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工程中遇到的科学或技术问题

已有 1772 次阅读 2022-2-7 13:56 |个人分类:科苑记事|系统分类:科研笔记

       工程中遇到的科学或技术问题

                                           籍利平

27年之后,回想起那次在亚热带完成的水准测量任务,我仍然觉得“学费”不能白交,应该通过反思,得到一些启迪。

那段等级水准路线,也就几公里的长度。正常情况下,一个工作日(早出晚归)就可以完成往返测,拿到合格的观测数据。

我往返了两次都没有成功。

分析原因:水准路线经过的道路,有一段是和高压电线平行。高压线下面有较强的磁场。观测中使用的某型号自动安平水准仪的自动安平部分,是会受到较强磁场干扰的。也就是说,强磁场干扰下的自动安平水准仪获得的数据,难以符合规范的要求。

向上级汇报情况之后,得到了采用另一种观测技术的许可。另一种技术是EDM高程导线。很快,就获取了符合规范要求的数据。

这里,自然有一个问题。为何,起初不能采用EDM高程导线技术完成水准测量任务呢?这次工程的细则要求——平地上必须采用传统的水准测量技术采集数据,跨河或者上、下山路段,可以采用EDM高程导线技术。当时,有文章认为,EDM高程导线技术可以获得与三、四等水准精度相当的成果。

由于路线在平地上,必须首先使用水准测量技术,这才有两次观测数据无法合限的事情。接到报告后,外业队长来到现场观察。他看到:部分路段穿过县城城区。他走在正在修建的半边水泥路上,仰望着路边的高压线,确认采用EDM高程导线技术完成这一路段的水准测量任务。

这是工程实施中遇到的技术(路线)问题。

在以前的博文里,我曾经提到这样的想法:如果将三次测量的数据进行比较,探讨一下强磁场对于自动安平水准仪的影响,进行定量分析,就可以写论文。

若干年后,我和一位总工也提到过这个想法。

这个想法的实现,还需要面对这样的问题——那次出差亚热带的目的是完成工程,不是进行不同技术的比较,不是进行科学研究。如果要做研究,数据是不是太少了?需不需要补充多个往返测的数据?

研究可以发论文,可以促进测量科技的进步;虽然只不过是为科学(技术)大树培一锹土,不过是为大树结果提供很微弱的支持,可是付出的时间、经济代价,会不会太大了?一个作业组,不完成工程任务,改行做研究小组?

工程、技术、科研人员扮演的角色不同,思维方式也不同。

每到一个新的作业区域,工程人员自然是利用各种有利因素、避开不利因素,尽快完成应有的工程进度;技术人员会主要探讨工程中涉及的技术问题、方案、技术规范采用(隐含着科学理论的支撑等)问题;面对同样的外部条件,面对典型的环境(比如:正在修建的亚热带水泥路上方有高压),提出、解决问题(比如强磁场环境下,不同水准测量(含EDM)技术的差异),研究人员会是另一种思路和做法。

附录中的文献[5-6],是在我亲历的工程之前发表的。从理论上说,稍微容易查到。可惜网络还不发达,纸质资料还需要到图书馆查。

文献[1] 写道:“地球磁场对精密补偿器水准仪补偿摆的影响就是一个明显的例子。我们知道,地球磁场是一个均衡的天然磁场,世间万物均被笼罩其中,无不受其影响。正常状态,补偿器水准仪的补偿摆始终铅垂于水平面,并受重力及其他力( 如磁力) 的作用。由于补偿摆的金属材料是具有一定磁性的物质,所以,当它处在一定磁场中时,它就自然受到磁力作用。文献[5]给出了一些仪器受到磁场影响的定量分析。” (1来自此文,提供了某自平仪的结构)

地球磁场和高压线的磁场对于水准测量的影响,均需研究。

我使用的仪器,不在文献[1-5]的分析范围中,但研究思路可以借鉴。

图1.jpg


                                1   文献[1]提供的自动安平水准仪结构



图2.jpg


            文献[1]的实验描述


图3.jpg


     图3     文献[5]的定量描述

不同型号的仪器,对于磁场的敏感度不同,引起的偏差不一样。

文献[7-8]都认为,在子午线和垂直于子午线方向的水准路线上,磁场对水准仪的影响不同。文献[8]还认为,磁性感应误差随着仪器的构造和型号不同而变化;某一型号的仪器,其改正系数并不一致。文献[1]谈到,“高精度自动安平水准仪受地球磁场影响的研究”课题组授权对来自测绘部门的100余台不同型号的精密补偿器水准仪磁致误差进行了检测。对于数字式自平仪,提到了室内检测均受到交、直流磁场影响。

我观测过的水准路线,既有近似于子午线方向的,也有垂直于子午线方向的。它们是交替出现的。真要进行研究,还不是多测几组数据那样简单。

可以参考的文献,当然不止附录中的8篇。

可以研究分析的仪器,也会不断涌现出来。

研究,做不完;文章,也写不完。

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附录:8篇参考文献

[1]杨辉,任道胜,陈如丽.精密补偿器水准仪受地球磁场影响的检测统计分析[J].测绘学报,1999(1):73-77.

[2]巩守文,祝意青.自动安平水准仪磁致误差函数模型与数据分析[J].地壳形变与地震,1998(4):32-39.

[3]彭沛民.对国家标准GB1289791部分条款的修改建议[J].地壳形变与地震,1996(2):85-89.

[4]CH 8009-1992, DSZ0.5DSZ1自动安平水准仪磁致误差检定技术规程[S].(中国标准1993-02-17)

[5]C.T.Whalen ,文湘北.美国国家大地测量局检验自动安平水准仪受磁场影响的初步试验结果[J].测绘科技动态,1985(2):29-30.

[6]梁振英.关于继续对Ni002磁效应进行研究的必要性[J].测绘科技动态,1988(6):1-4,36.

[7]李洪运.自动补偿式水准仪受磁场影响的初步分析[J].测绘通报,1984(2):13-14.

[8]张兰秀.致补偿器水准仪用户的公告[J].测绘科学,1983(1):11-13.




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