论高程控制测量中存在的问题及应对方案
摘要:笔者结合多年工作经验，分别举出两个实例对工程水准测量中存在的方法不科学以及操作不规范等问题进行解析,并提出了相应改进措施。同时探讨了提高三角高程测角精度的方法,以供测量人员作业时参考借鉴。
关键词:高程控制测量、存在的问题、应对方案
1问题概述
在很多大中型工程项目的工程测量中,常常需要测设二、三、四等水准,有时需用三角高程测量来代替三、四等水准。但是不管采用哪种方法,满足工程施工需要是首先需要考虑到的。在很多情况下,工程施工都有一些特殊要求,需要测量精度在规范要求的范围内有所提高,一般原则就是将主要限差指标提高到满足规范规定的1/2限差要求，实际上就是要求质量上优质,精度上有充分的保证。但在实际工作中,经常存在水准测量的精度不理想,困难地区接近限差甚至超限,三角高程代替不了三、四等水准等等问题。由此而造成误工,引起甲方的疑问,给工程施工造成不便。现就此问题进行讨论，分析原因,并提出改进的办法。
2问题分析
2.1水准测量
2.1.1方案问题
因水准测量较简单,在施工前不需要进行方案选择评定、实测方法研究、精度分析等工作。但实际上,进行方案研究不仅是工作的需要,而且是提高工程质量、积累技术经验的主要途径和必经之道。
方案研究的主要内容包括以下几点:任务分析、技术要求、精度估算、仪器和作业方法选择、质量保证措施等。这些对于一般的工程可能不需要进行书面的作业,但对于重要的项目,就应该按规范要求进行必要的作业设计。实际上,从以往的工作中反映出的问题来看,有很多问题就出在最初的方案设计中,存在技术上和质量上的漏洞。
2.1.2方法问题
由于方案研究不够,造成方法选择上不科学或是考虑方面欠缺,影响到实测质量。比如:水准视距控制、跨越障碍物方法、仪器等级选择、图形条件、闭合条件等选择不当,都会带来一系列问题,不仅仅是精度问题,很多时候是增加出现错误的机会。所以,方案优化是很重要的技术措施。
例1:某工程由两个项目组成,施工中存在一些时间上的差别,A,B项目的水准控制点是各自独立做的,布置和实测路线分别如图1,图2所示。
这两种实测方法均存在一些技术漏洞。说明如下:
1)A方法没有在施工控制点之间构成闭合线路,容易将施工区域外的测量误差引入到区域控制点上,引起相邻的点位如A1,A4点之间产生较大误差,当控制起算点到工地的距离较远时,误差会大到不允许的地步。
2)B方法在施工控制点之间构成了闭合线路,但是进出区域控制网只有一个结点,而且主要线路重合,也是容易出问题的。一旦B1,P点出现问题,就有可能影响到整个施工区域水准网。从图形强度来说,完全是一个柔性链接,没有强度可言。
两种情况应该改为如图3所示的方式。同时当A,B有联系时,还应该进行必要的联测,保证A,B为同一个系统。当然,A,B区域也可以同时操作,高程基准从BM1经A1,A4,B1,B3到BM2,形成附和线路,满足要求后,A,B区各自选一个起算点,进行闭合环平差,保证区域内部环线有足够的相对精度。
例2:某工程施工区域距控制点较远,只有一个方向有高程控制点。最初的水准路线如图4所示,往测时联测了D1,D2,D3,…,D12,返测时虽然沿原往测线路返回,但线路设计上没有考虑到施工区域离控制点BM的距离，计算时从D12直接到BM点。
在上面的方法中存在的主要问题是权系数在D12点上差别极大,本来就是单线路往返测,分开后表面上是闭合环,实际上降低了观测的精度。网图设计和计算应按如图5所示。对应的点应该按往返测进行比较,高程最好取中数。
2.1.3操作问题
水准测量在选定的条件下,应按最佳观测方法尽量提高操作质量和观测精度。等级水准在操作上都有相应的技术要求,除此之外,为保证观测质量,操作上还应注意以下几点:
1)查验仪器和水准标尺是否满足要求。
2)工程水准观测视距应该限定,一般应提高一个精度等级来处理。
3)手扶标尺会有所晃动,观测时读数应取较小值,以减少标尺倾斜时的读数误差累积。
4)观测前和观测过程中,应注意所用标尺刻划的情况,不同标尺会有所不同,尤其是5cm,10cm和整米刻划处。
5)读数时必须对所读数值肯定,不能含糊或凭印象估计。
2.2三角高程测量
根据现有仪器的精度,竖直角测量中误差取mθ=8″,测距精度按2m+2ppm,距离按D=200m计算,理论上,三角高程应能达到的精度为:
h=D/tgθ。
mh2=ctg2θ•mD2+D2(1+ctg2θ)/ρ2•mθ2。
设θ=80°,则mh=6.2mm,且主要是测角影响。一般情况下,θ=80°～100°,此时mh≈D/ρ•mθ。当D=200m时,误差影响为mh≈mθ=8mm。实际上,只要提高测角精度,就能够满足代替三、四等水准的要求。