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1、 第 1 页 共 5 页精密跨海水准测量在舟山连岛工程中的应用与分析精密跨海水准测量在舟山连岛工程中的应用与分析毛连连，盛志鹏（浙江省第一测绘院，杭州 310012）摘摘 要：要：大气垂直折光是跨海水准测量中影响高程精度的主要误差，本文介绍了在实践工作中如何采取措施减弱这一误差影响，提高高程精度及工作效率，并通过实例进行了精度分析。关键词：关键词：跨海水准测量；大气垂直折光；精度分析1 1 引言引言舟山连岛工程是通过在舟山各海岛间架设桥梁，将舟山本岛与我省大陆(宁波市)相连，而桥梁施工必需要有足够的高程精度，否则就会给整个工程的质量带来隐患。因此连岛工程中建立大陆与各海岛间统一的高精度高程控制
2、网是非常关键的问题。而大陆离最近的岛屿以及各岛屿间的海域距离也已超过国家一、二等水准规范一般水准测量的作业要求，所以需要采取跨海水准测量这一特殊方法，将大陆水准高程高精度的传递到对岸，满足工程建设需要。2 2 跨海水准测量主要误差来源跨海水准测量主要误差来源基于跨海水准测量观测的视线长度比一般水准测量长得多，且前后视距相差很大，此时仪器的 i 角、地球弯曲差以及大气垂直折光误差都会对观测成果产生较大影响。因陆地上温度与水面上温度的不同，会使得垂直折光误差变得更加复杂。特别当跨海距离长达数公里时，海面受暖湿汽流影响造成的雾气也会使照准标尺读数精度大大降低，从而进一步增加了跨海水准测量的难度。在诸
3、多影响高程精度的误差中，垂直折光误差因时而异、因地而异的不确定性是最难处理的误差，许多中外学者对此已进行了多年的的研究并提出了种种对策，诸如同时段对向设站观测、确定测区的折光系数 C 值进行改正等，但迄今为止，这一问题并没有得到彻底的解决。因此，在垂直折光误差复杂多变的海面上测量，如何采取措施减弱垂直折光误差影响，是确保传递高程精度的重要保证。3 3 跨海测量工作实施方案跨海测量工作实施方案舟山连岛工程因地处海岛，地形复杂，受海岛地形限制，两岸仪器设站难以保持同高，海上有时风大浪急、气候多变、交通困难，这些情况，都将对跨海测量成果质量造成一定的影响。为确保连岛工程高程精度，其首级高程控制网以二
4、等精度组成闭合环线进行施测（具第 2 页 共 5 页体施测路线见图 1） 。为有效减弱垂直折光误差影响，除选择海域中最窄处跨海测量外，对过长的跨距则利用海中小岛过渡的方法进行，而陆地则以常规水准方法施测。共有 11 处海域需进行跨海水准测量方法施测，最长跨距为 3.5 公里，最短跨距为 0.7 公里。图图 1 1 4 4 测量精度和质量保证措施测量精度和质量保证措施4.14.1 选用正确的跨海水准测量方法选用正确的跨海水准测量方法测距三角高程法是规范规定的跨海水准测量方法中其中的一种，该方法不但适用各种长短跨距不同的跨海测量，因其根据三角高程测量基本原理测定高差, 两岸仪器设站不需要严格保持同
5、高（垂直角应小于 1） 。其“使用两台经伟仪对向观测，测定偏离水平视线的标志倾角，用测距仪量测距离，求出两岸高差”的特定方法，在长距离跨海测量中，对减弱垂直折光误差影响效果明显，使用该方法根据规范8.9.4.2 条 e 项“ 可在测完半数测回后仪器相互调岸” ，这在海上交通困难，测量中需及时进行两岸仪器互相调岸观测的其它跨海测量方法来说，优势更加明显，不但节约了海上来回奔波的时间，提高了工作效率，也大大降低了跨海测量成本。4.24.2 有利跨海测量场地的布设有利跨海测量场地的布设跨海测线尽量避免东西向设置。若跨海两岸呈东西向望时，应采取适当改变跨海测线角度进行布设（见图 2） 。以避免观测视线
6、正对日照，这时虽然增大了视线长度，但却可以避免一岸清晰，另一岸模糊而降低照准精度的弊端。根据海岛多山的特定条件，两岸可设站于山顶，使观测视线远离海面，并尽量选择两岸高度相近的跨海测线，最大限度减少潮水涨退以及海水折光反射造成观测误差影响。在同岸（仪器、标尺点需互换位置）和异岸（需调岸观测）设站时，采取固定仪器高第 3 页 共 5 页度方法，不但能提高观测速度，从中还能防止仪器高数值出错，大大方便了观测成果计算和检查，相应的保证了成果质量。4.34.3 严格掌握同时对向观测原则严格掌握同时对向观测原则折光场是随时间和空间发生变化的，不同时间、不同地点含有不同的折光影响。在当前通讯十分方便的情况下
7、，严格掌握同时开始、同时结束对向观测的每一测回操作。由于两岸基本相同的大气垂直折光误差可以在同步对向观测取中数的结果中得到消除和减弱（不能全部抵消） ，从而得到较为正确的高差。5 5 跨海测量实施检验和精度分析跨海测量实施检验和精度分析我们通过多处跨海水准测量的实施，对所传递到对岸的高程精度能否达到连岛工程设计的精度要求，我们以同等精度、不同的作业方法进行了对比测量和检验。5.15.1 用直接水准测量方法检验用直接水准测量方法检验舟山连岛工程中的桃夭门大桥在水准施测后期已桥已合拢（尚未通车） ，对此段两岸跨海水准测量成果通过在建大桥以常规二等水准测量方法进行检测，二种施测方法高差基本一致，见表
8、 1。表表 1 1跨海 序号距离 （km）测距三角高 程法施测高 差（mm）直接二等水准施测高差 （mm）较差 （mm）限差 （mm）60.7977.8977.9-1.05.05.25.2 同精度两次跨海水准测量检验同精度两次跨海水准测量检验对工程中用测距三角高程法施测的 11 条跨海测段高程，又采用经伟仪倾角法进行同精度跨海水准测量，施测的高差结果见表 2表表 2 2跨海 序号跨海距离 （km）测距三角高程法 高差（mm）经伟仪倾角法高差（mm）较差 （mm）限差 （mm）10.94269.34322.1-52.85.7图图 2 2第 4 页 共 5 页跨海 序号跨海距离 （km）测距三角高
9、程法 高差（mm）经伟仪倾角法高差（mm）较差 （mm）限差 （mm）22.82587.52586.60.910.032.3-12856.1-12864.68.59.141.64820.24815.64.67.650.92124.82118.95.95.762.2977.8978.0-0.28.970.7-2807.2-2806.9-0.35.08*4.2/2.4-13903.5-13903.60.112.391.31873.21870.52.76.8101.0-7348.8-7355.06.26.03.511517.1-10.911.2113.8/3.511528.011538.3-10.3
10、11.7*海面距离实际只有 2.4 公里，测距三角高程法设置长度为 4.2 公里。11 条跨海段中有二段高差超限，经两岸跨海点的延伸检测证实，超限是这二处布设在堤坝上的跨海点下沉所致，跨海测量高差正确。最长视距(3.5 公里)的跨海测量，测距三角高程法所测高差是其它二种方法施测高差的中数值,可见其精度较为可靠。5.35.3 环线闭合差的检验环线闭合差的检验整个连岛工程首级高程控制测量组成了一个大闭合环。其环闭合精度符合规范要求，见表 3。表表 3 3首级高程控制网距离 （km）环闭合差 （mm）限差 （mm）二等水准环111.0-36.742.146 6 结束语结束语通过同精度不同方法的检验以及直接水准观测成果的比较，舟山连岛工程跨海水准测量高程精度完全满足设计精度要求。跨海测量虽然比跨水面静止、变化不大的江河、湖泊难度大的多，垂直折光误差的影响也较复杂，但只要观测方法正确，措施到位，精心施测，跨海测量传递的高程精度是有保证的。测距三角高程法跨海水准测量在地形复杂、交通困难的海岛施测，对减弱垂直折光误差影响、提高成果质量、提高工效具有一定的优势。参考文献：参考文献：第 5 页 共 5 页1国家一、二等水准测量规范 GB/T 12897-20062万剑华,高希余.顾及大气折光和垂线偏差影响的工程三维网平差.工程勘察，1994，5.
