劉春慶 戴瀟蕾

摘 要：在水利水電工程中，高程控制網(wǎng)不可避免涉及到跨河水準(zhǔn)，準(zhǔn)確的測量方法及平差處理方法可以有效的減小跨河水準(zhǔn)過程中，大氣折光差對于測值的影響；文章結(jié)合實(shí)際跨河水準(zhǔn)測量中選擇的測量方法及平差處理方法進(jìn)行討論，得到一些結(jié)論，對跨河水準(zhǔn)測量具有一定的參考意義。

關(guān)鍵詞：跨河水準(zhǔn)；條件平差；精度

1 概述

《國家一、二等水準(zhǔn)測量規(guī)范》（GB/T12897-2006）規(guī)定：當(dāng)一、二等水準(zhǔn)路線跨越江河、峽谷、湖泊、洼地等障礙物的視線長度在l00m以內(nèi)時，可用一般觀測方法進(jìn)行施測，但在測站上應(yīng)變換一次儀器高度，觀測兩次的高差之差應(yīng)不超過1.5mm，取用兩次觀測的中數(shù)。若視線長度超過100m時，則應(yīng)根據(jù)視線長度和儀器設(shè)備等情況，選用特殊的方法進(jìn)行觀測。

某一等水準(zhǔn)網(wǎng)跨河段長度約為530米為保證該工程順利實(shí)施，選用合適的跨河水準(zhǔn)測量方法是的關(guān)鍵工作之一，本工程實(shí)例，采用了三角高程測量方法，精度要求達(dá)到國家一等水準(zhǔn)準(zhǔn)測量精度，儀器采用徠卡TS30（測角精度0.5"，測距精度0.6mm+1ppm）。

2 觀測網(wǎng)形及場地選擇

2.1 觀測網(wǎng)形布設(shè)

為提高跨河水準(zhǔn)精度，減小氣溫、氣壓、大氣折光的影響，測點(diǎn)C1、C2、D1、D2近似在同一水平面上，且保證四個測點(diǎn)成一近似矩形?？绾铀疁?zhǔn)示意圖如圖1。

圖1 跨河水準(zhǔn)網(wǎng)示意圖

圖1中C1、C2是右岸兩點(diǎn)，D1、D2是左岸兩點(diǎn)， C1C2邊約為9米，C1 D1約為530米。所以可以認(rèn)為C1 D1、C1 D2、C2 D1、C2 D2之間的高差觀測值的權(quán)相等。

2.2 布設(shè)場地遵循原則

2.2.1 觀測墩建在測線處于河段較狹窄處，保證其同意水平面上?？绾右暰€不得通過草叢，干丘、沙灘的上方，且保證避免正對日照方向。

2.2.2 大氣兩岸儀器視線距水面的高度應(yīng)接近相等，本次復(fù)測跨河段的長度約為530m，視線高度不低于4■m=2.9m（s為跨河視線長度公里數(shù)。水位受潮汐影響時，應(yīng)按最高潮水位計(jì)算）。

2.2.3 兩岸由儀器至水邊的一段河岸，其距離應(yīng)近于相等，其地貌、土質(zhì)、植被等也應(yīng)相似，儀器位置應(yīng)選在開闊、通風(fēng)之處，不得靠近墻壁及土、石、磚堆等。

3 施測方法

在D1架TS30，分別照準(zhǔn)C1、C2、D2，得到一測回觀測高差：（S為斜距，δ為豎角），兩點(diǎn)之間的高差為S×sin？啄+i-l（i為儀器高，l為目標(biāo)高），C1點(diǎn)的高程為Hc1=HD1+S×sin？啄+i-l，C2、D2的高程同理可得。利用以上三點(diǎn)的高程求C1 D2、C2 D2之間的高差。HD1，i均一樣，相互抵消，若目標(biāo)高相等則高差等于S×sin？啄的差值。為了使目標(biāo)高也相互抵消，可以先全部采用使用同一型號的棱鏡及覘標(biāo)，這樣目標(biāo)高可看成一致，但世上沒有完全相同的兩個物體，為消除不同的目標(biāo)高對觀測高差的影響，把棱鏡及覘標(biāo)分成A、B兩組，A組總與儀器在一起，B組總是在儀器的對岸，這樣往返測求平均高差則影響抵消。

能否滿足水準(zhǔn)精度要求關(guān)鍵在于S×sin？啄的精度，下面就此作如下分析：

設(shè)F=S×sin？啄，則

此次用的TS30的標(biāo)稱精度：測距1+1ppm，測角0.5″，由于δ較?。A(yù)先用全站儀選擇的四點(diǎn)高程大致相等），sin5度≈0.087，所以前面一項(xiàng)可不考慮，后面一項(xiàng)中

，為減小m？啄 的大小，我們觀測了12測回，保證了測角中誤差小于0.5″，這樣函數(shù)的誤差就小于1.28mm，而一等水準(zhǔn)要求為1.8■=1.31mm ，從理論上說，此方法是可行的。

具體施測步驟：

（1）D1點(diǎn)架設(shè)儀器，測得C1、C2、D2高差，此時，如果兩兩做差，可以得到hc2c1，hd2c1，hd2c2，此時得到高差已經(jīng)不存在儀器高量取所來的誤差。

（2）同理可以在D2站獲得hc2c1，hd1c1，hd1c2。

（3）在C1、C2站獲得的高差之差作為返測數(shù)據(jù)。

（4）hc1c2與hd1d2在組成條件平差方程時，取值為用數(shù)字水準(zhǔn)儀測得高差，在平差過程中，認(rèn)為是已知值且不存在誤差。

4 數(shù)據(jù)處理

觀測數(shù)據(jù)的平差方法采用條件平差法，在平差過程中運(yùn)用矢量加減的方法，消除儀器高影響，h5和h6使用DNA03且距離較近，在平差過程中，認(rèn)為平差中認(rèn)為為已知值。

表1 跨河水準(zhǔn)高差觀測成果

條件方程式為：

v1-v2-0.1=0

v3-v4+2.8=0

v2+v3+2.1=0

平差后，結(jié)果如下：

hd2c1=0.1721

Hd2c2=0.1722

hc2d1=-0.1722

hc1d1=-0.1722

Hd1d2=0.00000

Hc1c2=0.00000

觀測中誤差為：1.2mm

5 結(jié)束語

本次跨河水準(zhǔn)精度滿足一等水準(zhǔn)要求，通過實(shí)踐表明：跨河水準(zhǔn)測量對于場地布設(shè)、觀測時段、觀測儀器都有著嚴(yán)格要求，為提高測量精度，通過一下手段可以有效提高精度，滿足測量精度要求：

（1）在測跨河水準(zhǔn)前，對于全站儀進(jìn)行儀器檢校，保證一測回垂直角中誤差小于1.5"。

（2）在跨河段兩岸建立高程近似相等觀測墩，可以保證視線長度最短，可以有效減小大氣折光差對于高程測量的影響，同時保證視線不得通過草叢，干丘、沙灘的上方以及儀器位置要開闊通風(fēng)處。

（3）觀測時段選擇在晴天上午應(yīng)在日出后1h至太陽中天前2h至，保證在最短時間段內(nèi)觀測完成所有測回，保證數(shù)據(jù)穩(wěn)定性。

（4）為保證河兩岸觀測氣象條件一致，盡量縮短觀測時長，已確保兩岸折光系數(shù)近似相等。

參考文獻(xiàn)

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

[2]張艷，高飛，李曉莉.應(yīng)用精密三角高程測量實(shí)現(xiàn)跨河水準(zhǔn)的研究[J].測繪技術(shù)裝備，2007.

[3]賀春梅，明祖濤.利用三角高程測量代替一等跨河水準(zhǔn)測量的可行性研究[J].工程地球物理學(xué)報，2006.

[4]范百興，夏治國.全站儀實(shí)施跨河水準(zhǔn)測量及其精度分析[J].測繪工程[J].2004.

[5]周水渠.精密三角高程測量代替二等水準(zhǔn)測量的嘗試[J].測繪信息與工程[J].1999.

作者簡介：劉春慶，男，籍貫：遼寧省開原市，現(xiàn)職稱：高級工程師，本科學(xué)歷，研究方向：大壩監(jiān)測。