市政工程水准测量精度的探讨

摘要：水准测量工作是我国当前极为常用的一种测量方式，其测量的性质属于高程控制测量，由于该测量方式本身有着较高的测量精度以及适用范围大等特性，促使其被广泛的应用到了各个领域中。本文对市政工程水准测量精度进行了探讨。

关键词：市政工程；水准测量；精度

中图分类号： TU99 文献标识码： A

引言

水准测量是传统高程控制测量的主要方法，水准测量精度高，不受地形条件限制，作业简单易学，是高程测量的主要组成部分。早期的光学水准仪，读数前，圆水准气泡整平后，还需要调平管水准气泡，操作繁琐。自动安平水准仪出现后，水准观测加快了速度，观测时只需调平圆水准气泡。自动安平水准仪已广泛应用在测量领域。电子水准仪是近年来问世的水准测量仪器。它集光学、电子学于一体，观测员一人即可，不需记簿者。电子水准仪工作原理：发射红外光线扫描配套的条码水准尺，线阵探测器获得水准尺上的条码图像信号，通过与仪器内预先设置的“已知代码”按信号相关方法进行比对，使测量信号移动以达到两信号最佳符合，从而获得标尺读数和视距读数，自动存储在仪器内。高精度水准测量，如一，二等水准测量，变形监测，优先使用电子水准仪作业。

一、水准测量中的关键事项

1、水准仪在投入作业前一定要按规定项目进行检验，尤其是视准轴与水准轴相互关系的检验，即i角的检验。i角不大于20秒且较稳定的水准仪满足三，四等水准测量的要求，水准标尺按相应等级水准测量配置，木质水准尺要求平直，没有变形，尺长改正小于每米0.5毫米，标尺上的圆气泡经校正完好，能保证标尺垂直竖立，水准尺能否竖直对水准测量非常重要。

2、严格掌握观测时间，在气象条件允许的情况下作业。读数时成像清晰稳定，没有视差。大气折光对光线的影响会引起视线弯曲，从而导致读数误差，这种误差一般不易察觉。为避免折光误差，晴天日出，日落前后半小时，中午1.5小时内不宜作业，有时因任务紧急，可适当缩短视距，保证读数清楚，准确。

3、水准测量需集体配合，观测员与记录员、立尺员三者缺一不可，立尺员立尺时要注意水准尺上的气泡居中，用眼睛的余光注意观测员的手势，随时准备调换红黑尺面，熟练的观测者准确读数需几秒。前后尺视距尽量保持相等，由于地形起伏，不好做到视距相等时，记录员应适时告诉立尺员调整前后视距，在上点前，前后视距累积差趋于0。需根据不同测量等级来分析。

二、市政工程水准测量精度分析

1、单一水准路线的测设和精度分析

单一水准路线的布设有支水准路线、附和水准路线和闭合水准路线。支水准由一个已知高级水准点，沿各个待定观测点进行水准测量，最后没有连接到已知高程点。为了能进行观测成果的检核，支水准路线必须进行往返观测，并认真检查已知水准点的正确性。支水准路线一般在外水准测量时采用，直接求得碎步点高程，等级水准测量较少布设支水准路线。从一个已知高程的水准点出发，沿各个观测点进行测量，最后附和到另一个有已知高程的高等级水准点所构成的一条水准路线称为附和水准路线，附和路线可进行观测成果的检核，是实际工作中运用最多的一种布设形式。从一个已知高程的水准点出发，沿各个待定高程的水准点进行测量，最后仍闭合到原水准点所组成的环形水准路线，称为闭合水准路线。闭合水准路线的起点高程如果用错，将不易被发现，从而导致所有待定点的高程错误，水准点稀少无法布设附和路线的地区，只能布设闭合水准路线。单一水准路线的几种布设形式见下图。

水准外业观测结束后，认真检查手簿的正确性、完整性，测段的连续性。电子水准仪把内存数据传输出来，用附带专用软件将原始数据格式转化为标准的excel水准表格。计算测段高差与测段距离：一条水准路线由许多测段组成，每个测段的高差、距离整理出来，测段高差起止点与水准路线前进方向相同。绘制水准路线略图，把测段高差与距离标在路线图上，形象、直观、便于计算，这样做可以避免高差正负号搞错，减少计算错误。测段高差累积和∑h,测段距离累积和∑s,已知起算水准点的高程为H终、H始，Δh=H终-H始,闭合差fh=∑h-Δh,闭合水准路线Δh=0，fh=∑h。当闭合差fh符合相应等级水准测量的要求后，即闭合差小于限差，才能配赋闭合差fh，测段高差改正数vi=-fh.di／∑s,di为第i测段的长度。山地水准路线高差大，测站数多，可以按测站数n分配闭合差，即vi=-fh.ni／∑n,∑n为路线测站数总和，ni为第i测段的测站数。

支水准路线的高程计算，是从已知水准点出发，将高程按水准路线前进方向逐步传递下去，待定点离已知点越近，高程精度越高，随路线增长，误差积累增多。附合水准路线中，路线中间的点精度最低，支水准路线中最末端的点精度最低，闭合水准路线与附和路线情况相同。《国家三、四等水准测量规范》规定：单独的四等水准附和路线，长度不超过80公里，环线周长不超过100公里，同级网中结点间距离不超过30公里。水准路线长度有严格的要求，能够保证水准线路中各待定点的高程精度。一、二等水准测量同样有相应的规范要求。有时水准测量闭合差超限，即水准不合，造成整条路线不合的原因是路线中某个或几个测段不合，这时要分析每个测段，选择可靠性低的测段重测。比如气象条件不好时观测的测段。测段找错有选择性和经验性，是水准测量的难点。笔者认为，在地面松软的地段施测，可选择单程双测，测段不合，当时就能知道，及时返测。沿公路等土地结实地段施测，严格按规范要求作业，一般都能合，无需单程双测，三等以上水准例外。光学水准仪配合电子手簿记录，水准出错的概率多是读数错误，读错大数，红黑面没有细看分米，直读厘米、毫米，如黑面1567误读为1667，红面6254误读为6354（4687尺），这种情况记录者也发现不了。电子水准仪不会出现观测记录错误，用电子水准仪施测的路线基本都能合。影响水准测量精度的还有标尺倾斜，仪器沉降等因数，就一个测站而言，影响不明显，但较多测站积累，误差就大了，这种误差属系统误差。由此造成的水准不合，重测几个测段也不一定能找回。水准测量时，必须严格按规范要求作业，尽量避免系统误差对测量精度的影响。

2、水准网的测设与精度分析

线状分布的高程测量适用于路线水准测量，如铁路、公路高程控制测量。区域性的工程测量，控制点呈网格状分布，需要布设成水准网，如下图分别为附合水准网和独立水准网：

水准网里若干条水准路线，网中相互连接的交点称为结点，水准网在测设时，先设计好网图，构成闭合环的几个结点，用理论闭合为零作为检核条件，网中的所有闭合环都合后，水准网可以进行挺差计算。水准网平差计算较复杂，一般采用平差软件计算。先整理每个测段的高差、距离，按软件要求编排的格式录入，平差结果会自动计算出来。水准网中相邻的两个水准环有公共边，一个水准环闭合，环中的所有测段都是合的。水准网计算不合时，采用公用边排查的方法，能找出有问题的测段。水准网中结点相互连接，每个结点高程有不同闭合环分别求的，然后定权求平均数算得，误差分配均匀，高程精度较高。

结束语

水准测量对于我国的社会生活发展来说，有着极其重要的作用，但是依据大量的实际情况来看，这其中也依然存在着相当一部分不完善性以及缺陷，针对这方面来进行控制和完善是确保水准测量精准度的一个关键。在进行观测、测量的过程中，务必要严格遵守相应的规范来执行测量工作，并且不断对自身的相关理论知识掌握进行运用，最大限度的确保测量所具有的精确度，这对于我国的水准测量发展来说，起到了至关重要的作用。

参考文献

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