测距三角高程法进行跨河水准测量的应用和实施()

1周瑞祥测距三角高程法进行跨河水准测量的应用和实施2目录页21引言2跨河地点的选定与布设3观测要求4测回数及限差5测距三角高程法实施3跨河水准传统测量方法包括光学测微法、倾斜螺旋法、经纬仪倾角法和测距三角高程法，随着桥梁建造技术的进步，现代桥梁建设跨度越来越大，两岸高差也较大，故此测距三角高程法应用就越来越普遍，因该方法允许河流两岸可以有较大的高差，垂直角最大可达1°，规范最大跨距可以达到3.5km，事实证明其跨距可以更大，港珠澳大桥工程经过特殊设计后的最大跨距达到8km，且其对场地要求也不高。下面就该方法测量技术应用和实施过程做一简要介绍。一、引言4二、跨河地点的选定与布设根据跨河水准测量的特点，为保证精度要求，跨河地点的选择及其布设应尽可能完善以减弱各种误差的影响。具体要求如下：1、应选用测线附近，利于布设工作场地与观测的较窄河段处。2、跨河视线不得通过草丛、干丘、沙滩的上方。3、跨河点视线垂直角应小于1°，当跨河视线长度小于300m时，视线高度应不低于2m；大于500m时，应不低于4·m(S为跨河视线长度千米数。水位受潮汐影响时，按最高潮位计算)，当视线高度不能满足要求时，应埋设牢固的标尺桩，并建造牢固的观测台或标架。4、两岸由仪器至水边的一段距离应大致相等，其地貌、土质、植被等也应相似，仪器位置应选在开阔、通风之处，不应靠近墙壁及土、石、砖堆等。S5二、跨河地点的选定与布设5、跨河视线方向，宜避免正对日照方向，困难时可适当增大视线长度或采用标灯测光。6、布设跨河水准测量场地，应使两岸仪器及标尺点构成如右图所示的大地四边形。7、在两岸距跨河点100m～300m的水准线路上各选埋水准标识一座，并按规定格式填绘水准点之记。8、跨河场地布设完毕后，应绘制跨河水准场地图及固定点连测图。6三、观测要求采用测距三角高程法进行跨河水准测量时，观测中应遵守下列要求：1、跨河水准观测宜在风力微和、气温变化较小的阴天进行，当雨后天晴和大气折射较大时，均不宜观测。2、观测开始前30分钟，应现将仪器置于露天阴影下，使仪器与外界气温趋于一致。观测时应遮蔽阳光。3、晴天观测上午应在日出后1小时至太阳中天前2小时止；下午自中天后2小时起至日落前1小时止。也可根据地区、季节、气候等情况适当变通。阴天只要呈像清晰、稳定即可进行观测。有条件也可在夜间进行观测，日落后1小时起至日出前1小时止。时间段以地方时零点分界，零点前为初夜，零点后为深夜。4、水准标尺应用尺架撑稳，并经常注意使圆水准器的气泡居中。7三、观测要求5、一测回的观测中，应采取谨慎措施（一般在对远标尺调焦后，即用胶布将目镜调焦螺旋及测微器螺旋固定）确保上、下两个半测回对远标尺观测的视轴不变。6、仪器调岸时，标尺亦应随同调岸。当一对标尺的零点差不大时，亦可待全部测回完成一半时调岸。7、一测回的观测完成后，应间歇15min～20min，再开始下一测回的观测。8、两台仪器对向观测时，应使用通讯设备或约定旗语，使两岸同一测回的观测能做到同时开始与结束。9、跨河水准测量取用的全部测回数，上、下午应各占一半。如有夜间观测时，白天与夜间测回数之比应接近1.3：1。8三、观测要求10、跨河观测开始时，应对两岸的普通水准标石（或固定点）与标尺点间，进行一次往返测，作为检测标尺点有无变动的基准。每日工作开始前，均应单程检测一次，并应符合下表检测限差。如确认标尺点变动，应加固标尺点，重新进行跨河水准观测。等级侧段、区段、线路往返测高差不符值附和路线闭合差环闭合差检测已测侧段高差之差一等--------二等注：k——侧段、区段或路线长度，单位为千米（km）；当侧段长度小于0.1km，按0.1km计算；L——附和路线长度，单位为千米（km）；F——环线长度，单位为千米（km）；R——检测侧段长度，单位为千米（km）。1.8k6R4k4L2F4F3R检测限差表（单位：mm）9四、测回数及限差采用测距三角高程法进行跨河水准测量时以跨河视线长度确定应观测的时间段数、测回数与限差。1、应观测的时间段数、测回数及组数，按下表规定执行跨河视线长度/m一等二等最少时间段数双测回数半侧回中的组数最少时间段数双测回数半侧回中的组数100～300242222301～500464224501～10006864861001～1500812861281501～20001224881682000以上6·s12·s84·s8·s8注：表中S为跨河水准长度千米数，尾数凑整到0.5。10四、测回数及限差2、各双测回的互差限差dH限，按下式计算式中：——每千米水准测量偶然中误差限值，单位为毫米（mm）；N——单测回的测回数；s——跨河视线长度，单位为千米（km）。4dHMNs限M11五、测距三角高程法实施1、跨河地点选定和布设完成后，A、B和C、D分别为两岸安置仪器（或标尺）的位置，均应埋设固定点。2、远标尺采用特制的标灯（见下图）作为观测观测目标。标灯标尺上的高度两岸应完全一致。标灯一般都安置在2.5m处。3、本岸测站点间高差采用几何水准测量法用水准仪测定，精度等级与跨河水准等级一致。准备工作12五、测距三角高程法实施1、本岸测站点间的距离测量本岸测站点间的距离AB和CD，一般可用钢卷尺直接丈量平距，丈量时应使钢尺保持水平，两端拉紧同时读数，点上应架设锤球，严格对中，并保持稳定。往返各读三次，三次测定距离互差和往返测距中数之差，均不大于3mm。如无钢尺，也可用测距仪测定。2、跨河测站点间距离测量跨河距离SAC、SAD、SBC、SBD采用电磁波测距仪测定，测距的准备工作，观测方法和作业要求、气象元素测定、成果记录及重测取舍，气象、加常数、乘常数修正值及边长归算等，均按国家规范的相应规定执行。距离测量13五、测距三角高程法实施3、跨河距离测量的技术要求距离测量的技术要求和观测限差按下表规定执行。距离测量跨河水准等级测距仪精度等级观测时间段一个时间段内测回数一测回读数间较差/mm测回中数间较差/mm往返（或时间段）测距中数的较差/mm往返一I224≤10≤15≤2(𝑎+𝑏•𝐷•10−6二II116≤10≤15≤2(𝑎+𝑏•𝐷•10−6注：a、b为测距仪标称参数值，为所测距离的千米数。每照准一次，读4次数为一测回。当进行对向观测确有困难时，可以单向观测，但总的观测时间段不能少。测距仪和反射镜的高度量至毫米，两次量测之差应不大于3mm。各次设站高度不必强求一致。14五、测距三角高程法实施观测程序：1、在A、C点设站，同时观测本案近标尺，从而与短边边长和短边高差计算得到各自仪器高IA和IC，而后同步观测对岸远标尺测定AD和CB的垂直角αAD和αCB。2、A点仪器不动，将C点仪器迁至D点。两岸仪器同时观测对岸远标尺，测定AC和DB的垂直角αAC和αDB。3、D点仪器不动，观测本岸近标尺，计算得到ID,此时将A点仪器迁至B点。然后两岸仪器同时观测对岸远标尺，测得DA和BC的垂直角αDA和αBC。4、B点仪器不动，观测本岸近标尺，计算得到仪器高IB,此时将D点仪器重新迁至C点，接着两岸仪器同步观测对岸远标尺，测定BD和CA的垂直角αBD和αCA。最后C点仪器再次观测本岸近标尺，计算的C点仪器高IC2。外业观测15五、测距三角高程法实施观测方法：1、观测近标尺：首先在经纬仪盘左的位置，照准近标尺的基本分划，读取最后水平视线的标尺厘米分划数，再使水准丝分别照准该分划线的下、上边缘各两次；再纵转望远镜以盘右位置，同时照准该分划线的上、下边缘各两次，使完成了一组观测（近标尺只测一组）。每次照准分划线边缘后，应使垂直度盘指标气泡精密符合，再用光学测微器进行垂直度盘读数。盘左或者盘右同一边缘两次照准读数差，应不大于3″。近标尺读数b由下式计算：式中：θ——分划线的倾角，单位为角秒（″）；d——经纬仪至标尺点的水平距离；ρ——206265，单位为角秒（″）。外业观测/bad16五、测距三角高程法实施2、观测远标尺：在盘左位置用望远镜中丝精确照准远标尺上标灯四次，每次应使垂直度盘水准气泡精密符合后，用光学测微器进行垂直度盘读数。四次照准读数之差不应大于3″。纵转望远镜，在盘右位置按盘左操作方法同样进行照准和读数。以上观测为一组垂直角观测。依同法进行其余各组的观测。远标尺外业数据采集现场作业见右图：各组垂直角观测的限差按下表规定执行：外业观测指标差互差同一标志垂直角互差≤8≤4垂直角观测限差表17五、测距三角高程法实施1、近标尺、同岸跨河点高差、仪器高数据处理实例如下：数据处理测段高差测段名往测（m）返测（m）互差（mm）均值（m）B-A-0.690460.69044-0.02-0.69045C-D0.14080-0.14089-0.090.14085同岸跨河点高差联测18五、测距三角高程法实施数据处理19五、测距三角高程法实施数据处理测距三角高程法测站仪器高计算（单位：m）岸别测回测站点本岸近标尺点本岸近标尺读数b测站点至近标尺点高差h测站点仪器高i仪器号南岸1AB0.878380.690451.56883TC2003442187北岸2CD1.279300.140851.42015TC2003441914南岸2BA2.24177-0.690451.55132TC2003442187北岸1DC1.36030-0.140851.21946TC2003441914南岸4AB0.815820.690451.50627TC2003442187北岸3CD1.279300.140851.42015TC2003441914南岸3BA2.24175-0.690451.55130TC2003442187北岸4DC1.35982-0.140851.21898TC2003441914南岸5AB0.924920.690451.61537TC2003442187北岸6CD1.308230.140851.44908TC2003441914南岸6BA2.23001-0.690451.53956TC200344218720五、测距三角高程法实施数据处理2、测站点至远标尺高差数据处理实例如右表：表中高差按下式计算：tan(a)ivhD21五、测距三角高程法实施数据处理3、测回间高差互差每一条边各单测回高差间的互差，的互差限差按下式（1）计算：由大地四边形组成的三个独立闭合环，用同一时段的各条边高差计算闭合差。各环线的闭合差W应不大于下式计算的限值：（2）式中：——每千米水准测量偶然中误差限值，单位为毫米（mm）；——每千米水准测量的全中误差限值，单位为毫米（mm）；N——单测回的测回数；s——跨河视线长度，单位为千米（km）。4dHMNs限6WWMsMWM22五、测距三角高程法实施数据处理闭合环闭合差计算实例如下：跨河水准1#环闭合差计算单测回时段测段高差（m）环闭合差（mm）备注仪器位置（TC2003）A1～B1B1～D1D1～C1C1～A14419144421871—21-4.798560.140855.34905-0.690450.8912.08上午北岸南岸9—103-4.803600.140855.35329-0.690450.0812.09上午北岸南岸45-4611-4.803930.140855.35178-0.69045-1.7612.14下午南岸北岸均值-4.799890.140855.34882-0.69045-0.68平差值-4.799550.140855.34916-0.690450.00跨河距离S=1.084km；测回限差d限=14.43mm；环闭合差限差W限=12.49mm。23五、测距三角高程法实施观测成果的重测与取舍测回间互差超限，首先应重测孤立值。若无孤立值应重测一大一小，如出现分群现象，则应分析是否因时间段不同而分群，并应计算环线闭合差加以分析，若确属时间不同而产生分群，同时闭合环无超限现象，该成果可不重测。如有闭合环超限的测回，此测回应重测。重测后仍分群，应结合观测条件进行综合分析，而后对成果进行重测和取舍。直到所测