倒尺法在高程傳遞中的應用

陳學彬，李旭

(江蘇省地質測繪院，江蘇南京 210008)

倒尺法在高程傳遞中的應用

陳學彬?，李旭

(江蘇省地質測繪院，江蘇南京 210008)

在工程施工過程中需要將高程從低處傳遞到高處，目前常用的高程傳遞方法有懸尺法、三角高程法、GPS高程擬合法等。本文提出了使用倒尺法進行高程傳遞，并介紹了倒尺法的應用范圍及注意事項，討論了倒尺法的優勢和局限性。

水準測量；高程傳遞；倒尺法

1 引 言

為了提高工程的整體質量，人們在不斷尋找新的高程測量方法，以得到高精度的高程測量結果。按現有的儀器精度和測量方法，水準測量已經能夠達到相當高的精度，能夠滿足各項工程的具體要求。然而，在一些特定條件下，如礦井、高層建筑、橋梁施工等，難以利用水準測量方法直接測出高差較大、水平距離很短的兩點間高差，因此就需要尋找其他方法來代替精密水準測量，而高程傳遞精度的高低成為測量人員關注的主要問題。

2 常用高程傳遞方法介紹

此前已有多人對高程傳遞方法做了研究與探討，常用的方法有懸尺法[1]、三角高程法[2，3]、GPS高程擬合法[4，5]等。然而這些方法在實際應用中都有一定的局限性。懸尺法是利用懸掛的鋼尺傳遞高程，但在高程傳遞過程中受風力、溫度、拉力影響較大，需要進行多項改正，且在有風的情況下懸尺很難垂直穩定，受外界因素影響較大，不過懸尺法傳遞高程最為方便，在精度要求不高的情況下有一定的使用價值；三角高程法是目前最常用也最成熟的方法，然而在利用三角高程進行測量時，由于受到儀器測角測距精度、大氣折射以及棱鏡高度等因素的影響，精度受到一定的影響，但可以采取對向觀測、使用全站儀中間法且使用同高度單桿等方式減小誤差；GPS高程擬合法最近在工程中得到了廣泛應用，且使用方便，工作量小，但GPS高程受到高程異常及量取儀器高的誤差的影響，且GPS擬合高程缺乏檢核條件，在實際使用中受到了一定的限制，但GPS高程擬合法在長距離測量及通視條件不好的情況下具有其他方法不可比擬的優勢，在施工測量中得到廣泛應用。

3 倒尺法高程傳遞

3.1 倒尺法介紹

倒尺法是在需要傳遞高程的建筑物外側中間偏上位置打入一直徑為a的鋼釘(圖1中O點)，用于豎立標尺。在圖1場地情況下，測量A、B兩點高差，第一站后視標尺立在A上，前視標尺倒立在O點下，進行測量；第二站標尺正立在O點上，使用水準儀直接觀測O、B兩點高差，從而計算出A、B兩點高差[6]。

圖1 倒尺法高程傳遞示意圖

假定A點高程為H，A點標尺讀數為b，O點下標尺讀數為c，O點上標尺讀數為d，B點標尺讀數為e，則B點高程為H＋b＋c＋a＋d－e。在計算過程中需要考慮O點下倒尺讀數及鋼釘的直徑a，鋼釘直徑可以用游標卡尺精確測出。

為保證測量精度，選一水準尺在其頂部反向安裝一圓水準氣泡，以便倒尺觀測時保證水準尺直立。圓水準氣泡要經過校正，可架設兩臺全站儀與水準尺成90°，借助全站儀提供的豎直視線對圓水平氣泡進行校正。

在倒尺測量時水準尺很容易傾斜，扶尺難度較大，可以在O點鋼釘上焊接一個豎直向下比水準尺略大的卡槽，倒尺測量時將水準尺放入卡槽中，用來固定水準尺，使其不易傾斜，減小倒尺扶尺難度。

3.2 倒尺法的應用

(1)高程傳遞

倒尺法在施工測量中應用廣泛。在施工中經常需要得到基坑底部高程或將高程傳遞到較高的地方，此時使用倒尺法可以高精度的測量較大高差，且操作方便。

(2)沉降觀測

在工程建設初期，經常遇到建設場地低洼，基坑尚未回填，沉降觀測時無法正立水準尺，此時可以采用倒尺法觀測。但應注意在數據處理時應該加上鋼釘直徑a，以便與基坑回填后的正常觀測數據進行比對。

3.3 倒尺法應用注意事項

(1)O點的位置很重要。使用倒尺法時，鋼釘(O點位置)應該選擇在一個合適的高度，O點位置太高倒尺時可能無法讀數，位置太低傳遞的高差有限，失去了倒尺法高程傳遞的意義。應根據場地情況選擇O點合適位置，一般情況下，O點選在離地面5 m左右為宜。

(2)觀測時應保持水準尺直立。在倒尺觀測時通常觀測水準尺頂端，若水準尺傾斜對觀測結果影響較大；而在觀測中很難保證水準尺直立，可以借助O點鋼釘上焊接的卡槽及加裝的圓水準氣泡來保證水準尺直立。

(3)在數據處理時應該注意倒尺的觀測數據及鋼釘的直徑a，以免疏忽得出錯誤的計算結果。

4 倒尺法的優勢及局限性

4.1 倒尺法優勢

(1)測量精度高。倒尺法高程傳遞由于可以直接使用高精度電子水準儀，測量方法與常規水準測量基本相同，精度較高，完全可以達到二等水準測量精度。

(2)便于操作。在水準測量中可以直接使用電子水準儀一套儀器完成，不用再借助其他儀器，方便了測量工作。

(3)受外界干擾較小。倒尺法高程傳遞基本與普通水準測量方法一樣，受外界因素影響較小。

4.2 倒尺法傳遞高程的局限性

(1)傳遞高差有限。使用倒尺法傳遞高程中受到標尺高度限制，不能傳遞太大的高差。若使用3 m的標尺，一般可以傳遞7 m左右高差，這極大地限制了倒尺法在高程傳遞中的應用。

(2)在施工過程中，由于施工場地空間有限，且地形高低不平，有時候很難保證前后視距相等，由于受i角影響，可能會產生一定的誤差，誤差大小與i角大小有關。在測量前，應該首先檢查i角，如果i角較大要先校正再進行測量。

5 結 論

在高程傳遞中，懸尺法、三角高程法、GPS擬合高程法及倒尺法各有利弊，倒尺法精度最高，可以達到常規一、二等水準精度，在施工測量及沉降觀測中有著廣泛的應用。在實際施工過程中，應該根據實際情況，選擇最合適的高程傳遞方法。

[1] 王巖，岳建平，馬保衛等.三種高程傳遞方法的精度分析[J].北京測繪，2005(1):20～24

[2] 武鵬，賴鴻斌，王國祥.連續橋上下二等水準高程傳遞在武廣鐵路客運專線的應用[J].鐵道建筑，2010(1):99～101

[3] 倪先桃，劉成龍，謝良露.杭州灣大橋北航道橋索塔施工高精度高程傳遞方法探究[J].四川測繪.2008，31(2):93～96

[4] 王興國，石震.廈門集美大橋首級GPS控制網建立若干技術問題探討[J].測繪技術裝備，2009，11(2):19～22

[5] 朱東銘，秦偉，范百興.GPS橋梁控制網高程擬合及其精度分析[J].測繪通報，2009(9):42～44

[6] 黃張裕，于濤，袁崢.兩種特殊情況下的建筑物沉降觀測方法[J].測繪工程，2006，15(5):57～60

Application of Inverted－rule Method to the Height Transmission

Chen XueBin，Li Xu
(Jiangsu Institute of Surveying and Mapping of Geology，Nanjing 210008，China)

The height needs to transfer from low altitude to high altitude in engineering construction，and the currently common methods are suspension－rule method，triangulated height method and GPS height fitting method.This paper puts forward the inverted－rule method to height transmission and analyses its application fields and notices and discusses its advantage and limitation.

leveling surveying；height transmission；inverted－rule method；survey experiment；precision

1672－8262(2011)01－148－02

P224

B

2010—07—20

陳學彬(1982—)，男，助理工程師，主要從事測繪及相關工作。