閉合水準測量中雙儀高法和雙面尺法的精度分析

◇甘肅省慶陽林業(yè)學校 張培

雙儀高法和雙面尺法是等外水準測量中的經典方法，兩類方法的精度上有差異，對水準點高程的影響大。為提高待測水準點高程值的精度，在等外閉合水準測量中結合工程案例，探究使用同種儀器比較兩類方法的水準測量精度，從而優(yōu)選出精度良好的水準測量方法。

雙儀高法和雙面尺法在閉合水準測量中應用廣泛，在職業(yè)院校的教學中，通常將兩種方法作為基礎，給學生在課堂中進行講授，但對實際工程中哪一種方法精度高，關注的較少，本文嘗試對兩類方法在同一測區(qū)內采用同一種儀器進行觀測對比，試圖優(yōu)選出精度良好的水準測量方法，用于指導工程實踐。

1 雙儀高法和雙面尺法的觀測程序及精度要求

1.1 雙儀高法的觀測程序

等外水準測量若使用單面尺，可采用雙儀高法，首先在前、后視點上豎立標尺，兩尺之間安置水準儀并粗略整平。按下列步驟進行。

（1）檢核圓水準氣泡嚴格居中，照準后視尺，讀取下、上絲讀數；按中絲在標尺上的讀數，分別記入手簿相應欄中。

（2）檢核圓水準氣泡居中后，轉動水準儀，照準前視尺，讀取下、上絲讀數；按中絲在標尺上的讀數，分別記入手簿相應欄中。

（3）變更儀器高度10cm以上，重新安置儀器。

（4）照準后視點，按中絲在標尺上的讀數，記入手簿相應欄中。

（5）照準前視尺，按中絲在標尺上的讀數，記入手簿相應欄中。

（6）其他各觀測點的方法同上。

1.2 雙面尺法的觀測程序

等外水準測量采用雙面尺法進行施測，首先在前、后視點上豎立標尺，兩尺之間安置水準儀并粗略整平，每一個測站的觀測順序如下所示。

（1）檢核圓水準氣泡嚴格居中，照準后視尺黑面，讀取下絲，上絲和中絲的讀數，分別記入手簿（1）、（2）和（3）各欄中。

（2）照準后視尺紅面，讀取中絲讀數，記入測量手薄（4）欄中。

（3）轉動水準儀照準前視尺黑面，讀取下絲、上絲和中絲的讀數，分別記入手簿（5）、（6）和（7）各欄中。

（4）照準前視尺紅面，讀取中絲讀數，記入測量手簿（8）欄中。

（5）其他各個觀測點的方法同上。

這樣的觀測順序可以簡稱為“后后前前”或“黑紅黑紅”。在觀測過程中，讀數應仔細、準確、果斷。記錄應將觀測員所報讀數復述一次后再記錄。立尺員必須將尺墊踩實安置穩(wěn)妥，不應放置在土質松軟的地方。當觀測員照準標尺讀數時，立尺員應將水準標尺垂直豎立在尺墊上（在固定點，則直接立在點的標志上），尤其注意沿視線方向前后立直。觀測過程中不得碰動儀器、腳架和尺墊。遷站時，原后視尺必須在本站各項計算全部結束且各項限差全部符合后，方可向前移動尺墊，但原前視尺轉為后視尺，尺墊切勿碰動。

1.3 等外水準測量的精度要求

2 工程案例中的兩類方法的數據分析

在一個開闊的場地內選擇一段閉合的水準路線，從一個已知的水準點BMA開始，沿各待測高程點1、2、3、4、5點進行水準測量，最后又回到原水準點BMA。在使用雙儀高法時因距離較遠，固多加兩站，但起始點、1、2、3和6、7測站點終點的測站位置沒有改變。

采用雙儀高法進行等外水準測量的記錄格式，如表2所示。

表2 采用雙儀高法進行等外水準測量的記錄格式

采用雙面尺法進行等外水準測量的記錄格式，如表3所示。

表3 采用雙面尺法進行等外水準測量的記錄格式

表3中，（15）、（16）是后、前視距，以米為單位。（17）和（18）分別是前后視距差及前后視距累積差。若上、下絲讀數（1）、（2）和（5）、（6）以毫米為單位，則視距可以按照下列公式計算：

后距（15）={（1）-（2）}/10

前距（16）={（5）-（6）}/10

后、視距差

3 小結

在該模擬測區(qū)內，兩種方法均采用科利達精密水準儀完成測量任務，兩種方法測量的高差值均滿足精度要求，分析數據可知：

（1）雙面尺法的高差之差最大是3mm，其中0mm的次數較多，雙儀高法的高差之差最大是6mm，其中0mm的次數較少，比較可知雙面尺法的精度優(yōu)良。

（2）雙面尺法的高差中數之和等于0.01mm，雙儀高法的高差中數之和等于61mm，雖然均小于允許閉合差，但是雙面尺法的精度遠高于雙儀高法。

（3）雙面尺法在理論上常用于四等水準測量，雙儀高法常用于等外水準測量，雙面尺法的精度在理論上比雙儀高要精確，該工程案例進行了實際的模擬，與這種理論相符合。

綜上所述，雙面尺法的精度比雙儀高法優(yōu)良，用于等外水準測量時更具有優(yōu)勢，與理論上是相符合。

4 展望

該探究主要是針對雙儀高法和雙面尺法而言，從理論的角度還可以加入三角高程測量原理進行對比；從儀器的選擇而言，還可以與全站儀測高程進行對比，從而提高研究的工程應用性和教學的指導性，有利于崗課賽證的融合。