【摘 要】本文主要介紹了對跨河水準測量控制操作，并通過對不同測量方法、測量儀器的技術(shù)性能及測設(shè)精度的比較，在滿足測區(qū)內(nèi)測量的精確度的前提下，從而進一步提高操作模式和施測方法。

【關(guān)鍵詞】跨河水準 測量 控制

隨著城市化建設(shè)不斷推進，城市交通網(wǎng)等基礎(chǔ)設(shè)施日益完善，從而使測量設(shè)備、技術(shù)也不斷更新和改進。客運專線鐵路精密工程測量相對于傳統(tǒng)的鐵路工程測量而言，其測量方法、測量精度與傳統(tǒng)的鐵路工程測量完全不同，為了保證客運專線鐵路非常高的平順性，軌道測量精度要達到毫米級。測量技術(shù)方法也有較高的要求。高程測量可以說歷史悠久，測量儀器和測量方法也在不斷發(fā)展進步。但是跨河、跨大峽谷的高程高程傳遞是具有項特殊挑戰(zhàn)性的任務(wù)，特別當跨開放水面進行測量時，對一些影響因素，如大氣折射等不能準確預(yù)估。毫米級精確的幾何水準測量在這種情況下，不再適用，一是因為難于保證前后視距相等，而且長遠距離而無法實現(xiàn)精確標尺讀數(shù)，另一方面如順著既有的橋梁施測梁體徐變的影響很難使水準閉合。在此介紹了三種有關(guān)的高程測量方法，其可以滿足精密高程測量的要求，且兼顧了測量儀器的技術(shù)性能及其性價比。

1、跨河水準測量

蔡司公司于上世紀60 年代研究出一種特殊測量方法，運用該方法使得復(fù)雜條件下也可以實現(xiàn)精確的高程傳遞，傳遞距離可達 1-2km。

1.1 測量原理

傳統(tǒng)水準測量通過水平視線進行標尺讀數(shù)，而跨河/谷水準測量的原理基礎(chǔ)在于小角度傾斜視線。通過在水準儀鏡頭前設(shè)置旋轉(zhuǎn)光楔，可使水準儀的水平視線向下或向上傾斜。視線傾角值可以在旋轉(zhuǎn)光楔標尺上讀出，進而計算出相應(yīng)的高差。

1.5 測量布置/施測

觀測應(yīng)從兩岸同時進行。兩岸各固定 2 臺自動補償式水準儀于一塊底座板上，每臺水準儀前設(shè)置一個附加旋轉(zhuǎn)光楔，短距離內(nèi)（≤10 m）在覘板支架的兩端上下安裝 2 塊覘板（可用于固定此類讀數(shù)精度可達 0.1mm 覘板的設(shè)備有很多）。這樣兩個覘板之間的就有了一個恒定的距離，且作為一必要的計算參數(shù)。覘板替代了長遠距離時不能準確讀數(shù)的水準尺。另外覘板支架上還設(shè)有一個小的測標，可借以實現(xiàn)與高程基準網(wǎng)聯(lián)測。架設(shè)儀器時需注意，由于視線向上和向下最多能調(diào)節(jié) 100\"，兩岸儀器架設(shè)高度差不能過大。測量前，須對兩岸儀器進行相對視準，將儀器物鏡向彼此旋轉(zhuǎn)，無限制對焦。通過目鏡 可以看到儀器內(nèi)的兩條十字絲，通過調(diào)整光楔可以使兩個十字絲上下排列，按照這種方式使視線平行。此時視線不再是水平的了，以同樣的傾角一條向上，一條向下。當兩臺儀器在同 一條標志線上讀數(shù)時，兩數(shù)的中間值就是該標記水平讀數(shù)。這里需要兩岸各有 2 臺儀器，同 時進行測量。

1.在覘板支架上進行測點后視

2.對兩岸相對的覘板進行多個測回，對上下兩個覘板進行連續(xù)測量，測量時十字絲分別從上和從下旋轉(zhuǎn)到覘板方向。通過對兩個讀數(shù)進行平差，可以排除個別偏差。該測量 同前視相一致并與對岸同步進行。

3. 然后對覘板架上的測點進行新一輪后視觀測。

為了保證測量實施的準確度，每次前后視之前都要對儀器進行視準。最后將覘板架上的高程測點閉合到基準點網(wǎng)上。

2 三角高程測量

2.1 原理

三角高程傳遞法的歷史比特殊的跨河水準測量要悠久的多，此外施測也更簡單，其原理更容易理解，即通過測定地面上兩點間的角度和水平距離，計算出兩點間的高差。

本方法同樣是要減小長距離下大氣折光的影響。觀測所用儀器有相對架設(shè)的高精度經(jīng)緯儀及電子視距儀。該方法的測量精度沒有跨河水準測量高，近似值計算推算出的天頂角觀測，距離為 200m 時，高度偏差約為 1mm.

2.4 所需儀器

2秒正像經(jīng)緯儀，最好是同種型號的（用于水平距離和角度測量的全站儀）、精度高的（例如 萊卡 TCA 1800）；2 個帶經(jīng)緯儀適配器的棱鏡，2 個三角架。

2.5 測量布置/施測

兩岸岸邊各設(shè)置一臺帶獨立棱鏡瞄準器（套筒）的全站儀，每臺儀器僅需一名操作人員，儀器站點隨意設(shè)置，唯一的條件是保持通視。兩岸同時對對岸棱鏡進行多測回測量。通過用水平視線（100 gon）測量兩個望遠鏡位置，將高程轉(zhuǎn)到高程測點上。 盡可能的使用兩臺相同型號的儀器，并配備相應(yīng)的照準裝置，照準裝置的大小據(jù)跨河視線長度而定。如果測量時不僅僅設(shè)置 2 個測站，而是通過使用所標記的閉合點，即一個四邊形，由此形成水面上有兩條長照準線，短邊到覘板方向，從而實現(xiàn)一個良好的冗余體系。同步進行的三角高程測量同跨河水準測量相比其優(yōu)勢在于不需要安裝特殊裝備及可以自由設(shè) 站，靈活性高。

3 流體靜力水準測量

3.1 原理

流體靜力水準法測量原理是連通管原理：用軟管將兩個液體容器的最低點連接起來，這樣所有容器內(nèi)的液體水平面保持一致。

3.2 計算

按照伯努利方程，在精致且穩(wěn)定的系統(tǒng)條件下，以下平衡條件適用于帶有兩個量筒的軟管水準器：

P1+ρ1*g1*h1=p2+ρ2*g2*h2

P：大氣壓、ρ：液體密度、g：重力加速度、h液體柱高度

高度差可以直接讀出。偶然誤差如溫度和氣壓波動，毛細效應(yīng)，重力差等，可以作為修正值計算出來并記入實測值。

3.3 精度要求

讀數(shù)精度高于0. 02mm，幾公里距離內(nèi)的測量累積精度最好高于 1mm。由于測段長，要達到如此高的精度，測量時必須考慮到若干影響因素，如液體溫差及兩容器內(nèi)的氣壓差等。

3.4 所需儀器

精密軟管水準器

4.5 測量布置/施測

實際運用中，向一根透明的軟管內(nèi)灌液體至幾乎全滿，不得有氣泡。將軟管的兩頭置于大致相同的高度，這樣在形軟管兩頭的液體面就會處于同一水平面。采用流體靜力水準測量法，測點間無需通視。為了實現(xiàn)精確讀數(shù)，現(xiàn)代精密測量技術(shù)研制開發(fā)了一些特殊配件（如玻璃量筒），這些配件附帶了相應(yīng)的讀數(shù)裝置或電子數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，擴大了流體靜力水準測量的范圍，使其同樣可以應(yīng)用于對構(gòu)筑物所進行的持續(xù)的，電腦輔助的遠程垂直位移觀測。流體靜力水準測量兩測站間的最遠距離可達 20km，因此可以適用跨度較大，如跨寬大河道時的水準測量。

水準測量是確保橋梁工程質(zhì)量、軌道平順的一個重要環(huán)節(jié)，也重要組成部分，不同的測量方法，有其自身的優(yōu)缺點，通過篩選比較，選擇合適的測量方法，確保工程的順利實施。

參考文獻：

1、《高速鐵路工程測量規(guī)范》（TB10601-2009）

2、《國家一、二等水準測量規(guī)范》（GB12897-2006）

3、《淺談特大橋跨河水準及控制測量》 池軍鋒

4、《國家三角測量規(guī)范》（GB/T17942-2000）