(中鐵工程設(shè)計(jì)咨詢集團(tuán)有限公司濟(jì)南設(shè)計(jì)院，山東濟(jì)南　250000)

1　工程概況

新建鐵路龍煙線均在煙臺(tái)市境內(nèi)，自大萊龍鐵路的龍口西站東端起，經(jīng)龍口市、蓬萊市、經(jīng)濟(jì)開(kāi)發(fā)區(qū)、福山區(qū)、芝罘區(qū)至珠璣站(不含)，正線全長(zhǎng)112.512 km，福山聯(lián)絡(luò)線長(zhǎng)11.387 km。全線共布設(shè)CPⅠ控制點(diǎn)30個(gè)，CPⅡ控制點(diǎn)220個(gè)，水準(zhǔn)點(diǎn)62個(gè)，其中水準(zhǔn)點(diǎn)和CPⅠ、CPⅡ控制點(diǎn)共樁，點(diǎn)位選設(shè)均勻，點(diǎn)間距為1～2 km，聯(lián)測(cè)4個(gè)高等級(jí)水準(zhǔn)點(diǎn)，按照四等水準(zhǔn)測(cè)量的技術(shù)要求施測(cè)，其中高程控制點(diǎn)布設(shè)示意圖如圖1所示。

圖1　高程控制點(diǎn)布設(shè)示意

測(cè)區(qū)大部分位于丘陵地帶，地形起伏較大，且沿線果園、樹(shù)木眾多，正值夏季，樹(shù)葉茂密，道路也崎嶇復(fù)雜，這些都給水準(zhǔn)測(cè)量工作帶來(lái)了較大的影響，因此必須對(duì)全線水準(zhǔn)測(cè)量進(jìn)行精度控制，以確保測(cè)量成果的質(zhì)量滿足后續(xù)施工、運(yùn)營(yíng)、監(jiān)測(cè)要求。

2　影響水準(zhǔn)測(cè)量精度的因素

2.1　儀器誤差

儀器誤差主要有水準(zhǔn)儀i角誤差，水準(zhǔn)尺變形和水準(zhǔn)尺底零點(diǎn)不準(zhǔn)引起的誤差。其中視距累計(jì)差對(duì)i角的影響而引起的高差變化較大。

i角對(duì)高差的誤差影響會(huì)隨著一個(gè)測(cè)站上前后視距差或者測(cè)段前后視距累計(jì)差增大而增大。因此，實(shí)際作業(yè)過(guò)程中，應(yīng)該使用校核合格的儀器，同時(shí)要控制好一個(gè)測(cè)站上前后視距差和測(cè)段的前后視距累計(jì)差。

2.2　外界條件的影響

主要有溫度變化對(duì)i角及水準(zhǔn)氣泡的影響、儀器和水準(zhǔn)標(biāo)尺垂直位移的影響、風(fēng)速對(duì)水準(zhǔn)儀器和水準(zhǔn)尺的影響、大氣垂直折光的影響。

其中三腳架和尺墊沉降隨著觀測(cè)時(shí)間在垂直方向的下沉是精密水準(zhǔn)測(cè)量中系統(tǒng)誤差的重要來(lái)源，采用“前后后前、后后前前”的觀測(cè)順序可將此類誤差消除。水準(zhǔn)尺垂直位移，主要發(fā)生在遷站過(guò)程中，由原來(lái)的前視尺轉(zhuǎn)化為后視尺而產(chǎn)生下沉，總是后視讀數(shù)偏大，使各測(cè)站的觀測(cè)高差都偏大。這種誤差影響在往返測(cè)高差的平均值中可以得到抵償。

大氣垂直折光的影響：接近地面的大氣層，密度的梯度越大，前后視線離地面的高度不同，視線所通過(guò)大氣層的密度也不同，折光影響也就不同。大氣密度的變化還受溫度等因素的影響，測(cè)量規(guī)范中規(guī)定每一測(cè)段的往返測(cè)應(yīng)分別在上午和下午(避開(kāi)日出、日落、中午)，往返測(cè)取均值可適當(dāng)減弱其影響。

2.3　觀測(cè)誤差和人為因素的影響

觀測(cè)誤差和人為因素主要有讀數(shù)、記錄誤差，外業(yè)測(cè)量人員水準(zhǔn)尺扶不直而造成的誤差和照準(zhǔn)水準(zhǔn)尺上的分劃誤差，其中因?yàn)橥鈽I(yè)測(cè)量人員水準(zhǔn)尺扶不直而造成的誤差對(duì)觀測(cè)成果的精度影響比較大，人為因素主要指在數(shù)據(jù)處理過(guò)程中平差方案的選擇和平差參數(shù)的設(shè)置等。

3　水準(zhǔn)測(cè)量具體實(shí)施和精度控制辦法

龍煙線水準(zhǔn)測(cè)量采用天寶和徠卡的S03電子水準(zhǔn)儀及配套的3 m條碼尺，分四個(gè)小組同時(shí)進(jìn)行作業(yè)。為了控制好水準(zhǔn)測(cè)量精度，按時(shí)完成測(cè)量任務(wù)，在實(shí)施過(guò)程中采取了以下措施。

3.1　制定詳細(xì)方案

根據(jù)水準(zhǔn)測(cè)量人員的技術(shù)水平、新儀器的使用方法，進(jìn)行有針對(duì)性的培訓(xùn)。根據(jù)各種誤差的性質(zhì)及其影響規(guī)律，在測(cè)量中采取相應(yīng)的措施來(lái)盡可能地減弱或消除各種誤差對(duì)觀測(cè)成果的影響，如觀測(cè)前30 min，應(yīng)將儀器取出置于露天陰影處，使儀器與外界氣溫趨于一致；每一測(cè)段均應(yīng)安排偶數(shù)站測(cè)量；每一測(cè)段的往測(cè)與返測(cè)，其測(cè)站數(shù)均應(yīng)為偶數(shù)，由往測(cè)轉(zhuǎn)向返測(cè)時(shí)，兩水準(zhǔn)標(biāo)尺應(yīng)互換位置，并重新整平儀器。

根據(jù)需要聯(lián)測(cè)的已知水準(zhǔn)點(diǎn)位置和待測(cè)水準(zhǔn)點(diǎn)的位置、自然地理?xiàng)l件、沿途的交通情況等，制定詳細(xì)的觀測(cè)方案。方案主要包括設(shè)計(jì)外業(yè)觀測(cè)的水準(zhǔn)路線，具體測(cè)量人員安排，統(tǒng)一待測(cè)點(diǎn)、轉(zhuǎn)點(diǎn)、間歇點(diǎn)的命名規(guī)則，對(duì)外業(yè)測(cè)量的技術(shù)指標(biāo)進(jìn)行落實(shí)等，外業(yè)測(cè)量的技術(shù)指標(biāo)見(jiàn)表1。

表1　水準(zhǔn)觀測(cè)主要技術(shù)要求

3.2　強(qiáng)調(diào)水準(zhǔn)尺的扶直

在實(shí)施外業(yè)測(cè)量時(shí)，作業(yè)人員相互之間利用對(duì)講機(jī)做好聯(lián)系和溝通，尤其是要避免出現(xiàn)后視轉(zhuǎn)點(diǎn)提前移動(dòng)的情況；操作儀器時(shí)，使用木質(zhì)三角架，要避免觀測(cè)順序的錯(cuò)誤而產(chǎn)生的粗差。

扶尺者要選擇堅(jiān)實(shí)的地方放尺墊，并且要踩實(shí)尺墊，尤其在下雨過(guò)后，更應(yīng)將尺墊踩實(shí)，在扶尺時(shí)集中精力，用好尺撐，使尺子能穩(wěn)定的豎直。在因風(fēng)大尺子不穩(wěn)的情況下，應(yīng)通知照準(zhǔn)者暫停觀測(cè)。

3.3　數(shù)據(jù)平差

根據(jù)天寶電子水準(zhǔn)儀的原始數(shù)據(jù)特點(diǎn)，將測(cè)站和測(cè)段數(shù)據(jù)從原始觀測(cè)文件中提取出來(lái)，并按照統(tǒng)一命名規(guī)則來(lái)整理和存檔；安排具體人員對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行檢查，剔除粗差，然后合并測(cè)站，得出測(cè)段數(shù)據(jù)；制定數(shù)據(jù)初步統(tǒng)計(jì)表格，將檢查無(wú)誤的測(cè)段數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)到表中，統(tǒng)計(jì)表格樣式如表2所示。

在往返測(cè)高差不符值及附合水準(zhǔn)路線閉合差均不超限的前提下，將經(jīng)過(guò)預(yù)處理的數(shù)據(jù)導(dǎo)入到COSA平差軟件中，采用“沉降監(jiān)測(cè)和等級(jí)水準(zhǔn)測(cè)量觀測(cè)數(shù)據(jù)處理軟件”進(jìn)行數(shù)據(jù)后處理。最后得到的結(jié)果如表3所示。

表2　數(shù)據(jù)初步統(tǒng)計(jì)

表3　平差成果

4　結(jié)論

對(duì)影響水準(zhǔn)測(cè)量精度的原因進(jìn)行了深入的分析，在龍煙線高程控制測(cè)量具體實(shí)施過(guò)程中，采取相應(yīng)的對(duì)策，降低系統(tǒng)誤差，減少偶然誤差的影響，消除了粗差，控制好了測(cè)量精度，最后得到合格的測(cè)量成果。

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[4]TB/10101—2009鐵路工程測(cè)量規(guī)范[S]

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[6]武漢大學(xué)測(cè)繪學(xué)院測(cè)量平差學(xué)科組.誤差理論與測(cè)量平差基礎(chǔ)[M].武漢：武漢大學(xué)出版社，2003

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