公路測(cè)量中怎樣進(jìn)行水準(zhǔn)測(cè)量

李芝飛

摘要：公路建設(shè)工程離不開(kāi)高程測(cè)量，它能夠?yàn)楣仿肪€測(cè)量出地面高程參數(shù)，從而便于對(duì)公路路線進(jìn)行縱斷面的整體設(shè)計(jì)。一般情況下，公路測(cè)量主要包含了導(dǎo)線測(cè)量、水準(zhǔn)測(cè)量和路基測(cè)量等測(cè)量方法，本文主要研究的是對(duì)于公路測(cè)量中最多用到的水準(zhǔn)測(cè)量。

關(guān)鍵詞：公路測(cè)量 高程測(cè)量 導(dǎo)線 橫斷面 水準(zhǔn)測(cè)量 儀器 方法

公路測(cè)量在公路工程中起著至關(guān)重要的作用，隨著社會(huì)科技的不斷發(fā)展，測(cè)量公路的儀器也在不斷進(jìn)化，從上世紀(jì)80年代的鋼尺、水準(zhǔn)儀、經(jīng)緯儀這種老式的測(cè)量工具到如今例如GPS、電子水準(zhǔn)儀等先進(jìn)的電子化技術(shù)，公路的測(cè)量技術(shù)和方法越來(lái)越精進(jìn)，公路設(shè)計(jì)的質(zhì)量也有大幅提高。

1 公路水準(zhǔn)測(cè)量

公路水準(zhǔn)測(cè)量是公路行業(yè)中最為常用的一種測(cè)量方法，它包括了基平水準(zhǔn)測(cè)量、中平水準(zhǔn)測(cè)量和施工水準(zhǔn)測(cè)量，另外，還有四、五等水準(zhǔn)測(cè)量和等外水準(zhǔn)測(cè)量，具體使用哪種方法進(jìn)行水準(zhǔn)測(cè)量要取決于項(xiàng)目中工序的具體要求。

1.1 水準(zhǔn)測(cè)量的基本工作原理。水準(zhǔn)測(cè)量的工作原理主要是利用了水準(zhǔn)儀這項(xiàng)儀器，在公路上提供一條水平視線，并且測(cè)量出兩地面之間的高差，從而由已知點(diǎn)的高程和高差來(lái)推算另一個(gè)點(diǎn)的高程。假設(shè)已知地面A點(diǎn)，設(shè)它的高程為HA，那么已知地面B點(diǎn)的高程如果是HB，首先就要測(cè)出兩地面的高程差HAB。測(cè)出高差后在A/B兩點(diǎn)之間設(shè)置水準(zhǔn)儀，并分別在A/B兩點(diǎn)分別豎立一根水準(zhǔn)尺，通過(guò)儀器的水平視線來(lái)讀取A/B兩點(diǎn)的尺子讀數(shù)a和b。所以，我們可以得出：B點(diǎn)對(duì)于A點(diǎn)的高差即為HAB=a-b，這里如果a的數(shù)值大于b，那么高差就為正，則說(shuō)明A點(diǎn)高于B點(diǎn)；反之，它們之間的高差就為負(fù)，說(shuō)明B點(diǎn)低于A點(diǎn)。實(shí)際上，水準(zhǔn)測(cè)量應(yīng)用了很多的幾何原理和應(yīng)用，它是一種利用水平線來(lái)測(cè)定兩點(diǎn)間高差的一種測(cè)量方式。在公路工程的水準(zhǔn)測(cè)量中，DS3自動(dòng)水準(zhǔn)儀是比較常用的一種先進(jìn)的自動(dòng)化水準(zhǔn)儀，它的精度超越傳統(tǒng)手工測(cè)量工具的數(shù)十倍，達(dá)到了3mm每公里的精度，大大降低了公路測(cè)量后設(shè)計(jì)的偏差，保證了公路的整體質(zhì)量。

1.2 水準(zhǔn)測(cè)量中的誤差。由于公路工程較為龐大，水準(zhǔn)測(cè)量中很容易造成誤差。一般來(lái)說(shuō)，水準(zhǔn)測(cè)量中所產(chǎn)生的誤差可能來(lái)自儀器本身、測(cè)量者的觀測(cè)水平或者周?chē)h(huán)境的影響。①儀器誤差。儀器存在誤差在所難免，水準(zhǔn)儀在測(cè)量中出現(xiàn)誤差主要是因?yàn)樗綆У耐h(yuǎn)鏡視準(zhǔn)軸出現(xiàn)了不平行于水準(zhǔn)管軸的情況，如此測(cè)量就會(huì)產(chǎn)生誤差。盡管儀器都會(huì)經(jīng)過(guò)嚴(yán)格的矯正，一般當(dāng)水準(zhǔn)儀的角度校正發(fā)生殘余誤差時(shí)，它就會(huì)影響距離觀測(cè)。所以，在測(cè)量前應(yīng)該注意觀察前、后視的距離保持在相當(dāng)?shù)臓顟B(tài)下，方可開(kāi)始測(cè)量。②觀測(cè)誤差。在觀測(cè)中，如果水準(zhǔn)儀的水準(zhǔn)氣泡不能達(dá)到居中的位置，那么望遠(yuǎn)鏡的視準(zhǔn)軸就會(huì)產(chǎn)生傾斜，造成最終測(cè)量結(jié)果的讀數(shù)誤差。讀數(shù)誤差取決于水準(zhǔn)氣泡的位置，也決定著水準(zhǔn)管分劃值T。正常情況下，水準(zhǔn)管分劃值的誤差都在0.1T左右。按照公式m=0.1T·S/P，如果設(shè)定DS3水準(zhǔn)儀的水準(zhǔn)管分劃值為30°，視線長(zhǎng)度S為70m，就可以測(cè)量出p=205256°，m就是0.387mm。所以，在測(cè)量時(shí)，只要能夠?qū)⑺疁?zhǔn)儀的水準(zhǔn)氣泡仔細(xì)居中，并對(duì)視線長(zhǎng)度進(jìn)行修改和限制，觀測(cè)誤差就能夠基本清除。

2 水準(zhǔn)測(cè)量的具體方法

我們對(duì)公路進(jìn)行高程測(cè)量時(shí)應(yīng)該把地球看作一個(gè)球體，而不是橢圓球體。由于公路測(cè)量屬于大地測(cè)量中的一種，是對(duì)大地水準(zhǔn)面和海水平均面的測(cè)量，所以目前我國(guó)所采用最多的還是青島驗(yàn)潮站所采用的黃海平均海平面高程零點(diǎn)和青島零點(diǎn)，他們被叫做黃海高程系統(tǒng)。水準(zhǔn)測(cè)量的等級(jí)有四個(gè)級(jí)別，從高級(jí)到低級(jí)進(jìn)行設(shè)計(jì)。一般在公路的水準(zhǔn)測(cè)量中，都會(huì)采用三級(jí)和四級(jí)測(cè)量，為我國(guó)的公路工程建設(shè)提供了必要的高程控制。

在水準(zhǔn)測(cè)量前，要將水準(zhǔn)儀進(jìn)行安置、粗平、瞄準(zhǔn)、精平和讀數(shù)，這是為了確保水準(zhǔn)儀能夠處在一個(gè)精確的狀態(tài)下，避免測(cè)量過(guò)程中出現(xiàn)誤差。安置是指將水準(zhǔn)儀器安裝在可伸縮的三腳架上準(zhǔn)備觀測(cè)。打開(kāi)三腳架調(diào)到適合的高度，然后用眼睛目測(cè)三腳架頭保持一個(gè)大致的水平位置，并固定三腳架。保證水準(zhǔn)儀器的視線粗略水平后，觀察氣泡的移動(dòng)位置，要讓它與大拇指運(yùn)動(dòng)的方向統(tǒng)一，保證水泡在儀器的正中位置。然后進(jìn)行瞄準(zhǔn)，瞄準(zhǔn)是利用望遠(yuǎn)鏡對(duì)目標(biāo)進(jìn)行目測(cè)瞄準(zhǔn)，將望遠(yuǎn)鏡的目鏡調(diào)到最清晰的狀態(tài)，保證望遠(yuǎn)鏡的照門(mén)與準(zhǔn)星對(duì)準(zhǔn)水準(zhǔn)尺，然后擰緊螺旋扣，固定望遠(yuǎn)鏡。最后是讀數(shù)，讀數(shù)是用十字絲截取水準(zhǔn)尺上的讀數(shù)，因?yàn)樗疁?zhǔn)儀的讀數(shù)都是從上而下進(jìn)行，所以要先讀毫米級(jí)讀數(shù)，最后讀出全部讀數(shù)。

在測(cè)量過(guò)程中，應(yīng)該保證利用紅黑尺進(jìn)行測(cè)量，其中黑尺底面數(shù)保持為0，紅尺兩個(gè)底數(shù)要相差100mm左右。每個(gè)觀測(cè)站的觀測(cè)工序大體為：后視黑面尺并讀取中、下、上絲的讀數(shù)；前視黑面尺并讀取中、下、上絲的讀數(shù)；前視和后視紅面尺，然后讀取中絲讀數(shù)。注意整個(gè)過(guò)程都應(yīng)該保證水準(zhǔn)器中氣泡居于正中，否則會(huì)出現(xiàn)誤差。

每個(gè)測(cè)量站的水準(zhǔn)表讀數(shù)都要做好記錄，基本原則是保證視線小于等于100m；前后的視距差d小于等于正負(fù)5m；紅黑面的讀數(shù)差小于等于正負(fù)3mm。每一個(gè)測(cè)試站檢測(cè)完畢后，都要馬上進(jìn)行數(shù)據(jù)的核算，直到完全符合要求為準(zhǔn)，如果出現(xiàn)誤差，必須重測(cè)。

3 結(jié)語(yǔ)

水準(zhǔn)測(cè)量在我國(guó)的公路測(cè)量工程中起著至關(guān)重要的作用。雖然我國(guó)目前水準(zhǔn)測(cè)量已經(jīng)達(dá)到了一個(gè)成熟的水平，但是水準(zhǔn)測(cè)量的關(guān)鍵并不在技術(shù)，而在于測(cè)量者的測(cè)量態(tài)度。測(cè)量人員要堅(jiān)持反復(fù)校正測(cè)量數(shù)值，從而做到最終測(cè)量值的完全準(zhǔn)確，要對(duì)公路工程中的水準(zhǔn)測(cè)量時(shí)刻保持重視，這有利于我國(guó)公路事業(yè)的規(guī)范化發(fā)展建設(shè)。

參考文獻(xiàn)：

[1]王曉斌，康寶軍.淺談公路水準(zhǔn)測(cè)量[J].科技風(fēng)，2010（17）.

[2]崔永輝，王媛.公路測(cè)量中水準(zhǔn)測(cè)量的誤差來(lái)源與控制[J].科技風(fēng)，2009（24）.

[3]趙永平.公路測(cè)量實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)概述[J].山西建筑，2011，37（10）.