用光学测微法进行一等跨河水准测量

耿晓民，颜小平，贾军利

(1.中国地震局第二监测中心，陕西西安 710054； 2.黑龙江第三测绘工程院，黑龙江哈尔滨 150086)

用光学测微法进行一等跨河水准测量

耿晓民1∗，颜小平2，贾军利1

(1.中国地震局第二监测中心，陕西西安 710054； 2.黑龙江第三测绘工程院，黑龙江哈尔滨 150086)

用光学测微法进行一等跨河水准测量时，通过合理的场地布设，在有利于减小各种误差的条件下观测，取得优良的观测成果。

跨河水准测量；光学测微法；场地布设

1 引 言

近两年来世界以及我国地震频发，地壳板块运动相对处于一个比较活跃的时期。地震灾害给国家以及人民生命财产带来严重的损失，因此我国对地震监测非常重视。地震监测数据采集的主要手段有流动重力测量、卫星测距SLR、甚长基线干涉测量VLBI以及全球定位系统GPS和精密水准测量等方法。从汶川大地震发生前后的各项监测数据分析得到:精密水准测量成果对于地壳形变有较好的反映。笔者主要从事精密(一等、二等)水准测量工作，在施测水准路线上有时会遇到比较宽的江河、峡谷、湖泊，这时就不能利用常规的测量方法进行观测，应该用特殊的测量方法跨过所遇障碍物，此法便是跨河水准测量。跨河水准测量有光学测微法、倾斜螺旋法、经纬仪倾角法、GPS水准测量法、测距三角高程法。这里笔者结合跨越金沙江的实际情况，对用光学测微法进行一等跨河水准测量做一详细的说明及分析。

2 跨河场地的布设

(1)跨河地点尽量选定河面较窄、水流较缓处，笔者跨越金沙江选在水位较低的鱼鲊渡口。为了消弱大气折射的影响，选取了河流两岸地形较为相似，而且高差不大的地方架设仪器、立尺。两岸仪器各自至水边的距离基本相等，位于通风，宽阔之处，以便于观测、迁站。视线应避免东西方向(减少太阳光线引起的误差)，且勿穿过草丛、枯树、沙滩、干丘、砖堆的上方。

(2)在跨河两岸的测站点和立尺点应构成对称图形。如平行四边形、等腰梯形、“Z”字形、大地四边形等，笔者采用的是平行四边形布设，下面对平行四边形加以说明，其他方法不再赘述。

图1 跨越金沙江示意图

图1 中点位I1、渡东b1、I2、渡西b2组成“平行四边形”I1至渡东b1距离以及渡西b2至I2均大约为17 m，当仪器架设在I1点位时，点位渡东b1所立尺为近尺，点位渡西b2所立尺为远尺；相反，当仪器架设在I2点位时，点位渡西b2所立尺为近尺，点位渡东b1所立尺为远尺。

(3)如图2所示，河本岸和对岸仪器高度几乎一致，视线高度为3.40 m，大于2 m(跨河视线小于300 m，视线高度应不低于2 m)的最低要求。

图2 跨越金沙江断面图

2 观测方法

(1)光学测微法主要适用于500 m以下的跨河水准测量，使用一台水准仪，用水平视线照准觇板标志，读出测微器分划值，求出两岸高差。

①测量仪器及标尺的选取

跨越金沙江所用仪器为德国蔡司厂生产的NI002A水准仪，所用标尺为中国珠峰厂生产的高精度因瓦标尺。江宽约220 m，据测量规范要求，需要测8个测回，每半测回读两组数据。

②觇板的制作

觇板用铝或有机玻璃制造，涂成白色。背面安置专用夹具，可沿尺面滑动，并能可靠地固定于标尺的任一位置上。觇板中央开一小窗，小窗中央设一水平指标线，以指示觇版固定尺标的位置。

③i角校正

用于跨河水准测量的水准仪以及标尺要根据检验项目进行严格校正，i角校正绝对值应小于6″。

(2)先观测本岸近标尺，照准基本分划，用摆1、摆2分别读数，并记录。观测远尺时，令扶尺员将觇板在标尺上移动，等观测员用楔形丝卡住觇板标志中心线时，固定其于最邻近的基本分划，并记下此时中心线在标尺上的读数，用对讲机告知对岸记簿员。此时观测员转动测微器，精密对准觇板标志中心线，测读，先摆1、再摆2，重复5次，完成一组读数。此后再将觇板移动稍大的幅度，重新使中心线对准基本分划线，且固定之，重复以上操作，读完第二组数据。迁站，继续下半测回以及其余测回的工作。

3 误差分析及削弱办法

在跨河水准测量存在很多误差源，如仪器、标尺的精度误差、觇板制作和移动觇板产生的误差；观测视线较长，前、后视距相差很大所产生的读数误差；地球曲率及大气折射产生的误差；场地的选择与布设优劣产生的误差；视线高度所带来的误差。

金沙江旁炎热无比，而且午后风力稍大，为了减小误差、避免错误，提高观测精度，我们在观测过程中采取了以下必要的措施。

(1)观测前大约30min，取出仪器，露于阴影下，使仪器和外界温度基本一致。

(2)观测前转动调焦螺旋至照准目标最清晰，转动读数窗焦距螺旋至读数指标刻划线清晰，将望远镜十字丝调黑至照准目标清晰。

(3)仪器安置在牢固结实处，以防仪器滑动影响读数，配备专人为仪器打伞遮阳。

(4)立尺点渡东b1和渡西b2，均为打入土中的木桩上面钉进圆帽钉，结实、可靠，不易松动。

(5)正式跨河测量前应对固定的渡东点和渡西点检测一次。

(6)仪器在船上运送时容易碰撞，我们用海绵垫包住仪器箱，平置于小船稳当处，并有专人用手护住，以免仪器受到震动，影响读数。

(7)全部测回数，上、下段应各占一半；一测回观测完成后，最少应间歇15min后，方可进行下一测回的观测。

(8)扶尺和移动觇板都必须固定人员操作。

(9)阴天、风力小或无风、气温变化较小、呈像清晰、稳定是跨河观测的有利时机，我们尽量利用。

4 数据处理

八测回远近标尺的读数 表1

其中:b为近尺摆1、摆2的平均值，A为半测回远尺两组数据摆1、摆2的平均值。

金沙江一等跨河水准测量高差与中误差计算(单位/m) 表2

其中:(b－A)为表1中所对应的(b－A)/200000，所得。(因一个分划为0.05 mm，且第6位为估读数字，所以由毫米化为米时须除以20 0000)。

高差中数:H0＝－0.839 77 m

每测回高差中误差:

5 结 语

经过以上对场地布设的严格要求，对观测条件的缜密限制，在作业过程中尽可能消弱或者减小对观测精度产生误差的不利因素等，最终证明所采取的措施是行之有效的，因此测出来的成果(中误差为±0.33 mm，小于±0.45 mm的限差)符合一等精密水准测量规范要求，顺利完成了测量任务。跨河水准测量是精密水准测量的组成部分，而精密水准测量能够较好的反映地壳形变运动，所以我们应该在观测中“苛求”有利于测量成果的条件，取得最真实、可靠的数据，为地震形变监测提供高精度的测量成果，更好地为地震预报、防震减灾、国民经济建设作贡献。

[1] GB/T 12897－2006.国家一、二等水准测量规范[S].

[2] 张正禄.工程测量学[M].武汉:武汉大学出版社，2005

[3] 孔祥元，梅是义.控制测量学[M].武汉:武汉测绘科技大学出版社，1996

[4] 武汉测绘科技大学测量学编写组.测量学[M].北京:测绘出版社，1991

Optical Micrometer with First Class River Leveling Method

Geng XiaoMin1，Yan XiaoPing2，Jia JunLi1
(1.Second Monitoring Center of China Seismological Bureau，Xi′an 710054，China；2.The Third Heilongjiang Surveying and Mapping Engineering Institute，Harbin 150086，China)

Optical micro－crossing first－class standard of measurement method，through a reasonable venue layout，in favor of reducing all kinds of error conditions，observation，made an excellent observation results.

river leveling；optical micrometer method；site layout

1672－8262(2011)02－127－03

P224

B

2010—09—02

耿晓民(1979—)，男，助理工程师，主要从事地壳板块运动形变监测工作。