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        水準(zhǔn)尺傾斜對(duì)水準(zhǔn)測(cè)量精度的影響分析

        2019-05-30 11:26:28閆萬(wàn)曉公續(xù)升馬佰順
        山東工業(yè)技術(shù) 2019年12期
        關(guān)鍵詞:測(cè)量精度

        閆萬(wàn)曉 公續(xù)升 馬佰順

        摘 要:水準(zhǔn)測(cè)量因其操作簡(jiǎn)便、精度較高等優(yōu)點(diǎn),被廣泛應(yīng)用于工程建設(shè)、樓體監(jiān)測(cè)、地表形變沉降等諸多方面,利用水準(zhǔn)儀觀測(cè)斷層兩側(cè)高程變化是地震形變監(jiān)測(cè)的重要手段之一,但水準(zhǔn)測(cè)量過(guò)程中,其數(shù)據(jù)精度質(zhì)量與水準(zhǔn)尺的豎直程度密切相關(guān)。本文以水準(zhǔn)尺常用地圓水準(zhǔn)器檢測(cè)為例,探究水準(zhǔn)尺的傾斜對(duì)水準(zhǔn)高程測(cè)量結(jié)果的影響,并提出減少誤差影響的相關(guān)建議,提高觀測(cè)精度,獲得準(zhǔn)確的形變信息。

        關(guān)鍵詞:水準(zhǔn)尺傾斜;圓水準(zhǔn)器;測(cè)量精度

        DOI:10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.12.097

        伴隨現(xiàn)代測(cè)繪技術(shù)的不斷發(fā)展,對(duì)于高程測(cè)量的采集產(chǎn)生許多新型測(cè)繪方法,比如無(wú)人機(jī)航測(cè)、激光雷達(dá)觀測(cè)、GPS高程測(cè)量等,此類(lèi)技術(shù)雖然具備各自優(yōu)勢(shì),但是在高程測(cè)量中還是無(wú)法全部替代傳統(tǒng)水準(zhǔn)儀測(cè)量,特別針對(duì)地形變水準(zhǔn)測(cè)量,水準(zhǔn)觀測(cè)具有簡(jiǎn)便、直觀、高效的優(yōu)勢(shì),因此以圓水準(zhǔn)器來(lái)檢驗(yàn)水準(zhǔn)尺豎直程度對(duì)高程測(cè)量的精度影響,具有一定的現(xiàn)實(shí)實(shí)踐意義,以此獲得準(zhǔn)確可靠的地殼形變信息,更好的運(yùn)用于地震分析預(yù)報(bào)。

        1 檢驗(yàn)圓水準(zhǔn)器的方法

        選擇距離在50米的地方,分別確定兩個(gè)點(diǎn),這兩個(gè)點(diǎn)上架設(shè)水準(zhǔn)儀,水準(zhǔn)儀完成架設(shè)以后是對(duì)水準(zhǔn)尺的安裝,并且在安裝過(guò)程中要保證水準(zhǔn)尺中線或者是邊緣要和目鏡中的豎絲完全重合,若安裝完成以后,出現(xiàn)水準(zhǔn)氣泡向著OA方向偏離。采用解決方法是改正針調(diào)整圓水準(zhǔn)氣泡,調(diào)整到完全居中為宜;若安裝完成以后,水準(zhǔn)氣泡僅單一方向偏離,此時(shí)AO方向偏離無(wú)需調(diào)節(jié),但若水準(zhǔn)尺旋轉(zhuǎn)90度,旋轉(zhuǎn)以后要求水準(zhǔn)尺側(cè)面朝向水準(zhǔn)儀,如出現(xiàn)水準(zhǔn)尺氣泡偏離情況,則需繼續(xù)調(diào)節(jié)。如此重復(fù)使用上面的方法進(jìn)行調(diào)整,直到水平尺的氣泡是居中的狀態(tài)才能停止調(diào)整。當(dāng)然可使用別的方法代替,比如可使用全站儀來(lái)替代水準(zhǔn)儀的調(diào)整,同時(shí)使用全站儀驗(yàn)證,還可把兩個(gè)點(diǎn)的距離縮短,驗(yàn)證的過(guò)程中可先把全站儀平直放,撥動(dòng)全站儀的水平制動(dòng)螺旋,對(duì)其水平度盤(pán)的固定,固定以后只能使照著部豎直和在平面內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng),此時(shí)需使用目鏡中的豎絲,把豎絲作為標(biāo)準(zhǔn)來(lái)指示水平尺的豎直情況。若在目鏡中不能全部顯示水準(zhǔn)尺時(shí),需使用上下旋動(dòng)來(lái)調(diào)整,直到全部顯示為調(diào)整結(jié)束。

        2 水準(zhǔn)尺傾斜帶來(lái)的影響

        2.1 水準(zhǔn)尺傾斜方向?qū)y(cè)量精度的影響

        水準(zhǔn)尺在發(fā)生傾斜中有兩種情況,一種是平行于刻度面的橫向傾斜;另一個(gè)是垂直于刻度面的縱向傾斜。在平行于刻度面的橫向斜中,水準(zhǔn)儀照的位置是水準(zhǔn)尺的A點(diǎn)上,這個(gè)時(shí)候的讀數(shù)是OA的距離,代表的是視線的高。但是在實(shí)際的距離中視線高應(yīng)該是OB的距離,這個(gè)時(shí)候產(chǎn)生的差,形成的原因是水準(zhǔn)尺的傾斜造成。把造成這種誤差記錄為Δ。垂直于刻度面的縱向傾斜中,水準(zhǔn)儀的讀數(shù)為OA,但是這個(gè)視線高也不是正確的,實(shí)際的視線高應(yīng)該是OB之間距離。當(dāng)水準(zhǔn)尺長(zhǎng)度固定時(shí),由于水準(zhǔn)尺的傾斜造成的測(cè)量視線產(chǎn)生的誤差,僅與水平尺偏離豎直方向的讀數(shù)和距離有關(guān)系,得出的結(jié)論是和水準(zhǔn)尺的傾斜方向沒(méi)有關(guān)系,即在傾斜的角度和讀數(shù)一定時(shí),水準(zhǔn)尺無(wú)論朝向如何,其因傾斜造成的測(cè)量視線高差都是相等的。

        2.2 水準(zhǔn)尺傾斜對(duì)單個(gè)測(cè)量站測(cè)量視線高的影響

        根據(jù)國(guó)家的《國(guó)家一、二等水準(zhǔn)測(cè)量規(guī)范》中,要求二等水準(zhǔn)測(cè)量中,測(cè)量的視線高不低于0.3m,且小于2.8m,因此按照普通尺長(zhǎng)為2m和3m,偏離距離是1cm、2cm和4cm,根據(jù)這些數(shù)據(jù)來(lái)計(jì)算,就可根據(jù)上面的關(guān)系式得出Δ的數(shù)值。在《國(guó)家一、二等水準(zhǔn)測(cè)量規(guī)范》中規(guī)定,二等水準(zhǔn)測(cè)量單位測(cè)量單個(gè)測(cè)量站中基輔劃分度數(shù)的誤差不能超過(guò)0.4mm。因此根據(jù)這個(gè)規(guī)定,由于水準(zhǔn)尺傾斜造成的視線高誤差不能超過(guò)0.4mm。只有在嚴(yán)格的控制住水準(zhǔn)尺的傾斜程度,使其偏離的值盡量縮小,最好是小于2cm,控制讀數(shù)的最大值,就可有效減少這樣的誤差。

        3 引起水準(zhǔn)測(cè)量高程誤差的因素分析

        在水準(zhǔn)觀測(cè)中,除水準(zhǔn)尺傾斜對(duì)測(cè)量精度造成的影響外,其它一些因素如:測(cè)量時(shí)光線、大氣溫度等也會(huì)對(duì)測(cè)量結(jié)果造成一定影響。

        (1)儀器下沉因素影響。當(dāng)開(kāi)展水準(zhǔn)測(cè)量的基礎(chǔ)為土質(zhì)松軟時(shí),水準(zhǔn)測(cè)量?jī)x器會(huì)緩慢造成下沉,觀察的時(shí)候視線相對(duì)降低,此類(lèi)情況下會(huì)造成高差不準(zhǔn)確的誤差,為檢核該類(lèi)誤差,高等級(jí)水準(zhǔn)觀測(cè)中通常采用的解決方法是對(duì)觀測(cè)的順序進(jìn)行調(diào)整,可采用后、前、前、后的順序觀測(cè),以有效降低、減弱和檢核水準(zhǔn)儀下沉影響,同時(shí)在測(cè)量的過(guò)程中,盡量把儀器放置在地面堅(jiān)實(shí)的地方,并夯實(shí)三腳架。

        (2)大氣溫度影響因素。溫度的變化中不僅會(huì)對(duì)大氣造成影響,使折光方式改變。而且在強(qiáng)烈的陽(yáng)光照射下,水準(zhǔn)管中的汽包也會(huì)隨之溫度偏高的方向偏移,使儀器的數(shù)字發(fā)生不準(zhǔn)情況,從而產(chǎn)生水泡居中的誤差。解決的方式為在使用儀器測(cè)量時(shí),需使用遮陽(yáng)傘擋住陽(yáng)光,使光線不能直接對(duì)儀器照射。

        (3)系統(tǒng)誤差因素。系統(tǒng)誤差是指水準(zhǔn)儀,在經(jīng)過(guò)檢驗(yàn)后所存在的固有誤差,主要表現(xiàn)的形式有為水準(zhǔn)儀視準(zhǔn)軸與水準(zhǔn)管軸的不平衡,即產(chǎn)生i角影響。盡管儀器使用前,對(duì)上述i角進(jìn)行計(jì)算調(diào)整,但水準(zhǔn)儀內(nèi)部仍存在少量的固定系統(tǒng)誤差,其i角誤差的影響主要是和距離是成正比,觀測(cè)的時(shí)候若保證前后視距是大致相等,即可有效減少此類(lèi)誤差的影響,因此使用水準(zhǔn)測(cè)量時(shí)要保證前后視距,即降低大氣與地球曲率影響,亦可降低i角因素引起的誤差影響。

        4 結(jié)語(yǔ)

        綜上所述,在水準(zhǔn)儀測(cè)量中水準(zhǔn)尺的傾斜帶來(lái)的影響主要包含兩方面,即為水準(zhǔn)尺傾斜方向?qū)y(cè)量精度的影響、水準(zhǔn)尺傾斜對(duì)單個(gè)測(cè)量站測(cè)量視線高的影響。同時(shí)對(duì)影響水準(zhǔn)測(cè)量精度原因分析中,針對(duì)儀器下沉、溫度影響,儀器自身系統(tǒng)誤差等因素提出了解決辦法。根據(jù)水準(zhǔn)測(cè)量的原理,有效規(guī)避上述誤差影響因子,降低對(duì)水準(zhǔn)觀測(cè)高程的影響權(quán)重,有助于提升地形變沉降測(cè)量的數(shù)據(jù)質(zhì)量,提高數(shù)據(jù)資料質(zhì)量。

        參考文獻(xiàn):

        [1]池國(guó)民.精密水準(zhǔn)測(cè)量誤差控制策略探討[J].山東工業(yè)技術(shù),2016

        (01).

        [2]肖騰飛,熊志強(qiáng).水準(zhǔn)尺傾斜對(duì)水準(zhǔn)測(cè)量精度的影響[J].科技與創(chuàng)新,2017(11).

        [3]趙曉東,孫文超.基于CORS系統(tǒng)RTK技術(shù)的地表沉降數(shù)據(jù)處理與應(yīng)用[J].山東工業(yè)技術(shù),2016(06).

        作者簡(jiǎn)介:閆萬(wàn)曉(1984-),男,山東臨沂人,本科,助理工程師,從事水準(zhǔn)測(cè)量、數(shù)據(jù)應(yīng)用分析等相關(guān)的研究與管理工作。

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