測區(qū)首級高程控制優(yōu)化建立實例

測區(qū)首級高程控制優(yōu)化建立實例研究摘要：測區(qū)位于世界雙遺產(chǎn)地***山風景區(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、布點原則、誤差消除等方面作了優(yōu)化，采用三、四等水準測量，以DS1級水準儀及其配套木質(zhì)精密因瓦水準標尺代替DS3級水準儀和普通雙面水準尺，建立工程測量實訓基地，為類似工程提供參考。關(guān)鍵詞：工程測量三四等水準網(wǎng)測區(qū)首級高程控制優(yōu)化建立我國國家水準網(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、四等水準直接為測制地形圖和各項工程建設(shè)用。峨眉山風景區(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以及教學實訓提供一個準確的資源環(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)實地情況，在圖上較為合理地布置出一系列水準點。布點原則1)水準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)各高程控制點時，考慮到便于以后測量引點與水準標石埋設(shè)后點位的穩(wěn)固安全與長期保存。水準點設(shè)置在地質(zhì)上最為可靠的地點，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)水準網(wǎng)盡可能布設(shè)成環(huán)形網(wǎng)或結(jié)點網(wǎng)，個別情況下亦布設(shè)成附合路線。4)對測區(qū)情況進行調(diào)查研究，搜集和分析測區(qū)已有的水準測量資料并加以利用。水準標石的制作及埋置嚴格按照國家標準制作水準基石，規(guī)格為20cm×30cm×50cm,標石呈梯形，上窄下寬。在所選定的地點挖坑埋石，水準石露出地表5-10cm，將底部及周圍的泥土夯實。標石埋設(shè)后，繪制點之記，并時刻作好保護工作。（見圖1）圖1三四等水準網(wǎng)水準點布置圖實地測量人員經(jīng)過嚴格專業(yè)培訓，按照國家標準進行三四等水準測量，工作態(tài)度嚴謹認真。數(shù)據(jù)的處理與資料的完善進行附合差計算、驗算、精度評定、成果表輸出。附（閉）合線路閉合差≤±20mm。該項目的技術(shù)關(guān)鍵是布網(wǎng)的合理性與測量的精確性。布網(wǎng)嚴格按照國家標準，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精密水準儀與一般水準儀比較，其特點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)水準器具有較高的靈敏度。NI007的管水準器τ值為10″/2mm。3)望遠鏡具有良好的光學性能。NI007望遠鏡的放大倍數(shù)為44倍，望遠鏡的有效孔徑56mm，視場亮度較高。十字絲的中絲刻成楔形，能較精確地瞄準水準尺的分劃。4)具有光學測微器裝置?？芍苯幼x取水準尺一個分格（1cm或0.5cm）的1/100單位（0.1mm或0.05mm），提高讀數(shù)精度。5)視準軸與水準軸之間的聯(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)精密因瓦水準標尺木質(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，適用于一、二等大地水準測量，為了更精密測量，本項目使用該種水準尺。主要技術(shù)指標：采用標準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，標尺基本與輔助常數(shù)差及零點高差≤0.02mm，標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儀器檢驗與校正1）水準儀的檢驗與校正①水準儀及腳架各部件的檢視。②圓水準器安置正確性的檢驗與校正。③光學測微器效用正確性檢驗及分劃值測定。④視準軸與水準管軸相互關(guān)系的檢驗及校正。2）水準尺的檢驗①檢視水準尺各部件是否牢固無損。②水準標尺上圓水準器安置正確性檢驗與校正。③水準標尺分劃面彎曲差(矢矩)的測定。④水準標尺分劃線每米分劃間隔真長的測定。⑤對水準標尺零點的測定。3）角誤差的檢驗與校正（見圖3和表1）圖3角檢驗示意圖表1NI007精密水準儀角的檢驗數(shù)據(jù)儀器：NI007-H308標尺：sc091儀器站儀器站觀測次序標尺讀數(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）交叉誤差的檢驗與校正儀器存在交叉誤差，則整平儀器，保持視準軸不變時，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。交叉誤差的檢驗就是按這個原理進行的，其步驟為：將水準標尺置于距水準儀約50m處，水準儀的三個腳螺旋與標尺的相對位置如圖4所示。圖4腳螺旋與標尺的相對位置②整平儀器使符合氣泡精密符合，轉(zhuǎn)動測微螺旋，使楔形絲夾準水準標尺上的一個分劃，并記錄標尺上的測微器讀數(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，誤差產(chǎn)生的原因大致有以下幾點：１）視準軸與水準軸不平行的誤差２）水準標尺長度誤差的影響３）儀器和水準標尺垂直位移的影響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、后視水準標尺的距離盡量相等，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)方向為旋進，以避免傾斜螺旋和測微器隙動差對觀測成果的影響。5）同一測段的水準測量路線的往測和返測在不同的氣象條件下進行。6）人員經(jīng)過嚴格專業(yè)培訓，有豐富測量經(jīng)驗；工作態(tài)度保持嚴謹認真。7）觀測工作間歇時，結(jié)束在固定的水準點上；否則，應(yīng)選擇兩個堅穩(wěn)可靠、光滑突出、便于放置水準標尺的固定點，作為間歇點加以標記；間歇后，對兩個間歇點的高差進行檢測，檢測結(jié)果如符合限差要求，可從間歇點起測；若僅能選定一個固定點作為間歇點，則在間歇后應(yīng)仔細檢視，確認沒有發(fā)生任何位移，方可由間歇點起測。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水準測量結(jié)果水準點水準點相對高程（M）水準點相對高程（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)計與實踐，證明測區(qū)首級高程控制的優(yōu)化建立是成功的，各項精度均滿足設(shè)計要求，可作為工程測量實訓基地，并為類似工程提供研究參考。參考文獻［