二等水准范文

二等水准范文（精选6篇）

二等水准 第1篇

几何水准测量是传递高程精度最高的方法, 随着电子水准仪的研制成功, 大大缩短了外业的劳动强度, 不熟练的作业人员也能进行高精度的测量工作, 同时也加快了作业进度。它与传统的水准仪相比有读度数准确、自动记录、精度高、速度快、效率高的优点。

电子水准仪又称数字水准仪, 它是在自动安平水准仪的基础上发展起来的。它采用条码标尺, 各厂家标尺编码的条码图案不相同, 不能互换使用。目前照准标尺和调焦仍需目视进行。人工完成照准和调焦之后, 标尺条码一方面被成像在望远镜分化板上, 供目视观测, 另一方面通过望远镜的分光镜, 标尺条码又被成像在光电传感器 (又称探测器) 上, 即线阵CCD器件上, 供电子读数。

2 影响电子仪器工作的外界因素和应对措施

高精度的外业观测过程中, 经常遇到特殊地段的水准观测, 测量电子仪器在观测中往往会受到振动、光照、温度、距离、地质条件和仪器自身误差的影响。经常造成成果精度超限或者测站反复重测, 在此就对各种因素的制约原因进行分析研究, 进一步提高测量人员在野外的工作效率。

2.1 振动

振动主要分为:潮汐、过往车辆、大风对仪器造成的振动影响, 且难以避免, 直接影响水准作业的继续。

2.1.1 潮汐:

当水波遇到界面时, 如墩子, 会从边界上反射回来, 形成一列向岸外传出的水波, 与向岸内传来的水波重叠。当潮汐遇到墩子时, 海水会在深度变浅时走得较慢, 落在海水较深处的后面。其结果是水波向浅水弯曲。这就是人们熟知的河床冲刷, 造成整个桥面及上面载体发生前后、左右、轻微而不间断地抖动。

措施:为了确保成果精度, 应避免在涨潮或退潮的时间段作业。当潮汐低于1m, 并需要作业时, 仪器架设高度应处于110~120cm之间, 三角架的架腿呈正三角锥形状, 且两个架腿垂直于潮汐方向, 增强仪器的稳定性。转点的选取尽量避免采用尺垫, 应使用路旁应急车道的减速带, 使仪器、条码尺、转点三者的振动频率和桥面的频率保持一致。

2.1.2 车辆行驶:

桥面车流量较大, 重型大货车较多, 且车速很快, 车辆行驶过程中, 会产生振幅较小, 频率较高的纵波, 它属于推进波, 类似地震, 使桥面发生上下的抖动。

措施:尽量避免在车流高峰期作业。当车流量较小且趋于稳定时, 仪器架设高度应处于100~110cm之间, 三角架的架腿呈正三角锥形状, 且两个架腿平行于车辆行驶方向, 增强仪器的稳定性。同时要求仪器观测人员, 头脑灵活, 高效率作业, 能做到根据车辆的密度和行驶的距离, 随时架设仪器, 适时按仪器测量键读数;能避免在路面的伸缩缝处架设仪器或设置转点;当仪器反复不读数时, 先检查仪器的水准气泡, 重新调焦距消除视差或重复当前测站的观测, 当水准气泡超限时及时调整。

2.1.3 大风:

当风力超过4级, 条码尺和仪器会在风力的作业下产生出轻微的晃动, 这在高精度的水准测量中, 是严重影响仪器的精度和安全的。

措施:尽量避免在6级大风的环境作业。当仪器处于6级风以下的环境作业时, 仪器架设高度应处于90~110cm之间, 三角架的架腿呈正三角锥形状, 且两个架腿位于顺风方向, 增强仪器的抗风能力和稳定性。避免仪器晃动甚至摔倒, 仪器操作人员和立条码尺的人员应穿紧身衣裤, 精力高度集中, 当水准气泡超限时及时调整重测。

2.2 光线

由于电子水准仪是利用对条码尺影像的探测和对比而获取读数的, 因而光线对探测的影响也是很大的。

2.2.1 光线悬殊:

清早或傍晚太阳高度较低, 造成一个尺子处于光照之下, 另一个尺子处于背光之下, 影响仪器的读数。或者中午太阳高度较高, 一个尺子处于太阳直射之下, 另一个尺子处于背阴之下, 同样会影响仪器的度数。

措施:尽量避免尺子在光线差异较大的位置设置转点。当处于光线差异较大的环境时, 仪器操作人员尽量把仪器架设在光线较好的位置, 避免在背光或阴影下架设仪器。立条码尺子的人员应根据自己位置的光线强弱, 调整尺面与仪器的关系, 当尺子位于光线较强的位置时, 尺面应正对仪器, 保持尺面上只有强光线而没有阴影;当位于光线较弱的位置时, 尺面正对仪器后, 向背光面旋转3-5度, 保持尺面上只有弱光线或者只有阴影, 从而避免仪器产生出悬殊效应而不读数。

2.2.2 逆光:

当逆光观测时, 阳光直射到望远镜内, 造成光线过载, 视野白茫茫一片, 反复调焦距仍然不清晰, 造成仪器停止读数。

措施:在逆光环境作业时, 仪器镜头应当佩戴遮阳罩, 逆光光线较强烈时, 必须打伞遮住仪器, 这样也可以控制住光照对仪器i角的影响。在仪器出现不读数情况时, 仪器操作人员及时打手势指令, 立条码尺人员配合手势, 略微旋转标尺, 即可读数。

2.3 距离

水准规范对各个等级的视距均有相对应的要求。当诸多因素制约仪器正常工作时, 应在规范要求的前提下, 适当的缩短视距的大小, 以降低外界因素对仪器的影响。

2.4 地质条件

当前进线路遇到沙漠、泥沼、草地、山地等复杂环境时, 对仪器和转点的影响很大, 严重的影响到观测结果的精度, 必要时应在观测之前先设置好转点。复杂环境对于仪器架设地点和转点的选取要求很高, 尽量选择在地质稳定, 且土壤含有机质较少的地方, 避免选择在水边, 淤泥、草坪、以及石头棱角等处。

2.5 仪器自身的误差

仪器自身的误差主要是:i角的误差、条码尺子0刻度损耗误差和水准气泡误差。

因此在线路观测前, 先对仪器的i角进行自检, 保证仪器的精度。在同一水准点上观测不同条码尺的读数差。在同一位置观测同一条码尺子前后左右的0刻度损耗误差。用经纬仪检查条码尺子的圆水准气泡是否超限。自检完毕后分别记录备案, 避免仪器自身误差超限或损耗差值较大的仪器进行线路观测。

总结:特殊地段进行水准线路测量时, 尽量避免各种因素的影响和制约。在水准线路测量中当出现各个因素制约的情况时, 作业队长应积极沟通、分析不利因素的主次关系, 在特殊地段采取非常规测量的技术, 能有效避免出现测错或重测等现象, 不但能提高作业效率, 而且还能保证测量成果的精度。

摘要：杭州湾跨海大桥全长约36km, 桥墩大部分处于海中和滩涂区, 自然条件恶劣, 受潮汐影响大, 一般都存在4级风以上的自然风, 且车流量大, 整座桥梁处于动态中, 给运营监测的水准测量工作造成很大的影响, 这篇文章就是关于特殊地段的水准测量方法的探讨和总结, 为类似外界环境的测量工作提供参考和依据。

关键词：杭州湾跨海大桥运营监测,特殊地段,水准测量,电子水准仪,条码尺子

参考文献

[1]测量学 (第四版) .北京建筑工业出版社.

[2]国家一、二等水准测量规范 (GB 12897-2006) .中国标准出版社.

二等水准测量实训报告 第2篇

1．了解精密水准仪的基本结构和读数方法；

2．初步掌握精密水准仪的检验内容和检验校正方法；

3．掌握二等水准测量一条闭合水准路线的施测方法。

二、实验安排

⒈本实验需要 2 学时。

⒉实验每个小组由 4~5 人组成，各工序轮换进行。

三、实验步骤及要点

1．安置仪器，了解精密水准仪的主要结构、读数和使用方法；

2．精密水准仪的检验及检验项目：

1）水准仪及脚架各部件检视；

2）圆水准器安置正确性检验与校正；

3）光学测微器效用正确性的检验及分化值的测定；

4）视准轴与水准管轴相互关系的检验及校正。

3．选择一块平坦地区，选择两点，两点间形成一个闭合圈，进行往返测量。

四、仪器及工具

每组领精密水准仪 1 台，铟钢尺 1 套，记录板 1 块，记录纸 若干；铅笔、计算器等工具自备。

五、主要技术要求

1．二等水准测量主要技术要求

2．二等水准观测主要技术要求

六、误差来源

1．仪器误差：①i角的误差影响② 角误差的影响③水准标尺长度误差的影响④两水准尺零点差的影响。

2．外界因素引起的误差：①温度变化对i角的影响②仪器和水准标尺垂直位移的影响③大气垂直折光的影响④磁场对补偿式自动安平水准仪的影响。

3．观测误差。

七、注意事项

1．检验时应按顺序进行，每项检验要求两人重复进行，以便检核；

2．实习场地，应选在比较平坦的地方；

3．观测前30分钟将仪器置于露天阴影处，使仪器稳定；

4．仪器距前后水准标尺的距离应尽量相等；

5．同一测站不得两次调焦；

6．相邻测站，按奇、偶数站的观测程序进行观测；

7．连续测站上安置水准仪，应使其中两脚螺旋与水准路线平行；

8．每一测段的往返测应安排为偶数站，水准标尺要互换位置，并重新整平仪器；

9．每一测段的水准线路应进行往测和返测；

10．一个测段的水准路线的往测和返测应在不同气象条件下进行；

11．实习结束后，每人交实习报告一份。

八、实验数据及成果

1．往测数据

2．返测数据

九、心得体会

通过本次精密水准仪使用与检验操作，我们收获了许多知识，

二等水准 第3篇

关键词：三角高程测量,二等水准测量,误差分析,精度

随着自动目标识别(ATR)技术的逐渐成熟,全站仪照准误差降低,三角高程测量的精度有了较大突破。因此利用TCRP1201全站仪的ATR自动照准功能,将三角高程方法和水准测量方法相结合产生了一种新的高程测量方法——复合对边测量方法,采用该方法可达到二等水准测量精度,与几何水准测量相比,大大降低了作业条件限制,显著提高了作业效率。

1 高精度三角高程测量的严密公式及误差分析

用椭球近似地球,用图1中的平面三角形P1OP2,可以导出大地天顶计算大地高差的公式:

其中,B2,B1,Bm分别为P1点,P2点的纬度和平均纬度,其椭球项影响为:$\frac{\alpha e{}^2}{2}(B{}_2-B{}_1){}^2\cos {}^{2}B{}_m$。

由图1可知大地天顶Z和观测天顶距Z′,有以下关系:

其中,ε为照准方向的垂线偏差分量;δ为垂直折光差角;R为P1点,P2点的平均曲率半径。

将式(2)代入式(1)中同时略去二次小项可得:

大地高差和正常高高差有以下关系:

其中,Δζ为高程异常差之差;εm为测线沿线垂线偏差分量均值,将式(4)代入式(3)得:

$\text{Η}{}_2-\text{Η}{}_1=\text{D}{}_{1,2}cos{\text{Ζ}}^{\prime }{}_1+\frac{1-\text{Κ}{}_1}{2\text{R}}\text{S}{}^2-\frac{\text{S}}{{\text{ρ}}^{″}}(\text{ε}{}_1-\text{ε}{}_{\text{m}})-\frac{\text{α}\text{e}{}^2}{2}(\text{B}{}_2-\text{B}{}_1){}^{2}cos{}^2\text{B}{}_{\text{m}}(5)$

设测站点地面的正常高为h${}_1^{\text{r}}$,照准点地面的正常高为h${}_2^{\text{r}}$,i1为仪器高,v2为觇标高,显然有:

将式(6)代入式(5)得:

式(7)是目前文献所能见到的最严密的三角高程测量计算公式,同理可得反向观测的公式为:

$\text{h}{}_{1^{\prime }}-\text{h}{}_{2^{\prime }}=\text{D}{}_{2,1}cos{\text{Ζ}}^{\prime }{}_2+\text{i}{}_2-\text{v}{}_1-\frac{\text{S}}{{\text{ρ}}^{″}}(\text{ε}{}_2-\text{ε}{}_{\text{m}})+\frac{1-\text{Κ}{}_2}{2\text{R}}\text{S}{}^2-\frac{\text{α}\text{e}{}^2}{2}(\text{B}{}_1-\text{B}{}_2){}^{2}cos{}^2\text{B}{}_{\text{m}}(8)$

取正反向观测的平均值得双向观测方程:

$\text{h}{}_{2^{\prime }}-\text{h}{}_{1^{\prime }}=\frac{1}{2}(\text{D}{}_{1,2}cos{\text{Ζ}}^{\prime }{}_1-\text{D}{}_{2,1}cos{\text{Ζ}}^{\prime }{}_2)+\frac{1}{2}(\text{i}{}_1-\text{i}{}_2)-\frac{1}{2}(\text{v}{}_2-\text{v}{}_1)-\frac{\text{S}}{2{\text{ρ}}^{″}}(\text{ε}{}_1-\text{ε}{}_2)+\frac{\text{Κ}{}_2-\text{Κ}{}_1}{4\text{R}}\text{S}{}^2(9)$

从公式(9)可以看出,垂线偏差对高差的影响为$\frac{\text{S}}{2{\text{ρ}}^{″}}(\text{ε}{}_1-\text{ε}{}_2)$,如果没有垂线偏差异常,对向观测取平均值可以消除垂线偏差对高差的影响,在山区为了减少垂线偏差的影响,可以采取缩短距离的方法。若采用同时对向观测,当两台仪器的视线相距很近时,可以近似认为K1=K2,则公式(9)中等式右边的第5项可忽略不计。

2 TCRP1201全站仪的复合对边测量

2.1 复合对边测量方法

2.1.1 观测方法

1)起、末水准点观测方法。

在测段水准点附近(一般在10 m以内,并要求起、末点大致相等)架设全站仪,在水准点上架设棱镜杆(起、末点为同一根杆,长度不变),进行距离(斜距)和高度角观测。

2)转点观测方法。

按仪器前进方向,采用自动照准正倒镜观测,先进行后测站观测,再进行前测站观测。除首尾两站外,中间各站间的高差可简化为:

$\text{h}{}_{2^{\prime }}-\text{h}{}_{1^{\prime }}=\frac{1}{2}(\text{D}{}_{1,2}cos{\text{Ζ}}^{\prime }{}_1-\text{D}{}_{2,1}cos{\text{Ζ}}^{\prime }{}_2)$ (10)

3)观测测回数。

观测时为保证精度要求,观测边长越长,测回数相应的也越多。

4)观测限差。

各测回垂直角和指标差不超过5 s,距离不超过3 mm。测段往返测高差不符值不超出$\pm 4\sqrt{\text{L}}mm$,双棱镜观测时按高低棱镜观测值分别计算高差,不符值不超出$\pm 4\sqrt{\text{L}}mm$,并在测站上要检核高低棱镜观测高差之差。

2.1.2 数据记录

观测记录采用PDA、电子手簿或手工记录,对观测数据按规范规定限差进行实时检查。

2.2 复合对边测量精度分析

2.2.1 角度观测精度分析

距离与高度角中误差的关系随着距离增长,高度角中误差将增大,因此距离增长时,测回数应适当增加,以提高角度观测的精度。

2.2.2 高程精度分析

1)测段往返高差之差。

取水准点BSⅡ601～BSⅡ611之间10段测量数据,分别计算其低镜和高镜(即往测和返测)的数据,并计算出其往返高差之差及其限差。根据二等水准测量的规范要求,每个测段的往返高差之差都在限差允许范围之内,可以达到二等水准测量的要求。

2)每公里高差中数的偶然中误差。

根据水准测量规范要求,每公里高差中数的偶然中误差计算公式为:

$\text{Μ}\text{Δ}=\pm \sqrt{[\text{Δ}\text{Δ}/\text{R}]/(4\times \text{n})}$ (11)

其中,Δ为往返高差不符值,mm;R为测段长度,km;n为测段数。

按照(式(11))10段测段的往返高差之差计算的每公里高差中数偶然中误差为±0.95 mm,可以达到二等水准测量的要求。

3)路线闭合差。

水准点BSⅡ601～BSⅡ611之间测量形成了一个附合路线,该附合路线的总长为18.44 km,闭合差为-2.70 mm,根据二等水准测量规范计算的允许闭合差为±17.17 mm。因此测量结果完全可以达到二等水准测量的要求。

4)高差较差比较表。

从统计结果可以看出,精密三角高程测量与常规二等水准测量较差都在限差允许范围内,也就是说精密三角高程测量代替二等水准测量是完全可行的。

3 结语

通过在武广客运专线的高程测量的应用可以看出,基于TCRP1201全站仪的复合对边测量方法,避免了量取仪器高和觇标高,有效的减少了测量误差,而ATR自动照准功能,克服了人眼照准目标的误差,提高了精度。

参考文献

[1]肖根旺,许提多,周文健,等.高精度三角高程测量的严密公式[J].测绘通报,2004(10):47-48.

[2]张正禄.工程测量学[M].武汉:武汉大学出版社,2005.

[3]GB 12897-1991,国家一,二等水准测量规范[S].

二等水准 第4篇

关键词：地铁,二等水准,测量,精度评定

1 工程概况

广州地铁六号线（见图1)B标段控制测量及施工测量检测工程项目为六号线黄沙站折返线～燕塘站折返线，线路长12.5km。B标段内设13座地下车站、14个区间。二等水准网范围涵盖了六号线B标并向东延伸至长湴站。工程已于2006年6月开工，预计2012年建成并投入运营。

二等水准控制网复测是以《广州市轨道交通工程2010年建设线路高程控制网成果》为基础上进行的。其中六号线B标所使用的二等水准点共有17个基岩水准点，全线水准路线长度（单程）26.12km。水准复测联测了广州市轨道交通工程2010年建设线路高程控制网的起算水准点白云宾馆主点、II基1和三号线的4个基岩水准点Ⅱ地3-28、Ⅱ地3-29、Ⅱ地3-56、Ⅱ地3-57作本次测量起算基准点。

由于复测网必须与原水准网建立统一的同精度的高程控制系统，以便与既有线路高程点相衔接采用统一的广州市高程系统。

2 水准线路布设与施测精度

2.1 水准线路布设

水准复测线路布设原则是在原网的基础上充分考虑沿线工程使用二等水准点的需要，所以水准网基本上均位于地铁线路沿线。按规范二等水准网应布设成闭合环线，新增设的水准路线的起、终点均与二等高程基岩水准点联接成环，复测水准线路26.12km，水准线路构成6个水准闭合环。

2.2 施测精度设计（见表1～表3)

mm

mm

注：表中K为测段长度；L为附合路线或环线长度；R为检测已测测段长度，均以km计。

3 水准的外业施测

3.1 仪器设备

二等水准线路观测使用Leica NA2+GPM3(0.4mm/km）水准仪及与之相配套的铟钢条码水准尺。

3.2 二等水准观测

3.2.1 观测线路

二等水准观测路线基本沿坡度较小的、铺装材料为砼的公路、大路进行，避开了土质松软的地段，避开了行人、车辆来往繁多的街道等。土质松软的地段，采用打钢钎代替尺垫进行施测；行人、车辆来往繁多的街道等地段，选取行人、车辆较少的时段进行施测，保证了观测精度。

3.2.2 观测方式

采用路线往返观测，往返测使用同一类型的仪器和转点尺承，沿同一道路进行。在每一区段内，先连续进行所有测段的往测（或返测）随后再连续进行该区段的返测（或往测）。同一测段的往测（或返测）或返测（或往测）分别在上午与下午进行。

3.2.3 观测方法

每个测站观测顺序按下面的观测顺序进行：

1）往测：奇数站为，后—前—前—后；偶数站为，前—后—后—前。

2）返测：奇数站为，前—后—后—前；偶数站为，后—前—前—后。

4 外业计算及精度统计

外业观测记录手薄按各项限差和要求进行认真细致的检查后，根据观测成果编制外业高差与概略高程表、进行正常水准面不平行的改正、计算每公里水准测量偶然中误差、计算环线闭合差。并进行外业观测精度评定，精度评定的目的在于对外业观测成果精度作出评估。

4.1 正常水准面不平行的改正

水准测量所经路线不同，测得的高差结果也不相同，从而引起地面点高程的多值性。为把观测高程化为唯一确定的高程，就必须在观测高差中加入水准面不平行的改正。每个测段均按下面公式进行了正常水准面不平行的改正：

式中，A为常系数，A=1537.1×10-9×sin2Φ；H为测段始、末点近似高程的平均值；ΔΦ为测段始、末点纬度差。

4.2 环线闭合差的计算

水准网共17个水准点，组成6个附闭水准路线闭合环。先将各测段高差加入正常水准面不平行的改正数，再计算各环线闭合差见表4。

4.3 水准测量精度评定

水准测量作业结束后，每条水准路线以测段往返测高差不符值计算每千米水准测量高差中数的偶然中误差：

式中，Δ为测段往返测高差不符值，mm;R为测段长度，km;n为测段数。

水准全网共有16个测段，按上式计算全网的MΔ为±0.63mm。《国家一等、二等水准测量规范》要求每千米水准测量高差中数的偶然中误差MΔ≤±2m,MΔ小于限差要求，可见水准网观测满足规范要求。

5 内业数据处理与成果比较

5.1 数据处理

平差计算软件采用武汉大学测绘学院的“科达普施”软件包进行平差计算。采用《广州市轨道交通工程2010年建设线路高程控制网成果》中4个二等水准点为起算数据进行整网平差。4个起算点为稳定可靠的基岩点分别为：Ⅱ基1、白云宾馆主点、Ⅱ地3-28、Ⅱ地3-57。平差后得每公里高差中误差、每个待定点高程中误差见表5。

5.2 成果比较（见表6)

从上表中可知，全网整体平差后的高程与原网高程比较，较差均优于规范要求，符合地铁施工测量要求的精度。

6 结论及建议

1）二等水准测量设计方案科学、先进、合理，可操作性强。采用先进的仪器设备大大提高了观测精度，成果可靠。

2）经平差计算，整个水准网单位权中误差为±0.546mm，符合±2.0mm规定；最弱点高程中误差为±3.92mm，高程精度平均为±2.65mm，满足±20mm的限差规定；每公里水准测量偶然中误差为±0.63mm，符合±2.0mm规定。复测成果精度满足《国家一、二等水准测量规范》和《城市轨道交通工程测量规范》要求。

3）在复测时，发现II地6-12、II地6-16水准点已遭到破坏，无法测量，所以建议地铁施工单位要采取有效措施保护水准点的安全、稳定。

4）测量过程中要进行了中间检查，对每道工序实行控制，查看成果资料是否齐全、完整、符合技术要求；对竣工后的检查验收严格把关，确保了测量成果资料真实、准确、可靠，并对成果资料进行了质量评定，以满足地铁设计、施工精度要求。

参考文献

[1]GB50308-2008城市轨交通工程测量规范[S].

[2]GB12897-2006国家一、二等水准测量规范[S].

二等水准 第5篇

1 地理概况、资料

1. 1 地理概况

郑州, 河南省省会, 地处中原, 九州之中, 交通便利, 东西宽166 km, 南北长75 km, 总面积约7 446. 2km2, 全市总人口862. 65 万人。郑州北临黄河, 西依嵩山, 东南为广阔的黄淮平原, 东面是开封市, 西面为古都洛阳市, 南面是许昌市, 北面为焦作市和新乡市; 是中国历史文化名城、中国八大古都之一、今河南省政治、经济、教育、科研、文化中心, 也是中国中部地区重要的中心城市和国家重要的综合交通枢纽。

1. 2 资料

( 1) 图件资料。中国人民解放军总参谋部测绘局1975 年编绘的1∶ 5 万地形图 ( 1954 年北京坐标系) 4 幅 ( 图幅号为9-49-48-甲、乙、丙、丁) , 国家测绘地理信息局1∶ 5 万地形图4 幅 ( CGCS2000 坐标系) , 用来进行四等GPS控制网和二等水准路线图的设计工作。

( 2) 高程控制点。经踏勘, 找到“三门峡—郑州”路线的国家一等水准点4 个 ( “I三郑83”、“I三郑85 基上”、“I三郑87”、“I三郑89-1”) , 标石标志保存完好。实测单位为黄河水利委员会设计院测绘总队, 施测年代为1991 年。高程基准为1985 国家高程基准。该一等点成果为国家第二期一等水准网复测成果。多年来, 郑州市地面发生不均匀的沉降, 根据黄委会设计院2011 年开展的“中原城市群地质环境监测与评价”项目研究结论, 不宜采用距今已经20 年的第二期复测成果。郑州市规划勘测设计研究院提供了按照一等水准测量方法施测的郑州市内的部分国家一等水准点“I三郑85 基上 ( 原点名I三郑81) ”和“I三郑87 ( 原点名I三郑83) ”。经此次二等水准测量实际验证, 这两点高程相互之间匹配良好。故将“I三郑85 基上”、“I三郑87”两点高程作为此次二等水准测量的起算依据。

2 二等水准测量

2. 1 二等水准测量精度要求

根据文献[1]规定, 二等水准每千米测量的偶然中误差不大于1. 0 mm; 二等水准每千米测量的全中误差不大于2. 0 mm。

2. 2 布网情况

二等水准测量作为首级高程控制网, 沿测区外围 ( 即四环) , 各区分界线 ( 即南北方向上的花园路—紫荆山路、东西方向上的郑上路—建设路—金水东路) , 布设成4 个闭合环, 联测上述路线上的各等级控制点共294 个, 其中四等GPS点61 个, 一级点233 个。二等水准路线总长度为164 km。

2. 3 二等水准观测

( 1) 观测方式。此次二等水准测量采用单路线往返测量。一条路线的往返测, 使用同一类型的仪器和转点尺承, 沿同一道路进行。在每一区段内, 先连续进行所有测段的往测, 随后再连续进行该区段的返测。同一测段的往测 ( 或返测) 与返测 ( 或往测) 分别在上午与下午进行[2,3]。

( 2) 观测的时间和气象条件。水准观测均在标尺分划线成像清晰而稳定时进行。

( 3) 设置测站[4,5]。①根据路线土质选用尺桩或尺台 ( 尺台质量不小于5 kg) 作转点尺承, 尺桩或尺台数不少于4。②测站视线长度 ( ≥3 m且≤50m、前后视距差≤1. 5 m) 、视线高度 ( ≤2. 80 m且≥0. 50 m) 、任一测站上前后视距差累积≤6. 0 m。

( 4) 数字水准仪测站观测顺序和方法按照《国家一、二等水准测量规范》规定执行。

( 5) 间歇与检测。间歇时, 均在水准点上结束。

( 6) 数字水准仪测站观测上下丝读数平均值与中丝读数限差要求: 0. 5 cm刻划标尺不超过1. 5mm、1 cm刻划标尺不超过3. 0 mm; 2 次读数所测高差的差不超过0. 6 mm; 检测间歇点高差的差不超过1. 0 mm[6,7,8]。

( 7) 往返测高差不符值、环闭合差。测段、区段、路线往返测高差不符值不超过、符合路线闭合差不超过、环闭合差不超过和检测高差较差的限差 ( K为测段、区段或路线长度; L为附合路线长度; F为环线长度; R为检测段长度) 。

2. 4 外业成果的记录、整理与计算

( 1) 记录方式与要求。二等水准测量的外业成果, 采用电子记录。每测段的始末按照规程要求记录观测日期、时间、气温、天气、云量、成像、太阳方向、道路土质、风向及风力。观测工作结束, 确认观测成果全部符合要求后, 再进行外业计算。

( 2) 外业计算。①水准测量外业计算项目: 外业手簿的计算; 外业高差和概略高程表的编制; 每千米水准测量偶然中误差的计算; 附和路线与环线闭合差的计算。②二等水准网计算水准点高程时, 所用高差应加入下列改正: 水准标尺长度改正; 正常水准面不平行的改正; 环线闭合差的改正。③每千米水准测量偶然中误差计算:, 满足设计要求。其中, Δ 为测段往返测高差不符值; R为测段长度; n为测段数。④每千米水准测量全中误差MW计算:, 满足设计要求 ( 其中, W为经过各项改正后的水准环闭合差; F为水准环线周长; N为水准环数) 。二等水准测量平差计算采用清华山维软件进行。二等水准测量附和路线与环线闭合差统计见表1。⑤外业计算按二等水准外业计算取位: 等级往 ( 返) 测距离总和0. 01 km; 测段距离中数0. 1km; 各测站高差0. 01 mm; 往 ( 返) 测高差总和0. 01mm; 测段高差中数0. 1 mm; 水准点高程1 mm。

( 3) 成果检验。郑州市城市轨道交通1 号线项目2009 年布设的精密导线点QD44、QD69 ( 郑州地铁二等水准高程) , 其高程为二等水准高程, 高程基准为1985 国家高程基准。采用二等水准测量的方式联测QD44、QD69。经计算, 联测高程与已有高程的成果接近、可靠 ( 表2) 。

3 结语

郑州市管线控制测量中, 二等水准测量作为首级高程控制网, 沿测区外围 ( 四环) , 各区分界线 ( 即南北方向上的花园路—紫荆山路、东西方向上的郑上路—建设路—金水东路) , 布设成4 个闭合环。施测过程中, 严格按照规程规范要求作业, 科学设计、合理布网, 处处检核, 通过二等水准网的数据处理与精度分析及对已有项目成果点进行比较, 认为郑州市二等水准网成果在精度上较好地满足了规范要求, 成果可靠, 可在市域范围作为三、四等及等外水准测量的基准, 为郑州市地下管线普查及“数字郑州”建设提供了可靠的基础成果。

摘要：介绍了郑州市城市地下管线控制测量中, 布设4条二等水准闭合环, 展开二等水准测量情况。通过二等水准网的数据处理与精度分析, 认为郑州市二等水准网成果在精度上较好地满足了《国家一、二等水准测量规范》要求, 为该市地下管线普查高程控制测量提供了可靠的基础成果。

关键词：GPS控制网,二等水准,地下管线,成果分析

参考文献

[1]中华人民共和国住房和城乡建设部, 中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局.GB/T 12897—2006国家一、二等水准测量规范[S].北京:中国标准出版社, 2006.

[2]陈俊勇, 张全德, 张鹏.对中国高程控制网现代化工作的思考[J].武汉大学学报:信息科学版, 2007 (11) :941-944.

[3]董鸿闻, 李国智, 陈士银.地理空间定位基准及其应用[M].北京:测绘出版社, 2005.

[4]曾祥新, 邱蕾, 王泽民.南宁市二等水准网的数据处理与精度分析[J].地理空间信息, 2011 (4) :9-12.

[5]宁津生, 刘经南, 陈俊勇, 等.现代大地测量理论与技术[M].武汉:武汉大学出版社, 2006.

[6]张全德.精化区域似大地水准面应顾及的有关问题[J].测绘通报, 2006 (1) :5-7.

[7]梁振英, 董鸿闻, 姬恒炼.精密水准测量的理论和实践[M].北京:测绘出版社, 2004.

二等水准 第6篇

我国国家水准测量依精度不同分为一、二、三、四等。其中一、二等水准测量为“精密水准测量”, 精密水准测量是国家高程控制的基础, 提供国家高程基准及地壳形变等基础数据。三、四等水准测量直接为地形图测绘和各种工程建设提供所必须的高程控制。高程测量, 在城市规划设计、交通运输, 土建工程等方面有着极其重要的意义。尤其是精密水准测量, 在水利水电工程建设的预可研、工可研及建后大坝变形观测中都起着举足轻重作用。

高程测量主要有几何水准测量、三角高程测量、液体静力水准测量以及GPS高程测量等方法。在诸多高程测量方法中, 几何水准测量是经典高差测量方法。该测量方法主要使用气泡式的精密水准仪 (自动安平的精密水准仪、数字水准仪) , 其原理是借助于由水准仪提供的水平视线获取竖立在两立尺点间的高差。该方法的优点是精度高、造价低;缺点是操作麻烦、需要各环节的测量人员紧密配合、并且受自然条件所限制。

在松花江某枢纽水利工程建设中, 在两岸山上布设五个永久性控制未知点 (1-5) , A为该测区内已知高程点。满足了坝体建设及建后大坝变形观测的需要。要求二等水准测量。由于江面较宽夏季, 难以进行精密水准测量, 所以在冬季冰冻期在江面上进行逐点网状施测。此次测量, 为了满足平差需要, 水准路线呈网状分布, 如图1所示。

在实际工作中, 只有了解精密水准测量的误差来源, 才能积极有效地减小或消除误差, 从而提高测量精度。其来源主要分为两大部分:仪器误差和外界因素引起的误差。现结合实际情况分析其来源及避免措施。

1 仪器误差

1.1 φ角的误差影响

即使经过i角的检验校正, 但要使两轴完全保持平行是困难的。因此, 当水准气泡居中时, 视准轴仍不能保持水平, 使水准尺上的读书产生误差, 并且与视距成正比。

在i角保持不变的情况下, 一个测站上的前后视距相等或一个测段的前后视距总和相等, 则在观测高差中由于i角的误差影响可以得到消除。

1.2 φ角误差的影响

当仪器不存在i角, 则在仪器的垂直轴严格垂直时, 交叉误差φ并不影响在水准标尺上的读数, 因为仪器在水平方向转动时, 视准轴与水准轴在垂直面上的投影仍保持互相平行, 因此对水准测量并无不利影响。但当仪器的垂直轴倾斜时, 如与视准轴正交的方向倾斜一个角度, 那么这时视准轴虽然仍在水平位置。但水准轴两端却产生倾斜, 从而水准气泡偏离居中位置。这时, 仪器在水平方向转动, 水准气泡将移动。当重新调整水准气泡居中进行观测时, 视准轴就会偏离水平位置而倾斜, 显然它将影响在水准标尺上的读数。为了减少这种误差对水准测量成果的影响, 应对水准仪上的圆水准气泡进行检验与校正和对交叉误差φ进行检验与校正。

1.3 两水准标尺零点差的影响

两水准标尺的零点误差不等, 设α, b水准标尺的零点误差分别为Δα和Δb, 它们都会在水准标尺上产生误差。

尽管两水准标尺的零点误差Δα≠Δb, 但在两相邻测站的观测高差之和中, 抵消了这种误差的影响。所以在此次水准测量工作中, 各测段的测站数目均为偶数, 并且在相邻测站上使两水准尺轮流作为前视尺和后视尺。

2 外界因素引起的误差

2.1 风力影响

在实地外业测量过程中, 山区作业风是不可避免的。风力如果超过了四级, 就会产生扶尺不稳、水准仪十字丝晃动等现象, 读数不准从而直接影响观测精度。所以, 在实地进行水准观测时一定要避免风天作业。同时在观测过程中, 上丝读数要小于2.8m。

2.2 水准标尺 (尺垫) 的垂直位移影响

仪器和水准尺在垂直方向位移所产生的误差, 是精密水准测量系统误差的主要来源。对于基本分划和辅助分划观测顺序可归纳为

奇数站的观测顺序:

后 (基) -前 (基) -前 (辅) -后 (辅)

偶数站的观测顺序:

前 (基) -后 (基) -后 (辅) -前 (辅)

返测时, 奇、偶数测站照准标尺的顺序分别与往测偶、奇数测站相同。此观测顺序所测得的基辅高差的平均值中, 可以较好的消除这项误差影响。

水准标尺 (尺垫) 的垂直位移主要发生在迁站的过程中。由原来的前视尺转为后视尺而产生下沉, 于是总使后视读数偏大, 使各测站的观测高差都偏大, 成为系统性的误差来源。这种误差影响在往返测高差的平均值中可以得到有效的抵偿, 所以水准测量必须进行往返测。有时仪器脚架和水准尺垫也会发生上升现象, 当脚架压或水准尺垫入地下, 我们不再用力的情况下, 土壤的反作用力有时会使脚架或尺垫逐渐上升。所以在实际作业中, 我们要尽量设法减少仪器脚架或水准标尺的垂直位移, 如将仪器架置处和立尺处的冰雪清除干净, 用力踩紧;水准标尺立于尺垫后半分钟再进行观测。尽量减少其垂直位移量, 从而减少其误差影响。

2.3 大气折光影响

当视线通过地面大气层, 由于近地面大气层的密度分布一般是随离地面的高度而变化, 换言之近地面大气层的密度存在着梯度。因此, 由于光线所通过的大气层密度在不断变化, 导致视线成为一条各点具有不同曲率的曲线, 在垂直方向产生弯曲, 并且弯向密度较大的一方, 这种现象叫做大气垂直折光。如果在地势较为平坦的地区进行水准测量时, 前后视距相等, 则遮光影响相同, 使视线弯曲的程度也相同, 因此在观测高差中就可以消除这种误差影响。但是, 由于越接近地面的大气层, 密度的梯度越大, 前后视距离地面的高度不同, 视线所通过的视线所通过大气层的密度也不同, 折光影响也就不同, 所以前后视线在垂直面内的弯曲程度也不同。在实地测量过程中, 由于各测段高差较大, 前后视线离地面的高度总是大于 (小于) 后视视线离地面的高度, 为了减弱垂直折光对观测高差的影响, 要使前后视距尽量相等, 并视线离地面有足够的高度 (下丝读数大于0.3m) 。在坡度较大的水准路线进行作业时适当缩短视距。

另外, 大气密度的变化还受到温度等因素的影响。上午由于地面吸热, 使得地面上的大气层离地面越高温度越低;中午以后, 由于地面逐渐散热, 地面温度开始低于其上大气的温度。因此, 在日出后半小时左右和日落前半小时左右这两时间段内, 由于地表面的吸热和散热, 使近地面的大气密度和遮光变化迅速而无规律, 顾不宜进行观测。在中午一段时间内, 由于太阳强烈照射, 使空气对流剧烈, 使其目标或成像不稳定, 所以也不能观测。

事实证明, 只有了解了误差来源才能采取有效的措施较少误差影响, 另外在实地作业中要结合实际情况, 严格执行规范, 从而提高测量精度。

摘要：通过具体实例分析了精密水准测量的误差来源、影响及消减方法。