在喀斯特地形实施首级控制网水准测量的方法探讨

1、    在喀斯特地形实施首级控制网水准测量的方法探讨    孙小鹏鲁勇奇1 引言地球表面是高低起伏很不规则，要确定地面点的空间位置，除了确定其平面位置外，还要确定其高程。测定地面点的高程方法主要有，水准测量、三角高程测量和物理高程测量三种。在喀斯特地区实施高程测量，受地形地貌条件的限制，三角高程测量和物理高程测量这两种方法简单易于实施，但精度偏低，通常只能达到三、四等水准精度；水准测量虽然在喀斯特地形条件下难以实施，但其精度高，为给类任务高程控制网可以提供准确高精度的数据。本文主要介绍在喀斯特地区实施水准测量的方法。2 水准测量基本原理水准测量的基本原理

2、是利用水准仪提供的水平视线，观测垂直竖立在两点上的水准标尺，以测定两点间的高差，进而求得待定高程的方法。如图1所示。通过图1可以看出，若要测定a、b两点之间的高差，则须在a、b两点上分别垂直竖立水准标尺，在a、b两点中间安置水准仪，用仪器的水平视线分别在a、b两点的标尺上读得分划数a和b，则a、b两点间的高差为：（2-1）若水准测量时沿着a到b得方向前进，则a点称为后视点，其竖立的标尺为后视标尺，读数值a称为后视读数；b点称为前视点，其竖立的标尺称为前視标尺，读数值b称为前视读数。因此，公式（2-1）若用文字表达，即为：两点间的高差等于后视读数减去前视读数。如果a点的高程为ha为已知，则b点的

3、高程为：（2-2）同样，在b，c，d，e等点竖立标尺，读数标尺读数为b，c，d，e，可以计算出b，c，d，e各点的高程。3 水准测量的实施方法在喀斯特地区建立首级控制网，要考虑地形地貌的影响和精度等因素，所以实施水准测量比较困难。为达到高精度的要求，可以采用灵活多变的水准测量方法来实施。3.1水准路线受地形条件的限制，假如a1、a2两个控制点水准路线间高差特别大，高差与路线长几乎达到了1：1的比例，a3、a4整体相对平缓，个别路段情况与a1、a2完全相同，四个控制点无法直接布设成闭合环并同时进行往、返观测。为便于减少可能因数据质量引起的重测工作，可以采取分段测量的手段：在至a1点方向水准路线上

4、增加两个间歇点；在至a2点方向水准路线上增加一个间歇点；在至a4点方向水准路线上增加三个间歇点；各控制点通过建立a临公共点联接。在测量过程中，所有间歇点应建在稳固牢靠的基岩上，各控制点通过上述间歇点分为若干测段，各测段均进行往、返观测。在计算时，既可以按支水准路线直接计算任意两控制点间的高差。3.2 水准仪的选用目前我国所使用的水准仪主要分为光学水准仪和电子水准仪两大类，随着测绘技术的发展和用于测量的仪器不断更新，电子水准仪成为市场上主流仪器（水准仪的分类详见表1）。由于首级控制网对精度的要求高，所以本文选用适宜一、二等水准测量的高精度自动安平数字水准仪拓普康dl-101c，配合3m铟瓦钢尺进

5、行。3.3 水准观测由于喀斯特地貌属于亚热带地区，阴雨天气较多，所以日间气温变化较小，成像清晰有利于水准作业，各测段往、返测可别在上午和下午进行；水准路线均为喀斯特地质，标尺大部分可架设于稳固的岩石尖，土质较软时全部可采用重1.5kg、0.25m长实心钢质尺桩，有利于提高测量精度。按国家一、二等水准测量规范（gb/t12897-2006）要求：在设站时，视线长度可设为1.9m25m，前后视距差1.0m，任一测站上前后视距差累积2.0m，视线高度一般为0.5m2.8m，前、后视读数均为2次，且全部读数限差0.1mm。间歇点全部采用牢固的基岩石尖顶。dl-101c电子水准仪的读数方法为相位法，标尺为条码铟瓦标尺，它提供了三种线路水准测量模式：后-前-前-后、后-后-前-前、后-前，在测量时可采用 “后-前-前-后”测量模式。3.4 水准观测值通过测量小组分别于对测区a1、a2、a3、a4四个控制点的观测，以a临点为联接点进行了支线水准测量。4 结论通过对上述测区首级控制网的观测，我们可以得出，在地形条件复杂的喀斯