跨河水準測量方法與精度分析＊

歐業寧

（欽州學院資源與環境學院，廣西 欽州 535000）

水準路線如果需要跨越水面和峽谷，視線長度比標準水準的長度長，前后具有比較大的視距差距，則應該采用跨河水準的測量方法來測量。跨河水準測量方法就是運用三角高程法測量三角高程，求高差是跨河水準測量的基本原理。

1 分析跨河水準測量的原理

跨河地點如圖1所示，A和D兩點為全站儀架構，B和C兩點附帶瓦合金標尺，在河兩岸標尺進行觀測。觀測結束以后，需要觀測遠標尺。觀測的步驟如表1所示。

圖1 跨河地點

表1 垂直表觀測步驟

將以上步驟重復，對4組進行測量，艦板固定在標尺的上部。不留小數點是最佳的劃分，精確為整數。因為艦板沒有棱鏡，可以分開測距和測角。在垂直角小于1°、距離小于1 000 m的情況下，平角受垂直角影響的誤差忽略不計，利用平距進行計算。A對B和C艦標照準，運用三角工程的測量原理，便可得到AB與AC的高差。消除儀器量高所導致的誤差，在跨水準測的前后，利用觀測方法觀測AB與CD之間的高差，檢測同岸點間是否有沉降和變形現象發生。

2 分析水準測量的結果

在跨河水準測量方面，三角高程測距具有一定的誤差，主要誤差源是球氣差和測角誤差。所以，無論是實施觀測作業，還是選擇點，都要將誤差盡量降低，應該盡可能提升測角的精度，從而減弱氣球的誤差。應該檢核觀測的結果，根據二等水準的測量精度要求來進行核減，根據檢測表1的數據，能夠得到準確的觀測結果。

3 分析和估測跨河水測量的精度

技術人員由連桿對向同時進行觀測，AB和DB的位置、長度如果基本相等，則會有兩岸相似的地形。考慮到以上的條件和平均的公式，可以將各個垂直角替換使用。結合水準測量誤差的傳播定理，就能夠運用高差中的誤差，得到計算公式，將兩式全微分求出來。由于兩岸地形條件相似，可采用對向同時觀測的方式，所以，△k≈0.通常垂直角小于1°，測角誤差有相等的，所以，可以化解上式，由于消除了跨河水準影響觀測儀器高。艦板固定時，分化標準尺的整數所導致的視覺誤差就是mi，所取值的范圍mi=±0.1 mm，根據工程的實際情況，D1與D4長度都為10 mm，D1與D4所導致的測角誤差可以忽略。由于D3與D2的長度也相等，mD3與mD2的長度也相等。a=a3=a2=a1=0.5°，考慮到上述因素，可以將公式簡化。利用全站儀測距和測角進行試驗，觀測的精度大約為0.5”。根據實驗結果和相關規定，垂直角的觀測角如果為8測回，ma=±0.3”1，比較接近于實際的精度，測距的精度為ms=3 mm+ppm×D，電子盤度的分辨率最小的為0.1”。代入到該項工程實際的觀測值，比較結果就得到了。將S=1 km和a=1代入公式中，就可以得到高差精度的結果。

通過推導精密的誤差公式和計算近似的誤差，忽略測量結果誤差既合理又非常小。同理，結合不同取值和具體情況就可以得出參數，測角誤差和大氣折光差是高差的主要來源，所以，如果想提升測角的精度，所用的儀器的測角精度必須高，還要增加測回數。此外，針對于大氣折光誤差，既要好天氣，又要采用同時對向的觀測等相關的方式進行減弱。

比較和分析上述所得到的估計結果，如果急劇增加跨河視線的長度，就會快速地增大高差中的誤差。所以，如果在條件允許的情況下，盡量縮短跨河視線的長度，跨河水準網在河道的最窄處選擇。

根據平差原理來平差跨河水準網，觀測值是6個，多余觀測是3個，3個條件的方程式形成，預測其精度、平差的結果就可以得出，嚴密平差將高差的誤差產生為0.51 mm，高差的誤差為0.683 mm，2個數值的差距不大，基本相等。結合我國水準測量的規范，精度能夠達到二級水準的精度。

4 結束語

通過理論分析和實踐數據的結果顯示，利用三角高程測量的方法，運用高精度全站儀能夠使跨河水準得以有效實現，能夠達到國家二等水準量精度所規定的要求。如果跨河視線距離小于700 m，跨河水準測量的精度能夠完全達到國家規范和標準精度的要求。跨河視線應該有一定的高度，兩岸跨河點的高差不能過大，否則垂直角就會過大。因此，同岸點、岸之間應盡可能有比較小的高差。測角誤差和球氣差是三角高程法測距測量跨河水準的主要誤差，影響測量結果測角的誤差也最大。所以，應該選擇高精度的測角儀器，運用觀測步驟提升觀測精度，從而減弱對球氣誤差的影響。同時，觀測兩岸對向，能很大程度地提升測量精確度，消除或減弱地球曲率誤差、垂直折光差、儀器高誤差。氣象因素會影響跨河水準測量，所以，測量應該在成像清晰、地面熱輻射小、風力比較小的條件下進行；否則，要準確測定測區域大氣折光的系數，將大氣改正的模型建立起來，減弱大氣折光造成的誤差影響。

參考文獻：

［1］周中楊.三角高程替一等水準在水電站跨河測量中的應用［J］.低碳世界，2017（34）：110-111.

［2］杜順季.精密三角高程跨河水準的應用分析［J］.北京測繪，2017（S1）：232-235.