史 曉 冬

(江蘇建科建設(shè)監(jiān)理有限公司，江蘇 南京　210019)

?

·測量·

高差閉合差超限問題分析

史 曉 冬

(江蘇建科建設(shè)監(jiān)理有限公司，江蘇 南京210019)

采用理論分析與現(xiàn)場測量的方法，從儀器誤差、水準點高程變動、觀測誤差等方面，分析了高差閉合差超限的影響因素，并針對具體的影響因素，提出了解決措施，以消除誤差，解決超限問題。

高差閉合差，測量數(shù)據(jù)，儀器誤差，水準點，觀測誤差

在工程測量中，附合水準測量是應用比較廣泛的測量方法。對測量數(shù)據(jù)進行處理時，必須保證高差閉合差滿足高差閉合差允許值，當測量獲得的高差閉合差超過允許值時，即為閉合差超限問題。目前，針對閉合差超限問題的研究，主要有兩個方面：其一是，研究角度閉合差超限[1，2]；其二是，研究高差閉合差，而高差閉合差的超限研究甚少。現(xiàn)有的文獻表明[3-5]：目前，對于高差閉合差超限問題，采取的主要方法是進行重新測量，即把超限的原因僅僅歸結(jié)為測量誤差；然而，進行重新測量并不能有效的解決高差閉合差超限的問題。同時，在測量誤差分析的文獻中[6，7]，僅僅提出了測量中產(chǎn)生誤差的因素，未就閉合差超限展開進一步探討。故針對高差閉合差超限的問題，需要進行系統(tǒng)的分析，找到解決閉合差超限的具體方法。

1　高差閉合差超限的影響因素

根據(jù)該定義可知，是否超限取決于高差閉合差的大小，因此，可依據(jù)實測高差之和(∑h測)與理論高差之和(∑h理)來確定影響超限的因素。

1.1儀器誤差

儀器誤差主要體現(xiàn)在i不為0造成的讀數(shù)誤差，即儀器的水準管軸不平行于視準軸。當存在i時，實測的讀數(shù)與正確讀數(shù)存在誤差，這種誤差會導致閉合差的超限。

1.2水準點高程變動

水準點高程變動是指水準點的實際高程與給定的理論高程之間的變動。在實際測量中，臨時水準點的設(shè)置并不是很嚴格，加上施工原因，導致了其高程變動，從而造成理論高差變化，這必定影響高差閉合差。

1.3觀測誤差

觀測誤差包括以下四個方面：水準泡居中誤差、視差誤差、水準尺傾斜誤差及估讀誤差。當估讀誤差在規(guī)定范圍內(nèi)時，仍可以保證閉合差不超限。

2　高差閉合差的現(xiàn)場測量與理論分析

2.1儀器誤差

1)測量。

針對儀器誤差，展開了多次測量，在測量之前，對水準點進行了聯(lián)測，消除水準點高程變動帶來的影響。測量的數(shù)據(jù)見圖1。

由圖1知，實測高差和閉合差均不滿足要求，且波動較大，變化范圍為23 mm～55 mm，故可知，儀器誤差對閉合差超限具有較大影響。

2)理論分析。

針對儀器誤差，選擇測量中的一站進行分析。當高差變化Δh=(a-b)tani，高差閉合差也變化Δh，對于附合測量全線而言，高差閉合差變化了Δh=(a總-b總)tani。

由上述分析知，總前后視距差與i對高差閉合差影響較大，由于多次測量的總前后視距差是不同的，故所得的高差閉合差也是不同的，這是造成圖1中實測高差閉合差波動的原因。

2.2水準點高程變動

1)測量。

針對水準點的高程變動，展開了多次測量，在測量之前，對儀器進行校核，消除儀器誤差，測量的數(shù)據(jù)見圖2。 如圖所示，實測高差閉合差均不滿足要求。實測高差閉合差與允許閉合差相差不大，差值范圍為5 mm～9 mm，故可知，存在水準點高程變動時，高差閉合差具有規(guī)律性，數(shù)據(jù)波動小。

2)理論分析。

針對水準點高程變動，根據(jù)高差閉合差定義進行分析，令兩水準點AB的高程給定，若水準點B不穩(wěn)定，高程由b變?yōu)閎′，這就使得理論高差變化Δh=b′-b。當b′，b一定時，Δh為定值，根據(jù)高差閉合差公式知，實測高差閉合差也是定值，由于估讀誤差會造成實測高差閉合差略有變動，這闡明了圖2中實測高差閉合差數(shù)據(jù)接近的原因。

2.3觀測誤差

1)測量。

針對觀測誤差，進行多次測量，測量之前，進行儀器校核與水準點聯(lián)測，消除儀器誤差與水準點高程變動帶來的影響。測量數(shù)據(jù)見圖3。

通過圖3知，除第2次的高差閉合差不滿足要求，后面6次全部滿足要求。這說明：觀測誤差會造成閉合差超限，但可以通過重新測量，規(guī)范測量操作，避免觀測誤差的影響。

2)分析。

根據(jù)觀測誤差的形成機理知，其誤差主要來源于不規(guī)范的操作，例如水準泡不居中、水準尺傾斜等，故觀測誤差可以通過規(guī)范的測量避免，消除其對高差閉合差的影響。

3　影響因素的判定方法

根據(jù)圖1～圖3中的數(shù)據(jù)，結(jié)合理論分析，將會出現(xiàn)如下幾種情況：

1)重測之后，閉合差滿足要求，如圖3所示。這表明，測量過程中，觀測誤差造成了高差閉合差超限。

2)重測之后，閉合差仍不滿足要求，但實測的高差閉合差很接近，如圖2所示。這表明，水準高程變動造成高差閉合差超限。

3)重測之后，閉合差不滿足要求，實測閉合差也相差很大，如圖1所示。這表明，儀器誤差造成閉合差超限。

4　高差閉合差超限問題的解決方法

解決高差閉合差超限問題的關(guān)鍵在于影響因素的判定，然后針對具體影響因素，采取相應的措施。

4.1儀器誤差

針對儀器誤差造成的高差閉合差超限，可以對儀器進行校準，消除儀器誤差對超限的影響，此處不再贅述。

表1　附合水準路線數(shù)據(jù)

表2　附合水準路線計算(重測)

4.2水準點高程變動

對于水準點高程變動造成的超限問題，可以采用水準點聯(lián)合測量的方法，重新確定水準點的新高程，或者重新選擇新的水準點進行測量。

4.3觀測誤差

當觀測造成高差閉合差超限時，在測量過程中，需要注意以下幾點：

1)使用雙面尺來提高測量的精度和準確性;

2)測量的過程中保證尺子不傾斜，水準尺上的氣泡居中；

3)測量的過程盡量保證前后視距相等，可以有效的減少外界環(huán)境對觀測的影響。

5　工程實例

5.1工程概況

本工程為廣東省佛山市順德區(qū)某公路工程，具體樁號K3+200～K6+795.119，路線全長3.595 2 km。

5.2測量與分析

采用了附合水準測量的方法，路段選擇K3段約1 km，已知點BM1和BM2的高程分別為7.887 m和3.793 m。通過計算，fh允=±20 mm，fh=-28 mm，則高差閉合差超過允許值。根據(jù)規(guī)定，進行重測，重測后fh=-27 mm，但高差閉合差仍不符合要求，測量數(shù)據(jù)見表1，表2。

通過分析兩組數(shù)據(jù)知，兩組數(shù)據(jù)的高差閉合差很接近，都是-28 mm左右，推測是水準點高程變動導致閉合差超限。測量計算發(fā)現(xiàn)：兩水準點高差為4 110 mm，理論高差為4 094 mm，高差變化了16 mm，進一步證明水準點的高程發(fā)生了變化。通過聯(lián)測發(fā)現(xiàn)BM1的高程不變，BM2變成3.777 m。利用以上最新水準點高程，計算表2中的高差閉合差fh=-9 mm滿足允許閉合差，驗證了方法的有效性。

6　結(jié)語

1)在測量過程中，遇到高差閉合差超限的情況，首先應該考慮觀測誤差，其次考慮儀器誤差，最后考慮水準點的高程誤差。

2)通過現(xiàn)場測量與理論分析知，當存在儀器誤差時，實測高差閉合差沒有規(guī)律性，波動較大，且數(shù)據(jù)均超限；當存在水準點高程變動時，實測高差閉合差有規(guī)律性，波動較小，數(shù)據(jù)較為接近，且數(shù)據(jù)均超限；當存在觀測誤差時，實測高差閉合差除初次測量超限外，其余均滿足要求。

3)閉合差超限，應進行二次測量，若第二次測量滿足高差允許值，表明超限是由觀測誤差造成。反之，超限由水準點的高程誤差造成。

[1]熊梅,肖金貴,鐘宏.工程測量復合導線的角度閉合差計算分析[J].西華大學學報,2005,24(4):95-96.

[2]曲建光,周秋生.導線測角精度超限的問題探討[J].測繪工程,1997,6(1):40-45.

[3]GB 50026—2007，工程測量規(guī)范[S].

[4]胡伍生,潘慶林.土木工程測量[M].南京：東南大學出版社,1999.

[5]谷達華.測量學[M].北京:中國林業(yè)出版社,2004.

[6]曹毅,王志偉.水準測量的誤差來源及其控制方法[J].湖北工業(yè)大學學報,2009，24(2):90-91.

[7]王進濤,蔣紅妍.淺議公路工程水準測量中的誤差與錯誤[J].今日科苑,2009,2(8):143-144.

Analysis on exceeding problem of height difference closed difference

Shi Xiaodong

(JiangsuJiankeConstructionSupervisionLimitedCompany,Nanjing210019,China)

This paper used the theoretical analysis and field measurement method, from the instrument error, benchmark elevation change, observation error and other aspects, analyzed the influence factors of height difference closed difference, and according to specific influence factors, put forward solved measures, in order to eliminate the exceeding problem.

height difference closed difference, measurement data, instrument error, benchmark, observation error

1009-6825(2016)19-0200-03

2016-04-24

史曉冬(1989- )，男，助理工程師

TU198

A