跨河水準(zhǔn)測量新方法的

跨河水準(zhǔn)測量新方法的探索福建鐵路建設(shè)有限公司測量QC小組執(zhí)筆：洪淮斌發(fā)布人：洪淮斌發(fā)布順序一、課題介紹二、選擇課題三、設(shè)定目標(biāo)四、提出并確定最佳方案五、制定對策六、對策實(shí)施七、效果檢查八、鞏固措施和標(biāo)準(zhǔn)化九、總結(jié)及今后的打算名詞解釋（一）跨河水準(zhǔn)測量——

視線長度超過規(guī)范規(guī)定，跨越江河（或湖塘、寬溝、洼地、山谷等）的水準(zhǔn)測量。名詞解釋（二）全站儀對邊測量

——根據(jù)三角高程測量原理和余弦定理，用全站儀間接地測定遠(yuǎn)處兩測點(diǎn)間的斜距、平距、高差。名詞解釋（二）制圖：洪淮斌

日期：2004年12月24日平距D高差h課題介紹福州市灣邊大橋起于福州市灣邊，終于閩侯縣南嶼，是福廈高速公路復(fù)線工程的配套控制工程，福建省和福州市雙重點(diǎn)工程。灣邊大橋跨越福州市兩大河流之一的烏龍江，大橋全長1874m，其中跨江部分約1500m，主航道寬約500m。課題介紹福州市灣邊大橋效果圖課題介紹該橋的主橋和引橋均為大跨度連續(xù)梁，為保證施工放樣精度和大橋順利合龍，從測量角度考慮，跨500m主航道的高程測量是難點(diǎn)、同時(shí)也是重點(diǎn)之一。課題介紹我們QC小組探索出的“應(yīng)用全站儀對邊測量技術(shù)實(shí)現(xiàn)跨河水準(zhǔn)”的方法，充分利用全站儀的功能，操作簡單快捷、結(jié)果準(zhǔn)確，較好地克服了三角高程受外界因素影響大的弊病，可以說是目前較好的替代傳統(tǒng)跨河水準(zhǔn)測量的方法之一。小組概況小組名稱福建鐵路建設(shè)有限公司測量QC小組成立日期2004年10月1日小組人數(shù)5人課題名稱跨河水準(zhǔn)測量新方法的探索注冊日期2004年12月22日注冊號FTJS:2004-010-012＃重新登記2005年1月10日新注冊號FTJS:2005-010-012＃課題類型創(chuàng)新型QC教育間平均48小時(shí)以上活動時(shí)間2004.12.20～2005.3.10活動次數(shù)6次制表：洪淮斌

日期：2004年12月20日小組主要要成員員序姓名年齡職稱文化程度組內(nèi)職務(wù)及分工1洪淮斌32工程師測量專業(yè)本科組長2王澄28助理工程師測量專業(yè)本科副組長3林凡29助理工程師鐵道工程中專對策實(shí)施／記錄整理4戴天榮34工程師路橋?qū)I(yè)大專對策實(shí)施／資料收集5劉傳標(biāo)63高級工程師測量專業(yè)本科技術(shù)顧問制表：洪淮斌日期：2004年年12月月20日日選擇課題題——提提出問題面臨現(xiàn)狀福州市灣邊大橋跨越寬度500m的烏龍江主航道，且主橋和引橋均為連續(xù)梁，根據(jù)規(guī)范要求，跨河兩水準(zhǔn)點(diǎn)間高差的中誤差不得超過2mm。因此，高程控制尤其是跨主航道水準(zhǔn)測量是施工控制的關(guān)鍵和難點(diǎn)之一。目前，跨河水準(zhǔn)測量大多采用高精度水準(zhǔn)儀實(shí)現(xiàn)。我們單位沒有這種方法所需的高精度水準(zhǔn)儀，但擁有全站儀、GPS等先進(jìn)測量儀器。引出課題探索出一種新的實(shí)現(xiàn)跨河水準(zhǔn)測量的方法，要求使用施工單位的常規(guī)儀器，操作簡便、快捷選擇課題題——調(diào)調(diào)查分析我國的橋梁建建設(shè)已經(jīng)進(jìn)入入飛速發(fā)展的的時(shí)期，跨越越大江、大河河的橋梁越來來越多。此外外，承擔(dān)跨江江、河大橋施施工的單位也也不再局限于于幾個大型的的專業(yè)單位，，這就使得跨河水準(zhǔn)測量量的應(yīng)用越來來越普遍。選擇課題題——調(diào)調(diào)查分析高精度水準(zhǔn)儀儀實(shí)現(xiàn)跨河水水準(zhǔn)測量操作繁瑣，而且儀器較貴（配齊一套國國產(chǎn)儀器最少少也得一萬多多元，如果是是性能和穩(wěn)定定性較好的進(jìn)進(jìn)口儀器則更更貴），使用用率極低，因因此施工單位位很少配備這這樣的儀器。。選擇課題題——調(diào)調(diào)查分析全站儀等先進(jìn)進(jìn)儀器已經(jīng)在在施工單位中中廣泛應(yīng)用，，但目前仍只只局限于測角角、測距、放放樣等基本功功能的應(yīng)用上上，能否用這這些先進(jìn)測量量儀器來代替替水準(zhǔn)儀實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離高高程測量一直是廣大技技術(shù)人員探索索、研究的問問題。選擇課題題——研研究原因傳統(tǒng)跨河水準(zhǔn)準(zhǔn)測量所使用用的儀器太專專業(yè)，施工過過程中一般不不需要這么高高精度的水準(zhǔn)準(zhǔn)儀，極低的的使用率使得得極少施工單單位會配備這這種水準(zhǔn)儀；；此外，還要要自制觀測用用的照準(zhǔn)覘牌牌。選擇課題題——研研究原因測量的程序、、操作要么太太繁瑣，要么么專業(yè)性太強(qiáng)強(qiáng)（太復(fù)雜）），不易掌握握。現(xiàn)場很多技術(shù)術(shù)人員要么忙忙于施工測量量放樣，要么么安于現(xiàn)狀，，不愿冒險(xiǎn)，，被“按規(guī)范要求測測量總是沒錯錯”的思想所左左右。選擇課題題——確確定課題通過以上的調(diào)調(diào)查分析，我我們確定了本本次活動的課課題——跨河水準(zhǔn)測量量新方法的探探索設(shè)定目目標(biāo)目標(biāo)論論證規(guī)范規(guī)定橋梁施工高程程控制網(wǎng)中，，跨河兩水準(zhǔn)準(zhǔn)點(diǎn)間高差的的中誤差不應(yīng)應(yīng)大于2mm，如果我們們的方法無法法滿足這個精精度要求，就就不能應(yīng)用于于跨河水準(zhǔn)測測量中，也就就失去了它的的意義。目標(biāo)論論證（續(xù)一）工期要求——根據(jù)業(yè)業(yè)主的總體體部署，大大橋的平面面、高程控控制測量等等測量工作作必須在短短時(shí)間內(nèi)完完成，為1月28日舉行開開工典禮創(chuàng)創(chuàng)造條件。。按時(shí)完成成測量任務(wù)務(wù)對項(xiàng)目的的后續(xù)工作作安排起著著重要作用用，這也是是項(xiàng)目部對對業(yè)主的承承諾，事關(guān)企業(yè)的的信譽(yù)。目標(biāo)論論證證（續(xù)二）從我們小組的組成成結(jié)構(gòu)看，測量專專業(yè)本科畢畢業(yè)的3人，8年年以上大型型工程施工工測量經(jīng)驗(yàn)驗(yàn)的4人，，小組成員員具有扎實(shí)實(shí)的理論基基礎(chǔ)、豐富富的工程施施工測量經(jīng)經(jīng)驗(yàn)。此外外，我們具具有多年的的全站儀、、GPS等等儀器的應(yīng)應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)，，對其性能能、測量的的精度有相相當(dāng)?shù)陌盐瘴?。?jīng)過論證，，小組成員員一致認(rèn)為為——設(shè)定的目標(biāo)標(biāo)充分必要要、合理可可行。提出各各種種方方案編號測量方案1GPS測量技術(shù)實(shí)現(xiàn)跨河水準(zhǔn)測量2全站儀三角高程實(shí)現(xiàn)跨河水準(zhǔn)測量3全站儀對邊測量技術(shù)實(shí)現(xiàn)跨河水準(zhǔn)測量制表表：王澄日期期：2004年年12月24日方案比比選選為了保證測測量方案能能順利實(shí)施施，并且達(dá)達(dá)到預(yù)期的的目標(biāo)，我我們運(yùn)用““頭腦風(fēng)暴暴法”對三三個方案的優(yōu)、、缺點(diǎn)進(jìn)行全面的的討論、分析析，為下一步步方案評估估以及確保保方案順利利實(shí)施打下下堅(jiān)實(shí)的基基礎(chǔ)。方案優(yōu)、缺缺點(diǎn)對照表表優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)方案一——GPS測量與平面控制網(wǎng)同步觀測；數(shù)據(jù)處理可結(jié)合專業(yè)數(shù)據(jù)處理軟件進(jìn)行；結(jié)果準(zhǔn)確性較高；需測量橋位的高程異常值；需推導(dǎo)或驗(yàn)證適用、易掌握的高程擬合模型；專業(yè)性強(qiáng)，尤其是內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)處理較復(fù)雜；使用的儀器不具普遍性；制表表：洪淮斌日期期：2004年年12月23日方案優(yōu)、缺缺點(diǎn)對照表表（續(xù)一）優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)方案二——三角高程測量操作簡單；人工數(shù)據(jù)計(jì)算處理，但計(jì)算方法較為簡單；可收集到相關(guān)的經(jīng)驗(yàn)供參考；使用施工單位的常規(guī)儀器；需對向觀測，且要求對向觀測的大氣條件相同或相近，受天氣尤其是大氣折光的影響很大；測量時(shí)間較長；測角的精度要求很高，遠(yuǎn)距離的高差精度很難保證；制表表：洪淮斌日期期：2004年年12月23日方案優(yōu)、缺缺點(diǎn)對照表表（續(xù)二）優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)方案三——對邊測量一次置鏡即可完成觀測，受天氣和環(huán)境條件的影響小；結(jié)果直接顯示，人為誤差??；測量操作簡單、快捷；結(jié)果的可靠性和準(zhǔn)確性高；使用施工單位的常規(guī)儀器；可參考的資料少；棱鏡高度的量取誤差較大；對全站儀的精度、穩(wěn)定性、可靠性要求較高；制表：洪淮斌日期：2004年12月23日方案評評估為了保證測量結(jié)結(jié)果準(zhǔn)確可靠，，并用最經(jīng)濟(jì)的的方案順利完成成跨河水準(zhǔn)測量量任務(wù)，我們采采用“加權(quán)平均法”對三個方案進(jìn)進(jìn)行評估，由此得出最終終的結(jié)論。方案評評估表表(一)方案名稱評估結(jié)論方案一GPS測量技術(shù)實(shí)現(xiàn)跨河水準(zhǔn)測量因素權(quán)洪王林戴劉得分否定可靠性53432270準(zhǔn)確性44543376易操作性24533336推廣性1221117合計(jì)189制表：洪淮斌日期：2004年12月24日方案評評估表表(二)方案名稱評估結(jié)論方案二全站儀三角高程實(shí)現(xiàn)跨河水準(zhǔn)測量因素權(quán)洪王林戴劉得分否定可靠性53333375準(zhǔn)確性43333256易操作性24333230推廣性15554423合計(jì)184制表：洪淮斌日期：2004年12月24日方案評評估表表(三)方案名稱評估結(jié)論方案三全站儀對邊測量技術(shù)實(shí)現(xiàn)跨河水準(zhǔn)測量因素權(quán)洪王林戴劉得分首選可靠性55443395準(zhǔn)確性45544384易操作性25545344推廣性15555424合計(jì)247制表：洪淮斌日期：2004年12月24日確定最佳佳方案經(jīng)過綜合分析和和評估，全站儀對邊測量量技術(shù)實(shí)現(xiàn)跨河河水準(zhǔn)測量方案以較高的可可靠性和準(zhǔn)確性性、實(shí)施簡單、、易推廣，并可可充分挖掘全站站儀的潛力等優(yōu)優(yōu)點(diǎn)受到了小組組成員的青睞，，大家一致同意意將該方案定為為首選方案。制定對對策跨河水準(zhǔn)測量方方案確定后，我我們按“5W1H”的原則則，對實(shí)施該方方案存在的問題和難難點(diǎn)進(jìn)行研究分分析，并制定相相應(yīng)的對策。對邊測量方案對對策表序問題對策目標(biāo)措施負(fù)責(zé)人時(shí)間1測角精度對測量結(jié)果影響大提高角度測量精度測角精度控制在可接受范圍使用檢定合格的高精度全站儀；選擇合適的天氣和地形；減少儀器系統(tǒng)誤差洪淮斌林凡200412.31～20051.202棱鏡高度誤差大、棱鏡下沉提高量高精度降低下沉影響誤差控制在1mm以內(nèi)水準(zhǔn)儀測量棱鏡高度；多次量取棱鏡高；優(yōu)化對邊測量觀測順序洪淮斌王澄200412.31～20051.20制表：林凡日期：2004年12月31日對邊測量方案對對策表（續(xù)一）序問題對策目標(biāo)措施負(fù)責(zé)人時(shí)間3大氣折光、地球曲率及環(huán)境的影響降低影響的程度將影響降低到可接受的程度通過查閱資料、現(xiàn)場調(diào)查，借鑒他人成功經(jīng)驗(yàn)；優(yōu)化跨河位置；洪淮斌戴天榮200412.31～20051.104應(yīng)觀測多少測回，限差如何控制確定觀測的測回?cái)?shù)和限差計(jì)算公式保證測量結(jié)果的準(zhǔn)確性和可靠性從理論上分析計(jì)算所需測回?cái)?shù)；通過查閱資料，確定觀測限差的計(jì)算公式洪淮斌200412.31～20051.20制表：林凡日期：2004年12月31日實(shí)施階階段提高測角精度保證成果精度我們從對邊測量量的基本原理入入手，運(yùn)用誤差差理論進(jìn)行分析析。實(shí)施一實(shí)施一一根據(jù)全站儀對邊邊測量原理，由由誤差傳播定律律可得：對邊測測量高差的中誤誤差計(jì)算公式———主要的的誤差來源實(shí)施一一(1)使用測角精度1″的全站儀；(2)確保保儀器處于合格格狀態(tài)；(3)觀測測時(shí)嚴(yán)格按要求求操作儀器；(4)選擇擇合適的天氣施施測；(5)選擇最佳的地形形。實(shí)施階階段制圖：戴天榮日期：2005年1月12日全站儀顯示兩點(diǎn)點(diǎn)間的平距和高高差實(shí)施一小結(jié)：提高了測角精度度，為測量結(jié)果果的精度和可靠靠性提供了有力力的保證。2005年1月月20日實(shí)施階階段采用水準(zhǔn)儀量高高法提高棱鏡量高的的精度采用鋼卷尺按斜斜量法量取棱鏡鏡高度的精度約約為±2～3mm，這對對于跨河水準(zhǔn)測測量顯然是無法法接受的。為此，我們實(shí)施施如下……實(shí)施二實(shí)施二二（1）在距棱鏡鏡2.5～3.5m處安置置水準(zhǔn)儀，直尺尺對準(zhǔn)棱鏡覘牌牌中心，用水準(zhǔn)準(zhǔn)儀讀取直尺的的讀數(shù)(讀至0.1mm)；棱鏡移去后后在轉(zhuǎn)點(diǎn)上立水水準(zhǔn)尺，把直尺尺對準(zhǔn)水準(zhǔn)尺的的整數(shù)刻劃，用用水準(zhǔn)儀讀取水水準(zhǔn)尺和直尺的的讀數(shù)(讀至0.1mm)。這兩個數(shù)數(shù)值之差即為棱棱鏡高?！核疁?zhǔn)儀量高法法』測棱鏡高2.5～3.5m實(shí)施二二（2）對邊測量量前、后及觀測測半數(shù)測回時(shí)各各測量一次棱鏡鏡高，取平均值值；（3）優(yōu)化對邊邊測量的觀測順順序：奇數(shù)測回回觀測順序?yàn)椤啊昂螅埃埃蠛蟆?，偶?shù)測回改改為“前－后－后－前前”。實(shí)施二小結(jié)：棱鏡高度測量的的精度達(dá)±0.2mm，提高高了十倍；并有有效地克服了觀觀測過程中棱鏡鏡下沉的不利影影響。2005年1月月20日實(shí)施階階段減少天氣和環(huán)境境的影響對邊測量的基本本原理是三角高高程測量，大氣氣折光、地球曲曲率等對測量結(jié)結(jié)果的影響是不不容忽視的。我我們具體實(shí)施如如下……實(shí)施三實(shí)施三三(1) 采用推推薦的大氣折光光系數(shù)0.13，并輸入全站站儀中實(shí)時(shí)進(jìn)行行改正；(2) 實(shí)測儀儀器中心的溫度度（讀至0.2℃）和大氣壓壓（讀至1Pa），輸入全站站儀中實(shí)時(shí)進(jìn)行行改正；實(shí)施三三(3) 觀測前前打開儀器箱半半小時(shí)以上；(4) 前后視視邊長、高差相相近，減少地球球曲率、大氣折折光的影響；(5) 兩岸的的臨時(shí)水準(zhǔn)點(diǎn)到到水邊的距離、、距水面的高度度相近，保證前前后視線通過的的環(huán)境相近。實(shí)施三小結(jié)：大大降低了外界界因素的影響，，保證了測量成成果的精度。2005年1月月10日實(shí)施階階段理論分析計(jì)算，，確定對邊測量的測回回?cái)?shù)和限差為了保證測量成成果的可靠性和和準(zhǔn)確性，我們們從理論上進(jìn)行行分析計(jì)算。實(shí)施四實(shí)施四四測回?cái)?shù)的確定我們采用的全站站儀測角精度1″，測距精度度2mm+2ppm，根據(jù)現(xiàn)現(xiàn)場的情況，前前、后視的豎直直角均不大于5°，距離均不不大于600m……實(shí)施四四根據(jù)中誤差計(jì)算算公式，對邊測測量觀測一測回回的高差中誤差差為：如果觀測5個測回，則高差中誤差差為1.85mm——滿足規(guī)范中“……高差的的誤差≯2mm”的要求。實(shí)施四四觀測限差的確定定按《規(guī)范》中光電測測距三角高程對對向觀測較差的的限差為：按《規(guī)范》中水水準(zhǔn)儀跨河水準(zhǔn)準(zhǔn)各測回高差互互差的限差為：：經(jīng)過分析比較，，我們采用后者者作為高差觀測測一測回較差的的限差。實(shí)施四小結(jié)：取得可靠的測回回?cái)?shù)和觀測限差差等關(guān)鍵性數(shù)據(jù)據(jù)，為測量實(shí)施施提供了依據(jù)。。2005年1月月20日效果檢檢查實(shí)測結(jié)果果我們于2005年1月月20日日在灣邊邊大橋組組織實(shí)施施全站儀儀對邊測測量。經(jīng)經(jīng)過計(jì)算算和驗(yàn)證證，測量量取得了了成功。。灣邊大橋橋?qū)厹y測量成果果表測回對邊測量結(jié)果棱鏡高度高差（m）dDdh高差互差高差均值LBM1LBM21402.68401.3912-10.01.3962402.6748-1.40122402.67661.3948-6.01.3978402.6672-1.40083402.68401.3900-8.61.3943402.6772-1.39864402.68141.3880-9.21.3926402.6770-1.39725402.67921.3930-9.61.3978402.6762-1.40266402.67981.3986-9.41.4033402.6802-1.4080均值402.6781±19.81.39701.42651.50921.3143制表表：林凡凡日期期：2005年1月月20日日效果果檢檢查查目標(biāo)驗(yàn)證證之一————精精確實(shí)測D1＝501.3638m，α1＝-0°16′34″，D2＝458.6422m，α2＝-0°07′35″，計(jì)算實(shí)實(shí)測的高高差中誤誤差得：：結(jié)果表明明：測量結(jié)果果滿足規(guī)規(guī)范要求求，達(dá)到到了我們們預(yù)期的的目標(biāo)。效果果檢檢查查目標(biāo)驗(yàn)證證之二————高高效我們于1月21日提提交了準(zhǔn)準(zhǔn)確可靠靠的測量量成果，，并通過過了監(jiān)理理的驗(yàn)證證。在項(xiàng)項(xiàng)目部規(guī)規(guī)定時(shí)間間內(nèi)完成成了測量量任務(wù)，，實(shí)現(xiàn)了了我們制制定的““高效””的目標(biāo)標(biāo)，為項(xiàng)項(xiàng)目部后后續(xù)工作作的順利利開展創(chuàng)創(chuàng)造了有有利條件件。效果果檢檢查查經(jīng)濟(jì)效益益方面一方面節(jié)節(jié)省了購購置高精精度水準(zhǔn)準(zhǔn)儀的費(fèi)費(fèi)用約2萬元；；另一方面面，本方方案大大大縮短了了水準(zhǔn)路路線的長長度，僅僅用時(shí)一一個半小小時(shí)就完完成了全全橋的高高程控制制測量，，大大提提高了工工作效率率。效果果檢檢查查技術(shù)效益益方面我們探索索出一種種使用常常規(guī)的測測量儀器器、操作作簡單的的跨河水水準(zhǔn)測量量新方法法，對全全站儀的的應(yīng)用有有了進(jìn)一一步的認(rèn)認(rèn)識，改改變了一一些多數(shù)數(shù)技術(shù)人人員“全全站儀就就是測角角、測距距和坐標(biāo)標(biāo)放樣的的工具””的片面面看法。。效果果檢檢查查技術(shù)效益益方面這種方法法還可應(yīng)應(yīng)用于隧隧道高程程洞外控控制測量量、橋梁梁墩臺高高程測