摘要：目前，地面點(diǎn)的高程可通過(guò)水準(zhǔn)測(cè)量、三角高程測(cè)量、GPS 高程測(cè)量等方法得到，每種方法各有優(yōu)缺點(diǎn)。其中水準(zhǔn)測(cè)量精度最高，它是我國(guó)高程控制網(wǎng)建立的主要方法，文章對(duì)水準(zhǔn)測(cè)量實(shí)際應(yīng)用及精度分析進(jìn)行探討研究。

關(guān)鍵詞：水準(zhǔn)測(cè)量；進(jìn)度；分析

引言

水準(zhǔn)測(cè)量是工程中不可或缺的一部分，該測(cè)量技術(shù)就是利用儀器的水平視線，從豎立地面的兩個(gè)標(biāo)尺上截取的讀數(shù)值，以此來(lái)測(cè)定兩地的高差，在推算出其他的相關(guān)數(shù)據(jù)。當(dāng)前，我國(guó)的水準(zhǔn)測(cè)量無(wú)論是方法上還是儀器設(shè)備上仍然存在著一定的不足之處，人員的操作也有很多不規(guī)范的現(xiàn)象。所以，水準(zhǔn)測(cè)量的數(shù)據(jù)還是存在一定的誤差的，這就要求采取一定的措施，盡量減少誤差的出現(xiàn)。

一、單一水準(zhǔn)路線的測(cè)設(shè)和精度分析

單一水準(zhǔn)路線的布設(shè)有支水準(zhǔn)路線、附和水準(zhǔn)路線和閉合水準(zhǔn)路線。支水準(zhǔn)由一個(gè)已知高級(jí)水準(zhǔn)點(diǎn)，沿各個(gè)待定觀測(cè)點(diǎn)進(jìn)行水準(zhǔn)測(cè)量，最后沒(méi)有連接到已知高程點(diǎn)。為了能進(jìn)行觀測(cè)成果的檢核，支水準(zhǔn)路線必須進(jìn)行往返觀測(cè)，并認(rèn)真檢查已知水準(zhǔn)點(diǎn)的正確性。支水準(zhǔn)路線一般在外水準(zhǔn)測(cè)量時(shí)采用，直接求得碎步點(diǎn)高程，等級(jí)水準(zhǔn)測(cè)量較少布設(shè)支水準(zhǔn)路線。從一個(gè)已知高程的水準(zhǔn)點(diǎn)出發(fā)，沿各個(gè)觀測(cè)點(diǎn)進(jìn)行測(cè)量，最后附和到另一個(gè)有已知高程的高等級(jí)水準(zhǔn)點(diǎn)所構(gòu)成的一條水準(zhǔn)路線稱為附和水準(zhǔn)路線，附和路線可進(jìn)行觀測(cè)成果的檢核，是實(shí)際工作中運(yùn)用最多的一種布設(shè)形式。從一個(gè)已知高程的水準(zhǔn)點(diǎn)出發(fā)，沿各個(gè)待定高程的水準(zhǔn)點(diǎn)進(jìn)行測(cè)量，最后仍閉合到原水準(zhǔn)點(diǎn)所組成的環(huán)形水準(zhǔn)路線，稱為閉合水準(zhǔn)路線。閉合水準(zhǔn)路線的起點(diǎn)高程如果用錯(cuò)，將不易被發(fā)現(xiàn)，從而導(dǎo)致所有待定點(diǎn)的高程錯(cuò)誤，水準(zhǔn)點(diǎn)稀少無(wú)法布設(shè)附和路線的地區(qū)，只能布設(shè)閉合水準(zhǔn)路線。單一水準(zhǔn)路線的幾種布設(shè)形式見(jiàn)下圖1。

水準(zhǔn)外業(yè)觀測(cè)結(jié)束后，認(rèn)真檢查手簿的正確性、完整性，測(cè)段的連續(xù)性。電子水準(zhǔn)儀把內(nèi)存數(shù)據(jù)傳輸出來(lái)，用附帶專用軟件將原始數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)化為標(biāo)準(zhǔn)的excel 水準(zhǔn)表格。計(jì)算測(cè)段高差與測(cè)段距離：一條水準(zhǔn)路線由許多測(cè)段組成，每個(gè)測(cè)段的高差、距離整理出來(lái)，測(cè)段高差起止點(diǎn)與水準(zhǔn)路線前進(jìn)方向相同。繪制水準(zhǔn)路線略圖，把測(cè)段高差與距離標(biāo)在路線圖上，形象、直觀、便于計(jì)算，這樣做可以避免高差正負(fù)號(hào)搞錯(cuò)，減少計(jì)算錯(cuò)誤。測(cè)段高差累積和Σh，測(cè)段距離累積和Σs， 已知起算水準(zhǔn)點(diǎn)的高程為H 終、H 始，Δh= H 終-H 始， 閉合差fh=Σh-Δh，閉合水準(zhǔn)路線Δh=0，fh=Σh。當(dāng)閉合差fh 符合相應(yīng)等級(jí)水準(zhǔn)測(cè)量的要求后，即閉合差小于限差，才能配賦閉合差fh，測(cè)段高差改正數(shù)vi=-fh.di/Σs， di 為第i 測(cè)段的長(zhǎng)度。山地水準(zhǔn)路線高差大，測(cè)站數(shù)多，可以按測(cè)站數(shù)n 分配閉合差，即vi=-fh.ni/Σn， Σn 為路線測(cè)站數(shù)總和，ni為第i 測(cè)段的測(cè)站數(shù)。

支水準(zhǔn)路線的高程計(jì)算，是從已知水準(zhǔn)點(diǎn)出發(fā)，將高程按水準(zhǔn)路線前進(jìn)方向逐步傳遞下去，待定點(diǎn)離已知點(diǎn)越近，高程精度越高，隨路線增長(zhǎng)，誤差積累增多。附合水準(zhǔn)路線中，路線中間的點(diǎn)精度最低，支水準(zhǔn)路線中最末端的點(diǎn)精度最低，閉合水準(zhǔn)路線與附和路線情況相同?！秶?guó)家三、四等水準(zhǔn)測(cè)量規(guī)范》規(guī)定：?jiǎn)为?dú)的四等水準(zhǔn)附和路線，長(zhǎng)度不超過(guò)80 公里，環(huán)線周長(zhǎng)不超過(guò)100 公里，同級(jí)網(wǎng)中結(jié)點(diǎn)間距離不超過(guò)30 公里。水準(zhǔn)路線長(zhǎng)度有嚴(yán)格的要求，能夠保證水準(zhǔn)線路中各待定點(diǎn)的高程精度。一、二等水準(zhǔn)測(cè)量同樣有相應(yīng)的規(guī)范要求。有時(shí)水準(zhǔn)測(cè)量閉合差超限，即水準(zhǔn)不合，造成整條路線不合的原因是路線中某個(gè)或幾個(gè)測(cè)段不合，這時(shí)要分析每個(gè)測(cè)段，選擇可靠性低的測(cè)段重測(cè)。比如氣象條件不好時(shí)觀測(cè)的測(cè)段。測(cè)段找錯(cuò)有選擇性和經(jīng)驗(yàn)性，是水準(zhǔn)測(cè)量的難點(diǎn)。筆者認(rèn)為，在地面松軟的地段施測(cè)，可選擇單程雙測(cè)，測(cè)段不合，當(dāng)時(shí)就能知道，及時(shí)返測(cè)。沿公路等土地結(jié)實(shí)地段施測(cè)，嚴(yán)格按規(guī)范要求作業(yè)，一般都能合，無(wú)需單程雙測(cè)，三等以上水準(zhǔn)例外。光學(xué)水準(zhǔn)儀配合電子手簿記錄，水準(zhǔn)出錯(cuò)的概率多是讀數(shù)錯(cuò)誤，讀錯(cuò)大數(shù)，紅黑面沒(méi)有細(xì)看分米，直讀厘米、毫米，如黑面1567誤讀為1667，紅面6254 誤讀為6354（4687尺），這種情況記錄者也發(fā)現(xiàn)不了。電子水準(zhǔn)儀不會(huì)出現(xiàn)觀測(cè)記錄錯(cuò)誤，用電子水準(zhǔn)儀施測(cè)的路線基本都能合。影響水準(zhǔn)測(cè)量精度的還有標(biāo)尺傾斜，儀器沉降等因數(shù)，就一個(gè)測(cè)站而言，影響不明顯，但較多測(cè)站積累，誤差就大了，這種誤差屬系統(tǒng)誤差。由此造成的水準(zhǔn)不合，重測(cè)幾個(gè)測(cè)段也不一定能找回。水準(zhǔn)測(cè)量時(shí)，必須嚴(yán)格按規(guī)范要求作業(yè)，盡量避免系統(tǒng)誤差對(duì)測(cè)量精度的影響。

二、水準(zhǔn)網(wǎng)的測(cè)設(shè)與精度分析

線狀分布的高程測(cè)量適用于路線水準(zhǔn)測(cè)量，如鐵路、公路高程控制測(cè)量。區(qū)域性的工程測(cè)量，控制點(diǎn)呈網(wǎng)格狀分布，需要布設(shè)成水準(zhǔn)網(wǎng)，如下圖分別為附合水準(zhǔn)網(wǎng)和獨(dú)立水準(zhǔn)網(wǎng)：

水準(zhǔn)網(wǎng)里若干條水準(zhǔn)路線，網(wǎng)中相互連接的交點(diǎn)稱為結(jié)點(diǎn)，水準(zhǔn)網(wǎng)在測(cè)設(shè)時(shí)，先設(shè)計(jì)好網(wǎng)圖，構(gòu)成閉合環(huán)的幾個(gè)結(jié)點(diǎn)，用理論閉合為零作為檢核條件，網(wǎng)中的所有閉合環(huán)都合后，水準(zhǔn)網(wǎng)可以進(jìn)行挺差計(jì)算。水準(zhǔn)網(wǎng)平差計(jì)算較復(fù)雜，一般采用平差軟件計(jì)算。先整理每個(gè)測(cè)段的高差、距離，按軟件要求編排的格式錄入，平差結(jié)果會(huì)自動(dòng)計(jì)算出來(lái)。水準(zhǔn)網(wǎng)中相鄰的兩個(gè)水準(zhǔn)環(huán)有公共邊，一個(gè)水準(zhǔn)環(huán)閉合，環(huán)中的所有測(cè)段都是合的。水準(zhǔn)網(wǎng)計(jì)算不合時(shí)，采用公用邊排查的方法，能找出有問(wèn)題的測(cè)段。水準(zhǔn)網(wǎng)中結(jié)點(diǎn)相互連接，每個(gè)結(jié)點(diǎn)高程有不同閉合環(huán)分別求的，然后定權(quán)求平均數(shù)算得，誤差分配均勻，高程精度較高。

三、結(jié)論

水準(zhǔn)測(cè)量是一種獲取高精度高程數(shù)據(jù)的方法，目前通過(guò)GPS 精化大地水準(zhǔn)面，在某些地區(qū)可取代四等或等外水準(zhǔn)測(cè)量，但精化大地水準(zhǔn)面前期工作很多，在任務(wù)緊急，沒(méi)有布設(shè)GPS 精化網(wǎng)的測(cè)區(qū)，水準(zhǔn)測(cè)量仍舊無(wú)法取代。鐵路、公路的施工控制測(cè)量，水庫(kù)大壩及高層建筑物的沉降觀測(cè)，使用水準(zhǔn)測(cè)量是最可靠、有效的方法。

參考文獻(xiàn)

[1]張建軍，劉波.控制測(cè)量學(xué)[M].鄭州： 信息工程大學(xué)出版社，2006.

[2]潘正風(fēng)，楊正堯，程效軍.數(shù)字測(cè)圖原理與方法[M].武漢： 武漢大學(xué)出版社，2005.

[3]翟翊，趙夫來(lái).現(xiàn)代測(cè)量學(xué)[M].北京：解放軍出版社，2003.