精密三角高程测量技术在高铁测量中的应用

精密三角高程测量技术在高铁测量中的应用

王显科 1 卢加超 2 杨银洲 3

1. 5138221991****8933； 2. 5003821998****8390； 3. 6203211995****3018

摘要：近年来，我国高铁建设事业取得了突飞猛进的发展，极大方便了人们日常出行，推动了社会进步与发展。而高铁建设是一项复杂且艰巨的工程，对施工有着极高的要求及标准，尤其是对距离的精准化测量更是重中之重，也是确保工程质量的关键。精密三角高程测量技术比起常规高程测量更具优势，在高铁测量中发挥了重要作用，下面本文就将结合常规高程测量法，重点探究精密三角高程测量技术在高铁测量中的应用优势及应用方法。

关键词：精密三角高程；测量技术；高铁；应用方法

引言：如今，高速铁路大都建设在特大高架桥之上，这就使得水准测量法不再适用，并且高铁建设线路较长，如果采取绕行方法测量，需要花费更长的测量时间，效率不高，虽然应用常规三角高程测量技术，能够有效测量较大高差，但是精度难以达到要求。而精密三角高程测量技术的应用则能有效弥补这一不足，既能做到较大里程的高差测量，又能保证测量精度，将极大提高了高铁测量的总体水平与质量。

1.常规高程测量的局限性

当前，在很多工程中都会使用到高程测量，几何水准测量、常规三角高程测量是应用最多的两种测量方法，而且都有各自应用的优势及不足。首先，需要直接对高程测量时，会用到几何水准测量，因为该测量方法能达到一定精度，但如果面对较为复杂的地形，这一优势将无法体现，而且会极大降低测量效率，影响测量精度。其次，三角高程作为一种间接测量法，不会受地形因素影响，测量效率更高，在管网工程、大比例地形图测绘中应用较为普遍，但高度角观测精度与距离测量精度不足，以及容易受大气垂直折光影响，都会导致该测量方法难以达到高精度标准，由此，在高铁这种对精度有着较高要求的工程中应用仍存在局限性。

2.精密三角高程测量技术的优势

比起常规高程测量存在的一些局限性，精密三角高程测量技术其精度更高、适用范围更广，因为该测量技术通常会与自动校准高精度全站仪结合使用，与全站仪对向观测以及测量时，能够免受大气垂直折光的干扰，这就保证了测量的精度能够达到既定要求。具体来说，在与自动校准高精度全站仪对向观测过程中，会将一个校准棱镜固定在另一个全站仪把手上，为了避免量取到仪器高度，会在一个测段上，让对向观测为偶数条边，在测段的起末水准点上将同一个棱镜且高度不变的立在上面。这样一来，就能有效限制观测边的长与高度角，从而减弱相对垂线偏差带来的影响。

3.高铁测量中精密三角高程测量技术的具体应用

3.1改装仪器

通常来说，自动校准高精度全站仪能够自动识别目标，需要保证标称的精度，控制好反射棱镜安装误差，前者不能低于0.5，后者要在0.1mm以内。

3.2观测起末水准点

在测段的水准点附近，架设好全站仪，通常，全站仪与测段距离不能超过20m，起末点的距离也要基本一致。然后开始架设棱镜，要按照操作要求牢固将其架设到水准点上，起末点使用的根杆为同一个，依据实际情况控制好长度，并要保持稳定不晃动，这样观测的高度角才能确保是精准的。低棱镜是两测回，高棱镜与之相同。要先在各个站测定温度与气压，将结果显示到全站仪中，然后再进行观测，这样做的好处是能够精准、科学的改正边长。

3.3对向观测的实施

在开展对向观测时，需要先依据仪器前进的方向，按照先后测站再前测站的观测顺序进行。在每一个测段上，都需要进行单棱镜的往返测量，也可以采取高低双棱镜的观测方法，如果使用这种观测方法，也需要遵循一定的顺序，即后低、前低、前高以及后高，这样才能保证观测的精度。支线测段则利用单棱镜进行往返观测。一条边的观测完成以后，就可以继续观测下一条边，需要注意的是，可以将前站保持不动状态的仪器视为下条边的后站，而下条边的前站则是原来的后仪器。在同一个测段上，对向观测需要控制边的条数，通常都为偶数条。

3.4进行二等水准测量的相关技术要求

在使用精密三角高程测量技术开展二等水准测量时，需要遵循一定的技术要求，控制好有关参数，设置等级为二等，当控制边长为100m时，采取两测回的方式，指标差的校准差为5、测回间垂直角校准差也为5、测回间测距校准差为3。如果是100~500m的边长采取四测回的方式；500~800m的边长采取六测回；800~1000m的边长采取八测回，各个校准差维持不变。

3.5采用精密三角高程观测时的注意事项

在高铁测量中，对精度有着极高的要求，采用精密三角高程测量技术能够满足精度要求，但是也有一些需要注意的地方，比如，观测时间的选择会受成像稳定性影响，如果选择中午前后观测，日照与大气湍流会对观测产生一定影响，望远镜成像会出现跳动问题，从而影响到高度角观测的精度。为此，这种情况下，不能随意缩短观测边长，而在日出及日落前后也不适宜观测边长，因为此时大气垂直折光系数变化较大，也会影响精度。此外，在自动照准观测时，棱镜的前侧不能有遮挡物影响视线，如果上空有雾团等自然障碍物，需要等到消散后再观测。对向观测时，如果一站的观测时间过长，就要重新开展一遍对向观测，以保证全程观测的精度。全站仪在整个观测的全程都需要保持稳定状态，不能出现轻微的晃动，如果遇到大风天气，需要提前布设好场地，保证架设的稳定性，避免中途出现晃动，并且在测段的起末水准点上将中杆放稳。

4.案例分析

某高铁客运专线，其中的一个路段，因为测量线路长度达到了400km以上，而且途径地形复杂，跨越河流较多，总体的测量条件是比较复杂的。为此，采用精密三角高程测量技术，并且依据二等水准，对测量结果进行了复测，同样达到了精度要求，且无问题与异常，每公里的测量误差都控制在了2.0mm以内，符合测量有关标准。某大山途径的高铁线路长约60km，有5个以上需要经过的山口与低谷，起伏高差非常大，最高达到2000m,该路段采用精密三角高程测量，线路在两个一等水准点上附和，存在11.5mm的闭合差，与有关要求符合。以上两个案例，每公里测量的高差全中误差、水准路线的闭合差，都与二等水准的技术要求契合，为此，在类似的高铁线路测量中，完全可以用精密三角高程测量法替代二等水准测量，将达到更显著的测量效果。

结束语：总之，在我国高铁建设不断深入下，将会面对更多复杂、崎岖的地形，为保证测量的精度，精密三角高程测量技术比起常规的高程测量，干扰因素会更少，测量效率及精度更高，能够节省更多人力、物力及测量成本，在今后高铁线路测量中将发挥更为显著的作用，有效推动我国高铁建设事业的进步及发展。

参考文献：

[1] 杨依彬. 精密三角高程测量在高铁桥墩沉降监测中的应用[J]. 中小企业管理与科技,2019(18):163-164.

[2] 汪帅. 高铁测量中精密三角高程测量技术的应用[J]. 建筑·建材·装饰,2018(6):72,79.

[3] 周彬,黄筱,曾飞翔. 精密三角高程测量在高铁桥墩沉降监测中的应用[J]. 建筑工程技术与设计,2020(31):365.