这里就说光学测绘吧,因为GPS这东西目前不同厂家提供的产品差异还是挺大,不像历史悠久的光学测绘那样,产品基本形成了标准。
主要测绘设备,即经纬仪和全站仪。这样的设备在一个点上架设完后是要用上一段时间的,一小时或一个白天不等,支架的任务就是保证在整段时间内,设备的水平位置、高度、底座水平度这些参数保持恒定,说白了就是保证稳定。
影响稳定的因素之一,是温度变形。如果支架放置的时间很长,清晨和正午的温差很大,支架会因热胀冷缩产生变形。仪器是很紧密的,测绘是一件“失之毫厘谬以千里”的活儿,支架的微小变形足以对测绘结果产生显著影响。木相对金属来说,在这个问题上有很好的优势,两者的温度膨胀率差了约两个数量级,而且金属的升温比木快很多,暴晒在太阳下的温度也比木头高不少。
因素之二,是振动。木的轴向刚度比金属小,木结构的自身阻尼又较大,使木结构不容易被地基传来的振动诱发自身的较大振幅。当然,这里说的较大,是指对仪器而言。就整个使用时间段而言,相同条件下,以设备能容忍的限度来衡量整个支架顶端振动时程,金属支架有更高的超越概率。
因素之三,是扭转刚度。楼上的一些留言中也提到了设备旋转的问题,这里补充说一下。就材料而言,金属的刚度比木大了很多,但对结构而言可不是这个概念。木支架用的是实心料,断面一般比较大,金属支架则是薄壁空心杆件组成的,断面也比较玲珑(不要指望测绘员都是龙武和陈小旺),因此金属个支架的抗扭刚度不如木支架。以全站仪为例,重量还是比较大的,一个熟练的测绘员的动作可以非常娴熟,特别是在工作量大的时候,设备从一个测点向下一个测点切换是比较快的,旋转部分的启动和制动难免影响到支座,如果制作的微幅扭转振动不能在采集数据之前衰减下来的话,就很成问题了。
综上所诉,木质三脚架优势是很大的,因此它也很快统治了市场……
当然,以上说的都是至少30年前的情况了,时代也在变化,技术和工艺总在进步。比如铝合金的普及就解决了以上的几个问题。满足扭转刚度的铁质支架很重,每支测绘队需要两到三个龙武来做苦力,而铝合金使金属支架能以合理的重量提供满意的刚度。在温度变形上,铝合金升温小,加之,技术进步和经验积累使现代光学测绘对这个问题的重视程度降低了。
铁质支架不适用还有一点就是它不容易保养,测绘环境往往很糟,铁货太会腐蚀,而铝合金就不担心了。就这样,在今天,铝合金开始慢慢替代木支架了,毕竟金属的更耐用,铝合金也不贵。今天的局面就是木质和铝合金分天下,木支架毕竟存量巨大,而且在温度变形上依旧有优势。
不过,技术归技术,市场归市场。并非所有的场合都需要很高的精度。技术服务市场的专业化程度越高,越会有人去琢磨如何以让交出来的东西只比质量低限好一点点,以此换来成本上的优势。实话说,铝合金支架在温度稳定性上依然远不如木支架,但是全站仪技术的进步带来了测量速度的提升,一个仪器长时间架设在一个点上的情形越来越少了,温度似乎不那么重要了。再说,工程进度这个东西其实可以被有经验的人玩的很灵活。
严格地说从技术角度说,木的好,但是,大多数工程对误差的容忍度还是很高的,比如一根柱子的轴线可以偏差几个厘米……没看错,不过你别慌,着真没事……因此,铝合金和木那点事儿,who cares……
我来回答最后一个颜色的问题。
为什么看到的大多都是黄色的三脚架呢?
因为市面上大多都是仿徕卡的三脚架,而徕卡的三脚架恰恰是金黄色的(国旗五星那种金黄)。
这就好比Iphone很牛,现在大多手机都在仿iphone的外形,一个按键的设计,他的界面等等。
这里不得不提一下徕卡这个公司,作为全球测量界的始祖。徕卡测量系统始创于1819年,从瑞士一家私人工厂发展到现在全球测绘仪器界的王者,这与他的产品的高质量、高稳定性是分不开的。
所提到的一个三脚架上要4位数,高端的GST20脚架在4000-5000之间吧。但是确实用的住,我见过用到10多个年头的老徕卡(wild,威特,徕卡前身)三脚架,还可以用,这质量让人很无语,简直是无敌了。
现在搞测量的,如果对精度要求不高,测得点又很多,可以用铝合金的。
但是如果搞大桥、大坝等的监测,就必须要用木制三脚架,有时甚至要制作专门的混凝土观测墩在架设仪器。
最后,测量是一个小行业,但是确实一门要求严谨的行业。
向辛苦奋斗在第一线的测绘工作者们致敬!
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