跨河水准测量方法与精度分析＊

欧业宁

（钦州学院资源与环境学院，广西 钦州 535000）

水准路线如果需要跨越水面和峡谷，视线长度比标准水准的长度长，前后具有比较大的视距差距，则应该采用跨河水准的测量方法来测量。跨河水准测量方法就是运用三角高程法测量三角高程，求高差是跨河水准测量的基本原理。

1 分析跨河水准测量的原理

跨河地点如图1所示，A和D两点为全站仪架构，B和C两点附带瓦合金标尺，在河两岸标尺进行观测。观测结束以后，需要观测远标尺。观测的步骤如表1所示。

图1 跨河地点

表1 垂直表观测步骤

将以上步骤重复，对4组进行测量，舰板固定在标尺的上部。不留小数点是最佳的划分，精确为整数。因为舰板没有棱镜，可以分开测距和测角。在垂直角小于1°、距离小于1 000 m的情况下，平角受垂直角影响的误差忽略不计，利用平距进行计算。A对B和C舰标照准，运用三角工程的测量原理，便可得到AB与AC的高差。消除仪器量高所导致的误差，在跨水准测的前后，利用观测方法观测AB与CD之间的高差，检测同岸点间是否有沉降和变形现象发生。

2 分析水准测量的结果

在跨河水准测量方面，三角高程测距具有一定的误差，主要误差源是球气差和测角误差。所以，无论是实施观测作业，还是选择点，都要将误差尽量降低，应该尽可能提升测角的精度，从而减弱气球的误差。应该检核观测的结果，根据二等水准的测量精度要求来进行核减，根据检测表1的数据，能够得到准确的观测结果。

3 分析和估测跨河水测量的精度

技术人员由连杆对向同时进行观测，AB和DB的位置、长度如果基本相等，则会有两岸相似的地形。考虑到以上的条件和平均的公式，可以将各个垂直角替换使用。结合水准测量误差的传播定理，就能够运用高差中的误差，得到计算公式，将两式全微分求出来。由于两岸地形条件相似，可采用对向同时观测的方式，所以，△k≈0.通常垂直角小于1°，测角误差有相等的，所以，可以化解上式，由于消除了跨河水准影响观测仪器高。舰板固定时，分化标准尺的整数所导致的视觉误差就是mi，所取值的范围mi=±0.1 mm，根据工程的实际情况，D1与D4长度都为10 mm，D1与D4所导致的测角误差可以忽略。由于D3与D2的长度也相等，mD3与mD2的长度也相等。a=a3=a2=a1=0.5°，考虑到上述因素，可以将公式简化。利用全站仪测距和测角进行试验，观测的精度大约为0.5”。根据实验结果和相关规定，垂直角的观测角如果为8测回，ma=±0.3”1，比较接近于实际的精度，测距的精度为ms=3 mm+ppm×D，电子盘度的分辨率最小的为0.1”。代入到该项工程实际的观测值，比较结果就得到了。将S=1 km和a=1代入公式中，就可以得到高差精度的结果。

通过推导精密的误差公式和计算近似的误差，忽略测量结果误差既合理又非常小。同理，结合不同取值和具体情况就可以得出参数，测角误差和大气折光差是高差的主要来源，所以，如果想提升测角的精度，所用的仪器的测角精度必须高，还要增加测回数。此外，针对于大气折光误差，既要好天气，又要采用同时对向的观测等相关的方式进行减弱。

比较和分析上述所得到的估计结果，如果急剧增加跨河视线的长度，就会快速地增大高差中的误差。所以，如果在条件允许的情况下，尽量缩短跨河视线的长度，跨河水准网在河道的最窄处选择。

根据平差原理来平差跨河水准网，观测值是6个，多余观测是3个，3个条件的方程式形成，预测其精度、平差的结果就可以得出，严密平差将高差的误差产生为0.51 mm，高差的误差为0.683 mm，2个数值的差距不大，基本相等。结合我国水准测量的规范，精度能够达到二级水准的精度。

4 结束语

通过理论分析和实践数据的结果显示，利用三角高程测量的方法，运用高精度全站仪能够使跨河水准得以有效实现，能够达到国家二等水准量精度所规定的要求。如果跨河视线距离小于700 m，跨河水准测量的精度能够完全达到国家规范和标准精度的要求。跨河视线应该有一定的高度，两岸跨河点的高差不能过大，否则垂直角就会过大。因此，同岸点、岸之间应尽可能有比较小的高差。测角误差和球气差是三角高程法测距测量跨河水准的主要误差，影响测量结果测角的误差也最大。所以，应该选择高精度的测角仪器，运用观测步骤提升观测精度，从而减弱对球气误差的影响。同时，观测两岸对向，能很大程度地提升测量精确度，消除或减弱地球曲率误差、垂直折光差、仪器高误差。气象因素会影响跨河水准测量，所以，测量应该在成像清晰、地面热辐射小、风力比较小的条件下进行；否则，要准确测定测区域大气折光的系数，将大气改正的模型建立起来，减弱大气折光造成的误差影响。

参考文献：

［1］周中杨.三角高程替一等水准在水电站跨河测量中的应用［J］.低碳世界，2017（34）：110-111.

［2］杜顺季.精密三角高程跨河水准的应用分析［J］.北京测绘，2017（S1）：232-235.