水准路线测量

水准路线测量（通用7篇）

水准路线测量 篇1

1 概述

一般的疏浚、吹填工程, 大多数是用水准仪进行四等水准附合联测, 用比较真实高差之间较差的方法来完成对高程控制点的准确性验证。由于高程控制点是对该附近区域高程面的计算依据, 在建立精度较高的高程控制点时, 就必须考虑这些高程控制点需要长期使用而避免被人为破坏, 设立时一般会设立在山顶、房顶, 或采用挖坑浇筑后埋土保护的设立方法等。如高程控制点设立在房顶或崎岖的山顶, 由于短距离内高差很大, 会给验证高程控制点的水准路线带来一定的复杂性, 单用水准仪难以完成高程控制点之间的准确性验证测量。此时, 需要利用全站仪进行三角高程观测, 将高程引测到能用水准仪进行四等水准联测的地方, 再对高程控制点的三角高程点进行四等水准联测。现以汕头市东部城市经济带新溪、塔岗围片区项目工程为例, 介绍复杂水准路线 (高程控制点设立在房顶) 如何进行实施。

2 工程概况

汕头市东部城市经济带新溪、塔岗围片区项目工程是汕头市东部城市经济带工程的主体工程, 是汕头市委、市政府立足长远和城市可持续发展, 规划建设粤东中心城市的一项重大战略举措, 项目以河口治理、海堤建设为切入点, 从汕头港导流防沙堤至澄海莱芜岛, 东西长13公里, 南北纵深1.5~2.5公里, 规划面积24平方公里, 规划定位为汕头新城市中央商务区, 以行政办公、高端商贸、总部经济为主, 配套居住、文化、旅游、休闲等。

项目通过实施堤路结合, 建设百年一遇防洪潮海堤21.7公里, 高标准市政大道和海滨景观带16公里, 土地吹填20平方公里, 吹填设计高程为2.0 m (珠江高程基准面) , 围堤结构采取袋装砂和抛石斜坡堤复合结构, 护面采用栏栅板结构, 镇脚采用扭王字块结构, 护底采用抛石结构。本项目工程捆绑汕头港航道疏浚, 实现城市形态由海湾向具有内外海湾特色的滨海城市转变。

该工程业主提供的高程控制点有三个, 控制点数据表1及控制点分布示意图1分别如下:

3 测量设备的准备

本项目高程控制点验证测量的测量设备如下表2:

填表:校对:备注:1985国家高程基准与珠基换算关系:

H珠基=H1985-0.666

汕头市测绘研究院

2009年9月28日

4 测量实施

4.1 三角高程+四等水准联测法

根据对控制点的现场勘察, 在业主提供的三个控制点中, 其中平面高程控制点“莱芜山”设立在山顶, “水利楼”和“新溪镇政府”均设立在楼房顶上。考虑到控制点“莱芜山”与其他两个控制点之间的距离太远, 且水准路线相当复杂, 只能对控制点“水利楼”和“新溪镇政府”进行四等水准附合联测。由于这两个控制点均设立在楼房顶上, 本项目采用三角高程+四等水准联测的方法对这两高程控制点进行高程联测。首先采用全站仪进行三角高程观测, 将高程引测到能用水准仪进行四等水准联测的地方, 再对高程控制点的三角高程点进行四等水准联测的方法对该两高程控制点进行联测。在测量实施过程中, 按照测量规范中的要求, 根据测距的大小来决定对向观测的测回数。本项目在验证高程控制点时的三角高程观测成果如下表3 (高程基准面均转换为珠江高程基准面) :

观测结果表明:“新溪镇政府”与“新溪镇政府-1”对向观测平均高差互差为4 mm, 小于规范要求的

“水利楼”与“水利楼-1”对向观测平均高差互差为3 mm, 小于规范要求的

指标差互差的最大值为4″, 小于规范要求的8″;观测成果符合规范要求。

取“新溪镇政府-1”高程为1.733 m, 取“水利楼-1”高程为6.201 m。

“新溪镇政府-1”点和“水利楼-1”点均在路面上, 然后用水准仪对这两个三角高程点进行四等水准复合联测, 形成一个完整的高程观测路线图。高程观测路线示意图2如下:

4.2 高程传递法

高程传递法是利用水准仪和钢卷尺将高程从高处传递到低处或从低处传递到高处。如下图所示, 是将楼房顶A点的高程传递到地面B点位置高程的测量实施过程:

已知高程控制点A的高程HA, 要在地面测出B点位置的高程HB, 具体操作步骤如下:

(1) 悬挂一根带重锤的钢卷尺, 零点在下端。

(2) 先在楼顶面上安置水准仪, 后视A点读数a1, 前视钢尺读数b1。

(3) 再在地面安置水准仪, 后视钢尺读数a2, 前视读数b2。

(4) 计算地面B点的高程HB:

从HA+a1=HB+b2+ (b1-a2) 可知:

地面B点的高程HB=HA+a1-b2- (b1-a2)

从而将楼房顶A点的高程传递到地面上。

摘要：工程开工前, 必须对业主提供的控制点进行准确性验证, 高程控制点验证是其中的一项内容。在验证水准高程控制点的过程中, 经常会碰到水准联测路线比较复杂的问题。以汕头市东部城市经济带新溪、塔岗围片区项目工程为实例, 介绍本项目复杂水准路线的测量实施。

关键词：复杂,水准路线,测量实施

公路测量中怎样进行水准测量 篇2

关键词：公路测量,高程测量,导线,横断面,水准测量,仪器,方法

公路测量在公路工程中起着至关重要的作用, 随着社会科技的不断发展, 测量公路的仪器也在不断进化, 从上世纪80年代的钢尺、水准仪、经纬仪这种老式的测量工具到如今例如GPS、电子水准仪等先进的电子化技术, 公路的测量技术和方法越来越精进, 公路设计的质量也有大幅提高。

1 公路水准测量

公路水准测量是公路行业中最为常用的一种测量方法, 它包括了基平水准测量、中平水准测量和施工水准测量, 另外, 还有四、五等水准测量和等外水准测量, 具体使用哪种方法进行水准测量要取决于项目中工序的具体要求。

1.1水准测量的基本工作原理。水准测量的工作原理主要是利用了水准仪这项仪器, 在公路上提供一条水平视线, 并且测量出两地面之间的高差, 从而由已知点的高程和高差来推算另一个点的高程。假设已知地面A点, 设它的高程为HA, 那么已知地面B点的高程如果是HB, 首先就要测出两地面的高程差HAB。测出高差后在A/B两点之间设置水准仪, 并分别在A/B两点分别竖立一根水准尺, 通过仪器的水平视线来读取A/B两点的尺子读数a和b。所以, 我们可以得出:B点对于A点的高差即为HAB=a-b, 这里如果a的数值大于b, 那么高差就为正, 则说明A点高于B点;反之, 它们之间的高差就为负, 说明B点低于A点。实际上, 水准测量应用了很多的几何原理和应用, 它是一种利用水平线来测定两点间高差的一种测量方式。在公路工程的水准测量中, DS3自动水准仪是比较常用的一种先进的自动化水准仪, 它的精度超越传统手工测量工具的数十倍, 达到了3mm每公里的精度, 大大降低了公路测量后设计的偏差, 保证了公路的整体质量。

1.2水准测量中的误差。由于公路工程较为庞大, 水准测量中很容易造成误差。一般来说, 水准测量中所产生的误差可能来自仪器本身、测量者的观测水平或者周围环境的影响。1仪器误差。仪器存在误差在所难免, 水准仪在测量中出现误差主要是因为它所附带的望远镜视准轴出现了不平行于水准管轴的情况, 如此测量就会产生误差。尽管仪器都会经过严格的矫正, 一般当水准仪的角度校正发生残余误差时, 它就会影响距离观测。所以, 在测量前应该注意观察前、后视的距离保持在相当的状态下, 方可开始测量。2观测误差。在观测中, 如果水准仪的水准气泡不能达到居中的位置, 那么望远镜的视准轴就会产生倾斜, 造成最终测量结果的读数误差。读数误差取决于水准气泡的位置, 也决定着水准管分划值T。正常情况下, 水准管分划值的误差都在0.1T左右。按照公式m=0.1T·S/P, 如果设定DS3水准仪的水准管分划值为30°, 视线长度S为70m, 就可以测量出p=205256°, m就是0.387mm。所以, 在测量时, 只要能够将水准仪的水准气泡仔细居中, 并对视线长度进行修改和限制, 观测误差就能够基本清除。

2 水准测量的具体方法

我们对公路进行高程测量时应该把地球看作一个球体, 而不是椭圆球体。由于公路测量属于大地测量中的一种, 是对大地水准面和海水平均面的测量, 所以目前我国所采用最多的还是青岛验潮站所采用的黄海平均海平面高程零点和青岛零点, 他们被叫做黄海高程系统。水准测量的等级有四个级别, 从高级到低级进行设计。一般在公路的水准测量中, 都会采用三级和四级测量, 为我国的公路工程建设提供了必要的高程控制。

在水准测量前, 要将水准仪进行安置、粗平、瞄准、精平和读数, 这是为了确保水准仪能够处在一个精确的状态下, 避免测量过程中出现误差。安置是指将水准仪器安装在可伸缩的三脚架上准备观测。打开三脚架调到适合的高度, 然后用眼睛目测三脚架头保持一个大致的水平位置, 并固定三脚架。保证水准仪器的视线粗略水平后, 观察气泡的移动位置, 要让它与大拇指运动的方向统一, 保证水泡在仪器的正中位置。然后进行瞄准, 瞄准是利用望远镜对目标进行目测瞄准, 将望远镜的目镜调到最清晰的状态, 保证望远镜的照门与准星对准水准尺, 然后拧紧螺旋扣, 固定望远镜。最后是读数, 读数是用十字丝截取水准尺上的读数, 因为水准仪的读数都是从上而下进行, 所以要先读毫米级读数, 最后读出全部读数。

在测量过程中, 应该保证利用红黑尺进行测量, 其中黑尺底面数保持为0, 红尺两个底数要相差100mm左右。每个观测站的观测工序大体为:后视黑面尺并读取中、下、上丝的读数;前视黑面尺并读取中、下、上丝的读数;前视和后视红面尺, 然后读取中丝读数。注意整个过程都应该保证水准器中气泡居于正中, 否则会出现误差。

每个测量站的水准表读数都要做好记录, 基本原则是保证视线小于等于100m;前后的视距差d小于等于正负5m;红黑面的读数差小于等于正负3mm。每一个测试站检测完毕后, 都要马上进行数据的核算, 直到完全符合要求为准, 如果出现误差, 必须重测。

3 结语

水准测量在我国的公路测量工程中起着至关重要的作用。虽然我国目前水准测量已经达到了一个成熟的水平, 但是水准测量的关键并不在技术, 而在于测量者的测量态度。测量人员要坚持反复校正测量数值, 从而做到最终测量值的完全准确, 要对公路工程中的水准测量时刻保持重视, 这有利于我国公路事业的规范化发展建设。

参考文献

[1]王晓斌, 康宝军.浅谈公路水准测量[J].科技风, 2010 (17) .

[2]崔永辉, 王媛.公路测量中水准测量的误差来源与控制[J].科技风, 2009 (24) .

水准路线测量 篇3

1 电子水准仪的基本特性及问题分析

1.1 电子水准仪的基本特性

电子水准仪也叫数字水准仪是由电子图像处理系统与条码标尺共同构成的一体化光机电测的高科技产品, 将自动安平水准仪作为基础, 在望远镜光路中增加了探测器与分光镜, 采用普通标尺的同时它又能够像一般自动安平水准仪一样使用。目前电子水准仪有三大自动电子读数方法即相位法, 相关法, 几何法。跟传统的水准仪相比较, 电子水准仪有以下四点明显优势:

1) 速度快。与传统仪器相比, 电子水准仪的速度大约提高了三倍。它省去了许多的现场计算时间, 听记时间, 报数时间, 还有人为原因导致的重测频数和测量时间。2) 精度高。视距读数跟视像高均是在严格处理了大量的条码分化图像取得的平均数值组列而成的, 这个过程很有力的避免了因标尺分化误差造成的影响。3) 效率高。操作简便, 劳动强度较低, 前期只需按键和调焦就能自动读数, 视距还能自动检核与记录;后期处理完全电子计算化, 使内外业紧密统筹。4) 读数客观。不存在人为读数错误, 不存在误差误记问题。

1.2 问题分析

一般, 工程测量的应用主要范围是在民用建设跟各种工业生产。测绘方案追求合理化与科学化;测绘的过程更趋向于动态化, 集成化, 实时化, 智能化, 自动化以及测绘成果的呈现多样化, 即视化跟数字化, 这些是目前工程测量技术发展的明显特点, 其应用的领域也在日益的广泛化。依据工程建设的不同过程和建设目的, 工程测量一般涵盖以下多方面比如:工程检测与检测, 地形测量, 控制测量, 放样测量, 数据管理和数据的处理分析等。

2 问题措施

采用相位法 (DL-101C) 施测三等水准网的作业过程。

2.1 施测准备工作

1) 进行现场勘探点位, 划定水准线路。2) 标尺与仪器由国家检定单位检定合格, 在鉴定有效期内使用, 在施工现场投入使用前进行常规检查与校正。3) 出工前, 详细检查仪器记录模块内存与电池电量是否能够满足当天计划工作量。

2.2 施测具体步骤

1) 跟其他仪器一样, 架设仪器, 置平, 自动记录的情况下预先准备好PCMCIA卡。2) 调试机内预设程序对仪器进行方法设置———本次三等水准采用后、前、前、后方法的线路测量模式进行施测。3) 将竖丝瞄准水准标尺的中部, 使用调教旋钮调清标尺映像。4) 按meas键进行测量, 按上下方位键显示后尺前尺的视线高, 标尺与仪器的平行距离, 数秒后就会显示出标尺读数, 前尺后尺视线高差与累计高差, 前后视距差与累计视距差, 平距累计。5) 在第二站开始按等级水准观测同第一站顺序进行观测, 同样架设仪器置平, 按meas键测量, 如果观测数据等级限差超限时, 仪器屏幕会自动显示出错信息, 提示需进行重测本站。

2.3 观测数据处理

1) 观测数据的预处理

f为一对水准标尺每m长度的平均误差, Σh为本测段累计高差。用标尺尺长检定改正数乘以各测段高差值, 反符号加入往返测段高差中。

A是根据整条水准路线的平均纬度为引数查表得出来的, Hi为测段始末两点的近似高程平均数, 以米为单位, (Δ) ′为测段始末点纬度之差, 以分为单位。

改正水准路线闭合差, 在进行平差时予以改正。

2) 平差计算。采用清华山维软件将经过尺长和正高改正过的外业测段高差进行计算机平差。

2.4 电子水准仪与光学水准仪测量方法的比较

电子水准仪与光学水准仪两者都是依据水平视准线原理来进行的高程测量, 所以其两者的测量方法也基本是一致的。为满足不同工程用途与不同的测量精度要求, 仪器生产商则会根据用途与要求提供不同参数与多种测量方法的选择, 然这些大多是只适用于精密工程水准测量的。区域精密水准测量, 则应该按照地形变测量规范与一等水准测量的要求, 测量的顺序一般有如下几种:往测时为奇数站情况下采用后前前后, 为偶数站时采用前后后前;返测为奇数站时采用前后后前, 偶数站则采用后前前后。前后视距相等时, 结合上下午对称, 同线的往返测量和相应限差参数比如最小视高, 单站高差之差, 最大视距等要素来制约测量作业, 这样可以减少由仪器自身受热, 尺桩升降, 大气折光, 脚架下沉, 温度等系统误差及偶然因素导致的误差的影响。目前数字水准仪的测量顺序则不相同, 在水准测量中奇偶站观测顺序的交替对消除各种误差是重要的, 往返测量的奇偶站观测顺序的再交替, 使得测量更具有对称性, 而进一步提高了数据的精密指数。所以在使用数字水准仪进行区域精密水准测量的情况下, 可以适当修改一下规范作测量的顺序, 还有可以将仪器软件设置多种测量模式如αFBBF模式, 满足不同情况需求。

3 总结

目前, 工程测量技术在工程与城市规划, 勘察, 建设, 设计, 运营管理方面有着广泛应用, 在未来发展, 应进一步拓宽其应用服务的范围, 更好的服务于公众与社会。另一方面, 相应的质量安全体系急需建立与完善;特殊与大型工程测量项目的监理制的建立, 鼓励发展相关咨询行业, 这有利于工程测量成果的完备性与可靠性的保障。工程测量的未来发展也需要紧随现代制造技术, 计算机技术, 空间信息技术, 通讯技术的新发展的脚步, 开展与开发研究新工艺, 新设备, 工程测量新技术, 新方法来满足不同工程应用的新要求与新需求。宣传与推广方面应结合学术交流, 继续教育等多方式进行。

参考文献

[1]马春艳, 郭敏, 邹友峰.数字水准仪与光学水准仪的测量精度比较[J].测绘科学, 2010.

水准路线测量 篇4

关键词：GPS,静态测量,四等水准

1 概述

目前, GPS平面控制网在大量工程中已经得到了广泛的运用, 但是GPS高程却运用得不够, 人们期望着能够用GPS高程测量替代传统的水准测量, 从而达到减少野外水准测量的工作量的目的。本文对GPS高程测量的原理和方法进行了初步的探讨, 并结合实测量GPS高程测量应用的组成GPS水准混合网进行平差, 并将其精度与四等水准测量精度指标进行比较, 经实际工作验证, 拟合出的正常高程能够满足一般工程四等水准测量精度要求, 在一定程度上降低了生产成本。

2 GPS高程系统基本原理

2.1 GPS高程转换

由GPS相对定位得到的三维基线向量, 通过GPS网平差, 可以得到高精度的大地高差。如果网中有一点或多点具有精确的GS-84坐标系的大地高程, 则在GPS网平差后, 可求得各GPS点的GS-84大地高H84。大地高是由地面点沿通过该点的椭球面法线到参考椭球面的距离, 是一个几何量, 不具有物理上的意义。它通过与水准测量资料、重力测量资料等相结合, 来确定测点的正常高, 具有重要的意义。但在实际应用中, 地面点高程采用正常高系统。地面点的正常高Hr是地面点沿铅垂线至似大地水准面的距离。正常高系统为我国通用的高程系统有1956年黄海高程系和1985国家高程基准, 都是正常高系统。这种高程是通过水准测量来确定的。

大地高与正常高之间的关系式:Hr=H84-s

GPS高程转换的关键是求高程异常值s, 求得s之后才能根据以上公式将GPS大地高转换成我国目前实用的正常高, 才能在实际工作中加以应用。

2.2 拟合方法转换

2.2.1 二次曲面拟合法是在拟合区域内

的水准重合点之间, 按削高补低的原则平滑出一个二次多项式曲面来代表拟合区域的似大地水准面, 供内插使用。拟合范围越大, 高程异常的变化越复杂, 削高补低的误差也越大。平面拟合法使用范围比较窄, 要求拟合区域地势平坦区域范围较小, 似大地水准面接近一个平面, 它通过少量的已知固定点拟合出简单的平面模型来近似表示似大地水准面。多面函数拟合是一种纯数学曲面逼近方法, 它的出发点是在每个数据点上同各个已知数据点分别建立函数关系 (这种关系表现为一规则的数学曲面) , 将这些有规律的数学曲面按一定的比例迭加起来, 就可拟合出任何不规则的曲面, 且能达到较好的拟合效果。待定点是核函数和求解出的迭加系数的线性函数。很明显, 多面函数的解算具有最小二乘配置和推值法的性质。最小二乘配置法中的协方差函数是一种统计函数, 在高程异常资料稀少的地区很难确定。而多面函数的核函数可以按几何关系确定, 它是距离的函数, 且顾及了待定点和已知点间的相关关系, 起着权系数矩阵的作用。

2.2.2 采用的已知水准点越多, 拟合精度就越高。

在实际应用中, 对于线状的测区, 平均每4~8km应该有一个几何水准点参与拟合;对于面状测区平均每10km应该有一个几何水准点参与计算, 这些点应尽可能包围所有的拟合点。在地形复杂的测区, 应适当增加水准重合点观测。

2.3 测量实例

为论证GPS高程测量的可靠性, 我们在实际工程应用中的GPS控制网联测了四等水准测量, 布设了共12点E级GPS点控制网, 已充分考虑GPS网的图形强度, 使GPS网网型合理, 以提高GPS点的测量精度。观测仪器以南方9600型GPS 12台以静态方式按同步测量一小时以上观测, 同步图形之间采用边连接或网连接的方式进行观测, GPS接收有效观测卫星数均超过4颗, 卫星截止高度角采用150, 采样间隔为5秒, 卫星分布几何图形因子 (PDOP值) 均小于8, 观测成果以南方随机软件进行解算和拟合, 其成果精度符合规范的要求。在平差解算时以曲面拟合求算GPS高程, 曲面拟合时, GPS网内使用了四个水准联测点作起算, 四个水准联测点分布于四个测区, 能均匀分布和控制四个测区, 同时GPS网内的拟合高程以8个点的Ⅳ等水准高程作校核, 其基本情况如下表所示;

从上表可见, GPS拟合高程达到Ⅳ等水准精度。

3 结论

GPS高精度高程测量同高精度的平面测量一样, 是GPS测量应用的重要领域。特别是在山岭丘陵地区, 往往由于这些地区地形条件的限制, 实施常规的几何水准测量有困难, GPS高程测量无疑是一种有效的手段。采用的已知水准点越多, 拟合精度就越高。在实际应用中, 一定要增加已知水准点作为GPS平差网内的未知点和其求出的拟合高程作校核, 以保证其他未知控制点拟合高程的可靠性, 则完全可以用GPS高程拟合的方法代替四等水准测量

参考文献

[1]徐绍铨, 张华海, 杨志强, 王泽民.GPS卫星测量原理与应用[J].武汉测绘科技大学出版社, 1998.

[2]CH 2001-92.全球定位系统 (GPS) 测量规范

精密水准测量误差控制策略探讨 篇5

我国是一个地震多发的国家, 地震活动比较频繁, 同时地震的强度也很大, 分布还十分广泛。对于地震带来的灾害, 大家都是印象深刻, 一般都会造成很坏影响, 国家对于这方面的重视也是很认真的。目前的地震监测手段主要是这几种:甚长基线干涉测量VLBI卫星测距、SLR、全球定位系统GPS和精密水准测量等方式。在实际的监测中有很多造成误差的原因, 以下就是针对这些误差进行的分析同时提出一定的解决方案, 供精密水准测量工作者参考。

1 关于仪器误差的分析

仪器误差一般包括角误差、气泡居中误差、水准尺刻画误差、水准尺每米长度误差、一对水准尺零点差引起的误差等等。在实际工作中由于现在科技的进步, 所以仪器和标尺准确度都相当高了, 在观测的时候工作人员需要在操作手法上进行规范。接下来主要是分析仪器中常见的一些问题和控制方法。

(1) 角误差。角误差一般就是我们说的视准轴和水准轴不是平行的状态, 在校正水准仪各轴之间的平行度之后, 调整水准仪, 保持前后视距的相等。I角保持不变, 这样可以有效消除误差;I角变化不大的时候这种误差相对的比较小, 一等精密水准一般不会超过 ±4s。

(2) 气泡居中误差。仪器中的气泡在实际工作中是很难完全居中的, 只能说是工作人员尽量保持气泡居中, 一般在工作中都是采用一半矫正法[1]。现在由于科技的进步, 比较先进的一些电子仪器也可以消除这种误差, 使用先进的电子水准仪, 可以有效消除这种误差。

(3) 水准尺刻划误差。刻尺在生产过程中可能会出现一些一些残次品或不合格的产品, 工作人员在使用的时候要避免这种产品, 发现之后应该及时更换呈准确的刻尺, 避免这种误差出现。

(4) 水准尺每米长度误差。f是水准尺每米间隔平均真长误差, h是一个测站的观测高差, 其改正数为a=fh, 对整个测段来说, ∑ a= ∑ fh, h为整个测段各个测站观测高差之和。对于水准尺零点差引起的误差可以通过测站总数为偶数来消除。

2 关于人为误差的分析

(1) 水准标尺不稳。水准尺在测量中必须要垂直于尺桩或者是尺台, 如果水准标尺发生偏移, 就会导致读数比实际值偏大, 累积下来就会使这一段的数值出现误差, 降低水准测量的精度, 如果误差严重, 很有可能返工重测[2]。为减小这种误差, 可以使用装有水准器的标尺, 可以有效减小标尺的倾斜程度, 降低误差影响。

(2) 三脚架不稳定。测量的设备要架在结石稳定的地面上, 如果地面不平就会产生误差, 所以在测量的时候先要用脚把地面踩实, 增加地面的稳定性和结实性。

(3) 尺垫或尺桩稳定性差。在转点如果尺标有下沉的现象, 后视读数就很有可能会增加, 这样就会导致严重的误差现象。工作人员为避免这种情况, 就应该把尺垫放在牢固的土壤里, 用往返测量的方式减小误差[3]。这样可以节省工作人员的时间。

(4) 视差. 十字丝平面和水准尺影像不重合就会产生读数上的错误, 工作人员在看的时候要小心调节焦距, 避免出现错误, 同时在观测的时候不可以经常调节焦距。为避免这种误差, 在观测的时候要保持前后视距相等, 或者保持在一定的范围内, 可以有效降低读数方面的误差。

(5) 照准和读数误差。水准尺上的毫米位一般是估读, 这对工作人员自身的专业素质要求就比较高了, 需要工作人员根据自己的工作经验进行估读, 读数的误差有可能会大, 也有可能会小, 一般的计算公式是:mv=60"D/vρ"。在这个公式中v是望远镜的放大率, 60"是人眼能分辨的最小角度。想要避免这种误差。就需要工作人员在读数的时候仔细认真, 防止出现类似的情况。

(6) 其他人为因素。水准仪和水准标尺的距离不应该太长, 在实际测量中, 坡度大的山路一般是10—20m, 平路为20—30m。夹十字丝要养成一个良好的习惯, 用眼睛定住十字丝, 一般来说往返的测量者应该是同一个人, 这样可以有效避免换人带来的误差。通常的读数顺序是:往测奇数站:后, 前, 前, 后;往测偶数站:前, 后, 后, 前。

3 对自然因素误差的分析

(1) 温度变化。温度发生变化, 水标尺很可能因热胀冷缩的原理发生变化, 造成读数出现误差, 这是自然因素, 工作人员本身是难以抗拒的, 所以在测量读数的时候要避免温度过高或过低的时候测量, 要选择一个比较合适的温度进行测量, 这样的出的数据是比较准确的。

(2) 大气折光引起的误差。空气中的温度如果不均匀就会产生光线折射, 这样仪器的视线就很难达到统一, 天气热的时候, 地面的温度比较高, 所以靠近地面的标尺就会变大, 为了避免这种状况, 一般都要求视线必须高出地面0.5m, 同时避免在中午前后观测。大气折光误差公式是:r=p/7=D2/14R。地球曲率和大气折光的影响是同时存在的, 两者读数的总影响值为f=p-r。

(3) 受水面反射的影响。观测时不可以让仪器和前后标尺三者共线, 要让仪器、前后标尺三者形成一条折线向前推进, 同时也可以缩短视距, 减小读数误差。在观测的时候要尽力避开比较大的振动源或者高压, 必要时可停止观测。

(4) 气候、热力、引力等影响因素。在观测过程中, 日月位置会发生变化, 测线方向变化等不可抗拒的因素会导致读数产生误差, 还需要我们进一步去研究、探索, 科技的进步会逐渐改善这些误差的影响。

4 结束语

引起精密水准测量的误差有很多因素, 包括仪器设备、自然环境、人为因素等多个方面。在实际工作中应该尽量, 取得最好的测量结果, 为地震监测提供准确的消息, 避免灾难事故的发生。目前我国对于精密水准测量的误差控制已经取得了初步的成效, 但是还需要更多的研究, 本文主要是对误差的控制提供了一个研究方向, 希望可以为测量工作者提供一定的借鉴意义。

参考文献

[1]梁振英, 牟秀珍, 李明.论精密水准测量的误差传播、精度估计和质量控制[J].测绘学报, 1997 (03) :13-20.

[2]郝明.基于精密水准数据的青藏高原东缘现今地壳垂直运动与典型地震同震及震后垂直形变研究[D].中国地震局地质研究所, 2012.

影响工程水准测量精度的探讨 篇6

在大中型工程项目的工程测量中,经常要测设二、三、四等水准,有时用三角高程测量来代替三、四等水准。不管采用哪种办法,满足工程施工需要是首先要考虑的。很多情况下,工程施工都有一些特殊要求,需要测量精度在规范要求的正常范围内有所提高,一般原则就是将主要限差指标提高到满足规范规定的1/2限差要求。实际上就是要求质量上优质,精度上有充分的保证。但在实际工作中,经常存在水准测量的精度不理想,困难地区甚至接近限差或超限,三角高程代替不了三、四等水准。由此造成误工,引起甲方的疑问,给用户造成不便。现就此问题进行讨论,分析原因,提出改进的办法。

2 问题分析

2.1 水准测量

2.1.1 方案问题

由于水准测量比较简单,在施工前不进行方案选择评定、实测方法研究、精度分析等工作。实际上,进行方案研究不仅是工作的需要,而且是提高工程质量、积累技术经验的主要途径和必经之道。

方案研究的主要内容是:任务分析、技术要求、仪器和作业方法选择、精度估算、质量保证措施等。这些对于一般的工程可能不需要进行书面的作业,但对于重要的项目,就应该按规范要求进行必要的作业设计。

实际上,从以往的工作中反映出的问题来看,有很多问题就出在最初的方案设计中,有技术上和质量上的漏洞。

2.1.2 方法问题

由于方案研究不够,造成方法选择上不科学或是考虑方面欠缺,影响到实测质量。比如:水准视距控制、跨越障碍物方法、仪器等级选择、图形条件、闭合条件等选择不当,会带来一系列问题,不仅仅是精度问题,很多时候是增加出错误的机会。所以,方案优化是很重要的技术措施。

例1:某工程由两个项目组成,施工中存在一些时间上的差别,A,B项目的水准控制点是各自独立做的,布置和实测路线分别如图1,图2所示。

这两种实测方法均存在一些技术漏洞。说明如下:

1)A方法没有在施工控制点之间构成闭合线路,容易将施工区域外的测量误差引入到区域控制点上,引起相邻的点位如A1,A4点之间产生较大误差,当控制起算点到工地的距离较远时,误差会大到不允许的地步。

2)B方法在施工控制点之间构成了闭合线路,但是进出区域控制网只有一个结点,而且主要线路重合,也是容易出问题的。一旦B1,P点出现问题,就有可能影响到整个施工区域水准网。从图形强度来说,完全是一个柔性链接,没有强度可言。

两种情况应该改为如图3所示的方式,当A,B有联系时,还应该进行必要的联测,保证A,B为同一个系统。当然,A,B区域也可以同时作,高程基准从BM1经A1,A4,B1,B3到BM2,形成附和线路,满足要求后,A,B区各自选一个起算点,进行闭合环平差,保证区域内部环线有足够的相对精度。

例2:某工程施工区域距控制点较远,只有一个方向有高程控制点。最初的水准路线如图4所示,往测时联测了D1,D2,D3,…,D12,返测时虽然沿原往测线路返回,但线路设计上不考虑原点。计算时从D12直接到BM点。

在上面的方法中存在的主要问题是权系数在D12点上差别极大,本来就是单线路往返测,分开后表面上是闭合环,实际上降低了观测的精度。网图设计和计算应按如图5所示。对应的点应该按往返测进行比较,高程最好取中数。

2.1.3 操作问题

水准测量在选定的条件下,应按最佳观测方法尽量提高操作质量和观测精度。等级水准在操作上都有相应的技术要求,除此之外,为保证观测质量,操作上还应注意以下几点:

1)查验仪器和水准标尺是否满足要求。

2)工程水准观测视距应该限定,一般应提高一个精度等级来处理。

3)手扶标尺会有所晃动,观测时读数应取较小值,以减少标尺倾斜时的读数误差累积。

4)观测前和观测过程中,应注意所用标尺刻划的情况,不同标尺会有所不同,尤其是5 cm,10 cm和整米刻划处。

5)读数时必须对所读数值肯定,不能含糊或凭印象估计。

2.2 三角高程测量

根据现有仪器的精度,竖直角测量中误差取mθ=8″,测距精度按2 m+2 ppm,距离按D=200 m计算,理论上,三角高程应能达到的精度为:

设θ=80°,则mh=6.2 mm,且主要是测角影响。一般情况下,θ=80°～100°,此时mh≈D/ρ·mθ。当D=200 m时,误差影响为mh≈mθ=8 mm。实际上,只要提高测角精度,就能够满足代替三、四等水准的要求。

三角高程的精度主要决定于三方面:测角精度、测距精度、仪器高和点标高测量精度。测量中,测距精度一定,仪器高和点标高测量精度能够控制到1 mm以内,那么,问题就主要集中在测角精度上。测角精度又主要反映在瞄准误差上,所以瞄准方法非常重要。下面就具体加以说明。

如图6所示,在反射棱镜的设计和制造时,均考虑到线路的补偿问题。实测距离均自动改正到反射中心位置。因此,瞄准时允许有一定的偏差,只要能测出距离,那么,相应的平距就一定为补偿到位的真值。可是斜距和竖直角却含有一定的虚数,何况棱镜本身还存在与视线不垂直的情况。

瞄准棱镜中心测量三角高程,直读高差与读取竖直角计算的结果并没有区别,只是手工计算和仪器直接计算的区别。关键是:此时仪器认定的目标高并不是事先确定的目标位置。二者相差Δh,由于棱镜大小、位置变化不等,Δh大小、方向无法确定。有时影响很大,单测站就可能达到厘米级。

鉴于此,规范中规定,采用三角高程代替水准时,应测量平距D而不是斜距S,采用的基本数学模型是上面的式子,而不是h=Scosθ。测量竖直角的目标位置另选一个固定位置,便于瞄准。而目标高却是真正固定的数值,不受棱镜大小、仰俯误差的影响。

关于这方面,曾经验证过,瞄准固定目标,采用topcon310仪器测量三角高程,每千米测量中误差很容易达到10 mm以内。相反,瞄准棱镜中心,达到20 mm的精度就困难。

3 结语

除了上面提到的改进办法外,还可采用以下办法:

1)工程水准应采用四等水准以上的技术标准。

2)注意收集关于工程方面的技术信息,对施工工艺应有所了解,避免精度选择适当。

3)同一工程不同项目之间,应进行联测,加强检查。

4)大型和重要工程应建立高质量的基准点组,并采用二等水准进行观测。

5)应该加强对水准测量的技术训练、技术研究、方案探索以及资料分析。

参考文献

[1]杨中良.浅谈如何做好高层建筑施工测量[J].山西建筑,2005,31(15):120-121.

水准路线测量 篇7

关键词：水准测量,三角高程测量,应用

1 引言

在我们日常的测量工作中, 常常用到的高程测量方法有两种, 即水准测量和三角高程测量。水准测量是一种直接测高的高程测量方法, 应用水准测量方法求得的地面点高程精度较高, 因而该方法被普遍用于建立国家高程控制点及测定高级地形控制点的高程。如果在地面高低起伏较大地区使用这种方法进行施测就会显得力不从心, 有时甚至根本无法进行。那么在这种情况下或高程精度要求不是很高的一般地区则要采用三角高程测量的方法进行高程传递。由此可见两种方法各有自身的长处与不足。那么有没有一种方法能够兼这两种方法的长处于一身, 即既能够不受地形起伏条件的限制又能够保证测得的高程值精度相对较高呢?答案是肯定的。这种方法即是应用水准测量的作业原理进行三角高程测量。下面我就在对水准测量的作业原理与一般三角高程测量的作业方法进行分析的基础上, 谈一谈如何把水准测量的作业原理应用到三角高程测量中去, 以提高三角高程测量的测量精度的。

2 水准测量的作业原理

在A、B两点上坚立两根尺子, 并在A、B两点之间安置一架水准仪。设水准仪的水平视线截在尺子上的位置为M、N, 过A点作一水平线与过B点的铅垂线相交于C。因此BC之长即为A、B两点之间的高差hAB。由此从矩形MACN中可以得到计算hAB的式子:

hAB=a-b (1)

通常情况下A点高程为已知, a、b分别为用水准仪瞄准水准尺直接读出来的后视读数和前视读数。所以有:

hAB=后视读数-前视读数。

式中:当高差hAB小于0时, 说明A点高于B点;当高差hAB大于0时, 说明B点高于A点。这就是水准测量的作业原理。

3 一般三角高程测量方法

如图2所示:为测定地面点A、B两点之间的高差hAB, 在A点架设全站仪, 在B点树立棱镜。量取望远镜旋转轴中心I至地面上A点的高度i (仪器高) , 用望远镜中的十字丝中心照准B点棱镜中心M, 它距B点的高度为目标高v, 测出倾斜视线IM与水平视线IN之间的所夹的竖角α和A、B两点间的水平距离已知为S, 则由图2可得A、B两点间的高差hAB为:

若A点的高程已知为HA, 则B点的高程hB为:

这就是三角高程测量的基本计算公式, 但它是以水平面为基准面和视线成直线为前提的。因此, 只有当A, B两点间的距离很短时, 才比较准确。当A, B两点距离较远时, 就必须考虑地球弯曲和大气折光的影响了。这些我们暂且不谈, 在这里我们主要来看一下如何把水准测量原理应用到三角高程测量中去。

4 应用水准测量原理进行三角高程测量

水准测量不像三角高程测量那样将仪器架设在已知高程点上, 而是将水准仪架设在两点之间, 且没有将仪器进行强制对中和量取仪器高。如此看来如果我们能将全站仪像水准仪一样也在已知高程点和待求高程点之间任意架站, 而略去仪器的对中、量取仪器高和棱镜高的工作步骤, 来测定两点分别相对于全站仪中心位置的高差, 从而求得待测点的高程, 那么我们施测的进度就会大大加快, 且高程精度也会得到大幅提高。

如图3, 设A点的高程已知, B点的高程为未知, 在这里我们将全站仪架设在A、B两点之间, 由于仪器没有架设在已知点上, 因此不必量取仪器高, 这时我们不妨设仪器高为0。分别瞄准A、B两点上的棱镜中心进行观测竖直角αA、αB和水平距离SA、SB。然后根据三角高程测量的高差计算公式 (2) 式, 得出:

式中:hA、hB分别为A、B两点相对于仪器中心的高差, 它们可正可负, 当其为正值时说明被测点高于仪器中心;反之, 则说明被测点低于仪器中心。

那么如何才能根据A、B两点相对于仪器中心的高差hA、hB求得B点的高程呢?

在此, 我们不妨假设仪器中心高程为H, 然后根据三角高程测量的基本计算公式 (3) 式, 得出:

再由 (6) 、 (7) 式可推出:

如果以该方法进行三角高程测量时前后两棱镜高度相等 (vA=vB) , 则 (8) 式可化简为:

以上 (8) 、 (9) 两式即为应用水准测量原理进行三角高程测量的计算公式。

5结束语

应用该方法进行三角高程测量, 即是将全站仪在已知点与待测点之间任意架站, 不需要对中, 不需要量取仪器高和棱镜高, 而通过测量竖直角和平距来间接测出两地面点相对于仪器中心的高差, 进而求出待定点的高程。实践证明, 该方法具有架站灵活、操作方便、计算简单等优点。其测出的高程精度要比一般的三角高程测量测出的高程精度高许多, 因为该方法在整个测量过程中没有用钢尺量取仪器高和棱镜高, 减少了误差来源, 消除了由这些方面造成的误差影响。在具体的应用中, 特别是在山区进行高程控制测量时, 能有效起到降低劳动强度、加快作业速度、提高测量结果精度的目的。具有较强的实用性, 值得推广。

参考文献

[1]顾孝烈, 鲍峰.测量学[M].上海:同济大学出版社, 1999.

[2]徐正扬:控制测量学[M].北京:解放军出版社, 1992.

[3]张风举:控制测量学[M].北京:煤炭工业出版社, 1999.

[4]高井祥.测量学[M].徐州:中国矿业大学出版社, 1998.