跨河水準(zhǔn)測量方法與精度分析＊

歐業(yè)寧

（欽州學(xué)院資源與環(huán)境學(xué)院，廣西 欽州 535000）

水準(zhǔn)路線如果需要跨越水面和峽谷，視線長度比標(biāo)準(zhǔn)水準(zhǔn)的長度長，前后具有比較大的視距差距，則應(yīng)該采用跨河水準(zhǔn)的測量方法來測量。跨河水準(zhǔn)測量方法就是運(yùn)用三角高程法測量三角高程，求高差是跨河水準(zhǔn)測量的基本原理。

1 分析跨河水準(zhǔn)測量的原理

跨河地點(diǎn)如圖1所示，A和D兩點(diǎn)為全站儀架構(gòu)，B和C兩點(diǎn)附帶瓦合金標(biāo)尺，在河兩岸標(biāo)尺進(jìn)行觀測。觀測結(jié)束以后，需要觀測遠(yuǎn)標(biāo)尺。觀測的步驟如表1所示。

圖1 跨河地點(diǎn)

表1 垂直表觀測步驟

將以上步驟重復(fù)，對4組進(jìn)行測量，艦板固定在標(biāo)尺的上部。不留小數(shù)點(diǎn)是最佳的劃分，精確為整數(shù)。因?yàn)榕灠鍥]有棱鏡，可以分開測距和測角。在垂直角小于1°、距離小于1 000 m的情況下，平角受垂直角影響的誤差忽略不計(jì)，利用平距進(jìn)行計(jì)算。A對B和C艦標(biāo)照準(zhǔn)，運(yùn)用三角工程的測量原理，便可得到AB與AC的高差。消除儀器量高所導(dǎo)致的誤差，在跨水準(zhǔn)測的前后，利用觀測方法觀測AB與CD之間的高差，檢測同岸點(diǎn)間是否有沉降和變形現(xiàn)象發(fā)生。

2 分析水準(zhǔn)測量的結(jié)果

在跨河水準(zhǔn)測量方面，三角高程測距具有一定的誤差，主要誤差源是球氣差和測角誤差。所以，無論是實(shí)施觀測作業(yè)，還是選擇點(diǎn)，都要將誤差盡量降低，應(yīng)該盡可能提升測角的精度，從而減弱氣球的誤差。應(yīng)該檢核觀測的結(jié)果，根據(jù)二等水準(zhǔn)的測量精度要求來進(jìn)行核減，根據(jù)檢測表1的數(shù)據(jù)，能夠得到準(zhǔn)確的觀測結(jié)果。

3 分析和估測跨河水測量的精度

技術(shù)人員由連桿對向同時進(jìn)行觀測，AB和DB的位置、長度如果基本相等，則會有兩岸相似的地形?？紤]到以上的條件和平均的公式，可以將各個垂直角替換使用。結(jié)合水準(zhǔn)測量誤差的傳播定理，就能夠運(yùn)用高差中的誤差，得到計(jì)算公式，將兩式全微分求出來。由于兩岸地形條件相似，可采用對向同時觀測的方式，所以，△k≈0.通常垂直角小于1°，測角誤差有相等的，所以，可以化解上式，由于消除了跨河水準(zhǔn)影響觀測儀器高。艦板固定時，分化標(biāo)準(zhǔn)尺的整數(shù)所導(dǎo)致的視覺誤差就是mi，所取值的范圍mi=±0.1 mm，根據(jù)工程的實(shí)際情況，D1與D4長度都為10 mm，D1與D4所導(dǎo)致的測角誤差可以忽略。由于D3與D2的長度也相等，mD3與mD2的長度也相等。a=a3=a2=a1=0.5°，考慮到上述因素，可以將公式簡化。利用全站儀測距和測角進(jìn)行試驗(yàn)，觀測的精度大約為0.5”。根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果和相關(guān)規(guī)定，垂直角的觀測角如果為8測回，ma=±0.3”1，比較接近于實(shí)際的精度，測距的精度為ms=3 mm+ppm×D，電子盤度的分辨率最小的為0.1”。代入到該項(xiàng)工程實(shí)際的觀測值，比較結(jié)果就得到了。將S=1 km和a=1代入公式中，就可以得到高差精度的結(jié)果。

通過推導(dǎo)精密的誤差公式和計(jì)算近似的誤差，忽略測量結(jié)果誤差既合理又非常小。同理，結(jié)合不同取值和具體情況就可以得出參數(shù)，測角誤差和大氣折光差是高差的主要來源，所以，如果想提升測角的精度，所用的儀器的測角精度必須高，還要增加測回?cái)?shù)。此外，針對于大氣折光誤差，既要好天氣，又要采用同時對向的觀測等相關(guān)的方式進(jìn)行減弱。

比較和分析上述所得到的估計(jì)結(jié)果，如果急劇增加跨河視線的長度，就會快速地增大高差中的誤差。所以，如果在條件允許的情況下，盡量縮短跨河視線的長度，跨河水準(zhǔn)網(wǎng)在河道的最窄處選擇。

根據(jù)平差原理來平差跨河水準(zhǔn)網(wǎng)，觀測值是6個，多余觀測是3個，3個條件的方程式形成，預(yù)測其精度、平差的結(jié)果就可以得出，嚴(yán)密平差將高差的誤差產(chǎn)生為0.51 mm，高差的誤差為0.683 mm，2個數(shù)值的差距不大，基本相等。結(jié)合我國水準(zhǔn)測量的規(guī)范，精度能夠達(dá)到二級水準(zhǔn)的精度。

4 結(jié)束語

通過理論分析和實(shí)踐數(shù)據(jù)的結(jié)果顯示，利用三角高程測量的方法，運(yùn)用高精度全站儀能夠使跨河水準(zhǔn)得以有效實(shí)現(xiàn)，能夠達(dá)到國家二等水準(zhǔn)量精度所規(guī)定的要求。如果跨河視線距離小于700 m，跨河水準(zhǔn)測量的精度能夠完全達(dá)到國家規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)精度的要求?？绾右暰€應(yīng)該有一定的高度，兩岸跨河點(diǎn)的高差不能過大，否則垂直角就會過大。因此，同岸點(diǎn)、岸之間應(yīng)盡可能有比較小的高差。測角誤差和球氣差是三角高程法測距測量跨河水準(zhǔn)的主要誤差，影響測量結(jié)果測角的誤差也最大。所以，應(yīng)該選擇高精度的測角儀器，運(yùn)用觀測步驟提升觀測精度，從而減弱對球氣誤差的影響。同時，觀測兩岸對向，能很大程度地提升測量精確度，消除或減弱地球曲率誤差、垂直折光差、儀器高誤差。氣象因素會影響跨河水準(zhǔn)測量，所以，測量應(yīng)該在成像清晰、地面熱輻射小、風(fēng)力比較小的條件下進(jìn)行；否則，要準(zhǔn)確測定測區(qū)域大氣折光的系數(shù)，將大氣改正的模型建立起來，減弱大氣折光造成的誤差影響。

參考文獻(xiàn)：

［1］周中楊.三角高程替一等水準(zhǔn)在水電站跨河測量中的應(yīng)用［J］.低碳世界，2017（34）：110-111.

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