电子水准仪在广州市轨道交通工程中的实现

 

　　众所周知，水准测量就是利用水准仪提供的一条水平视线，借助水准尺进行读数，测定地面上两点间的高差，从而由已知点高程推求未知点的高程。传统的水准仪是以人工读取、记录测量数据，开展工作一般要求4名作业人员。而对于不同等级的水准观测，为了得到有效的测量成果，都有相关的技术要求，例如：视线长度、前后视距差、附合或环线闭合差、往返测互差等。如果哪一项指标超出规范的要求就必须局部或整体重测，这样势必增加了外业工作量。受广州市地下铁道公司的委托，广州市城市规划勘测设计研究院承担了广州市轨道交通工程高程控制测量任务，并按照技术要求，采用了两台DiNi11 电子水准仪，圆满完成了相应的水准测量任务。

　　1 工程概况

　　路的高程控制统一布网，统一数据处理，建立统一的高高程控制系统；该项目是地铁施工中的一项重要的控制系统。是保证地铁施工沿设计标高进行的重要依据。2003 年 10 月按照组评审意见，确定在原规划范围的基础上再适当向北扩展至嘉禾，西部同佛山相连，东部到达黄埔经济开发区，南部至南沙开发区黄阁镇。

　　2 测量方案设计

　　2.1 测量仪器的选择

　　电子水准仪是以自动安平水准仪为基础，在望远镜光路中增加了分光镜和探测器 ,并采用条码标尺和图像处理电子系统构成的光机电测一体化的高科技产品。电子水准仪与传统仪器相比有高、速度快、效率高等特点，只需调焦和按键就可以自动读数，减轻了劳动强度，特别是大大减轻了观测员眼睛的疲劳。 DiNil1 只需读取 30 cm 的条码尺就可计算出正确结果；数据能自动记录、检核和处理，并能输入电子计算机进行后处理，可实现内外业一体化。

　　2.2 测站偏差值的设定

　　DiNi11 电子水准仪的每千米往返测量中误差的标称是 ± 0.3 mm,显然它能满足所有等级的水准测量要求。为控制测量，仪器有一项重要的设置，输入在"后前前后"测量模式中测站偏差值。其设定应根据水准测量的等级而定，如果设得过高，测量中因外界条件的影响经常会出现超限的警告，影响工作进度；若设得过低，在测段的往返闭合差和水准路线闭合差上将会出现超出限差要求的情况。在《国家一、二等水准测量规范》中，一、二等水准测量的基础分划所测高差之差分别为 0.5 mm 和 0.7 mm.经多次测试，在此次二等精密水准测量中，将测站偏差值设为 0.4 mm.这样，在每站前后视距离、视距累计差和视线高度等方面，严格执行国家水准测量规范要求。

　　2.3 水准网的布设

　　为了建立全国统一的高程控制网，必须确定一个水准基面，作为网中所有水准点高程的起算基准面，通常采用大地水准面作为水准基面，它是以沿海验潮站长期的海水面升降观测结果取平均值而确定的。严格说来，以不同验潮站所得的平均海面为基准来求同一水准点的高程，其结果各不相同。国家水准网一般采用一个验潮站所确定的平均海面作为水准基面。并在验潮站附近设置性水准原点，将水准基面可靠地标定在地面上，由精密水准测量测定这一原点对于验潮站平均海面的高程，作为国家水准网推算高程的基准。

　　本工程水准网由 16 个广州市二等水准点、已有的 24 个地铁水准点（一号线、二号线、三号线、四号线、广佛线）和 132 个新埋设的水准点构成。根据二等水准网应布设成闭合环线的原则，新设的水准路线的起、终点均与广州市二等高程基准网的水准点联接。本工程水准网共 172 个水准点，组成 10 个水准闭合环，过河水准 23 处。

　　3 轨道交通工程的要求

　　轨道交通工程控制网建立在城市控制网的基础上，相对又高于城市控制网。它既保证全线首尾的平顺衔接，又避免与设计使用的大量城市测量数据产生矛盾。由于工期、施工能力、环境保护的影响，轨道交通工程通常被分成数十个标段进行施工，工程点多、线长、面广，各工点开工和建设时间各不相同，工程的衔接和建设周期较长，对各工点的衔接、区间隧道的贯通、轨道的铺设都具有很高的要求。

　　因为地铁隧道允许横向和高程贯通的极限误差为± 50 mm,可得各工序的极限误差：

　　1） 地面控制测量允许的极限误差≤11.4 mm;

　　2） 竖井联系测量允许的极限误差≤22.8 mm;

　　3） 盾 构 姿 态 定 位 测 量 允 许 的 极 限 误 差 ≤22.8 mm.

　　4 应用实践及分析

　　广州市轨道交通工程是优化广州交通网络、为广州经济提速的重大举措。该项工程穿越大量繁忙的地段，人多车多，给水准测量工作带来很多困难。观测过程中，我们采用了直杆式脚架，以减小来往的车辆对仪器的影响。当行人和行驶车辆瞬间遮挡观测视线，仪器虽然可以观测读数，但为了保证观测成果的质量和，仍进行了重测。

　　在此次水准测量过程中，采用了"后前前后"的测量模式，测站偏差值设为 0.4 mm,水准测量路线大多为车辆行人非常多的柏油公路和水泥路，路线总长 546 km;测量时间为上午 8 时至 12 时和下午 14 时至 18 时。环线闭合差统计如下表 1 和表 2.