二等水準測量實踐與分析
——以四川省第五屆測繪技能競賽為例

安 北

（成都理工大學地球科學學院，成都 610059）

隨著社會經濟體制的改革和空間地理信息技術的發展，各地測繪地理信息局開始高度重視加強與高校間的溝通交流，推動測繪地理信息人才培養和自主創新方面的共建合作，促進測繪地理信息科技進步和人才隊伍建設，在全省范圍內舉辦高校測繪技能大賽就是測繪地理信息行業與高等院校在協同育人、協同創新方面的重要舉措。每次的大賽都對測繪相關專業的辦學特色和教學質量起著至關重要的推動作用，加強了大學生實踐動手操作的能力,展示了測繪教育改革發展的成果,同時也促進了各個高校與測繪行業的產教結合[1]。競賽的舉辦為學生提供了展示技能的舞臺，提高了學生實際運用所學知識的能力[2]。

2019年7月22日—24日在西南交通大學犀浦校區舉行的高校測繪技能大賽，總共有28所高等院校的22支專業組、47支非專業組人員報名參賽。筆者結合這次大賽經歷，對二等水準測量項目競賽要求、評分標準、訓練安排、心理素質等進行總結與分析，為以后各高校競賽學生提供參考。

1 二等水準測量項目競賽說明

1.1 競賽內容

二等水準測量項目，在規定時間內，用DS1數字水準儀、腳架及3 m條碼尺等完成1條附和水準路線的測量，長度約1.1 km （見圖1）。圖1中，已知起點A、終點E高程數據，待測高程點B，C，D，共計4個測段，每支隊伍4人需輪流觀測、記錄以及扶尺，沿A→B→C→D→E進行測量，完成二等水準近似平差計算并提交待測點高程數據。

圖1 二等水準測量項目示意圖

1.2 競賽要求

二等水準測量項目，限制時間為120 min，超過規定時間將立即終止競賽。裁判宣布競賽開始之前，參賽隊的儀器必須裝箱，腳架收攏置地。比賽開始后，競賽計時開始，時間精確到秒。比賽過程中可以重測或者返工，但初測、計算或繪圖、返工的總時間不能超過競賽總時間。重測或者返工時必須4名選手集體到場。比賽結束時，各參賽隊必須儀器裝箱、腳架收好，且在上交成果資料時競賽計時才結束，成果一旦提交就不能再要求修改或者重測。比賽過程中，4人必須輪換觀測和記錄，且在競賽過程中不能以任何方式與外界交換信息。選手測量過程中須嚴格遵守操作規程，確保人員以及設備的安全，并接受裁判員的監督和警告[3]。選手造成設備故障或損壞而無法繼續比賽的，停止該隊競賽，取消比賽資格。

比賽過程中，觀測與記錄的細節規則較多，主要有以下9個方面。

一是競賽時可以不使用標尺撐桿，但尺墊必須使用。二是手簿記錄一律使用HB鉛筆填寫，記錄的數字與文字必須清晰、工整，不得潦草。三是測量的任何原始記錄不得擦去或涂改，錯誤的成果（僅限于m，dm讀數）使用直尺單橫線規范劃去，在其上方寫上正確的數字，并注明 “測錯”或者“記錯”。四是因測站觀測誤差超限，在本站檢查發現后可立即重測，且重測必須變換儀器高度10 cm以上。若遷站后才發現誤差超限，應從上一個點（起點或待定點）起重測。超限成果應在備注欄注明 “超限”。五是測量員、記錄員、扶尺員必須輪換。手簿內部不可填寫任何與觀測數據無關的信息。六是每個測站的記錄和計算全部完成后方可遷站。七是現場完成高程誤差配賦計算，距離取位到0.1 m，高差及其改正數取位到0.000 1 m，高程取位到0.001 m。八是比賽結束參賽隊上交成果的同時，應將儀器腳架收好，計時才會結束。九是觀測采用中絲讀數法單程觀測，視線長度、前后視距差及其累積差、基輔分劃讀數差限差和基輔分劃所測高差較差要求見表1。

表1 二等水準測量技術要求

1.3 評分標準

水準測量競賽成績評定主要從參賽隊的測量過程、成果質量和競賽用時等方面考慮，采用百分制。其中，競賽用時成績30分，測量過程及成果質量成績70分。

競賽用時成績計算公式為

式中：Ti為第i組競賽實際用時；T1為所有參賽隊中的最快用時；Tn為所有參賽隊中最慢用時。

測量過程及成果質量成績共計12項扣分項，若出現觀測手簿用橡皮擦除行為，視為二類成果，若水準儀及標尺摔倒落地，直接取消資格。其中，觀測與記錄占40分，7項扣分項，若出現以下4種情況作二類成果處理，一是各測段測站數出現奇數測站；二是視距長度、視線高度、前后視距差、前后視距累積差、高差較差等超限；三是連環涂改；四是手簿內部出現與測量數據無關的文字符號等。內業計算占30分，5項扣分項，若水準路線閉合差超限，判定為二類成果。

2 二等水準測量項目競賽技巧

從上述的競賽規則和評分標準可以看出，測量速度與成果質量共同決定比賽成績。結合自身參賽經歷和以往訓練心得，筆者提出以下技巧和建議。

2.1 觀測技巧

1）在某些特殊區域，由于受 “各測段測站數必須為偶數” “二等水準視距限差” “測量過程中不允許踐踏草坪”等規則的限制，會出現距離控制不宜，過長或過短，導致測站數增加而浪費時間的情況。此時可以選擇圖2所示的 “逆勾股定理法”或 “勾股定理法”。前進方向見圖2，以M點步行至A點的步數，以AM和DN的步數按 “逆勾股定理法”大致計算出DN的步數，即可確定N點水準尺的位置，此方法適用于前進道路轉彎處上有草坪，且無較多遮擋物的情況；若前進方向相反，則同理采用 “勾股定理法”。

圖2 逆勾股定理法設站示意圖

2）在測量直線或者曲率小的道路時，為了節約時間，在觀測時，可采用 “側身偏頭”的方式進行照準。三腳架放置身體兩側，觀測者面向的方向與路線前進方向大致垂直，前后照準交換時側身觀測可提高每個測站花費的時間。

2.2 記錄技巧

1）比賽對手簿記錄的規范和格式要求非常嚴格，切勿出現非正常符號和污漬，否則會扣分甚至判定為二類成果。為了使數據記錄更加工整簡潔，在平常訓練時除快速書寫外，也需認真練習書寫記錄，通常每個記錄在單元格靠底部書寫2/3，上面留1/3空白，這樣不僅整體美觀，而且在檢查計算發現錯誤時，也可用直尺規范劃去，在上方空白位置改正。

2）心算檢查。在測量結束以后成果近似平差前，許多隊伍會從頭起檢查一遍數據，以防止配賦過程中成果不合格。有時還得修改已計算成果，這樣會耽誤時間。最好的方法是將檢查的時間劃分到每一個測站中，由于觀測者觀測完后需要等待記錄者計算完成后才可遷站，因此可以在等待過程中幫助記錄者檢查當前測站的計算結果，此外在遷站過程和等待觀測者整平照準的時間里，記錄者可以邊走邊檢查上一測站計算的結果。這樣在最終測量任務結束以后，可保證所有的數據均被檢查了兩遍，節省了最后再檢查數據的時間。

2.3 配賦技巧

配賦過程考驗的是團隊的分工合作能力，如何組合搭配對提高效率至關重要。經歷多次的磨合和嘗試，認為以兩條時間線同時進行配賦效果最好。比賽開始前主辦方通常會提供2個不可編程的卡西歐計算器，因此選擇4人兩兩搭配，兩個報數員，另外兩個負責用計算器計算并回報數據以確保不出錯，一條線計算各測段累計視距，另一條線計算各測段累計高差。完成后，兩位報數員，一位負責匯報，一位負責填寫，另外兩位隊員同時用計算器計算高差改正數和改正后高程。

2.4 其他建議

1）重視團隊配合。競賽是一個團隊的配合，許多隊伍會考慮到體能原因而選擇4名男生參賽，但男生之間容易產生矛盾，尤其在比賽的高壓環境下，緊張的心理易產生失誤，團隊之間矛盾溢出，對比賽極其不利。因此建議三男一女搭配，女生作為樞紐疏導團隊，起一個磨合劑的效果，雖然在體能上稍有欠缺，但掌握上述技巧，認真配合完全可以彌補，甚至可以達到更好的效果。

2）重視基礎技能。測量過程中除了要掌握各種技巧以外，基礎技能的掌握也尤為重要，每個測站和照準的速度決定了該測站所花的時間。為了熟練地整平儀器和照準目標，平常可以以每個測站需要達到的速度為目標進行訓練。

3）重視質量，切勿盲目追求速度。在時間得分上，根據式 （1）可計算出最快的隊伍與最慢的隊伍得分相差僅有12分，而一旦出現成果書寫不規范的情況，每一處扣2分及以上，超限測站過多甚至扣5分以上。有參賽選手為了追求速度而忽略質量，造成嚴重扣分，比賽中切勿因為追求速度而損失成果質量的得分。

3 結束語

大學生測繪技能競賽對于測繪工程以及相關專業的大學生是一項極其重要的比賽，展示了各高校測繪類專業教育教學的綜合能力。通過每次大賽，不僅可以反映學生對測量專業知識的掌握情況，而且增加了高校之間的交流，增強了學生自主動手解決問題的能力。對許多想要在省賽、國賽中取得好成績的同學來說，刻苦訓練是必須的，但同時也要掌握一些技巧，并要在訓練結束后多總結，每一次的總結加上良好的心態才是制勝的關鍵。