高程导线测量竞赛对策研究

姚先锋,王宏俊,刘伟宏

(1.江苏省测绘地理信息职业技能鉴定指导中心,江苏 南京 210013;2.江苏工程职业技术学院,江苏 南通 226005)

0 引 言

2020年习近平总书记致首届全国职业技能大赛贺信中说“职业技能竞赛为广大技能人才提供了展示精湛技能、相互切磋技艺的平台,对壮大技术工人队伍、推动经济社会发展具有积极作用”“各级党委和政府要高度重视技能人才工作,大力弘扬劳模精神、劳动精神、工匠精神,激励更多劳动者特别是青年一代走技能成才、技能报国之路” 2021年江苏省住房与城乡建设系统积极响应国家号召,为了营造全省住房城乡建设系统广大职工学技术、赶先进、创品牌、争贡献的良好氛围,在广大职工中掀起岗位练兵、技能比武的热潮,促进职工技能水平的提高和高技能人才队伍建设,推动全省住房城乡建设高质量发展,组织开展了全省百万城乡建设职工职业技能竞赛活动。其中“工程测量员”职业技能竞赛主赛项目是高程导线测量。工程施工中,高程导线在地面起伏较大、视线较长的地区有着广泛的应用[1]。按照《城市测量规范》(CJJ/T 8-2011)高程导线是用全站仪进行的三角高程测量,测量作业过程中,高程导线和平面导线同步布设、同步测量,采用三联脚架法每点设站,同步解算导线点平面坐标和高程。高程导线成果精度可以达到一二等水准精度要求[2],完全可以代替三四等水准测量,具有观测简单灵活、受地形起伏限制小的优点[3],能解决水准测量因场地条件无法快捷施测的问题。

如何在竞赛中保证成果合格,取得优异的竞赛成绩是急需思考的问题。

1 高程导线测量基本原理

高程导线是通过利用三角高程测量按类似导线路线方式获取各点高程的测量方法,其原理如图1所示,一站高差的计算公式如公式(1)所示。

图1 三角高程原理示意

(1)

式(1)中除了i、v是用卷尺测量容易产生人为测量误差之外,其他是仪器自动测量记录,不容易出错。

对向观测用往返测高差平均值作为两点间高差时,其公式推导为如下:

(2)

α往与α返数值相差极小,只是符号相反,往测、返测间隔时间较短的情况下,k看作不变,双差改正值相等,其影响相互抵消,继续推导为[4]:

(3)

测量过程中,采用三联脚架法,脚架高度保持不变,调节觇标中心至支座底部的高度与仪器横轴中心至支座底部的高度相等,有i往=v返、i返=v往,更可以简化成:

(4)

对向观测所得高差hAB消除了仪器高i、棱镜高v的测量误差。

光电测距的精度较高,公式的推导说明三角高程测量的精度关键在提高竖直角的观测精度,对向观测取高差平均值可以不用考虑双差改正。

2 高程导线测量技术要求及超限原因

2.1 竞赛主办方高程导线测量的技术要求

竞赛主办方参照《工程测量标准》(GB 50026-2020)、《建筑变形测量规范》(JGJ 8-2016)、《城市测量规范》(CJJ/T 8-2011),结合一级导线技术要求和比赛条件,对高程导线测量作了与竞赛相应的技术要求,如表1所示。

表1 江苏省高程导线施测技术要求

南通市组织该赛项,为了尽快选拔赛手备战省赛,简化了技术要求,一级导线改成三级导线,高程导线为了配合三级导线测量要求,改成了单向观测,高差计算不考虑地球曲率和大气折光影响,其具体要求如表2所示。

表2 南通市高程导线施测技术要求

2.2 超限问题出现的原因

得到江苏省住房与城乡建设系统举办“工程测量员”技能竞赛的消息,我们立即组织选手备赛,布设了一个闭合高程导线,为了检测高程导线测量正确性用二等水准测量精度施测了相邻点高差,水准高差及高程导线示意如图2所示。

图2 二等水准所测高差及高程导线示意图

表3 某次高程导线测量成果比对

表3中的对向观测高差较差大多超限,即使更换仪器测量,都不能保证每次往返测高差较差合格,取对向观测高差中数则与二等水准测量的结果基本一致,说明通过取平均值消除了某项误差,但对向观测高差较差超限仍为不合格成果,必须找到超限产生的原因。南通市的选拔细则出台之后,找到了原因。

南通市该赛项细则要求单向观测,几个训练组多次高程导线测量的高差闭合差都超限而且一直是负值,“对测量结果的影响总是负值或者总是正值的误差是系统误差”,意识到全站仪实际的横轴轴心很可能由仪器外壳标注的轴心不一致导致,如图3所示,必须在量取仪器高时加上一个修正值。表3中把往测的高差求和,其闭合差为-0.039 m,返测的高差求和,其闭合差为-0.031 m,都是负值而且超限,说明了存在着系统误差。

图3 仪器的横轴中心标志

2.3 仪器高修正值的确定

(5)

(6)

根据式(6)并结合表3实例,推算该仪器的仪器高修正值Δ,结果如表4所示。

表4 仪器高修正值解算及修正后高差计算

表4修正后高差用仪器高修正值取多次平均值+0.009 m参与计算,其值与二等水准测量的高差基本相等,表明该仪器的横轴轴心比仪器标定的横轴轴心高9 mm。量取仪器高i时加上9 mm,用这台仪器进行三角高程测量时,单向观测的线路高程闭合差不再超限,结果说明高程导线的精度完全可以与水准测量的精度媲美。这个实例也说明了高程导线测量过程中,对向观测不可以忽视仪器高误差的修正。

3 高程导线备赛对策

竞赛得奖的途径是苦练加巧练,平面导线和高程导线测量同步观测过程中,每站记录、计算的数据都在20多个,极容易记错位置、计算出错,来不及检核测量是否超限,其记录表格如图4所示。竞赛取胜是多方面因素作用的结果,必须采取多种措施[5]。

图4 高程导线外业观测手簿

3.1 组织措施

(1)单位重视

组织员工积极参加各类技能大赛,有助于提升单位形象和美誉度,有助于培养员工积极向上的工作氛围,况且很多竞赛组织方都有相应的奖励措施,譬如南通市组织的选拔赛前五名的单位参加项目投标时,技术标额外加分,给得奖的员工颁发“技术能手”称号。

(2)利益倾斜

备赛的职工通常需要用业余时间进行训练。集中备赛时,需要放下手中的工作,影响收入,必须给予一定的利益倾斜,譬如备赛不影响工资收入,得奖会予与工资升级、职称评聘加分。

(3)专家指导

专家指导可以少走弯路,避免盲目备赛,提高备赛成功率。

(4)注重选才

很多职工由于项目繁忙、奖励没有吸引力,没有参与积极性。应当广泛宣传动员,让有成功欲望有集体荣誉意识有能力有积极性的员工参与到竞赛中来,也唯有那些有成功欲望的员工才能取得好成绩。

3.2 技术措施

(1)加强仪器的检校,仪器的指标差和2C差过大,会增加口算难度,影响记录计算速度,更怕忙中出错,影响心态,功亏一篑。有必要通过仪器自带的检校程序,把仪器的指标差、2C校核到10″以内。测量过程中,还必须把仪器的双轴补偿器打开,否则所测角度极易超限。

(2)对所用的仪器提前做好仪器高修正值的测定,记录仪器高时加上修正值;棱镜常数正确设置。

(3)测量与记录人员需要良好的配合。除了通常的回报数据,测量人员必须明确报出所测的数据种类(水平角、竖直角、距离、目标高、仪器高、后视、前视),记录人员必须弄清楚所测数据的具体情况才能下笔记录,避免记录的无效划改,这些划改往往会被裁判认定为伪造成果而导致取消比赛成绩的严重后果。记录过程中经常发现的错误有竖直角读数、水平角读数记录位置错误,前后目标高记录错位。要做到细心认真,形成固定的测量读数、记录、计算顺序。

(4)加强基本功训练,除了安置仪器要保证一定的精度和速度之外,字体端正不影响识读、口算快速准确等都不是一时的功夫,需要长期苦练。更重要的是仪器高、目标高是人工量取读数,极易出错,譬如1.505 m的仪器高极易读成1.550 m,这些常见的错误往往导致成果不合格而没有成绩。

(5)测站人员与目标对点人员的配合也十分重要。为了能精确瞄准目标,需要改造觇标。目标对点人员汇报仪器高时,由于距离长,尽量采用必要的辅助手段。图5展示了改造之后的觇标及对点人员汇报仪器高的一种方式,在觇板两侧贴上反射片,便于准确两次量取仪器高,也便于竖直角观测时准确照准,提高测量精度,避免了过大的误差。

图5 改造后的觇标及汇报仪高的一种方式

4 结 语

本文结合江苏省住建系统“工程测量员”技能竞赛备赛经验,指出了高程导线测量中可能存在着仪器高误差及仪器高修正值测定的方法、阐明了高程导线测量过程中进行仪器高修正的必要性。结合自己在备赛训练过程中的得失,总结了技能竞赛提高成绩的相关对策,不足之处,敬请批评指正。