關(guān)于水準(zhǔn)測量技術(shù)的精度分析及應(yīng)用

摘要：目前，地面點的高程可通過水準(zhǔn)測量、三角高程測量、GPS 高程測量等方法得到，每種方法各有優(yōu)缺點。其中水準(zhǔn)測量精度最高，它是我國高程控制網(wǎng)建立的主要方法，文章對水準(zhǔn)測量實際應(yīng)用及精度分析進(jìn)行探討研究。

關(guān)鍵詞：水準(zhǔn)測量；進(jìn)度；分析

引言

水準(zhǔn)測量是工程中不可或缺的一部分，該測量技術(shù)就是利用儀器的水平視線，從豎立地面的兩個標(biāo)尺上截取的讀數(shù)值，以此來測定兩地的高差，在推算出其他的相關(guān)數(shù)據(jù)。當(dāng)前，我國的水準(zhǔn)測量無論是方法上還是儀器設(shè)備上仍然存在著一定的不足之處，人員的操作也有很多不規(guī)范的現(xiàn)象。所以，水準(zhǔn)測量的數(shù)據(jù)還是存在一定的誤差的，這就要求采取一定的措施，盡量減少誤差的出現(xiàn)。

一、單一水準(zhǔn)路線的測設(shè)和精度分析

單一水準(zhǔn)路線的布設(shè)有支水準(zhǔn)路線、附和水準(zhǔn)路線和閉合水準(zhǔn)路線。支水準(zhǔn)由一個已知高級水準(zhǔn)點，沿各個待定觀測點進(jìn)行水準(zhǔn)測量，最后沒有連接到已知高程點。為了能進(jìn)行觀測成果的檢核，支水準(zhǔn)路線必須進(jìn)行往返觀測，并認(rèn)真檢查已知水準(zhǔn)點的正確性。支水準(zhǔn)路線一般在外水準(zhǔn)測量時采用，直接求得碎步點高程，等級水準(zhǔn)測量較少布設(shè)支水準(zhǔn)路線。從一個已知高程的水準(zhǔn)點出發(fā)，沿各個觀測點進(jìn)行測量，最后附和到另一個有已知高程的高等級水準(zhǔn)點所構(gòu)成的一條水準(zhǔn)路線稱為附和水準(zhǔn)路線，附和路線可進(jìn)行觀測成果的檢核，是實際工作中運用最多的一種布設(shè)形式。從一個已知高程的水準(zhǔn)點出發(fā)，沿各個待定高程的水準(zhǔn)點進(jìn)行測量，最后仍閉合到原水準(zhǔn)點所組成的環(huán)形水準(zhǔn)路線，稱為閉合水準(zhǔn)路線。閉合水準(zhǔn)路線的起點高程如果用錯，將不易被發(fā)現(xiàn)，從而導(dǎo)致所有待定點的高程錯誤，水準(zhǔn)點稀少無法布設(shè)附和路線的地區(qū)，只能布設(shè)閉合水準(zhǔn)路線。單一水準(zhǔn)路線的幾種布設(shè)形式見下圖1。

水準(zhǔn)外業(yè)觀測結(jié)束后，認(rèn)真檢查手簿的正確性、完整性，測段的連續(xù)性。電子水準(zhǔn)儀把內(nèi)存數(shù)據(jù)傳輸出來，用附帶專用軟件將原始數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)化為標(biāo)準(zhǔn)的excel 水準(zhǔn)表格。計算測段高差與測段距離：一條水準(zhǔn)路線由許多測段組成，每個測段的高差、距離整理出來，測段高差起止點與水準(zhǔn)路線前進(jìn)方向相同。繪制水準(zhǔn)路線略圖，把測段高差與距離標(biāo)在路線圖上，形象、直觀、便于計算，這樣做可以避免高差正負(fù)號搞錯，減少計算錯誤。測段高差累積和Σh，測段距離累積和Σs， 已知起算水準(zhǔn)點的高程為H 終、H 始，Δh= H 終-H 始， 閉合差fh=Σh-Δh，閉合水準(zhǔn)路線Δh=0，fh=Σh。當(dāng)閉合差fh 符合相應(yīng)等級水準(zhǔn)測量的要求后，即閉合差小于限差，才能配賦閉合差fh，測段高差改正數(shù)vi=-fh.di/Σs， di 為第i 測段的長度。山地水準(zhǔn)路線高差大，測站數(shù)多，可以按測站數(shù)n 分配閉合差，即vi=-fh.ni/Σn， Σn 為路線測站數(shù)總和，ni為第i 測段的測站數(shù)。

支水準(zhǔn)路線的高程計算，是從已知水準(zhǔn)點出發(fā)，將高程按水準(zhǔn)路線前進(jìn)方向逐步傳遞下去，待定點離已知點越近，高程精度越高，隨路線增長，誤差積累增多。附合水準(zhǔn)路線中，路線中間的點精度最低，支水準(zhǔn)路線中最末端的點精度最低，閉合水準(zhǔn)路線與附和路線情況相同?！秶胰?、四等水準(zhǔn)測量規(guī)范》規(guī)定：單獨的四等水準(zhǔn)附和路線，長度不超過80 公里，環(huán)線周長不超過100 公里，同級網(wǎng)中結(jié)點間距離不超過30 公里。水準(zhǔn)路線長度有嚴(yán)格的要求，能夠保證水準(zhǔn)線路中各待定點的高程精度。一、二等水準(zhǔn)測量同樣有相應(yīng)的規(guī)范要求。有時水準(zhǔn)測量閉合差超限，即水準(zhǔn)不合，造成整條路線不合的原因是路線中某個或幾個測段不合，這時要分析每個測段，選擇可靠性低的測段重測。比如氣象條件不好時觀測的測段。測段找錯有選擇性和經(jīng)驗性，是水準(zhǔn)測量的難點。筆者認(rèn)為，在地面松軟的地段施測，可選擇單程雙測，測段不合，當(dāng)時就能知道，及時返測。沿公路等土地結(jié)實地段施測，嚴(yán)格按規(guī)范要求作業(yè)，一般都能合，無需單程雙測，三等以上水準(zhǔn)例外。光學(xué)水準(zhǔn)儀配合電子手簿記錄，水準(zhǔn)出錯的概率多是讀數(shù)錯誤，讀錯大數(shù)，紅黑面沒有細(xì)看分米，直讀厘米、毫米，如黑面1567誤讀為1667，紅面6254 誤讀為6354（4687尺），這種情況記錄者也發(fā)現(xiàn)不了。電子水準(zhǔn)儀不會出現(xiàn)觀測記錄錯誤，用電子水準(zhǔn)儀施測的路線基本都能合。影響水準(zhǔn)測量精度的還有標(biāo)尺傾斜，儀器沉降等因數(shù)，就一個測站而言，影響不明顯，但較多測站積累，誤差就大了，這種誤差屬系統(tǒng)誤差。由此造成的水準(zhǔn)不合，重測幾個測段也不一定能找回。水準(zhǔn)測量時，必須嚴(yán)格按規(guī)范要求作業(yè)，盡量避免系統(tǒng)誤差對測量精度的影響。

二、水準(zhǔn)網(wǎng)的測設(shè)與精度分析

線狀分布的高程測量適用于路線水準(zhǔn)測量，如鐵路、公路高程控制測量。區(qū)域性的工程測量，控制點呈網(wǎng)格狀分布，需要布設(shè)成水準(zhǔn)網(wǎng)，如下圖分別為附合水準(zhǔn)網(wǎng)和獨立水準(zhǔn)網(wǎng)：

水準(zhǔn)網(wǎng)里若干條水準(zhǔn)路線，網(wǎng)中相互連接的交點稱為結(jié)點，水準(zhǔn)網(wǎng)在測設(shè)時，先設(shè)計好網(wǎng)圖，構(gòu)成閉合環(huán)的幾個結(jié)點，用理論閉合為零作為檢核條件，網(wǎng)中的所有閉合環(huán)都合后，水準(zhǔn)網(wǎng)可以進(jìn)行挺差計算。水準(zhǔn)網(wǎng)平差計算較復(fù)雜，一般采用平差軟件計算。先整理每個測段的高差、距離，按軟件要求編排的格式錄入，平差結(jié)果會自動計算出來。水準(zhǔn)網(wǎng)中相鄰的兩個水準(zhǔn)環(huán)有公共邊，一個水準(zhǔn)環(huán)閉合，環(huán)中的所有測段都是合的。水準(zhǔn)網(wǎng)計算不合時，采用公用邊排查的方法，能找出有問題的測段。水準(zhǔn)網(wǎng)中結(jié)點相互連接，每個結(jié)點高程有不同閉合環(huán)分別求的，然后定權(quán)求平均數(shù)算得，誤差分配均勻，高程精度較高。

三、結(jié)論

水準(zhǔn)測量是一種獲取高精度高程數(shù)據(jù)的方法，目前通過GPS 精化大地水準(zhǔn)面，在某些地區(qū)可取代四等或等外水準(zhǔn)測量，但精化大地水準(zhǔn)面前期工作很多，在任務(wù)緊急，沒有布設(shè)GPS 精化網(wǎng)的測區(qū)，水準(zhǔn)測量仍舊無法取代。鐵路、公路的施工控制測量，水庫大壩及高層建筑物的沉降觀測，使用水準(zhǔn)測量是最可靠、有效的方法。

參考文獻(xiàn)

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