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跨越障碍物的精密水准测量论文
摘要:水准路线布设过程中难免会遇到江河、湖塘、宽沟、山谷等障碍物,有时必须通过这些障碍物,通常的水准测量方法无法实现,这时需要采用特殊的方法和设备,来完成障碍物的跨越测量。本文对直接法、水准仪法、经纬仪法和GPS水准四种方法进行了论述,并以朝天门跨江(长江)观测数据为例,对测距三角高程法整个计算过程作了详细的讲述。
关键词:跨河水准、倾斜螺旋法、经纬仪倾角法、测距三角高程法
第一章前言
水准测量以其短视线和前、后视线等距以及时空对称的测量方式,排除或削弱了以折光差为主的多项干扰因素,使得测高精度明显优于其他测量方法。布设水准路线时,应尽量避免通过江河、湖塘、宽沟、山谷等障碍物。当不得已而必须通过上述障碍物时,水准测量的优势将无法保持。为了使高程传递精度与通常水准测量基本一致,需要采取特殊的方法和设备,完成跨越障碍物的测量。
第二章跨越障碍物的方法
直接法
当一、二等水准路线上的障碍物宽度不超过100m时,前、后视均以障碍物宽为视线长,等距设站。在测站上变换仪器高度观测两次,,取用两次观测结果的中数。
水准仪法
水准仪法又可分为光学测微法和倾斜螺旋法两种。
光学测微法
障碍物宽度超过100m,而不超过500m时,使用一台水准仪(若用两台水准仪对向观测,有利于提高观测精度),以水平视线照准觇板标志,读取测微器分划值,求得两岸高差。
倾斜螺旋法
障碍物超过500m或水准仪测微器的分辨能力不能有效识别远标尺的觇板移动,且障碍物宽度不超过1500m时,使用两台水准仪对向观测,用倾斜螺旋或气泡分划来测定水平视线上、下两标志的微小倾角,计算水平视线位置求出两岸高差。
经纬仪法
经纬仪法又可分为经纬仪倾角法和测距三角高程法。
经纬仪倾角法
障碍物的宽度超过1500m,或使用水准仪跨越测量有困难,且障碍物宽度不超过3500m时,使用两台经纬仪对向观测,用垂直角测定水平视线上、下两标志的微小倾角,计算水平视线位置,求出两岸高差。
测距三角高程法
障碍物两端设站的高度差超过2m,致使水平视线上、下两标志无法在水准标尺上设置时,使用两台经纬仪对向观测,测定偏离水平视线的标志倾角。用测距仪量测测站至标志的距离,计算两岸高差。
GPS水准测量法
障碍物宽度不超过3500m时,也可以使用GPS接收机和水准仪分别测定两岸点位的大地高差和同岸点位的水准高差,求出两岸的高程异常和两岸高差。
施测方法将直接影响跨越障碍物测量的精度,在条件允许的情况下,尽量选择对向观测方法。使用倾角法间接测量高差时,宜选用微小倾角,小于经纬仪测微器的量程较为有利。
第三章跨越障碍物测量的场地选择与测前准备
这里仅以跨越江河为例叙述。
场地选定
(1)在河流最窄处布设场地,可以使得跨越视线减至最短,有利于保证足够的测量精度。统计资料表明,跨河水准测量的高差中误差与视线长度的3/2次幂成正比。此外,测量的测回数是随视线长度而增加,缩短视线也是为了减少工作量。
(2)跨河视线不要通过草地、沙滩的上方。两岸由仪器至水边的距离应大致相等,地貌、植被也应相似,仪器位置尽量选在开阔通风之处,不应靠近墙壁及土、石、砖