陳振防

（1.同濟(jì)大學(xué)測(cè)繪與地理信息學(xué)院，上海200092；2.嘉興市規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院有限公司，浙江 嘉興314000）

1 引言

嘉興市是中國共產(chǎn)黨的誕生地，以建黨百年為契機(jī)，近年來，嘉興市啟動(dòng)實(shí)施“百年百項(xiàng)”重大項(xiàng)目工程，使嘉興市的城市面貌日新月異?，F(xiàn)有基礎(chǔ)控制網(wǎng)的密度、分布、覆蓋范圍等已經(jīng)無法滿足嘉興市城市規(guī)劃建設(shè)和發(fā)展的需要。根據(jù)嘉興市“十三五”基礎(chǔ)測(cè)繪規(guī)劃，明確要求于2018年實(shí)施嘉興市現(xiàn)代基準(zhǔn)體系復(fù)測(cè)項(xiàng)目，該項(xiàng)目對(duì)原控制網(wǎng)進(jìn)行修復(fù)、拓展和更新，項(xiàng)目完成后可為全市域范圍控制網(wǎng)加密提供高精度的起算基準(zhǔn)，能進(jìn)一步提升嘉興市“百年百項(xiàng)”重點(diǎn)工程項(xiàng)目建設(shè)的測(cè)繪服務(wù)保障能力。

2 JXCORS觀測(cè)墩水準(zhǔn)高引測(cè)目的

JXCORS由12個(gè)連續(xù)運(yùn)行基準(zhǔn)站點(diǎn)組成，它作為城市首級(jí)動(dòng)態(tài)控制網(wǎng)，維護(hù)著嘉興市控制測(cè)量框架和基準(zhǔn)，向測(cè)繪、規(guī)劃、國土、水利、電力等領(lǐng)域的用戶提供高精度、高時(shí)空分辨率、高效率的三維坐標(biāo)定位服務(wù)。

由于JXCORS系統(tǒng)各基準(zhǔn)站本身受到地殼板塊運(yùn)動(dòng)和地面沉降影響，基準(zhǔn)站觀測(cè)墩穩(wěn)定性直接影響著整個(gè)系統(tǒng)對(duì)外發(fā)布的精度，因此，有必要定期對(duì)觀測(cè)墩的強(qiáng)制對(duì)中標(biāo)志進(jìn)行水準(zhǔn)高引測(cè)，以更新基準(zhǔn)站水準(zhǔn)高，從而確保JXCORS系統(tǒng)對(duì)外發(fā)布高精度的定位服務(wù)。

本次二等水準(zhǔn)觀測(cè)包含JXCORS屋頂觀測(cè)墩和地面觀測(cè)墩的水準(zhǔn)高引測(cè)。屋頂觀測(cè)墩有嘉興站觀測(cè)墩和平湖站觀測(cè)墩，其中比較典型的是嘉興建委屋頂觀測(cè)墩，它位于嘉興市建委2號(hào)樓屋頂樓梯間頂部，墩體采用鋼筋混凝土澆筑，墩頂面為強(qiáng)制對(duì)中三角盤，觀測(cè)墩頂面距離地面有24m高。地面觀測(cè)墩有乍浦站、桐鄉(xiāng)站、嘉善站和海鹽站，墩頂面距離地面高3m，墩頂面為強(qiáng)制對(duì)中標(biāo)志。本次水準(zhǔn)高引測(cè)的目的就是將地面水準(zhǔn)高通過幾何水準(zhǔn)觀測(cè)方法引測(cè)到墩頂面的強(qiáng)制對(duì)中標(biāo)志。

3 觀測(cè)墩水準(zhǔn)高測(cè)量方法比較

目前，觀測(cè)墩水準(zhǔn)高測(cè)量有三角高程、幾何水準(zhǔn)、鋼尺丈量、使用Z型輔助工具觀測(cè)等方法，以下對(duì)這幾種方法的觀測(cè)精度和實(shí)用性進(jìn)行分析：①三角高程測(cè)量方法誤差主要來源測(cè)角誤差、量取儀器高誤差、大氣折光影響以及測(cè)距誤差等，其中后兩者誤差影響較小可忽略不計(jì)，因此，主要誤差源為測(cè)角誤差和量取儀器高誤差，在全球定位系統(tǒng)（GPS）測(cè)量規(guī)范（GB/T 18314—2009）中規(guī)定量取天線高互差不大于3mm，我們認(rèn)為量取儀器高和通過角度測(cè)量計(jì)算的高差是等精度的，所以，三角高程測(cè)角誤差和儀器高量取誤差都不應(yīng)大于1.5mm，對(duì)于嘉興建委屋頂觀測(cè)墩來說，要想滿足測(cè)角誤差小于1.5mm是難以實(shí)現(xiàn)的，假如距離觀測(cè)墩200m的地方正好可以觀測(cè)到屋頂觀測(cè)墩，即使使用1秒級(jí)的全站儀也至少需觀測(cè)6測(cè)回以上才有可能達(dá)到規(guī)范規(guī)定的精度。因此，采用三角高程測(cè)量方法在嘉興建委觀測(cè)墩中使用將難以保證精度。②幾何水準(zhǔn)測(cè)量是最可靠、精度最高的水準(zhǔn)測(cè)量方法，在水準(zhǔn)觀測(cè)后，可加入水準(zhǔn)標(biāo)尺長度改正、水準(zhǔn)標(biāo)尺溫度改正、正常水準(zhǔn)面不平行的改正、重力異常改正值以提高觀測(cè)數(shù)據(jù)的精度，并且可采用往返測(cè)的互差值進(jìn)行檢核，進(jìn)一步確保數(shù)據(jù)的可靠性。③鋼尺長量比較簡(jiǎn)單易操作，但是誤差也較大，主要誤差有讀數(shù)誤差、鋼尺本身誤差等。④使用Z型輔助工具觀測(cè)精度較高，但是需在觀測(cè)墩澆筑時(shí)加裝不變形的輔助工具，在觀測(cè)墩已經(jīng)澆筑好后已不能再安裝該輔助工具，因此，本項(xiàng)目不采用。

通過以上觀測(cè)墩水準(zhǔn)高4種測(cè)量方法的比較，認(rèn)為采用幾何水準(zhǔn)引測(cè)水準(zhǔn)高是最可靠、精度最有保證的。

4 地面觀測(cè)墩二等水準(zhǔn)觀測(cè)

4.1 設(shè)備和人員配備

工具配備扶梯2把，高1m和2m鐵質(zhì)腳手架各2套，人員配備3～5人（多人配合防止觀測(cè)時(shí)立尺人員意外跌落）。

4.2 水準(zhǔn)觀測(cè)

地面觀測(cè)墩高度距離地面為3m，架設(shè)儀器高度1.7m，根據(jù)規(guī)范要求（視線高度為0.55～2.80m），利用高1m與高2m鐵質(zhì)腳手架引測(cè)觀測(cè)墩。

首先將儀器架設(shè)在高1m鐵質(zhì)腳手架上，將地面A尺引測(cè)至B尺所在的較高腳手架上，再將儀器架設(shè)在高2m的腳手架上，儀器架設(shè)高度1.55m以上，將水準(zhǔn)高由B尺傳遞到觀測(cè)墩上的A尺，這樣就完成了地面觀測(cè)墩頂面強(qiáng)制對(duì)中面的水準(zhǔn)引測(cè)。具體觀測(cè)方法見圖1。

圖1 地面觀測(cè)墩水準(zhǔn)測(cè)量示意圖

5 屋頂觀測(cè)墩二等水準(zhǔn)觀測(cè)

5.1 沉降鉤設(shè)計(jì)與埋設(shè)

根據(jù)水準(zhǔn)規(guī)范要求（視線高度為0.55～2.80m），利用1m與2m鐵質(zhì)腳手架架站情況下，分別在高1m與高3m處埋設(shè)沉降鉤（一般房屋埋設(shè)2處即可）。

沉降鉤埋設(shè)時(shí)需注意：沉降鉤本身長度約15cm，鉆孔深度需達(dá)到10cm；需用膠水及鋼釘進(jìn)行固定，確保沉降鉤不被旋轉(zhuǎn)脫落；埋設(shè)完沉降鉤后，經(jīng)過一個(gè)雨季后，可開始觀測(cè)。

5.2 屋頂觀測(cè)墩觀測(cè)方法

采用單路線往返觀測(cè)。一條路線的往返，需使用同一類型儀器和銦鋼條碼水準(zhǔn)尺，沿同一條路線進(jìn)行。從已選起算點(diǎn)“建設(shè)局”觀測(cè)將A尺引至屋頂樓面，分以下三站引至屋頂觀測(cè)墩，具體觀測(cè)方法見圖2。

第一站：儀器架設(shè)于樓面，觀測(cè)A尺、B尺，將A尺引至B尺處1m高沉降鉤處。

第二站：儀器高度需在1.55～1.80m架設(shè)于高2m鐵質(zhì)腳手架上，觀測(cè)B尺、C尺，將B尺引測(cè)至C尺處的3m高沉降鉤處。觀測(cè)人員必須與架設(shè)的儀器分開在不同的腳手架平臺(tái)上，否則會(huì)出現(xiàn)由于觀測(cè)人員晃動(dòng)而降低觀測(cè)精度。

第三站：觀測(cè)墩高度為1.2m，架設(shè)腳架高度需高于1.75m，儀器架設(shè)于高1m的鐵質(zhì)腳手架上（觀測(cè)人員必須與架設(shè)的儀器分開在不同的腳手架平臺(tái)上），然后觀測(cè)C尺和D尺，將水準(zhǔn)高傳遞至D尺所在的觀測(cè)墩頂面強(qiáng)制對(duì)中面，完成屋頂觀測(cè)墩水準(zhǔn)測(cè)量。

圖2 屋頂觀測(cè)墩水準(zhǔn)測(cè)量示意圖圖

6 數(shù)據(jù)處理和精度檢查

觀測(cè)墩二等水準(zhǔn)觀測(cè)需進(jìn)行往返高差不符值計(jì)算、外業(yè)高差和概略高程表的編算等，計(jì)算水準(zhǔn)點(diǎn)概略高程時(shí)，所用到的高差應(yīng)加入水準(zhǔn)標(biāo)尺長度誤差改正、水準(zhǔn)標(biāo)尺溫度改正、正常水準(zhǔn)面不平行改正、重力異常改正。

以嘉興建委屋頂觀測(cè)墩為例，本次往返測(cè)中誤差為-0.36mm，允許限差范圍±1.40mm。經(jīng)過精度檢查，地面觀測(cè)墩和屋頂觀測(cè)墩的往返測(cè)中誤差均在允許限差范圍內(nèi)，說明采用搭建腳手架的方法進(jìn)行幾何水準(zhǔn)引測(cè)墩強(qiáng)制對(duì)中標(biāo)志是能滿足規(guī)范規(guī)定的精度要求的，相對(duì)于其他觀測(cè)方式，本方法在精度上和可靠性方面優(yōu)勢(shì)更大。

7 結(jié)語

本文詳細(xì)描述了采用搭建腳手架實(shí)現(xiàn)觀測(cè)墩水準(zhǔn)高引測(cè)的方法，既保證了二等水準(zhǔn)觀測(cè)精度，又使得二等水準(zhǔn)觀測(cè)順利得以實(shí)施，其方法是可行的，可為將來在類似觀測(cè)條件下的二等水準(zhǔn)觀測(cè)中起到借鑒作用。