因地制宜运用三角高程测量配合水准测量完成工程的思考

　　摘要：本文阐述和分析了在具体工程中利用三角高程测量解决实际问题的背景、过程和方法，提出利用技术手段加以控制，局部利用三角高程测量代替四等水准测量，从而解决因地理因素造成的困难，并能节省人力物力，提高工作效率。
　　关键词：三角高程测量；水准测量；交通工程；
　　1工程背景
　　“要想富先修路”这是公认的一句至理名言。随着基础建设步伐的不断加快，一些山区及交通不便的地区也在逐步完善和优化交通网。位于建德市东北部的马目乡（现已并入下涯镇），处于新安江流域的东岸。一条沿新安江西通建德市区、东连梅城镇的县道便是马目对外交通的主要道路（位置图参见图1-1）。该县道全长约38Km，马目位于建德至梅城方向约18Km处。由于山路蜿蜒，再加上此路为山民进出的必由之路，若遇某一路段出现故障或险情，基本上等于封住了出山口，而马目至下涯则只能借助轮渡通行，因此当地交通严重不便，从而制约了经济发展。
　　
　　当地政府及相关部门，为了解决老百姓出门难和经济发展速度缓慢的问题，决定在马目与下涯之间打通一条道路，连接马目与320国道。经过选线及方案论证，最后定在下涯镇的下市村与马目乡的下施家这一线址，通过打通一小型隧道和架设一座跨江大桥贯通公路。我有幸参与了前期定线及勘探阶段的控制测量和地形图测绘。此处的带状作业面如下：320国道→茶园丘陵地貌→下市村砖瓦厂→小山脉→新安江江岸→下施家村田畈→丘陵地貌→县道。首级控制平面采用了GPS双频静态定位测量，而高程计划采用四等水准观测完成。
　　在进行首级控制测量时，碰到了地理因素造成的难题。平面GPS定位测量采用网锁形式渐进完成，在交通方面可以借助下涯至马目的轮渡往返通行。然而水准测量经过实地踏勘，根本无法按照常规的方式顺利进行。虽然这一区域新安江江面相对来说是较窄的一段，但距离也有约240米，紧挨着江的西岸是一条平行于江的山脉，其平均峰高约有280米。显然要想直接完成水准的联测，势必要进行跨山跨江的水准测量，但按照《三、四等水准测量规范》其条件无法满足要求。据此，直接两岸联测四等水准测量是行不通的。换个思路就是要在江两岸分别布置水准网。在这里有一个更重要的因素我们必须提到：马目附近当时没有高等级水准点，联测四等水准，必须从建德市和梅城的水准点起闭。但是前面我也提到了，马目距建德市约18Km，距梅城20Km，这个距离联测四等水准已经是超限了，更何况这里是山区地带，还要考虑其它一些不利因素。据此，江两岸分别布置水准网进行四等水准测量也是行不通的。那么如何进行合理有效的技术设计，来完成这项工程任务呢？
　　2探索解决问题的方法
　　经过反复推理讨论得出两种可行性方案：(1)两岸分别布网，西岸直接四等水准施测，东岸先布测二、三等水准点而后再进行四等联测；(2)两岸联测，西岸直接四等水准闭合网测设，东岸先布设一个闭合环而后再运用三角高程测量联测江西岸，最终同步平差计算。第一种方案考虑到要耗费很大的人力和物力，并且可能会拖延工期，最终采用了第二种方案。
　　3实现理论的基础
　　对于三角高程测量，运用一定的技术手段加以控制，在理论上是可以达到四等水准测量精度要求的。其运用的原理公式为：h＝S×sina＋i－v＋p＋f，p＝S×cosa/（2R），f＝-k×S×cosa/（2R）。（仪器高i、目标高v和球气差p、f）。根据公式可以看出，影响高差h精度的因素除人为外还有测距边S、垂直角a、仪器高i、目标高v、气差f。为提高精度可以从仪器设备及人员的选择上做好把关工作，再者是地理位置及气象条件的选择上按照相关的技术规范执行，还有就是观测的测回、次数及把握限差、较差。布设点位方案如图1-2所示
　　在仪器选择上，我们选取了SOKKIA系列SET210两台全站仪，经过检验其垂直角测回差和指标差都小于5″。大气折光是影响三角高程误差的主要来源，由于变化很复杂，完全准确地掌握其规律比较困难。我们只能选择有利观测时间进行对向观测，精确地量测气温、大气压和空气湿度，并对仪器进行严格检校。
　　4实施步骤
　　(1)三角高程测量与两岸四等水准观测同步进行。
　　(2)选择有利的时间段进行三角高程观测。
　　(3)在E21点上架设反光棱镜，同时在E8、E9点分别架设全站仪进行角度和距离的两测回观测，而后再将全站仪架设在E22、E23点位上进行角度和距离的两测回观测。
　　(4)现场记录各项有效的观测数据和实量数据，并整理便于内业计算。
　　(5)在山顶上E21点位上架设全站仪，分别在E8、E9、E22、E23点位上同步架设反光棱镜，进行角度和距离的两测回观测。记录各项数据。
　　(6)内业计算出各测回和对向观测每条线的高差值，整理并校对往返之间是否符合限差要求。
　　(7)间接比较E8、E9水准测量的高差和经过点E21三角高程传递得出的高差；同样间接比较E22、E23水准测量的高差和经过点E21三角高程传递得出的高差。
　　(8)经过实践得出的数据发现三角高程传递得出的高差和水准测量的高差两数值仅仅相差3.6cm。
　　(9)求出平均值，将两岸的水准网拼接同步平差计算，最终得出可信成果，完成任务。
　　5 结论
　　用三角高程测量代替四等水准测量在理论上和实践中是完全可行的，特别是地形比较复杂，工程项目又不是很大的情况下，因地制宜纯三角高程测量或配合水准观测来完成任务，既能大幅度提高劳动效率，又能节约人力物力。
　　参考文献
　　1．卢涛，《全刊杂志》，2009.03。
　　2．互联网。