舟山連島工程是通過在舟山各海島間架設(shè)橋梁,將舟山本島與我省大陸(寧波市)相連,而橋梁施工必須要有足夠的高程精度,否則就會給整個工程的質(zhì)量帶來隱患。因此,連島工程中建立大陸與各海島間統(tǒng)一的高精度高程控制網(wǎng)是非常關(guān)鍵的問題。而大陸離最近的島嶼以及各島嶼間的海域距離也已超過國家一、二等水準(zhǔn)規(guī)范一般水準(zhǔn)測量的作業(yè)要求,所以需要采取跨海水準(zhǔn)測量這一特殊方法,將大陸水準(zhǔn)高程高精度地傳遞到對岸,滿足工程建設(shè)需要。
跨海水準(zhǔn)測量主要誤差來源
基于跨海水準(zhǔn)測量觀測的視線長度比一般水準(zhǔn)測量長得多,且前后視距相差很大,此時儀器的i角、地球彎曲差以及大氣垂直折光誤差都會對觀測成果產(chǎn)生較大影響。陸地上溫度與水面上溫度的不同,會使垂直折光誤差變得更加復(fù)雜,特別是當(dāng)跨海距離長達數(shù)公里時,海面受暖濕汽流影響造成的霧氣也會使照準(zhǔn)標(biāo)尺讀數(shù)精度大大降低,從而進一步增加了跨海水準(zhǔn)測量的難度。在諸多影響高程精度的誤差中,垂直折光誤差因時而異、因地而異的不確定性是最難處理的誤差,許多中外學(xué)者對此已進行了多年的研究并提出了種種對策,諸如同時段對向設(shè)站觀測、確定測區(qū)的折光系數(shù)c值進行改正等,但迄今為止,這一問題并沒有得到*的解決。因此,在垂直折光誤差復(fù)雜多變的海面上測量,如何采取措施減弱垂直折光誤差影響,是確保傳遞高程精度的重要保證。
跨海測量工作實施方案
舟山連島工程因地處海島,地形復(fù)雜,受海島地形限制,兩岸儀器設(shè)站難以保持同高,海上有時風(fēng)大浪急、氣候多變、交通困難,這些情況,都將對跨海測量成果質(zhì)量造成一定的影響。為確保連島工程高程精度,其首級高程控制網(wǎng)以二等精度組成閉合環(huán)線進行施測。為有效減弱垂直折光誤差影響,除選擇海域中最窄處跨海測量外,對過長的跨距利用海中小島過渡的方法進行,而陸地則以常規(guī)水準(zhǔn)方法施測。共有l(wèi)l處海域需進行跨海水準(zhǔn)測量方法施測,最長跨距為3.5公里,最短跨距為0.7公里。
測量精度和質(zhì)量保證措施
1、選用正確的跨海水準(zhǔn)測量方法
測距三角高程法是規(guī)范規(guī)定的跨海水準(zhǔn)測量方法中的一種,該方法適用于各種長短跨距不同的跨海測量,因其根據(jù)三角高程測量基本原理測定高差,兩岸儀器設(shè)站不需要嚴(yán)格保持同高(垂直角應(yīng)小于1。)。其“使用兩臺經(jīng)偉儀對向觀測,測定偏離水平視線的標(biāo)志傾角,用測距儀量測距離,求出兩岸高差”的特定方法,在長距離跨海測量中,對減弱垂直折光誤差影響效果明顯,根據(jù)《規(guī)范》8.9.4.2條e項“⋯ 可在測完半數(shù)測回后儀器相互調(diào)岸”,這對于在海上交通困難,測量中需及時進行兩岸儀器互相調(diào)岸觀測的其它跨海測量方法來說,優(yōu)勢更加明顯,不但節(jié)約了海上來回奔波的時間,提高了工作效率,也大大降低了跨海測量成本。
2、有利跨海測量場地的布設(shè)
跨海測線應(yīng)盡量避免東西向設(shè)置,若跨海兩岸呈東西相向時,應(yīng)采取適當(dāng)改變跨海測線角度進行布設(shè),以避免觀測視線正對日照。這時雖然增大了視線長度,但卻可以避免一岸清晰,另一岸模糊而降低照準(zhǔn)精度的弊端。根據(jù)海島多山的特定條件,兩岸可設(shè)站于山頂,使觀測視線遠離海面,并盡量選擇兩岸高度相近的跨海測線,限度地減少潮水漲退以及海水折光反射造成的觀測誤差影響。在同岸(儀器、標(biāo)尺點需互換位置)和異岸(需調(diào)岸觀測)設(shè)站時,采取固定儀器高度方法,不但能提高觀測速度,還能從中防止儀器高數(shù)值出錯,方便觀測成果計算和檢查,保證成果質(zhì)量。
3、嚴(yán)格掌握同時對向觀測原則
折光場是隨時間和空間發(fā)生變化的,不同時間、不同地點含有不同的折光影響。在當(dāng)前通訊十分方便的情況下,嚴(yán)格掌握同時開始、同時結(jié)束對向觀測的每一測回操作。由于兩岸基本相同的大氣垂直折光誤差可以在同步對向觀測取中數(shù)的結(jié)果中得到消除和減弱(不能全部抵消),從而得到較為正確的高差。
跨海測量實施檢驗和精度分析
通過多處跨海水準(zhǔn)測量的實施,對所傳遞到對岸的高程精度能否達到連島工程設(shè)計的精度要求,采取以同等精度、不同的作業(yè)方法進行了對比測量和檢驗。
1、用直接水準(zhǔn)測量方法檢驗
舟山連島工程中的桃天門大橋在水準(zhǔn)施測后期已合攏(尚未通車),對此段兩岸跨海水準(zhǔn)測量成果通過在建大橋以常規(guī)二等水準(zhǔn)測量方法進行檢測,兩種施測方法高差基本一致。
2、同精度兩次跨海水準(zhǔn)測量檢驗
對工程中用測距三角高程法施測的11條跨海測段高程,又采用經(jīng)偉儀傾角法進行同精度跨海水準(zhǔn)測量,施測的高差結(jié)果見表1。
注:海面距離實際只有2.4公里,測距三角高程法設(shè)置長度為4.2公里。
11條跨海段中有兩段高差超限,經(jīng)兩岸跨海點的延伸檢測證實,超限是由于這兩處布設(shè)在堤壩上的跨海點下沉所致,跨海測量高差正確。最長視距(3.5公里)的跨海測量,測距三角高程法所測高差是其它兩種方法施測高差的中數(shù)值,可見其精度較為可靠。
3、環(huán)線閉合差的檢驗
整個連島工程首級高程控制測量組成了一個大閉合環(huán)。其環(huán)閉合精度符合規(guī)范要求。
通過同精度不同方法的檢驗以及直接水準(zhǔn)觀測成果的比較,舟山連島工程跨海水準(zhǔn)測量高程精度*設(shè)計精度要求??绾y量雖然比跨水面靜止、變化不大的江河、湖泊難度大的多,垂直折光誤差的影響也較復(fù)雜,但只要觀測方法正確,措施到位,精心施測,跨海測量傳遞的高程精度是有保證的。
測距三角高程法跨海水準(zhǔn)測量在地形復(fù)雜、交通困難的海島施測,對減弱垂直折光誤差影響、提高成果質(zhì)量、提高工效具有一定的優(yōu)勢。
信息標(biāo)題:舟山連島工程的精密水準(zhǔn)測量
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