測區(qū)首級高程控制優(yōu)化建立實(shí)例

測區(qū)首級高程控制優(yōu)化建立實(shí)例研究摘要：測區(qū)位于世界雙遺產(chǎn)地***山風(fēng)景區(qū)內(nèi)，地形、氣候和周邊環(huán)境特殊，精度要求高、控制測量難度大。從研究方法、布點(diǎn)原則、誤差消除等方面作了優(yōu)化，采用三、四等水準(zhǔn)測量，以DS1級水準(zhǔn)儀及其配套木質(zhì)精密因瓦水準(zhǔn)標(biāo)尺代替DS3級水準(zhǔn)儀和普通雙面水準(zhǔn)尺，建立工程測量實(shí)訓(xùn)基地，為類似工程提供參考。關(guān)鍵詞：工程測量三四等水準(zhǔn)網(wǎng)測區(qū)首級高程控制優(yōu)化建立我國國家水準(zhǔn)網(wǎng)按逐級控制、分級布設(shè)的原則分為一、二、三、四等。一等水準(zhǔn)是國家高程的骨干，沿地質(zhì)構(gòu)造穩(wěn)定和坡度平緩的交通線布滿全國，構(gòu)成網(wǎng)狀。二等水準(zhǔn)是國家高程控制網(wǎng)的全面基礎(chǔ)，一般沿鐵路、公路和河流布設(shè)。三、四等水準(zhǔn)直接為測制地形圖和各項(xiàng)工程建設(shè)用。峨眉山風(fēng)景區(qū)內(nèi)地形、氣候和周邊環(huán)境特殊，高精度的控制測量難度大，本研究為土木類工程單位的工程測量培訓(xùn)以及教學(xué)實(shí)訓(xùn)提供一個準(zhǔn)確的資源環(huán)境，在相關(guān)、類似工程上具有較高的參考價值。1建立方案分析研究1.1內(nèi)容圖上設(shè)計根據(jù)測區(qū)實(shí)地情況，在圖上較為合理地布置出一系列水準(zhǔn)點(diǎn)。布點(diǎn)原則1)水準(zhǔn)路線盡量沿坡度小的道路布設(shè)，以減弱前后視折光誤差的影響。盡量避免跨越湖泊等障礙物、避開土質(zhì)松軟地段。2)布設(shè)各高程控制點(diǎn)時，考慮到便于以后測量引點(diǎn)與水準(zhǔn)標(biāo)石埋設(shè)后點(diǎn)位的穩(wěn)固安全與長期保存。水準(zhǔn)點(diǎn)設(shè)置在地質(zhì)上最為可靠的地點(diǎn)，避免設(shè)置在沙土和地下水位高的地方以及交通繁忙的岔道口。3)水準(zhǔn)網(wǎng)盡可能布設(shè)成環(huán)形網(wǎng)或結(jié)點(diǎn)網(wǎng)，個別情況下亦布設(shè)成附合路線。4)對測區(qū)情況進(jìn)行調(diào)查研究，搜集和分析測區(qū)已有的水準(zhǔn)測量資料并加以利用。水準(zhǔn)標(biāo)石的制作及埋置嚴(yán)格按照國家標(biāo)準(zhǔn)制作水準(zhǔn)基石，規(guī)格為20cm×30cm×50cm,標(biāo)石呈梯形，上窄下寬。在所選定的地點(diǎn)挖坑埋石，水準(zhǔn)石露出地表5-10cm，將底部及周圍的泥土夯實(shí)。標(biāo)石埋設(shè)后，繪制點(diǎn)之記，并時刻作好保護(hù)工作。（見圖1）圖1三四等水準(zhǔn)網(wǎng)水準(zhǔn)點(diǎn)布置圖實(shí)地測量人員經(jīng)過嚴(yán)格專業(yè)培訓(xùn)，按照國家標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行三四等水準(zhǔn)測量，工作態(tài)度嚴(yán)謹(jǐn)認(rèn)真。數(shù)據(jù)的處理與資料的完善進(jìn)行附合差計算、驗(yàn)算、精度評定、成果表輸出。附（閉）合線路閉合差≤±20mm。該項(xiàng)目的技術(shù)關(guān)鍵是布網(wǎng)的合理性與測量的精確性。布網(wǎng)嚴(yán)格按照國家標(biāo)準(zhǔn)，其中不可避免的誤差可人為地降低誤差以提高測量的精度。如測量時選取無風(fēng)的陰天并在一天內(nèi)分不同時間多次測量以保證結(jié)果的精確度。1.2儀器1.2.1NI007精密水準(zhǔn)儀與一般水準(zhǔn)儀比較，其特點(diǎn)是能夠精密地整平視線和精確地讀取讀數(shù)。為此，在結(jié)構(gòu)上具有：1)人工初平，自動精平。（視線自動安平的原理如圖2）圖2視線自動安平原理圖2)水準(zhǔn)器具有較高的靈敏度。NI007的管水準(zhǔn)器τ值為10″/2mm。3)望遠(yuǎn)鏡具有良好的光學(xué)性能。NI007望遠(yuǎn)鏡的放大倍數(shù)為44倍，望遠(yuǎn)鏡的有效孔徑56mm，視場亮度較高。十字絲的中絲刻成楔形，能較精確地瞄準(zhǔn)水準(zhǔn)尺的分劃。4)具有光學(xué)測微器裝置?？芍苯幼x取水準(zhǔn)尺一個分格（1cm或0.5cm）的1/100單位（0.1mm或0.05mm），提高讀數(shù)精度。5)視準(zhǔn)軸與水準(zhǔn)軸之間的聯(lián)系相對穩(wěn)定。NI007采用鋼構(gòu)件，并且密封起來，受溫度變化影響小。1.2.2木質(zhì)精密因瓦水準(zhǔn)標(biāo)尺木質(zhì)尺身選用優(yōu)質(zhì)一級紅松，經(jīng)分解、脫脂、時效、組合成型等現(xiàn)代工藝技術(shù)處理加工。具有變形小、重量輕特點(diǎn)，適用于一、二等大地水準(zhǔn)測量，為了更精密測量，本項(xiàng)目使用該種水準(zhǔn)尺。主要技術(shù)指標(biāo)：采用標(biāo)準(zhǔn)CH8008-92因瓦合金帶4J36，線膨脹系數(shù)≤1.3×10-6/℃；米間隔真長與名義差≤±0.02mm；米間隔平均真長≤0.01mm；分米分劃真長與名義長之差≤0.013mm，標(biāo)尺基本與輔助常數(shù)差及零點(diǎn)高差≤0.02mm，標(biāo)尺縱軸線與底平面垂直測定≤5″；底平面平直度≤0.02mm；尺身矢距≤3mm；數(shù)字注記為分米和厘米，分劃間隔為10mm和5mm，有正象和倒象兩種。1.2.3儀器檢驗(yàn)與校正1）水準(zhǔn)儀的檢驗(yàn)與校正①水準(zhǔn)儀及腳架各部件的檢視。②圓水準(zhǔn)器安置正確性的檢驗(yàn)與校正。③光學(xué)測微器效用正確性檢驗(yàn)及分劃值測定。④視準(zhǔn)軸與水準(zhǔn)管軸相互關(guān)系的檢驗(yàn)及校正。2）水準(zhǔn)尺的檢驗(yàn)①檢視水準(zhǔn)尺各部件是否牢固無損。②水準(zhǔn)標(biāo)尺上圓水準(zhǔn)器安置正確性檢驗(yàn)與校正。③水準(zhǔn)標(biāo)尺分劃面彎曲差(矢矩)的測定。④水準(zhǔn)標(biāo)尺分劃線每米分劃間隔真長的測定。⑤對水準(zhǔn)標(biāo)尺零點(diǎn)的測定。3）角誤差的檢驗(yàn)與校正（見圖3和表1）圖3角檢驗(yàn)示意圖表1NI007精密水準(zhǔn)儀角的檢驗(yàn)數(shù)據(jù)儀器：NI007-H308標(biāo)尺：sc091儀器站儀器站觀測次序標(biāo)尺讀數(shù)高差A(yù)尺讀數(shù)B尺讀數(shù)12.578192.414880.16326522.578452.4146032.578182.4152242.578322.41538中數(shù)2.5782852.4150213.060192.890280.170287523.060492.8900133.060612.8900943.060822.89058中數(shù)3.06052752.890244）交叉誤差的檢驗(yàn)與校正儀器存在交叉誤差，則整平儀器，保持視準(zhǔn)軸不變時，豎軸左右傾斜，氣泡就異向移動。如果豎軸左右傾斜的角度相同，則氣泡異向移動的量也相等。交叉誤差的檢驗(yàn)就是按這個原理進(jìn)行的，其步驟為：將水準(zhǔn)標(biāo)尺置于距水準(zhǔn)儀約50m處，水準(zhǔn)儀的三個腳螺旋與標(biāo)尺的相對位置如圖4所示。圖4腳螺旋與標(biāo)尺的相對位置②整平儀器使符合氣泡精密符合，轉(zhuǎn)動測微螺旋，使楔形絲夾準(zhǔn)水準(zhǔn)標(biāo)尺上的一個分劃，并記錄標(biāo)尺上的測微器讀數(shù)。以后保持測微器讀數(shù)不變。③將腳螺旋1升高兩周，為了保持原讀數(shù)不變，即保持視準(zhǔn)軸位置不變，將另一側(cè)腳螺旋2降低約兩周，仍使楔形絲夾準(zhǔn)原來的分劃，觀察并記錄氣泡偏離的方向和數(shù)值。2誤差相關(guān)內(nèi)容分析2.1誤差原因分析實(shí)際工程施工與理論工程設(shè)計往往存在一定的差異，根據(jù)以上分析和以往工程經(jīng)驗(yàn)，誤差產(chǎn)生的原因大致有以下幾點(diǎn)：１）視準(zhǔn)軸與水準(zhǔn)軸不平行的誤差２）水準(zhǔn)標(biāo)尺長度誤差的影響３）儀器和水準(zhǔn)標(biāo)尺垂直位移的影響４）大氣垂直折光的影響５）電磁場對水準(zhǔn)測量的影響６）觀測誤差的影響2.2消除誤差、提高測控精度采取的方法１）控制點(diǎn)埋設(shè)穩(wěn)定，不易破壞，可長時間保持不變。2）儀器距前、后視水準(zhǔn)標(biāo)尺的距離盡量相等，其差小于規(guī)定的限值，其各等級限值見表５。3）觀測前30分鐘，將儀器置于露天陰影處，使儀器與外界氣溫趨于一致；觀測時應(yīng)測傘遮蔽陽光；遷站時罩以儀器罩。4）同一測站觀測時，單次調(diào)焦；傾斜螺旋和測微螺旋最后旋轉(zhuǎn)方向?yàn)樾M(jìn)，以避免傾斜螺旋和測微器隙動差對觀測成果的影響。5）同一測段的水準(zhǔn)測量路線的往測和返測在不同的氣象條件下進(jìn)行。6）人員經(jīng)過嚴(yán)格專業(yè)培訓(xùn)，有豐富測量經(jīng)驗(yàn)；工作態(tài)度保持嚴(yán)謹(jǐn)認(rèn)真。7）觀測工作間歇時，結(jié)束在固定的水準(zhǔn)點(diǎn)上；否則，應(yīng)選擇兩個堅穩(wěn)可靠、光滑突出、便于放置水準(zhǔn)標(biāo)尺的固定點(diǎn)，作為間歇點(diǎn)加以標(biāo)記；間歇后，對兩個間歇點(diǎn)的高差進(jìn)行檢測，檢測結(jié)果如符合限差要求，可從間歇點(diǎn)起測；若僅能選定一個固定點(diǎn)作為間歇點(diǎn)，則在間歇后應(yīng)仔細(xì)檢視，確認(rèn)沒有發(fā)生任何位移，方可由間歇點(diǎn)起測。表2各等級視距差限值等級二三四五儀器型號DS05DS1DS1DS3DS3DS3視線長度(m)≤60≤50≤100≤75≤80≤100前后視距差(m))≤1.0≤2.0≤3.0大致相等前后視距差累積差差(m)≤3.0≤5.0≤10.0—視線離地面最低高高度(m)下絲≥0.3三絲能讀數(shù)三絲能讀數(shù)—３測量結(jié)果表3水準(zhǔn)測量結(jié)果水準(zhǔn)點(diǎn)水準(zhǔn)點(diǎn)相對高程（M）水準(zhǔn)點(diǎn)相對高程（M）BM010.00000BM1143.38316BM029.54264BM1245.74277BM0317.27167BM1328.85896BM0418.60230BM1450.02492BM0550.34108BM1531.73211BM0616.30157BM1643.25463BM0732.23051BM1744.88684BM0831.72903BM1848.67116BM0933.63929BM1939.36731BM1025.61911BM2020.79543結(jié)束語通過本工程的理論設(shè)計與實(shí)踐，證明測區(qū)首級高程控制的優(yōu)化建立是成功的，各項(xiàng)精度均滿足設(shè)計要求，可作為工程測量實(shí)訓(xùn)基地，并為類似工程提供研究參考。參考文獻(xiàn)［