野外长度标准的统一问题测绘科技信息网.doc

野外基线长度量值的溯源问题 杨俊志1 薛英2 （1中国测绘科学研究院 2郑州测绘学院） 拜读了计量老前辈欧阳俊研究员发表在《中国计量》2008年第12期上的 “大地连苍穹 测距米为宗”一文，使我们深受感动：该文不仅论述了建立国家测绘基线尺检定系统在统一我国野外基线长度量值方面所起的重要作用，而且还道出了建立和维护这一检定装置的艰辛。作为后来者，除对前辈们的杰出贡献深表敬意之外，只有认真努力工作，才能将他们开创的事业发扬光大，为我国测绘计量事业做出自己的贡献。 长度计量是人类认识自然和改造自然不可缺少的活动，是计量学科最基础的内容。国际单位制中长度计量的单位是“米”，将全世界统一的国际长度基准“米”传递至各国的长度基准，然后再由国家长度基准传递至野外基线，通过野外基线将“米”传递至各种待定量，构成了测绘计量的重要内容，也是国家量传体系的重要组成部分。 本文简述了用因瓦基线尺、电磁波测距技术及全球导航卫星系统测量野外距离的相关话题，供我国计量界的同行了解相关情况。 因瓦基线尺用于野外长度测量 中国自古就重视长度的统一，但历代长度的尺度标准并不统一。随着国际交往的日益频繁， 科学技术的相互融合，人们需要一个不仅在国内统一，而且与世界一致的长度标准。 在1949年前，我国没有精确的长度标准，在使用上也有各种长度单位。1949年以后，我国开始推行米制以逐步取代其它长度单位制。1959年3月，国务院决定统一计量单位，6月25日正式确定米制为我国的基本单位制。 为确定地面建构筑物的位置及地球的形状，需要测量目标点之间的距离、方位及高度。由于野外环境条件较差，用尺子高精度丈量较长距离是一项非常费时费力的艰苦工作，人们常常用三角测量的方法来取代距离测量。采用三角测量的前提是必须已知一条边的长度，该边称为基线边。 从1950年代开始，我国开始采用24m因瓦基线尺进行基线边丈量，这些基线尺是从德国、法国及苏联进口的。作为将室内长度基准传递到野外基线的因瓦基线尺，必须对其进行检定以求得各项改正。为此，总参测绘局于1952年在其大院内建立了一条600m长的基线，作为比对基线尺的野外长度标准，这是我国的第一条基线。 在我国未建立基线尺室内检定装置之前，测量基线边所用的基线尺均送苏联莫斯科测绘学院进行检定。 1957年地质部测绘局在西安北郊建成了600m长的基线，几经周转，该基线最后交由陕西测绘局管理。自该基线建立以来，每年用14根或7根基线尺进行丈量，每次基线的丈量精度在1/147万～1/357万之间，长度的年变化小于±0.2mm。 1957年，国家测绘总局决定建立基线尺检定室。1958年冬至1959年春，在武汉测绘学院建立了国家的第一个基线尺检定室。1959年，国家测绘总局与国家计量局协议联合建立基线实验室以统一国家大地测量长度标准。 电磁波测距技术用于野外长度测量 从1938年起，在瑞典地理调查局工作的物理学家贝格斯特兰（E.Bergstrand）开始研究用克尔盒法取代旋转齿轮法测量光速。为此他设计了这样的一套测量系统：由仪器以一定频率发射光脉冲，经一定距离处的棱镜反射后，仪器接收光脉冲后计算出光速。1947年，贝格斯特兰将该套测量系统安置在相距6km的基线上进行光速测量，获得的光速值为：299793.1±0.2km/s。 1948年8月，贝格斯特兰在瑞典奥斯陆举行的国际大地测量学协会上发表了一篇论文，他建议采用与测量光速相逆的过程来测量未知距离。在参加这次会议之前，贝格斯特兰要求瑞典AGA公司为他的光速测量仪安装一个仪器壳。会后，贝格斯特兰要求AGA公司将该仪器商品化并将该类仪器命名为Geodimeter(取自“ Geodetic Distance Measurement”，意为“大地距离测量”)。 1953年，Geodimeter商品化后的第一种型号面市。美国购买了5台仪器并随后进行了检定，检定结果表明该仪器距离测量的精度可达1/300000，这样的精度完全可以与最好的因瓦基线尺的测量结果相媲美。由于Geodimeter采用普通光源，所以将其称为光波测距仪。 1957年南非国家通信研究所研制成功了微波测距仪Tellurometer。 光波测距仪Geodimeter和微波测距仪Tellurometer属于长程仪器，不仅精度较低、体积大、价格昂贵，而且使用也极为不便。这在一定程度上限制了这类仪器的推广。 1960年代中期，以发光二极管发出的红外光为光源的短程测距仪研制成功，这种仪器称为红外光电测距仪（也简称光电测距仪）。由于这类仪器具有精度高、价格便宜、使用方便等优点，受到了广大测量人员的欢迎。特别是从1970年代中期开始，将光电测距仪与电子测角技术融合成为一体的全站仪研制成功，使得测距测角一次完成，极大地推动了光电测距仪的普及与发展。目