数字水准仪在大型水利工程基础高程控制测量中的应用

摘要：自从数字水准仪问世以来，逐步普及，在高精度、长距离的大型水利工程测量工作中得到广泛的应用。本文通过DNA03数字水准仪在引汉济渭受水区基础高程测量中的使用，介绍了高精度数字水准仪的特点及其在水利工程测量中的应用体会，并从实际工程测量中反映了数字水准仪的应用优势。

关键词：数字水准仪水准测量应用

中图分类号：TV文献标识码： A

1 引言

陕西省引汉济渭调水工程是在秦岭南侧汉江峡谷段黄金峡修建黄金峡水库，将汉江水通过16.5km的黄三（黄金峡至三河口）输水隧洞送入三河口水库，之后经过长达81.8km的输水隧洞穿越秦岭，至秦岭北麓（周至县马召镇）黄池沟出口，隧洞出口洞底高程510.00m。引汉济渭受水区起点位于秦岭隧洞出口，规划的受水区输配水工程由南干线（长度176.8km）、过渭干线（长度31.6km）、渭北西干线（长度29km）、渭北东干线（长度103.3km）组成。

输配水干渠穿过失陷性黄土区等地质复杂地段，需要在施工期和运行期对其进行监测，基础高程测量控制的建立，不仅应满足工程规划设计阶段的各种比例尺地形图、定线等测量外，还应考虑为施工放样和安全监测的提供可靠的平面和高程基准，因此，高程控制等级确定为三等，根据现场查勘南干线、过渭及渭北干线沿线已有二等以上国家等级水准点分布情况，基本高程控制分别由若干附合（或闭合）、结点网等形式的水准路线组成。为保证整个输配水干渠线路的高程精度，同时为干渠大型建筑物提供永久基准，一般每5km左右埋设永久水准标石一座，建立全线路三等水准控制框架。观测方法采用单程双转点法进行观测。

2数字水准仪观测实施前的准备工作：

（1） 数字水准仪及配套的铟瓦标尺均送至具有法定计量检定单位进行检定；进入作业现场后还需进行常规检查检视；检定结果为合格方可进行使用。

（2） 作业开始前，观测员应进行现场踏勘熟悉所选点位，确定水准路线走向，尤其是穿越河流、沟道、松软地段等，需策划好转折点等准备工作。

（3） 出工前仔细检查电池电量，记录模块内存能否满足当天计划工作量。

3 . 数字水准仪观测实施步骤

（1） 测段开始作业时，后尺扶尺员起始于已知水准点或固定水准点，数字水准仪架设位置距后尺的距离应小于100m，在测站安置仪器并置平，安置数字水准仪时，应使其中两脚与水准路线的方向平行，而第三脚轮换置于路线方向的左侧或右侧，前尺扶尺员安置尺垫位置与仪器距离应与后尺距尽量相等，以消除或减弱i角影响。晴天观测时数字水准仪应打伞，在松软的地基观测时，仪器脚架应打角桩，标尺应采用尺桩。

（2） 安置整平好仪器后调用程序，对仪器进行参数设置。

（3）. 用竖丝瞄准水准标尺的中部，用调焦钮调清标尺映像。

（4）.按红色测量键，显示出标尺读数（后尺或前尺视线高、仪器到标尺的平距、前后尺视线高差及累计高差和累计平距）。当测站观测数据限差超限时，仪器会自动报警，本测站重新观测，直至合格。

（5）. 每测段从第二测站开始，依次类推；测段观测应在偶数站结束。

（6）当天外业测段观测结束后，仪器通过连接线或SM卡，下载到电脑；用记事薄格式打开原始数据文件，表格中自动显示每一测站观测数据信息和测段小总信息。

（7）每天应测定数字水准仪的i角。

（8）外业观测结束后，应再次将铟瓦标尺送至具有法定计量检定单位进行检定。

4 数字水准仪外业观测高差的检验与数据处理

（1）．观测数据预处理

外业观测高差应进行下列各项改正：

a）尺长改正：将测前、测后的尺长取中数，用标尺尺长检定改正数的中数乘以各测段高差值，反符号加入往测（或返测）测段高差中。

b）正常水准面不平行的改正：测段改正数ε= -A••••H•φ其中：

A ― 常系数，以测段始、末点纬度平均值φ为引数计算，即：

A=0.000 001 5371sin2φ；

H ― 测段始、末点近似高程平均值，单位为米（m）

φ―测段始、末点纬度差值，单位为分（′）

（2）．外业观测数据的检验

a）引汉济渭受水区基础高程控制测量网中，构成的13条三等附（或闭）合水准路线采用单程双转点法观测，其水准观测左、右路线高差不符值统计如表1所示。

表1水准观测左、右路线高差不符值统计表

b）采用单程双转点法观测时，根据左、右路线转点差计算每条水准路线的每千米水准测量偶然中误差MΔ统计如下表2所示。

表2每千米水准测量偶然中误差MΔ统计表

c）附(或闭)合水准路线高程闭合差的检验结果统计如下表3所示。

表3附（或闭）合水准路线高程闭合差统计表

从以上3个表统计的精度结果可以看出，数字水准仪观测的三等水准路线的左、右路线高差不符值、每千米水准测量偶然中误差MΔ、附（或闭）合水准路线高程闭合差等检验均小于规范规定的相应等级限差1/3范围内。

5 结束语

（1） 数字水准仪观测及采集数据自动化操作、精度高，性能稳定，保证了高精度水准测量观测精度满足各项技术规范要求。

（2） 仪器操作简单、方便、直观。观测数据时不用从望远镜内直接读标尺上刻划数，直接从仪器显示窗上读取并自动记录，减弱了因观测者引起的测量误差。

（3） 按下测量键只需几秒，即可显示出测量数据，比用普通光学水准仪从标尺上直接人工读数快，而且读数可靠。记录在模块里的数据，不受噪音等恶劣环境的影响，因观测员读错或记录员记错数据。

（4）在阴影下观测时，对光照要求高，仪器判读条码尺会出现错误，因此，应注意观测时光线的强弱。

参考文献：

（1）《国家三、四等水准测量规范》GT/T12898-2009；

（2）《引汉济渭受水区输配水工程基础平面和高程控制测量报告》

作者简介：何森，男，1986年12月出生，陕西省西安市长安区人，助理工程师，从事水利水电工程测量生产技术工作。电话：159 9163 1527，通信地址：西安市湘子庙街8号，邮编：710002.