閉合水準(zhǔn)測(cè)量中雙儀高法和雙面尺法的精度分析

◇甘肅省慶陽林業(yè)學(xué)校 張培

雙儀高法和雙面尺法是等外水準(zhǔn)測(cè)量中的經(jīng)典方法，兩類方法的精度上有差異，對(duì)水準(zhǔn)點(diǎn)高程的影響大。為提高待測(cè)水準(zhǔn)點(diǎn)高程值的精度，在等外閉合水準(zhǔn)測(cè)量中結(jié)合工程案例，探究使用同種儀器比較兩類方法的水準(zhǔn)測(cè)量精度，從而優(yōu)選出精度良好的水準(zhǔn)測(cè)量方法。

雙儀高法和雙面尺法在閉合水準(zhǔn)測(cè)量中應(yīng)用廣泛，在職業(yè)院校的教學(xué)中，通常將兩種方法作為基礎(chǔ)，給學(xué)生在課堂中進(jìn)行講授，但對(duì)實(shí)際工程中哪一種方法精度高，關(guān)注的較少，本文嘗試對(duì)兩類方法在同一測(cè)區(qū)內(nèi)采用同一種儀器進(jìn)行觀測(cè)對(duì)比，試圖優(yōu)選出精度良好的水準(zhǔn)測(cè)量方法，用于指導(dǎo)工程實(shí)踐。

1 雙儀高法和雙面尺法的觀測(cè)程序及精度要求

1.1 雙儀高法的觀測(cè)程序

等外水準(zhǔn)測(cè)量若使用單面尺，可采用雙儀高法，首先在前、后視點(diǎn)上豎立標(biāo)尺，兩尺之間安置水準(zhǔn)儀并粗略整平。按下列步驟進(jìn)行。

（1）檢核圓水準(zhǔn)氣泡嚴(yán)格居中，照準(zhǔn)后視尺，讀取下、上絲讀數(shù)；按中絲在標(biāo)尺上的讀數(shù)，分別記入手簿相應(yīng)欄中。

（2）檢核圓水準(zhǔn)氣泡居中后，轉(zhuǎn)動(dòng)水準(zhǔn)儀，照準(zhǔn)前視尺，讀取下、上絲讀數(shù)；按中絲在標(biāo)尺上的讀數(shù)，分別記入手簿相應(yīng)欄中。

（3）變更儀器高度10cm以上，重新安置儀器。

（4）照準(zhǔn)后視點(diǎn)，按中絲在標(biāo)尺上的讀數(shù)，記入手簿相應(yīng)欄中。

（5）照準(zhǔn)前視尺，按中絲在標(biāo)尺上的讀數(shù)，記入手簿相應(yīng)欄中。

（6）其他各觀測(cè)點(diǎn)的方法同上。

1.2 雙面尺法的觀測(cè)程序

等外水準(zhǔn)測(cè)量采用雙面尺法進(jìn)行施測(cè)，首先在前、后視點(diǎn)上豎立標(biāo)尺，兩尺之間安置水準(zhǔn)儀并粗略整平，每一個(gè)測(cè)站的觀測(cè)順序如下所示。

（1）檢核圓水準(zhǔn)氣泡嚴(yán)格居中，照準(zhǔn)后視尺黑面，讀取下絲，上絲和中絲的讀數(shù)，分別記入手簿（1）、（2）和（3）各欄中。

（2）照準(zhǔn)后視尺紅面，讀取中絲讀數(shù)，記入測(cè)量手?。?）欄中。

（3）轉(zhuǎn)動(dòng)水準(zhǔn)儀照準(zhǔn)前視尺黑面，讀取下絲、上絲和中絲的讀數(shù)，分別記入手簿（5）、（6）和（7）各欄中。

（4）照準(zhǔn)前視尺紅面，讀取中絲讀數(shù)，記入測(cè)量手簿（8）欄中。

（5）其他各個(gè)觀測(cè)點(diǎn)的方法同上。

這樣的觀測(cè)順序可以簡(jiǎn)稱為“后后前前”或“黑紅黑紅”。在觀測(cè)過程中，讀數(shù)應(yīng)仔細(xì)、準(zhǔn)確、果斷。記錄應(yīng)將觀測(cè)員所報(bào)讀數(shù)復(fù)述一次后再記錄。立尺員必須將尺墊踩實(shí)安置穩(wěn)妥，不應(yīng)放置在土質(zhì)松軟的地方。當(dāng)觀測(cè)員照準(zhǔn)標(biāo)尺讀數(shù)時(shí)，立尺員應(yīng)將水準(zhǔn)標(biāo)尺垂直豎立在尺墊上（在固定點(diǎn)，則直接立在點(diǎn)的標(biāo)志上），尤其注意沿視線方向前后立直。觀測(cè)過程中不得碰動(dòng)儀器、腳架和尺墊。遷站時(shí)，原后視尺必須在本站各項(xiàng)計(jì)算全部結(jié)束且各項(xiàng)限差全部符合后，方可向前移動(dòng)尺墊，但原前視尺轉(zhuǎn)為后視尺，尺墊切勿碰動(dòng)。

1.3 等外水準(zhǔn)測(cè)量的精度要求

2 工程案例中的兩類方法的數(shù)據(jù)分析

在一個(gè)開闊的場(chǎng)地內(nèi)選擇一段閉合的水準(zhǔn)路線，從一個(gè)已知的水準(zhǔn)點(diǎn)BMA開始，沿各待測(cè)高程點(diǎn)1、2、3、4、5點(diǎn)進(jìn)行水準(zhǔn)測(cè)量，最后又回到原水準(zhǔn)點(diǎn)BMA。在使用雙儀高法時(shí)因距離較遠(yuǎn)，固多加兩站，但起始點(diǎn)、1、2、3和6、7測(cè)站點(diǎn)終點(diǎn)的測(cè)站位置沒有改變。

采用雙儀高法進(jìn)行等外水準(zhǔn)測(cè)量的記錄格式，如表2所示。

表2 采用雙儀高法進(jìn)行等外水準(zhǔn)測(cè)量的記錄格式

采用雙面尺法進(jìn)行等外水準(zhǔn)測(cè)量的記錄格式，如表3所示。

表3 采用雙面尺法進(jìn)行等外水準(zhǔn)測(cè)量的記錄格式

表3中，（15）、（16）是后、前視距，以米為單位。（17）和（18）分別是前后視距差及前后視距累積差。若上、下絲讀數(shù)（1）、（2）和（5）、（6）以毫米為單位，則視距可以按照下列公式計(jì)算：

后距（15）={（1）-（2）}/10

前距（16）={（5）-（6）}/10

后、視距差

3 小結(jié)

在該模擬測(cè)區(qū)內(nèi)，兩種方法均采用科利達(dá)精密水準(zhǔn)儀完成測(cè)量任務(wù)，兩種方法測(cè)量的高差值均滿足精度要求，分析數(shù)據(jù)可知：

（1）雙面尺法的高差之差最大是3mm，其中0mm的次數(shù)較多，雙儀高法的高差之差最大是6mm，其中0mm的次數(shù)較少，比較可知雙面尺法的精度優(yōu)良。

（2）雙面尺法的高差中數(shù)之和等于0.01mm，雙儀高法的高差中數(shù)之和等于61mm，雖然均小于允許閉合差，但是雙面尺法的精度遠(yuǎn)高于雙儀高法。

（3）雙面尺法在理論上常用于四等水準(zhǔn)測(cè)量，雙儀高法常用于等外水準(zhǔn)測(cè)量，雙面尺法的精度在理論上比雙儀高要精確，該工程案例進(jìn)行了實(shí)際的模擬，與這種理論相符合。

綜上所述，雙面尺法的精度比雙儀高法優(yōu)良，用于等外水準(zhǔn)測(cè)量時(shí)更具有優(yōu)勢(shì)，與理論上是相符合。

4 展望

該探究主要是針對(duì)雙儀高法和雙面尺法而言，從理論的角度還可以加入三角高程測(cè)量原理進(jìn)行對(duì)比；從儀器的選擇而言，還可以與全站儀測(cè)高程進(jìn)行對(duì)比，從而提高研究的工程應(yīng)用性和教學(xué)的指導(dǎo)性，有利于崗課賽證的融合。