耿曉民，顏小平，賈軍利

(1.中國地震局第二監(jiān)測中心，陜西西安 710054； 2.黑龍江第三測繪工程院，黑龍江哈爾濱 150086)

用光學(xué)測微法進行一等跨河水準(zhǔn)測量

耿曉民1?，顏小平2，賈軍利1

(1.中國地震局第二監(jiān)測中心，陜西西安 710054； 2.黑龍江第三測繪工程院，黑龍江哈爾濱 150086)

用光學(xué)測微法進行一等跨河水準(zhǔn)測量時，通過合理的場地布設(shè)，在有利于減小各種誤差的條件下觀測，取得優(yōu)良的觀測成果。

跨河水準(zhǔn)測量；光學(xué)測微法；場地布設(shè)

1 引 言

近兩年來世界以及我國地震頻發(fā)，地殼板塊運動相對處于一個比較活躍的時期。地震災(zāi)害給國家以及人民生命財產(chǎn)帶來嚴(yán)重的損失，因此我國對地震監(jiān)測非常重視。地震監(jiān)測數(shù)據(jù)采集的主要手段有流動重力測量、衛(wèi)星測距SLR、甚長基線干涉測量VLBI以及全球定位系統(tǒng)GPS和精密水準(zhǔn)測量等方法。從汶川大地震發(fā)生前后的各項監(jiān)測數(shù)據(jù)分析得到:精密水準(zhǔn)測量成果對于地殼形變有較好的反映。筆者主要從事精密(一等、二等)水準(zhǔn)測量工作，在施測水準(zhǔn)路線上有時會遇到比較寬的江河、峽谷、湖泊，這時就不能利用常規(guī)的測量方法進行觀測，應(yīng)該用特殊的測量方法跨過所遇障礙物，此法便是跨河水準(zhǔn)測量?？绾铀疁?zhǔn)測量有光學(xué)測微法、傾斜螺旋法、經(jīng)緯儀傾角法、GPS水準(zhǔn)測量法、測距三角高程法。這里筆者結(jié)合跨越金沙江的實際情況，對用光學(xué)測微法進行一等跨河水準(zhǔn)測量做一詳細的說明及分析。

2 跨河場地的布設(shè)

(1)跨河地點盡量選定河面較窄、水流較緩處，筆者跨越金沙江選在水位較低的魚鲊渡口。為了消弱大氣折射的影響，選取了河流兩岸地形較為相似，而且高差不大的地方架設(shè)儀器、立尺。兩岸儀器各自至水邊的距離基本相等，位于通風(fēng)，寬闊之處，以便于觀測、遷站。視線應(yīng)避免東西方向(減少太陽光線引起的誤差)，且勿穿過草叢、枯樹、沙灘、干丘、磚堆的上方。

(2)在跨河兩岸的測站點和立尺點應(yīng)構(gòu)成對稱圖形。如平行四邊形、等腰梯形、“Z”字形、大地四邊形等，筆者采用的是平行四邊形布設(shè)，下面對平行四邊形加以說明，其他方法不再贅述。

圖1 跨越金沙江示意圖

圖1 中點位I1、渡東b1、I2、渡西b2組成“平行四邊形”I1至渡東b1距離以及渡西b2至I2均大約為17 m，當(dāng)儀器架設(shè)在I1點位時，點位渡東b1所立尺為近尺，點位渡西b2所立尺為遠尺；相反，當(dāng)儀器架設(shè)在I2點位時，點位渡西b2所立尺為近尺，點位渡東b1所立尺為遠尺。

(3)如圖2所示，河本岸和對岸儀器高度幾乎一致，視線高度為3.40 m，大于2 m(跨河視線小于300 m，視線高度應(yīng)不低于2 m)的最低要求。

圖2 跨越金沙江斷面圖

2 觀測方法

(1)光學(xué)測微法主要適用于500 m以下的跨河水準(zhǔn)測量，使用一臺水準(zhǔn)儀，用水平視線照準(zhǔn)覘板標(biāo)志，讀出測微器分劃值，求出兩岸高差。

①測量儀器及標(biāo)尺的選取

跨越金沙江所用儀器為德國蔡司廠生產(chǎn)的NI002A水準(zhǔn)儀，所用標(biāo)尺為中國珠峰廠生產(chǎn)的高精度因瓦標(biāo)尺。江寬約220 m，據(jù)測量規(guī)范要求，需要測8個測回，每半測回讀兩組數(shù)據(jù)。

②覘板的制作

覘板用鋁或有機玻璃制造，涂成白色。背面安置專用夾具，可沿尺面滑動，并能可靠地固定于標(biāo)尺的任一位置上。覘板中央開一小窗，小窗中央設(shè)一水平指標(biāo)線，以指示覘版固定尺標(biāo)的位置。

③i角校正

用于跨河水準(zhǔn)測量的水準(zhǔn)儀以及標(biāo)尺要根據(jù)檢驗項目進行嚴(yán)格校正，i角校正絕對值應(yīng)小于6″。

(2)先觀測本岸近標(biāo)尺，照準(zhǔn)基本分劃，用擺1、擺2分別讀數(shù)，并記錄。觀測遠尺時，令扶尺員將覘板在標(biāo)尺上移動，等觀測員用楔形絲卡住覘板標(biāo)志中心線時，固定其于最鄰近的基本分劃，并記下此時中心線在標(biāo)尺上的讀數(shù)，用對講機告知對岸記簿員。此時觀測員轉(zhuǎn)動測微器，精密對準(zhǔn)覘板標(biāo)志中心線，測讀，先擺1、再擺2，重復(fù)5次，完成一組讀數(shù)。此后再將覘板移動稍大的幅度，重新使中心線對準(zhǔn)基本分劃線，且固定之，重復(fù)以上操作，讀完第二組數(shù)據(jù)。遷站，繼續(xù)下半測回以及其余測回的工作。

3 誤差分析及削弱辦法

在跨河水準(zhǔn)測量存在很多誤差源，如儀器、標(biāo)尺的精度誤差、覘板制作和移動覘板產(chǎn)生的誤差；觀測視線較長，前、后視距相差很大所產(chǎn)生的讀數(shù)誤差；地球曲率及大氣折射產(chǎn)生的誤差；場地的選擇與布設(shè)優(yōu)劣產(chǎn)生的誤差；視線高度所帶來的誤差。

金沙江旁炎熱無比，而且午后風(fēng)力稍大，為了減小誤差、避免錯誤，提高觀測精度，我們在觀測過程中采取了以下必要的措施。

(1)觀測前大約30min，取出儀器，露于陰影下，使儀器和外界溫度基本一致。

(2)觀測前轉(zhuǎn)動調(diào)焦螺旋至照準(zhǔn)目標(biāo)最清晰，轉(zhuǎn)動讀數(shù)窗焦距螺旋至讀數(shù)指標(biāo)刻劃線清晰，將望遠鏡十字絲調(diào)黑至照準(zhǔn)目標(biāo)清晰。

(3)儀器安置在牢固結(jié)實處，以防儀器滑動影響讀數(shù)，配備專人為儀器打傘遮陽。

(4)立尺點渡東b1和渡西b2，均為打入土中的木樁上面釘進圓帽釘，結(jié)實、可靠，不易松動。

(5)正式跨河測量前應(yīng)對固定的渡東點和渡西點檢測一次。

(6)儀器在船上運送時容易碰撞，我們用海綿墊包住儀器箱，平置于小船穩(wěn)當(dāng)處，并有專人用手護住，以免儀器受到震動，影響讀數(shù)。

(7)全部測回數(shù)，上、下段應(yīng)各占一半；一測回觀測完成后，最少應(yīng)間歇15min后，方可進行下一測回的觀測。

(8)扶尺和移動覘板都必須固定人員操作。

(9)陰天、風(fēng)力小或無風(fēng)、氣溫變化較小、呈像清晰、穩(wěn)定是跨河觀測的有利時機，我們盡量利用。

4 數(shù)據(jù)處理

八測回遠近標(biāo)尺的讀數(shù) 表1

其中:b為近尺擺1、擺2的平均值，A為半測回遠尺兩組數(shù)據(jù)擺1、擺2的平均值。

金沙江一等跨河水準(zhǔn)測量高差與中誤差計算(單位/m) 表2

其中:(b－A)為表1中所對應(yīng)的(b－A)/200000，所得。(因一個分劃為0.05 mm，且第6位為估讀數(shù)字，所以由毫米化為米時須除以20 0000)。

高差中數(shù):H0＝－0.839 77 m

每測回高差中誤差:

5 結(jié) 語

經(jīng)過以上對場地布設(shè)的嚴(yán)格要求，對觀測條件的縝密限制，在作業(yè)過程中盡可能消弱或者減小對觀測精度產(chǎn)生誤差的不利因素等，最終證明所采取的措施是行之有效的，因此測出來的成果(中誤差為±0.33 mm，小于±0.45 mm的限差)符合一等精密水準(zhǔn)測量規(guī)范要求，順利完成了測量任務(wù)?？绾铀疁?zhǔn)測量是精密水準(zhǔn)測量的組成部分，而精密水準(zhǔn)測量能夠較好的反映地殼形變運動，所以我們應(yīng)該在觀測中“苛求”有利于測量成果的條件，取得最真實、可靠的數(shù)據(jù)，為地震形變監(jiān)測提供高精度的測量成果，更好地為地震預(yù)報、防震減災(zāi)、國民經(jīng)濟建設(shè)作貢獻。

[1] GB/T 12897－2006.國家一、二等水準(zhǔn)測量規(guī)范[S].

[2] 張正祿.工程測量學(xué)[M].武漢:武漢大學(xué)出版社，2005

[3] 孔祥元，梅是義.控制測量學(xué)[M].武漢:武漢測繪科技大學(xué)出版社，1996

[4] 武漢測繪科技大學(xué)測量學(xué)編寫組.測量學(xué)[M].北京:測繪出版社，1991

Optical Micrometer with First Class River Leveling Method

Geng XiaoMin1，Yan XiaoPing2，Jia JunLi1
(1.Second Monitoring Center of China Seismological Bureau，Xi′an 710054，China；2.The Third Heilongjiang Surveying and Mapping Engineering Institute，Harbin 150086，China)

Optical micro－crossing first－class standard of measurement method，through a reasonable venue layout，in favor of reducing all kinds of error conditions，observation，made an excellent observation results.

river leveling；optical micrometer method；site layout

1672－8262(2011)02－127－03

P224

B

2010—09—02

耿曉民(1979—)，男，助理工程師，主要從事地殼板塊運動形變監(jiān)測工作。