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1、二等水准测量的施测及数据处理,单 位：铁四院工勘院 姓 名：邹文静 时 间：2019年01月10日,内容摘要,随着高速铁路无碴轨道的兴起，对高程控制测量又提出了新的要求：按照二等水准测量进行施测。本报告结合郑西客运专线的精密高程控制测量,重点围绕二等水准测量的施测过程以及数据处理，其中包括：水准路线的设计、网的布设、选点、埋石、观测过程、限差、精度以及数据处理。,目录,一、郑西客运专线精密高程测量的概况二、二等水准测量的施测过程三、二等水准测量的数据处理四、总结,一、郑西客运专线精密高程测量的概况,1、郑西客运专线是西部大开发的标志性工程之一，也是中长期铁路网规划中“四纵四横”之一的徐州至兰州
2、客运专线的重要组成部分。专线自郑州车站引出，经河南省郑州、洛阳、三门峡市和陕西省渭南、西安、咸阳市，在咸阳西站与陇海线接轨。专线全长484.5公里，其中河南省境内318.7公里，陕西省境内165.8公里。,2、铁道第四勘察设计院设计段：郑州-渑池段，线路里程为168公里，我院对这段布设了高程控制网，进行二等水准测量。全线所埋设二等水准点80个,连测的国家一等水准点5个，施测水准路线往返测的总长度522.85公里。项目所经历时间为35天。,图 1,二、二等水准测量的施测过程,1、二等水准路线的设计设计原则：线路应该沿着坡度较小、交通运输比较方便的地段，最好是沿公路、铁路、河流布设。设计过程：收集
3、测区的有关资料；在1：50万或1：100万的地图上设计二等水准路线；确定设置水准标石的位置和标石的类型。,2、水准点布设密度,3、二等水准测量选定水准路线原则,应尽量沿坡度较小的公路、大路进行；应尽量避免通过大的河流、湖泊、沼泽与峡谷等障碍物；应避开土质松软的地段和磁场较强的地段；应避开人、车辆来往繁多的街道和大的火车站等；,4、郑西客运专线二等水准路线的布设原则,二等水准测量的线路基本沿铁路线路布设，点的间距为2公里左右。对沿线的一、二等水准点进行联测。以可靠、稳定的一等水准点作为高程的起算点，构成附和水准路线，利用二等水准点作为高程检查，水准点可以不进行重力测量。,5、水准路线的命名及水准
4、点编号,路线的命名：水准路线以起止地名的简称定为线名，起止地名的顺序为“起西止东”、“起北止南”。二等水准线路的等级以表示。水准点的编号：基岩水准点=“地名”+“基岩点”+“数字顺序编号”基本水准点=“数字顺序编号”+“基”+“上”或“下”支线水准点=“支”+“数字顺序编号”,郑西线水准点的编号及命名：水准点的编号为BS XXX（三位流水号）。流水号自北向南，自西向东编排，点号唯一。分段测量时，可预设每段编号，预设编号不够用时，可在编号后加支点编号，如BS366-1,6、水准路线上的重力测量,水准路线上重力测量的原因：由应用大地测量学中高程系统的相关理论知识可知：两个相邻的水准面之间既不会相交
5、也不会相切，又由于两个水准面之间的位差是一个常数，重力加速度g不为常数，所以两个水准面之间的高差dH将不为常数,即：两个水准面之间是不平行的。因此用几何水准观测所得的两点高差值随水准路线的不同而有差异，这就造成了水准观测结果的多值性。当水准路线较长时，这种差异在平原地区约为几厘米；在山区可达几米。二等水准测量属于精密水准测量，为了减小这方面的影响，在适当的条件下要求进行重力测量。水准面：与重力方向成正交的曲面，该曲面上各点的重力位相等。,7、重力测量的条件,高程大于4000m或水准点间的平均高差为150250m的地区，二等水准路线上每个水准点均应测定重力。高差大于250m的测段，在地面倾斜变化
6、处应加测重力。高程在15004000m之间或水准点间的平均高差为50150m的地区，二等水准路线上重力点间平均距离应小于23km。,8、二等水准测量选定水准点原则,保证点位地基坚实稳定、安全僻静、并利于标石的长期保存与观测。水准点应尽可能选在机关、学校、公园附近郑西线的选点原则：高程路线尽量沿施工便道进行，水准点的选点必须保证地基坚实稳定，不受施工影响，利于标石的长期保存与观测。水准点离高速铁路施工中线距离70-100米为宜。,不应选埋水准点的地方：易受水淹、潮湿或地下水位较高的地点；易发生土崩、滑坡、沉陷、隆起等地面局部变形的区域；土堆、河堤、冲击层河岸及土质松软与地下水位变化较大的地点（如
7、油井、机井附近）；,距铁路50m、距公路30m（特殊情况可以酌情处理）以内或其它受剧烈震动的地点；不坚固或准备拆修的建筑物上；短期内将因修建而可能毁掉标石或有障碍物观测的地点；地形隐蔽不便观测的地点；选设土中基本水准点的位置，应特别注意了解地下水位的深度、地下有无孔洞和流沙、土质是否坚实稳定等情况，确保标石稳定。每一个水准点选定后，应设立一个注有点号、标石类型的点位标记，并且填绘水准点之记，按规定绘制出水准路线图，填绘接点接测图。,9、二等水准测量的埋石,填埋水准标石应根据冻土深度及土质状况决定：在土壤不冻或冻土深度小于0.8m的地区，埋设混凝土标石；在冻土深度大于0.8米的地区，按有关规定选
8、择埋石类型；在有坚硬岩层露头或在地面下不深于1.5m的地点，可埋设岩层水准标石（包括基本水准标石和普通水准标石）；凡有坚固建筑物（房屋、纪念碑、塔、桥基等）和坚固石崖处，可埋设岩层水准标石。,10、郑西线水准点的埋石及点之记,作业原则：水准点的标石的平面结构如图2所示，采用的是混凝土标石和铜质标心（直径为18毫米），标心顶部为半球形。埋石在现场浇灌，挖坑后底部要结实，先浇灌底部，待基本凝固后再用模板浇灌上部，并插入铜质标心，保持标心垂直且半球露出混凝土（约1-2厘米）。待表面基本凝固后写上点名。每个水准点埋设后，绘制点之记图。在埋石的过程中对标石的坑位，标石的浇灌进行拍照记录（3张/点）。影象
9、文件名与水准点号对应。,图 2,11、二等水准测量的观测时间和气象条件,水准观测应在标尺分划线成像清晰而稳定时进行。下列情况下，不能进行观测：日出后与日落前30min内；太阳中天前后各约2h内；标尺分划线的影象跳动而难于照准时；气温突变时；风力过大而使标尺与仪器不能稳定时。,12、二等水准测量的观测顺序,使用数字水准仪进行观测时，往、返测奇数站均为后、前、前、后；即：后视标尺的基本分划；前视标尺的基本分划；前视标尺的辅助分划；后视标尺的辅助分划；,使用数字水准仪进行观测时，往、返测偶数站均为前、后、后、前；即：前视标尺的基本分划；后视标尺的基本分划；后视标尺的辅助分划；前视标尺的辅助分划；,1
10、3、二等水准测量与三、四等水准测量的区别,二等水准测量采用单路线往返观测。一条路线的往返测，须使用同一类型的仪器和转点尺承，沿同一道路进行；同一测段的往测（或返测）与返测（或往测）应尽量分别在上午和下午进行；,观测前30分钟，应将仪器置于露天阴影处，使仪器与外界气温趋于一致；观测时应用测伞遮蔽阳光；迁站时应罩上仪器罩；仪器距前、后视水准标尺的距离应尽量相等；一测站前、后视距差应小于1.0m，前、后视距累积差应小于3m；,在连续各测站上安置水准仪时，应使其中两脚架与水准路线方向平行，而第三脚架轮换置于路线方向的左侧与右侧。每一测段的水准测量路线应进行往测和返测，这样，可以消除或减弱性质相同、正负
11、号也相同的误差影响，如水准标尺垂直位移的误差影响。水准测量的观测工作间歇时，最好能结束在固定的水准点上。,14、各等级水准测量的精度要求,15、二等水准测量的限差,光学/数字水准仪观测限差,测段路线往返测高差不符值为：附合路线闭合差：环线闭合差：检测已测测段高差之差的限值：K测段、区段或路线长度，km；L附和路线长度，km；F环线长度，km；R检测测段长度，km；,16、二等水准测量的精度,基本概念：中误差：在测量工作中，观测个数总是有限的，为了评定精度，一般采用公式 表示（其中m为中误差，n观测个数，为闭合差）系统误差：在相同的观测条件下对某个固定量作多次观测，如果观测误差在正负号及量的大小
12、上表现出一致的倾向，即按照一定的规律变化或保持为常数，这类误差称为系统误差。,偶然误差：在相同的观测条件下对某个固定量所进行的一系列观测，如果观测结果的差异在正负号和数值上，都没有表现出一致的倾向，即没有任何规律性，这种误差称为偶然误差。每公里往返测高差中数(平均值)的偶然中误差的表达式为：是各测段往返测的高差不符值，取mm为单位；R是各测段的距离，取km为单位；n是测段的数目。,全中误差：在长的水准线路中，例如一个闭合环，影响观测的，除偶然误差外，还有系统误差，而且这种系统误差，在很长的路线上，也表现有偶然性，因而可以利用环形闭合差来估计含有偶然误差和系统误差在内的全中误差。表达式形式：F的
13、单位是km；N是闭合环的个数；W是环形闭合差；,偶然中误差与全中误差的限差,17、二等水准测量的误差来源,观测误差；措施：认真仔细；仪器误差；措施：减小交叉角误差；i角误差；措施：前后视距相等、温差变化不大；尺长误差；措施：通过观测高差加改正；地面折光的影响；措施：用较短的视距；外界磁场的影响；措施：采用补偿器性能较好的 数字水准仪；,三、二等水准测量的数据处理,关于二等水准测量的数据处理，涉及到的内容很多。整套过程我也正在摸索和总结中。还有很多内容值得去挖掘。其原则是：设置限差；控制限差；检核限差；提取数据，平差计算；整理成果报告；,四、总结与建议：,总结：本报告的知识归纳分为三大部分：1、郑西客运专线精密高程测量的概况；2、二等水准测量的施测过程；3、二等水准测量的数据处理；,二等水准测量属于精密水准测量的范畴，精密水准测量的很多技术流程要求更加精细、技术标准要求更加精确，是对我院水准测量这一工作领域一次新的挑战。随着高速铁路无碴轨道的兴起，要想在这个领域中稳站测量技术市场，我们不得不提前在这方面储备知识、探索新的问题、积累实践工程经验。建议：1、做到外业数据采集的准确性、高效性；要求我们的作业人员认真仔细，严格的按照规范和要求工作。2、数据的内业处理：要求技术员摸索和总结。争取是完善内业工作，使其成为一个完整的体系。,谢谢大家2019年8月29日,
