測(cè)距三角高程法進(jìn)行跨河水準(zhǔn)測(cè)量的應(yīng)用和實(shí)施()

1、1 周瑞祥測(cè)距三角高程法進(jìn)行跨河水準(zhǔn)測(cè)量的應(yīng)用和實(shí)施2 1引言2跨河地點(diǎn)的選定與布設(shè)3觀測(cè)要求4測(cè)回?cái)?shù)及限差5測(cè)距三角高程法實(shí)施3 跨河水準(zhǔn)傳統(tǒng)測(cè)量方法包括光學(xué)測(cè)微法、傾斜螺旋法、經(jīng)緯儀傾角法和測(cè)距三角高程法，隨著橋梁建造技術(shù)的進(jìn)步，現(xiàn)代橋梁建設(shè)跨度越來(lái)越大，兩岸高差也較大，故此測(cè)距三角高程法應(yīng)用就越來(lái)越普遍，因該方法允許河流兩岸可以有較大的高差，垂直角最大可達(dá)1，規(guī)范最大跨距可以達(dá)到3.5km，事實(shí)證明其跨距可以更大，港珠澳大橋工程經(jīng)過(guò)特殊設(shè)計(jì)后的最大跨距達(dá)到8km，且其對(duì)場(chǎng)地要求也不高。下面就該方法測(cè)量技術(shù)應(yīng)用和實(shí)施過(guò)程做一簡(jiǎn)要介紹。 一、引言4 二、跨河地點(diǎn)的選定與布設(shè) 根據(jù)跨河水準(zhǔn)測(cè)量

2、的特點(diǎn)，為保證精度要求，跨河地點(diǎn)的選擇及其布設(shè)應(yīng)盡可能完善以減弱各種誤差的影響。具體要求如下： 1、應(yīng)選用測(cè)線(xiàn)附近，利于布設(shè)工作場(chǎng)地與觀測(cè)的較窄河段處。 2、跨河視線(xiàn)不得通過(guò)草叢、干丘、沙灘的上方。 3、跨河點(diǎn)視線(xiàn)垂直角應(yīng)小于1，當(dāng)跨河視線(xiàn)長(zhǎng)度小于300m時(shí)，視線(xiàn)高度應(yīng)不低于2m；大于500m時(shí)，應(yīng)不低于4 m(S為跨河視線(xiàn)長(zhǎng)度千米數(shù)。水位受潮汐影響時(shí)，按最高潮位計(jì)算)，當(dāng)視線(xiàn)高度不能滿(mǎn)足要求時(shí)，應(yīng)埋設(shè)牢固的標(biāo)尺樁，并建造牢固的觀測(cè)臺(tái)或標(biāo)架。 4、兩岸由儀器至水邊的一段距離應(yīng)大致相等，其地貌、土質(zhì)、植被等也應(yīng)相似，儀器位置應(yīng)選在開(kāi)闊、通風(fēng)之處，不應(yīng)靠近墻壁及土、石、磚堆等。S5 二、跨河地點(diǎn)的

3、選定與布設(shè) 5、跨河視線(xiàn)方向，宜避免正對(duì)日照方向，困難時(shí)可適當(dāng)增大視線(xiàn)長(zhǎng)度或采用標(biāo)燈測(cè)光。 6、布設(shè)跨河水準(zhǔn)測(cè)量場(chǎng)地，應(yīng)使兩岸儀器及標(biāo)尺點(diǎn)構(gòu)成如右圖所示的大地四邊形。 7、在兩岸距跨河點(diǎn)100m300m的水準(zhǔn)線(xiàn)路上各選埋水準(zhǔn)標(biāo)識(shí)一座，并按規(guī)定格式填繪水準(zhǔn)點(diǎn)之記。 8、跨河場(chǎng)地布設(shè)完畢后，應(yīng)繪制跨河水準(zhǔn)場(chǎng)地圖及固定點(diǎn)連測(cè)圖。6 三、觀測(cè)要求 采用測(cè)距三角高程法進(jìn)行跨河水準(zhǔn)測(cè)量時(shí)，觀測(cè)中應(yīng)遵守下列要求：1、跨河水準(zhǔn)觀測(cè)宜在風(fēng)力微和、氣溫變化較小的陰天進(jìn)行，當(dāng)雨后天晴和大氣折射較大時(shí)，均不宜觀測(cè)。2、觀測(cè)開(kāi)始前30分鐘，應(yīng)現(xiàn)將儀器置于露天陰影下，使儀器與外界氣溫趨于一致。觀測(cè)時(shí)應(yīng)遮蔽陽(yáng)光。3、晴天觀

4、測(cè)上午應(yīng)在日出后1小時(shí)至太陽(yáng)中天前2小時(shí)止；下午自中天后2小時(shí)起至日落前1小時(shí)止。也可根據(jù)地區(qū)、季節(jié)、氣候等情況適當(dāng)變通。陰天只要呈像清晰、穩(wěn)定即可進(jìn)行觀測(cè)。有條件也可在夜間進(jìn)行觀測(cè)，日落后1小時(shí)起至日出前1小時(shí)止。時(shí)間段以地方時(shí)零點(diǎn)分界，零點(diǎn)前為初夜，零點(diǎn)后為深夜。4、水準(zhǔn)標(biāo)尺應(yīng)用尺架撐穩(wěn)，并經(jīng)常注意使圓水準(zhǔn)器的氣泡居中。7 三、觀測(cè)要求5、一測(cè)回的觀測(cè)中，應(yīng)采取謹(jǐn)慎措施（一般在對(duì)遠(yuǎn)標(biāo)尺調(diào)焦后，即用膠布將目鏡調(diào)焦螺旋及測(cè)微器螺旋固定）確保上、下兩個(gè)半測(cè)回對(duì)遠(yuǎn)標(biāo)尺觀測(cè)的視軸不變。6、儀器調(diào)岸時(shí)，標(biāo)尺亦應(yīng)隨同調(diào)岸。當(dāng)一對(duì)標(biāo)尺的零點(diǎn)差不大時(shí)，亦可待全部測(cè)回完成一半時(shí)調(diào)岸。7、一測(cè)回的觀測(cè)完成后，應(yīng)

5、間歇15min20min，再開(kāi)始下一測(cè)回的觀測(cè)。8、兩臺(tái)儀器對(duì)向觀測(cè)時(shí)，應(yīng)使用通訊設(shè)備或約定旗語(yǔ)，使兩岸同一測(cè)回的觀測(cè)能做到同時(shí)開(kāi)始與結(jié)束。9、跨河水準(zhǔn)測(cè)量取用的全部測(cè)回?cái)?shù)，上、下午應(yīng)各占一半。如有夜間觀測(cè)時(shí)，白天與夜間測(cè)回?cái)?shù)之比應(yīng)接近1.3：1。8 三、觀測(cè)要求10、跨河觀測(cè)開(kāi)始時(shí)，應(yīng)對(duì)兩岸的普通水準(zhǔn)標(biāo)石（或固定點(diǎn)）與標(biāo)尺點(diǎn)間，進(jìn)行一次往返測(cè)，作為檢測(cè)標(biāo)尺點(diǎn)有無(wú)變動(dòng)的基準(zhǔn)。每日工作開(kāi)始前，均應(yīng)單程檢測(cè)一次，并應(yīng)符合下表檢測(cè)限差。如確認(rèn)標(biāo)尺點(diǎn)變動(dòng)，應(yīng)加固標(biāo)尺點(diǎn)，重新進(jìn)行跨河水準(zhǔn)觀測(cè)。等級(jí)等級(jí)側(cè)段、區(qū)段、線(xiàn)路側(cè)段、區(qū)段、線(xiàn)路往返測(cè)高差不符值往返測(cè)高差不符值附和路線(xiàn)閉合差附和路線(xiàn)閉合差環(huán)閉合差環(huán)閉

6、合差檢測(cè)已測(cè)側(cè)段高差檢測(cè)已測(cè)側(cè)段高差之差之差一等一等-二等二等 注：k側(cè)段、區(qū)段或路線(xiàn)長(zhǎng)度，單位為千米（km）；當(dāng)側(cè)段長(zhǎng)度小于0.1km，按0.1km計(jì)算； L附和路線(xiàn)長(zhǎng)度，單位為千米（km）； F環(huán)線(xiàn)長(zhǎng)度，單位為千米（km）； R檢測(cè)側(cè)段長(zhǎng)度，單位為千米（km）。1 .8k6R4k4L2F4F3R檢測(cè)限差表（單位：mm）9 四、測(cè)回?cái)?shù)及限差 采用測(cè)距三角高程法進(jìn)行跨河水準(zhǔn)測(cè)量時(shí)以跨河視線(xiàn)長(zhǎng)度確定應(yīng)觀測(cè)的時(shí)間段數(shù)、測(cè)回?cái)?shù)與限差。 1、應(yīng)觀測(cè)的時(shí)間段數(shù)、測(cè)回?cái)?shù)及組數(shù)，按下表規(guī)定執(zhí)行跨河視線(xiàn)長(zhǎng)跨河視線(xiàn)長(zhǎng)度度/m一等一等二等二等最少時(shí)最少時(shí)間段數(shù)間段數(shù)雙測(cè)回?cái)?shù)雙測(cè)回?cái)?shù)半側(cè)回中的半側(cè)回中的組數(shù)組數(shù)最少

7、時(shí)最少時(shí)間段數(shù)間段數(shù)雙測(cè)回?cái)?shù)雙測(cè)回?cái)?shù)半側(cè)回中的半側(cè)回中的組數(shù)組數(shù)10030024222230150046422450110006864861001150081286128150120001224881682000以上以上6s12s84s8s8 注：表中注：表中 S為跨河水準(zhǔn)長(zhǎng)度千米數(shù)，尾數(shù)湊整到為跨河水準(zhǔn)長(zhǎng)度千米數(shù)，尾數(shù)湊整到0.5。10 四、測(cè)回?cái)?shù)及限差 2、各雙測(cè)回的互差限差dH限，按下式計(jì)算 式中： 每千米水準(zhǔn)測(cè)量偶然中誤差限值，單位為毫米（mm）； N 單測(cè)回的測(cè)回?cái)?shù)； s 跨河視線(xiàn)長(zhǎng)度，單位為千米（km）。4dHMN s限M11 五、測(cè)距三角高程法實(shí)施1、跨河地點(diǎn)選定和布設(shè)完成后，A

8、、B和C、D分別為兩岸安置儀器（或標(biāo)尺）的位置，均應(yīng)埋設(shè)固定點(diǎn)。2、遠(yuǎn)標(biāo)尺采用特制的標(biāo)燈（見(jiàn)下圖）作為觀測(cè)觀測(cè)目標(biāo)。標(biāo)燈標(biāo)尺上的高度兩岸應(yīng)完全一致。標(biāo)燈一般都安置在2.5m處。3、本岸測(cè)站點(diǎn)間高差采用幾何水準(zhǔn)測(cè)量法用水準(zhǔn)儀測(cè)定，精度等級(jí)與跨河水準(zhǔn)等級(jí)一致。準(zhǔn)備工作12 五、測(cè)距三角高程法實(shí)施1、本岸測(cè)站點(diǎn)間的距離測(cè)量 本岸測(cè)站點(diǎn)間的距離AB和CD，一般可用鋼卷尺直接丈量平距，丈量時(shí)應(yīng)使鋼尺保持水平，兩端拉緊同時(shí)讀數(shù)，點(diǎn)上應(yīng)架設(shè)錘球，嚴(yán)格對(duì)中，并保持穩(wěn)定。往返各讀三次，三次測(cè)定距離互差和往返測(cè)距中數(shù)之差，均不大于3mm。如無(wú)鋼尺，也可用測(cè)距儀測(cè)定。2、跨河測(cè)站點(diǎn)間距離測(cè)量 跨河距離SAC、SAD

9、、SBC、SBD采用電磁波測(cè)距儀測(cè)定，測(cè)距的準(zhǔn)備工作，觀測(cè)方法和作業(yè)要求、氣象元素測(cè)定、成果記錄及重測(cè)取舍，氣象、加常數(shù)、乘常數(shù)修正值及邊長(zhǎng)歸算等，均按國(guó)家規(guī)范的相應(yīng)規(guī)定執(zhí)行。距離測(cè)量13 五、測(cè)距三角高程法實(shí)施3、跨河距離測(cè)量的技術(shù)要求 距離測(cè)量的技術(shù)要求和觀測(cè)限差按下表規(guī)定執(zhí)行。距離測(cè)量跨河水準(zhǔn)等級(jí)測(cè)距儀精度等級(jí)觀測(cè)時(shí)間段一個(gè)時(shí)間段內(nèi)測(cè)回?cái)?shù)一測(cè)回讀數(shù)間較差/mm測(cè)回中數(shù)間較差/mm往返（或時(shí)間段）測(cè)距中數(shù)的較差/mm往往返返一一I2241015二二II1161015 注： a、b為測(cè)距儀標(biāo)稱(chēng)參數(shù)值， 為所測(cè)距離的千米數(shù)。 每照準(zhǔn)一次，讀4次數(shù)為一測(cè)回。當(dāng)進(jìn)行對(duì)向觀測(cè)確有困難時(shí)，可以單向觀測(cè)

10、，但總的觀測(cè)時(shí)間段不能少。 測(cè)距儀和反射鏡的高度量至毫米，兩次量測(cè)之差應(yīng)不大于3mm。各次設(shè)站高度不必強(qiáng)求一致。14 五、測(cè)距三角高程法實(shí)施觀測(cè)程序：1、在A、C點(diǎn)設(shè)站，同時(shí)觀測(cè)本案近標(biāo)尺，從而與短邊邊長(zhǎng)和短邊高差計(jì)算得到各自?xún)x器高IA和IC，而后同步觀測(cè)對(duì)岸遠(yuǎn)標(biāo)尺測(cè)定AD和CB的垂直角AD和CB。2、A點(diǎn)儀器不動(dòng)，將C點(diǎn)儀器遷至D點(diǎn)。兩岸儀器同時(shí)觀測(cè)對(duì)岸遠(yuǎn)標(biāo)尺，測(cè)定AC和DB的垂直角AC和DB。3、D點(diǎn)儀器不動(dòng)，觀測(cè)本岸近標(biāo)尺，計(jì)算得到ID,此時(shí)將A點(diǎn)儀器遷至B點(diǎn)。然后兩岸儀器同時(shí)觀測(cè)對(duì)岸遠(yuǎn)標(biāo)尺，測(cè)得DA和BC的垂直角DA和BC。4、B點(diǎn)儀器不動(dòng)，觀測(cè)本岸近標(biāo)尺，計(jì)算得到儀器高IB,此時(shí)將D

11、點(diǎn)儀器重新遷至C點(diǎn)，接著兩岸儀器同步觀測(cè)對(duì)岸遠(yuǎn)標(biāo)尺，測(cè)定BD和CA的垂直角BD和CA。最后C點(diǎn)儀器再次觀測(cè)本岸近標(biāo)尺，計(jì)算的C點(diǎn)儀器高IC2。外業(yè)觀測(cè)15 五、測(cè)距三角高程法實(shí)施觀測(cè)方法： 1、觀測(cè)近標(biāo)尺：首先在經(jīng)緯儀盤(pán)左的位置，照準(zhǔn)近標(biāo)尺的基本分劃，讀取最后水平視線(xiàn)的標(biāo)尺厘米分劃數(shù)，再使水準(zhǔn)絲分別照準(zhǔn)該分劃線(xiàn)的下、上邊緣各兩次；再縱轉(zhuǎn)望遠(yuǎn)鏡以盤(pán)右位置，同時(shí)照準(zhǔn)該分劃線(xiàn)的上、下邊緣各兩次，使完成了一組觀測(cè)（近標(biāo)尺只測(cè)一組）。每次照準(zhǔn)分劃線(xiàn)邊緣后，應(yīng)使垂直度盤(pán)指標(biāo)氣泡精密符合，再用光學(xué)測(cè)微器進(jìn)行垂直度盤(pán)讀數(shù)。盤(pán)左或者盤(pán)右同一邊緣兩次照準(zhǔn)讀數(shù)差，應(yīng)不大于3。 近標(biāo)尺讀數(shù)b由下式計(jì)算： 式中： 分劃

12、線(xiàn) 的傾角，單位為角秒（）； d經(jīng)緯儀至標(biāo)尺點(diǎn)的水平距離； 206265，單位為角秒（）。外業(yè)觀測(cè)/bad16 五、測(cè)距三角高程法實(shí)施2、觀測(cè)遠(yuǎn)標(biāo)尺：在盤(pán)左位置用望遠(yuǎn)鏡中絲精確照準(zhǔn)遠(yuǎn)標(biāo)尺上標(biāo)燈四次，每次應(yīng)使垂直度盤(pán)水準(zhǔn)氣泡精密符合后，用光學(xué)測(cè)微器進(jìn)行垂直度盤(pán)讀數(shù)。四次照準(zhǔn)讀數(shù)之差不應(yīng)大于3?？v轉(zhuǎn)望遠(yuǎn)鏡，在盤(pán)右位置按盤(pán)左操作方法同樣進(jìn)行照準(zhǔn)和讀數(shù)。以上觀測(cè)為一組垂直角觀測(cè)。依同法進(jìn)行其余各組的觀測(cè)。遠(yuǎn)標(biāo)尺外業(yè)數(shù)據(jù)采集現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)見(jiàn)右圖： 各組垂直角觀測(cè)的限差按下表規(guī)定執(zhí)行：外業(yè)觀測(cè)指標(biāo)差互差同一標(biāo)志垂直角互差84垂直角觀測(cè)限差表垂直角觀測(cè)限差表17 五、測(cè)距三角高程法實(shí)施1、近標(biāo)尺、同岸跨河點(diǎn)高差、

13、儀器高數(shù)據(jù)處理實(shí)例如下：數(shù)據(jù)處理測(cè)段高差測(cè)段高差測(cè)段名往測(cè)（m）返測(cè)（m）互差（mm）均值（m）B-A-0.69046 0.69044 -0.02 -0.69045 C-D0.14080 -0.14089 -0.09 0.14085 同岸跨河點(diǎn)高差聯(lián)測(cè)18 五、測(cè)距三角高程法實(shí)施數(shù)據(jù)處理19 五、測(cè)距三角高程法實(shí)施數(shù)據(jù)處理測(cè)距三角高程法測(cè)站儀器高計(jì)算（單位：m）岸別測(cè)回測(cè)站點(diǎn)本岸近標(biāo)尺點(diǎn)本岸近標(biāo)尺讀數(shù)b測(cè)站點(diǎn)至近標(biāo)尺點(diǎn)高差h測(cè)站點(diǎn)儀器高i儀器號(hào)南岸1AB0.87838 0.69045 1.56883 TC2003 442187北岸2CD1.27930 0.14085 1.42015 TC200

14、3 441914南岸2BA2.24177 -0.69045 1.55132 TC2003 442187北岸1DC1.36030 -0.14085 1.21946 TC2003 441914南岸4AB0.81582 0.69045 1.50627 TC2003 442187北岸3CD1.27930 0.14085 1.42015 TC2003 441914南岸3BA2.24175 -0.69045 1.55130 TC2003 442187北岸4DC1.35982 -0.14085 1.21898 TC2003 441914南岸5AB0.92492 0.69045 1.61537 TC2003

15、442187北岸6CD1.30823 0.14085 1.44908 TC2003 441914南岸6BA2.23001 -0.69045 1.53956 TC2003 44218720 五、測(cè)距三角高程法實(shí)施數(shù)據(jù)處理2、 測(cè)站點(diǎn)至遠(yuǎn)標(biāo)尺高差數(shù)據(jù)處理實(shí)例如右表： 表中高差按下式計(jì)算：tan(a) i vh D 21 五、測(cè)距三角高程法實(shí)施數(shù)據(jù)處理3、測(cè)回間高差互差 每一條邊各單測(cè)回高差間的互差，的互差限差按下式（1）計(jì)算： 由大地四邊形組成的三個(gè)獨(dú)立閉合環(huán)，用同一時(shí)段的各條邊高差計(jì)算閉合差。各環(huán)線(xiàn)的閉合差W應(yīng)不大于下式計(jì)算的限值： （2）式中： 每千米水準(zhǔn)測(cè)量偶然中誤差限值，單位為毫米（mm）

16、； 每千米水準(zhǔn)測(cè)量的全中誤差限值，單位為毫米（mm）； N 單測(cè)回的測(cè)回?cái)?shù)； s 跨河視線(xiàn)長(zhǎng)度，單位為千米（km）。4dHMN s限6WWMsMWM22 五、測(cè)距三角高程法實(shí)施數(shù)據(jù)處理閉合環(huán)閉合差計(jì)算實(shí)例如下：跨河水準(zhǔn)1#環(huán)閉合差計(jì)算單測(cè)回時(shí)段測(cè)段高差（m）環(huán)閉合差（mm）備注儀器位置（儀器位置（TC2003）A1B1B1D1D1C1C1A1441914442187121-4.79856 0.14085 5.34905 -0.69045 0.89 12.08上午北岸南岸9103-4.80360 0.14085 5.35329 -0.69045 0.08 12.09上午北岸南岸45-4611-4.80393 0.14085 5.35178 -0.69045 -1.76 12.14下午南岸北岸均值-4.79989 0.14085 5.34882 -0.69045 -0.68 平差值-4.79955 0.14085 5.34916 -0.69045 0.00 跨河距離S=1.084km；測(cè)回限差d限=14.43mm；環(huán)閉合差限差