测区首级高程控制优化建立实例

测区首级高程控制优化建立实例研究摘要：测区位于世界双遗产地***山风景区内，地形、气候和周边环境特殊，精度要求高、控制测量难度大。从研究方法、布点原则、误差消除等方面作了优化，采用三、四等水准测量，以DS1级水准仪及其配套木质精密因瓦水准标尺代替DS3级水准仪和普通双面水准尺，建立工程测量实训基地，为类似工程提供参考。关键词：工程测量三四等水准网测区首级高程控制优化建立我国国家水准网按逐级控制、分级布设的原则分为一、二、三、四等。一等水准是国家高程的骨干，沿地质构造稳定和坡度平缓的交通线布满全国，构成网状。二等水准是国家高程控制网的全面基础，一般沿铁路、公路和河流布设。三、四等水准直接为测制地形图和各项工程建设用。峨眉山风景区内地形、气候和周边环境特殊，高精度的控制测量难度大，本研究为土木类工程单位的工程测量培训以及教学实训提供一个准确的资源环境，在相关、类似工程上具有较高的参考价值。1建立方案分析研究1.1内容图上设计根据测区实地情况，在图上较为合理地布置出一系列水准点。布点原则1)水准路线尽量沿坡度小的道路布设，以减弱前后视折光误差的影响。尽量避免跨越湖泊等障碍物、避开土质松软地段。2)布设各高程控制点时，考虑到便于以后测量引点与水准标石埋设后点位的稳固安全与长期保存。水准点设置在地质上最为可靠的地点，避免设置在沙土和地下水位高的地方以及交通繁忙的岔道口。3)水准网尽可能布设成环形网或结点网，个别情况下亦布设成附合路线。4)对测区情况进行调查研究，搜集和分析测区已有的水准测量资料并加以利用。水准标石的制作及埋置严格按照国家标准制作水准基石，规格为20cm×30cm×50cm,标石呈梯形，上窄下宽。在所选定的地点挖坑埋石，水准石露出地表5-10cm，将底部及周围的泥土夯实。标石埋设后，绘制点之记，并时刻作好保护工作。（见图1）图1三四等水准网水准点布置图实地测量人员经过严格专业培训，按照国家标准进行三四等水准测量，工作态度严谨认真。数据的处理与资料的完善进行附合差计算、验算、精度评定、成果表输出。附（闭）合线路闭合差≤±20mm。该项目的技术关键是布网的合理性与测量的精确性。布网严格按照国家标准，其中不可避免的误差可人为地降低误差以提高测量的精度。如测量时选取无风的阴天并在一天内分不同时间多次测量以保证结果的精确度。1.2仪器1.2.1NI007精密水准仪与一般水准仪比较，其特点是能够精密地整平视线和精确地读取读数。为此，在结构上具有：1)人工初平，自动精平。（视线自动安平的原理如图2）图2视线自动安平原理图2)水准器具有较高的灵敏度。NI007的管水准器τ值为10″/2mm。3)望远镜具有良好的光学性能。NI007望远镜的放大倍数为44倍，望远镜的有效孔径56mm，视场亮度较高。十字丝的中丝刻成楔形，能较精确地瞄准水准尺的分划。4)具有光学测微器装置。可直接读取水准尺一个分格（1cm或0.5cm）的1/100单位（0.1mm或0.05mm），提高读数精度。5)视准轴与水准轴之间的联系相对稳定。NI007采用钢构件，并且密封起来，受温度变化影响小。1.2.2木质精密因瓦水准标尺木质尺身选用优质一级红松，经分解、脱脂、时效、组合成型等现代工艺技术处理加工。具有变形小、重量轻特点，适用于一、二等大地水准测量，为了更精密测量，本项目使用该种水准尺。主要技术指标：采用标准CH8008-92因瓦合金带4J36，线膨胀系数≤1.3×10-6/℃；米间隔真长与名义差≤±0.02mm；米间隔平均真长≤0.01mm；分米分划真长与名义长之差≤0.013mm，标尺基本与辅助常数差及零点高差≤0.02mm，标尺纵轴线与底平面垂直测定≤5″；底平面平直度≤0.02mm；尺身矢距≤3mm；数字注记为分米和厘米，分划间隔为10mm和5mm，有正象和倒象两种。1.2.3仪器检验与校正1）水准仪的检验与校正①水准仪及脚架各部件的检视。②圆水准器安置正确性的检验与校正。③光学测微器效用正确性检验及分划值测定。④视准轴与水准管轴相互关系的检验及校正。2）水准尺的检验①检视水准尺各部件是否牢固无损。②水准标尺上圆水准器安置正确性检验与校正。③水准标尺分划面弯曲差(矢矩)的测定。④水准标尺分划线每米分划间隔真长的测定。⑤对水准标尺零点的测定。3）角误差的检验与校正（见图3和表1）图3角检验示意图表1NI007精密水准仪角的检验数据仪器：NI007-H308标尺：sc091仪器站仪器站观测次序标尺读数高差A尺读数B尺读数12.578192.414880.16326522.578452.4146032.578182.4152242.578322.41538中数2.5782852.4150213.060192.890280.170287523.060492.8900133.060612.8900943.060822.89058中数3.06052752.890244）交叉误差的检验与校正仪器存在交叉误差，则整平仪器，保持视准轴不变时，竖轴左右倾斜，气泡就异向移动。如果竖轴左右倾斜的角度相同，则气泡异向移动的量也相等。交叉误差的检验就是按这个原理进行的，其步骤为：将水准标尺置于距水准仪约50m处，水准仪的三个脚螺旋与标尺的相对位置如图4所示。图4脚螺旋与标尺的相对位置②整平仪器使符合气泡精密符合，转动测微螺旋，使楔形丝夹准水准标尺上的一个分划，并记录标尺上的测微器读数。以后保持测微器读数不变。③将脚螺旋1升高两周，为了保持原读数不变，即保持视准轴位置不变，将另一侧脚螺旋2降低约两周，仍使楔形丝夹准原来的分划，观察并记录气泡偏离的方向和数值。2误差相关内容分析2.1误差原因分析实际工程施工与理论工程设计往往存在一定的差异，根据以上分析和以往工程经验，误差产生的原因大致有以下几点：１）视准轴与水准轴不平行的误差２）水准标尺长度误差的影响３）仪器和水准标尺垂直位移的影响４）大气垂直折光的影响５）电磁场对水准测量的影响６）观测误差的影响2.2消除误差、提高测控精度采取的方法１）控制点埋设稳定，不易破坏，可长时间保持不变。2）仪器距前、后视水准标尺的距离尽量相等，其差小于规定的限值，其各等级限值见表５。3）观测前30分钟，将仪器置于露天阴影处，使仪器与外界气温趋于一致；观测时应测伞遮蔽阳光；迁站时罩以仪器罩。4）同一测站观测时，单次调焦；倾斜螺旋和测微螺旋最后旋转方向为旋进，以避免倾斜螺旋和测微器隙动差对观测成果的影响。5）同一测段的水准测量路线的往测和返测在不同的气象条件下进行。6）人员经过严格专业培训，有丰富测量经验；工作态度保持严谨认真。7）观测工作间歇时，结束在固定的水准点上；否则，应选择两个坚稳可靠、光滑突出、便于放置水准标尺的固定点，作为间歇点加以标记；间歇后，对两个间歇点的高差进行检测，检测结果如符合限差要求，可从间歇点起测；若仅能选定一个固定点作为间歇点，则在间歇后应仔细检视，确认没有发生任何位移，方可由间歇点起测。表2各等级视距差限值等级二三四五仪器型号DS05DS1DS1DS3DS3DS3视线长度(m)≤60≤50≤100≤75≤80≤100前后视距差(m))≤1.0≤2.0≤3.0大致相等前后视距差累积差差(m)≤3.0≤5.0≤10.0—视线离地面最低高高度(m)下丝≥0.3三丝能读数三丝能读数—３测量结果表3水准测量结果水准点水准点相对高程（M）水准点相对高程（M）BM010.00000BM1143.38316BM029.54264BM1245.74277BM0317.27167BM1328.85896BM0418.60230BM1450.02492BM0550.34108BM1531.73211BM0616.30157BM1643.25463BM0732.23051BM1744.88684BM0831.72903BM1848.67116BM0933.63929BM1939.36731BM1025.61911BM2020.79543结束语通过本工程的理论设计与实践，证明测区首级高程控制的优化建立是成功的，各项精度均满足设计要求，可作为工程测量实训基地，并为类似工程提供研究参考。参考文献［