1、1 周瑞祥 測距三角高程法進行跨河水準測量的應用和實施 2 1引言 2跨河地點的選定與布設 3觀測要求 4測回數及限差 5測距三角高程法實施 3 跨河水準傳統測量方法包括光學測微法、傾斜螺旋法、 經緯儀傾角法和測距三角高程法，隨著橋梁建造技術的進 步，現代橋梁建設跨度越來越大，兩岸高差也較大，故此 測距三角高程法應用就越來越普遍，因該方法允許河流兩 岸可以有較大的高差，垂直角最大可達1，規范最大跨距 可以達到3.5km，事實證明其跨距可以更大，港珠澳大橋 工程經過特殊設計后的最大跨距達到8km，且其對場地要 求也不高。下面就該方法測量技術應用和實施過程做一簡 要介紹。 一、引言 4 二、跨河地

2、點的選定與布設 根據跨河水準測量的特點，為保證精度要求，跨河地點的選擇及其布設應盡可 能完善以減弱各種誤差的影響。具體要求如下： 1、應選用測線附近，利于布設工作場地與觀測的較窄河段處。 2、跨河視線不得通過草叢、干丘、沙灘的上方。 3、跨河點視線垂直角應小于1，當跨河視線長度小于300m時，視線高度應不低 于2m；大于500m時，應不低于4 m(S為跨河視線長度千米數。水位受潮汐影響 時，按最高潮位計算)，當視線高度不能滿足要求時，應埋設牢固的標尺樁，并建造 牢固的觀測臺或標架。 4、兩岸由儀器至水邊的一段距離應大致相等，其地貌、土質、植被等也應相似， 儀器位置應選在開闊、通風之處，不應靠近

3、墻壁及土、石、磚堆等。 S 5 二、跨河地點的選定與布設 5、跨河視線方向，宜避免正對日照方向，困難時可 適當增大視線長度或采用標燈測光。 6、布設跨河水準測量場地，應使兩岸儀器及標尺點 構成如右圖所示的大地四邊形。 7、在兩岸距跨河點100m300m的水準線路上各 選埋水準標識一座，并按規定格式填繪水準點之記。 8、跨河場地布設完畢后，應繪制跨河水準場地圖及 固定點連測圖。 6 三、觀測要求 采用測距三角高程法進行跨河水準測量時，觀測中應遵守下列要求： 1、跨河水準觀測宜在風力微和、氣溫變化較小的陰天進行，當雨后天晴和大氣折射較大 時，均不宜觀測。 2、觀測開始前30分鐘，應現將儀器置于露天

4、陰影下，使儀器與外界氣溫趨于一致。觀測 時應遮蔽陽光。 3、晴天觀測上午應在日出后1小時至太陽中天前2小時止；下午自中天后2小時起至日落 前1小時止。也可根據地區、季節、氣候等情況適當變通。陰天只要呈像清晰、穩定即可 進行觀測。有條件也可在夜間進行觀測，日落后1小時起至日出前1小時止。時間段以地方 時零點分界，零點前為初夜，零點后為深夜。 4、水準標尺應用尺架撐穩，并經常注意使圓水準器的氣泡居中。 7 三、觀測要求 5、一測回的觀測中，應采取謹慎措施（一般在對遠標尺調焦后，即用膠布將目鏡調焦螺 旋及測微器螺旋固定）確保上、下兩個半測回對遠標尺觀測的視軸不變。 6、儀器調岸時，標尺亦應隨同調岸。

5、當一對標尺的零點差不大時，亦可待全部測回完成 一半時調岸。 7、一測回的觀測完成后，應間歇15min20min，再開始下一測回的觀測。 8、兩臺儀器對向觀測時，應使用通訊設備或約定旗語，使兩岸同一測回的觀測能做到同 時開始與結束。 9、跨河水準測量取用的全部測回數，上、下午應各占一半。如有夜間觀測時，白天與夜 間測回數之比應接近1.3：1。 8 三、觀測要求 10、跨河觀測開始時，應對兩岸的普通水準標石（或固定點）與標尺點間，進行一次往 返測，作為檢測標尺點有無變動的基準。每日工作開始前，均應單程檢測一次，并應符 合下表檢測限差。如確認標尺點變動，應加固標尺點，重新進行跨河水準觀測。 等級等級

6、 側段、區段、線路側段、區段、線路 往返測高差不符值往返測高差不符值 附和路線閉合差附和路線閉合差環閉合差環閉合差 檢測已測側段高差檢測已測側段高差 之差之差 一等一等- 二等二等 注：k側段、區段或路線長度，單位為千米（km）；當側段長度小于0.1km，按0.1km計算； L附和路線長度，單位為千米（km）； F環線長度，單位為千米（km）； R檢測側段長度，單位為千米（km）。 1 .8k 6R 4k4L 2F 4F 3R 檢測限差表（單位：mm） 9 四、測回數及限差 采用測距三角高程法進行跨河水準測量時以跨河視線長度確定應觀測的時間段 數、測回數與限差。 1、應觀測的時間段數、測回數及

7、組數，按下表規定執行 跨河視線長跨河視線長 度度/m 一等一等二等二等 最少時最少時 間段數間段數 雙測回數雙測回數 半側回中的半側回中的 組數組數 最少時最少時 間段數間段數 雙測回數雙測回數 半側回中的半側回中的 組數組數 100300242222 301500464224 5011000686486 1001150081286128 15012000122488168 2000以上以上6s12s84s8s8 注：表中注：表中 S為跨河水準長度千米數，尾數湊整到為跨河水準長度千米數，尾數湊整到0.5。 10 四、測回數及限差 2、各雙測回的互差限差dH限，按下式計算 式中： 每千米水準測量

8、偶然中誤差限值，單位為毫米（mm）； N 單測回的測回數； s 跨河視線長度，單位為千米（km）。 4dHMN s 限 M 11 五、測距三角高程法實施 1、跨河地點選定和布設完成后，A、B和C、D分別為兩岸 安置儀器（或標尺）的位置，均應埋設固定點。 2、遠標尺采用特制的標燈（見下圖）作為觀測觀測目標。 標燈標尺上的高度兩岸應完全一致。標燈一般都安置在 2.5m處。 3、本岸測站點間高差采用幾何水準測量法用水準儀測定， 精度等級與跨河水準等級一致。 準備工作 12 五、測距三角高程法實施 1、本岸測站點間的距離測量 本岸測站點間的距離AB和CD，一般可用鋼卷尺直接丈量平距，丈量時應使鋼尺保

9、持水平，兩端拉緊同時讀數，點上應架設錘球，嚴格對中，并保持穩定。往返各讀三 次，三次測定距離互差和往返測距中數之差，均不大于3mm。如無鋼尺，也可用測距 儀測定。 2、跨河測站點間距離測量 跨河距離SAC、SAD、SBC、SBD采用電磁波測距儀測定，測距的準備工作，觀測方法 和作業要求、氣象元素測定、成果記錄及重測取舍，氣象、加常數、乘常數修正值及 邊長歸算等，均按國家規范的相應規定執行。 距離測量 13 五、測距三角高程法實施 3、跨河距離測量的技術要求 距離測量的技術要求和觀測限差按下表規定執行。 距離測量 跨河水準等 級 測距儀精度 等級 觀測時間段 一個時間段 內測回數 一測回讀數 間

10、較差/mm 測回中數間 較差/mm 往返（或時間段）測距中 數的較差/mm 往往返返 一一I2241015 二二II1161015 注： a、b為測距儀標稱參數值， 為所測距離的千米數。 每照準一次，讀4次數為一測回。當進行對向觀測確有困難時，可以單向觀測， 但總的觀測時間段不能少。 測距儀和反射鏡的高度量至毫米，兩次量測之差應不大于3mm。各次設站高度不 必強求一致。 14 五、測距三角高程法實施 觀測程序： 1、在A、C點設站，同時觀測本案近標尺，從而與短邊邊長和短邊高差計算得到各自 儀器高IA和IC，而后同步觀測對岸遠標尺測定AD和CB的垂直角AD和CB。 2、A點儀器不動，將C點儀器遷

11、至D點。兩岸儀器同時觀測對岸遠標尺，測定AC和DB 的垂直角AC和DB。 3、D點儀器不動，觀測本岸近標尺，計算得到ID,此時將A點儀器遷至B點。然后兩岸儀 器同時觀測對岸遠標尺，測得DA和BC的垂直角DA和BC。 4、B點儀器不動，觀測本岸近標尺，計算得到儀器高IB,此時將D點儀器重新遷至C點， 接著兩岸儀器同步觀測對岸遠標尺，測定BD和CA的垂直角BD和CA。最后C點儀器再 次觀測本岸近標尺，計算的C點儀器高IC2。 外業觀測 15 五、測距三角高程法實施 觀測方法： 1、觀測近標尺：首先在經緯儀盤左的位置，照準近標尺的基本分劃，讀取最后水平 視線的標尺厘米分劃數，再使水準絲分別照準該分劃

12、線的下、上邊緣各兩次；再縱轉 望遠鏡以盤右位置，同時照準該分劃線的上、下邊緣各兩次，使完成了一組觀測（近 標尺只測一組）。每次照準分劃線邊緣后，應使垂直度盤指標氣泡精密符合，再用光 學測微器進行垂直度盤讀數。盤左或者盤右同一邊緣兩次照準讀數差，應不大于3。 近標尺讀數b由下式計算： 式中： 分劃線 的傾角，單位為角秒（）； d經緯儀至標尺點的水平距離； 206265，單位為角秒（）。 外業觀測 /bad 16 五、測距三角高程法實施 2、觀測遠標尺：在盤左位置用望遠鏡中絲精確照準遠標 尺上標燈四次，每次應使垂直度盤水準氣泡精密符合后， 用光學測微器進行垂直度盤讀數。四次照準讀數之差不應 大于3

13、。縱轉望遠鏡，在盤右位置按盤左操作方法同樣進 行照準和讀數。以上觀測為一組垂直角觀測。依同法進行 其余各組的觀測。遠標尺外業數據采集現場作業見右圖： 各組垂直角觀測的限差按下表規定執行： 外業觀測 指標差互差同一標志垂直角互差 84 垂直角觀測限差表垂直角觀測限差表 17 五、測距三角高程法實施 1、近標尺、同岸跨河點高差、儀器高數據處理實例如下： 數據處理 測段高差測段高差 測段名往測（m）返測（m）互差（mm）均值（m） B-A-0.69046 0.69044 -0.02 -0.69045 C-D0.14080 -0.14089 -0.09 0.14085 同岸跨河點高差聯測 18 五、測

14、距三角高程法實施 數據處理 19 五、測距三角高程法實施 數據處理 測距三角高程法測站儀器高計算（單位：m） 岸別測回測站點本岸近標尺點本岸近標尺讀數b測站點至近標尺點高差h測站點儀器高i儀器號 南岸1AB0.87838 0.69045 1.56883 TC2003 442187 北岸2CD1.27930 0.14085 1.42015 TC2003 441914 南岸2BA2.24177 -0.69045 1.55132 TC2003 442187 北岸1DC1.36030 -0.14085 1.21946 TC2003 441914 南岸4AB0.81582 0.69045 1.50627

15、 TC2003 442187 北岸3CD1.27930 0.14085 1.42015 TC2003 441914 南岸3BA2.24175 -0.69045 1.55130 TC2003 442187 北岸4DC1.35982 -0.14085 1.21898 TC2003 441914 南岸5AB0.92492 0.69045 1.61537 TC2003 442187 北岸6CD1.30823 0.14085 1.44908 TC2003 441914 南岸6BA2.23001 -0.69045 1.53956 TC2003 442187 20 五、測距三角高程法實施 數據處理 2、 測

16、站點至遠標尺 高差數據處理實例如 右表： 表中高差按下式計 算： tan(a) i vh D 21 五、測距三角高程法實施 數據處理 3、測回間高差互差 每一條邊各單測回高差間的互差，的互差限差按下式（1）計算： 由大地四邊形組成的三個獨立閉合環，用同一時段的各條邊高差計算閉合差。各 環線的閉合差W應不大于下式計算的限值： （2） 式中： 每千米水準測量偶然中誤差限值，單位為毫米（mm）； 每千米水準測量的全中誤差限值，單位為毫米（mm）； N 單測回的測回數； s 跨河視線長度，單位為千米（km）。 4dHMN s 限 6 W WMs M W M 22 五、測距三角高程法實施 數據處理 閉合

17、環閉合差計算實例如下： 跨河水準1#環閉合差計算 單測回 時 段 測段高差（m）環閉合差 （mm） 備注 儀器位置（儀器位置（TC2003） A1B1B1D1D1C1C1A1441914442187 121-4.79856 0.14085 5.34905 -0.69045 0.89 12.08上午北岸南岸 9103-4.80360 0.14085 5.35329 -0.69045 0.08 12.09上午北岸南岸 45-4611-4.80393 0.14085 5.35178 -0.69045 -1.76 12.14下午南岸北岸 均值-4.79989 0.14085 5.34882 -0.69045 -0.68 平差值-4.79955 0.14085 5.34916 -0.69045 0.00 跨河距離S=1.084km；測回限差d限=14.43mm；環閉合