浅谈水准测量中应注意的问题与水准测量误差控制分析

发表时间:2020/7/21   来源:《工程管理前沿》2020年第10期   作者:刘志行
[导读] 在大量工程项目建设过程中,必须要求进行水准测量,水准测量所涉及到的工作内容复杂多样。
        摘要:在大量工程项目建设过程中,必须要求进行水准测量,水准测量所涉及到的工作内容复杂多样,包括水准点的引测和校测、地形控制点测量、水尺零点高程、洪水痕迹高程和大断面转折点高程等的测定工作的实现都对水准测量的精度提出了非常高的要求,是工程建设测量中基础性的工作之一。
关键词:水准测量;误差;控制

        1水准测量中应注意的问题
        1.1水准测量人员分工
        一般情况下,工程项目实践中水准测量工作需要由5人一组进行开展,其中两人负责拉距离,一人负责进行数据观测,两人负责水准标尺。5人—组的配合必须高效且稳定,达到非常默契的配合状态,以确保工程项目水准测量工作能够符合限差要求。整个测量工作小组的工作质量与水平将直接对测量精度产生影响,整个闭合环或附合导线的精度水平与该小组的配合关系是紧密联系的。在水准测量实际操作中,负责司尺两人应当注意对前后视距的控制,一般建议根据步幅作出判断。对于3-4等水准测量作业而言,步幅建议控制在9O步(即80.0cm)左右,以免出现前后视距超限的问题。
        1.2水准测量仪器整平
        水准仪在测量前的整平工作开展情况将直接对水准测量的进度与效率产生影响。整平水准仪应当遵循“左手大拇指”原则,即确保圆水准气泡与整平人员左手大拇指移动方向保持一致。在此基础之上进行精确调整,根据水准气泡与调整螺旋方向是否一致进行合理优化,以确保后续各站操作的可行性。同时,在水准测量仪整平过程中,还应当尤其重视以下几个方面的问题:第一,将水准测量仪脚架高度固定在合理范围内。脚架高度是否合理,直接与水准仪的观测效果密切相关。现场测量人员需要在水准测量仪三脚架腿尚未分开时打开脚螺旋,保持架头与观测人员肩部高度水平,双手分别抓住一只脚架,第三只脚架则放置于正前方80.0cm位置左右,后拉并分开三脚架,架头保持平整状态,然后踩实并固定各脚,确保水准仪可在平稳状态下进行观测;第二,将水准测量仪固定于三脚架架头上后,应安排专人负责检查水准脚螺旋所处位置是否合理,切勿过于靠近任意一侧,尽可能保持所处位置正中。若圆水准气泡压扁较为严重,则不得过于依赖通过脚螺旋进行调节,而应当通过重置水准测量仪方式解决该问题,确保其所处水平位置,并保证其处于脚螺旋允许调整范围内。
        1.3水准测量中应注意观测管理问题
        首先,要秉持三点一线的基本操作原则,在基础性工作结束后就能进行集中检测,对目标尺进行观察分析,主要就是将目标尺、物镜上端凸起物以及目镜上端的凹槽三者列为一个水平线。着重要注意的是,水准测量和一般设计瞄准最大的区别就在于,要保证双眼睁开而不是闭合一只眼。其次,要对激励机制进行整合。记录项目中,对约定的读书规则进行处理,目前较为常规化的数据分析主要分为以下几种:1)事先约定读数规则。2)上中下读数。3)中上下读数。多数水准测量单位都会借助中上下读数规则进行分析,一般是不利用计算机进行记录,要在读取黑面数据后,结合工作经验去估计红面数据,从而保证测定结构能在一定的范围内。通常而言,黑面数据是1025,则一对尺子的黑红面差距约为4787或者是4687。因此,在实际工作中,要对具体内业工作结构进行分析和系统化处理,确保分析结构的实效性和完整性。
        2测量误差分析
        2.1仪器误差
        a)水准仪的望远镜视准轴不平行于水准管轴所产生的误差,仪器虽在测量前经过校正,仍会存在残余误差。因此造成水准管气泡居中,水准管轴居于水平位置而望远镜视准轴却发生倾斜,致使读数误差。这种误差与视距长度成正比。观测时可通过中间法(前后视距相等)和距离补偿法(前视距离和等于后视距离总和)消除。

针对中间法在实际过程中的控制,立尺人是关键,通过应用普通皮尺测距离,之后立尺,简单易行,而距离补偿法不仅繁琐,且不容易掌握。b)是水准尺误差,主要包含尺长误差(尺子长度不准确)、刻划误差(尺上的分划不均匀)和零点差(尺的零刻划位置不准确),对于较精密的水准测量,一般应选用尺长误差和刻划误差小的标尺。为消除尺的零误差的影响,控制方法可以通过在一个水准测段内,两根水准尺交替轮换使用(在本测站用作后视尺,下测站则用为前视尺),并把测段站数目布设成偶数,即在高差中相互抵消。同时可以减弱刻划误差和尺长误差的影响。
        2.2观测误差
        a)符合水准管气泡居中的误差。由于符合水准气泡未能做到严格居中,造成望远镜视准轴倾斜,产生读数误差。读数误差的大小与水准管的灵敏度有关,主要是水准管分划值τ的大小。此外,读数误差与视线长度成正比。水准管居中误差一般认为是±0.15τ,只要观测时符合水准管气泡能够认真仔细进行居中,且对视线长度加以限制,与中间法一致,误差可以消除。b)视差的影响。当存在视差时,尺像不与十字丝平面重合,观测时眼睛所在的位置不同,读出的数也不同,因此,产生读数误差。所以在每次读数前,控制方法就是要仔细进行物镜对光,消除视差。c)水准尺的倾斜误差。水准尺如果是向视线的左右倾斜,观测时通过望远镜十字丝很容易察觉而纠正。但是,如果水准尺的倾斜方向与视线方向一致,则不易察觉。尺子倾斜总使尺上读数增大。它对读数的影响与尺的倾斜角和尺上读数的大小(即视线距地面的高度)有关。尺的倾斜角越大,对读数的影响就越大;尺上读数越大,对读数的影响就越大。因此,在水准测量中,立尺是一项十分重要的工作,此项影响是不可忽视的,一定要认真立尺,使尺处于铅垂位置。尺上有圆水准的应使气泡居中。必要时可用摇尺法,即读数时尺底置于点上,尺的上部在视线方向前后慢慢摇动,读取最小的读数。当地面坡度较大时,尤其应注意将尺子扶直,并应限制尺的最大读数,最重要的是在转点位置。
        2.3外界条件的影响
        a)仪器下沉。仪器下沉是指在一测站上读的后视读数和前视读数之间仪器发生下沉,使得前视读数减小,算得的高差增大。为减弱其影响,当采用双面尺法或变更仪器高法时,第一次是读后视读数再读前视读数,而第二次则先读前视读数再读后视读数。即“后、前、前、后”的观测程序。这样的两次高差的平均值即可消除或减弱仪器下沉的影响。b)水准尺下沉。水准尺下沉的误差是指仪器在迁移过程中,转点发生下沉,使迁站后的后视读数增大,算得的高差也增大。如果采取往返测,往测高差增大,返测高差减小,所以取往返高差的平均值,可以减弱水准尺下沉的影响。最有效的方法是应用尺垫,在转点的地方必须放置尺垫,并将其踩实,以防止水准尺在观测过程中下沉。
        3水准测量中测量误差的控制机制
        第一,对仪器误差要进行集中分析,在仪器测量工作开始前就进行集中的校正处理,保证残余误差不会对整体测量过程产生影响。相关技术人员要借助普通皮尺进行距离的测定,立尺工作也要符合标准。第二,要对水准尺的误差进行分析,完善精度测量和水准测量项目水平后,整合误差分析。也就是说,水准测定项目要有效消除尺的零误差,就要对控制方法进行整合,借助水准测定内交换水准尺的方式提高测定效果,将测段内相关数目设定为偶数,以保证高差能实现相互抵消操作。
        4结束语
        总之,在对测量误差进行系统化分析的过程中,要对水准操作的流程进行分析,集中解决视差问题以及水准尺倾斜误差问题,确保处理效果的最优化。整合外界因素的同时,保证观测水平符合水准测量的实际需求。
        参考文献:
        [1]徐良,孙阳阳.光学测微法跨河水准测量应用及精度分析[J].中国港湾建设,2015(07):39-41.
        [2]王佳卿,朱镇波.三角水准测量在过河水准测量中的应用[J].城市道桥与防洪,2017(04):233-235.
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