四等水準(zhǔn)測(cè)量水準(zhǔn)尺讀數(shù)檢核計(jì)算方法探究

石清青，莊會(huì)華，楊 凡

（1.昆明鐵道職業(yè)技術(shù)學(xué)院，云南 昆明 650208；2.云南林業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，云南 昆明 650224）

水準(zhǔn)測(cè)量廣泛運(yùn)用于各領(lǐng)域測(cè)量工作，四等水準(zhǔn)測(cè)量則是諸多測(cè)量方法之中具有代表性的一種，是學(xué)習(xí)“工程測(cè)量”課程必須掌握的知識(shí)點(diǎn)，通過(guò)規(guī)范的外業(yè)測(cè)量操作與改良內(nèi)業(yè)計(jì)算數(shù)據(jù)將有效提高四等水準(zhǔn)測(cè)量的速度和精度[1]。

1 四等水準(zhǔn)測(cè)量觀測(cè)數(shù)據(jù)及水準(zhǔn)尺讀數(shù)的檢核方法

小區(qū)域地形測(cè)圖或施工測(cè)量中，多采用四等水準(zhǔn)測(cè)量作為高程控制測(cè)量的首級(jí)控制[2]。四等水準(zhǔn)每個(gè)測(cè)站的觀測(cè)步驟為黑—黑—紅—紅、后—前—前—后。每個(gè)測(cè)站的觀測(cè)順序如下：①先照準(zhǔn)后視尺黑面，精平儀器，分別依次讀取上、下、中3 絲讀數(shù)，并記為1、2、3 填寫表格數(shù)據(jù)；②照準(zhǔn)前視尺黑面，精平儀器，分別讀取上、下、中3 絲讀數(shù)，并記為4、5、6 填寫對(duì)應(yīng)表格數(shù)據(jù)[3]；③照準(zhǔn)前視尺紅面，精平儀器，讀取中絲讀數(shù)，記為7 填寫對(duì)應(yīng)表格數(shù)據(jù)；④照準(zhǔn)后視尺紅面，精平儀器，讀取中絲讀數(shù)，記為8 填寫對(duì)應(yīng)表格數(shù)據(jù)。四等水準(zhǔn)測(cè)量觀測(cè)記錄表如表1 所示。上述4 個(gè)觀測(cè)步驟，簡(jiǎn)稱為“后前前后（黑黑紅紅）”，通過(guò)上述觀測(cè)步驟可減弱或消除因儀器或尺墊下沉誤差的影響[4]。

表1 四等水準(zhǔn)測(cè)量觀測(cè)記錄表

水準(zhǔn)尺讀數(shù)的檢核，同一根水準(zhǔn)尺黑面與紅面中絲讀數(shù)之差如下：前尺黑面與紅面中絲讀數(shù)之差為（13）=（6）+K－（7），后尺黑面與紅面中絲讀數(shù)之差為（14）=（3）+K－（8），其中K 為紅面尺的起點(diǎn)數(shù)，為4.687 m 或4.787 m。

2 黑紅差內(nèi)業(yè)計(jì)算方法實(shí)施案例

2.1 案例背景

昆明鐵道職業(yè)技術(shù)學(xué)院2021級(jí)鐵道工程技術(shù)專業(yè)1、2 班共8 組學(xué)生，在校園四等水準(zhǔn)閉合導(dǎo)線測(cè)量綜合實(shí)訓(xùn)任務(wù)中將每站數(shù)據(jù)中水準(zhǔn)尺讀數(shù)檢驗(yàn)校核數(shù)據(jù)分為實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和對(duì)照數(shù)據(jù)2 組，依次通過(guò)傳統(tǒng)計(jì)算方法及簡(jiǎn)便計(jì)算方法完成水準(zhǔn)尺讀數(shù)檢核。本次案例隨機(jī)選取已滿足高差閉合差和規(guī)范參數(shù)的1 組數(shù)據(jù)中3個(gè)測(cè)站的計(jì)算數(shù)據(jù)為例。

2.2 黑紅差檢核數(shù)據(jù)計(jì)算方式對(duì)比分析

對(duì)照組黑紅差檢核數(shù)據(jù)根據(jù)傳統(tǒng)計(jì)算方法完成同一根水準(zhǔn)尺黑面與紅面中絲讀數(shù)之差：前尺黑面與紅面中絲讀數(shù)之差為（13）=（6）+K－（7），后尺黑面與紅面中絲讀數(shù)差為（14）=（3）+K－（8）[5]。實(shí)驗(yàn)組黑紅差檢核數(shù)據(jù)將傳統(tǒng)的計(jì)算方法簡(jiǎn)化為用水準(zhǔn)尺黑面讀數(shù)尾數(shù)與數(shù)字7 之和的個(gè)位數(shù)減去紅面讀數(shù)尾數(shù)完成檢核（例如：表2 測(cè)站編號(hào)1 中水準(zhǔn)尺前尺黑面與紅面中絲讀數(shù)之差（13）等于黑面讀數(shù)1.258 的尾數(shù)8 加上數(shù)字7 的和的尾數(shù)5，減去紅面讀數(shù)5.945 的尾數(shù)5，即8+7=15，5－5=0）。外業(yè)測(cè)量數(shù)據(jù)如表2 所示。

2.2.1 對(duì)照組計(jì)算數(shù)據(jù)

測(cè)站1 依據(jù)檢核計(jì)算公式檢核數(shù)據(jù)：前尺黑面與紅面中絲讀數(shù)之差為（13）=（6）+K－（7）=1.258+4.687－5.945=0 mm，后尺黑面與紅面中絲讀數(shù)之差為（14）=（3）+K－（8）=1.094+4.787－5.880=0.001m（1 mm）。

測(cè)站2 依據(jù)檢核計(jì)算公式檢核數(shù)據(jù)：前尺黑面與紅面中絲讀數(shù)之差為（13）=（6）+K－（7）=0.418+4.787－5.204=0.001 m（1 mm），后尺黑面與紅面中絲讀數(shù)之差為（14）=（3）+K－（8）=1.480+4.687－6.168=-0.001 m（-1 mm）。

測(cè)站3 依據(jù)檢核計(jì)算公式檢核數(shù)據(jù)：前尺黑面與紅面中絲讀數(shù)之差為（13）=（6）+K－（7）=0.559+4.687－5.246=0 mm，后尺黑面與紅面中絲讀數(shù)之差為（14）=（3）+K－（8）=1.945+4.787－6.731=0.001 m（1 mm）。

2.2.2 實(shí)驗(yàn)組計(jì)算數(shù)據(jù)

測(cè)站1 依據(jù)檢核計(jì)算公式檢核數(shù)據(jù)：前尺黑面與紅面中絲讀數(shù)之差為（13）=8+7=15，5－5=0 mm，后尺黑面與紅面中絲讀數(shù)之差為（14）=4+7=11，1－0=1 mm。

測(cè)站2 依據(jù)檢核計(jì)算公式檢核數(shù)據(jù)：前尺黑面與紅面中絲讀數(shù)之差為（13）=8+7=15，5－4=1 mm，后尺黑面與紅面中絲讀數(shù)之差為（14）=7+7=14，4－5=-1 mm。

測(cè)站3 依據(jù)檢核計(jì)算公式檢核數(shù)據(jù)：前尺黑面與紅面中絲讀數(shù)之差（13）=9+7=16，6－6=0 mm，后尺黑面與紅面中絲讀數(shù)之差為（14）=5+7=12，2－1=1 mm。

2.3 黑紅差檢核數(shù)據(jù)計(jì)算速度對(duì)比分析

2.3.1 草稿演算速度對(duì)比

從昆明鐵道職業(yè)技術(shù)學(xué)院2021 級(jí)鐵道工程技術(shù)專業(yè)1、2 班8 組學(xué)生中隨機(jī)選取5 名學(xué)生當(dāng)作對(duì)照組，實(shí)驗(yàn)組計(jì)算方法分別完成本案數(shù)據(jù)草稿演算測(cè)試，如表3 所示。

表3 實(shí)驗(yàn)組、對(duì)照組計(jì)算速度對(duì)比分析表

通過(guò)5 名學(xué)生具體計(jì)算統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)得知，對(duì)照組采用傳統(tǒng)計(jì)算方法完成黑紅面計(jì)算讀數(shù)平均用時(shí)98 s，實(shí)驗(yàn)組采用簡(jiǎn)便計(jì)算方法完成黑紅面計(jì)算讀數(shù)平均用時(shí)27 s，實(shí)驗(yàn)組平均速度比對(duì)照組快71 s。

2.3.2 計(jì)算便捷性對(duì)比

傳統(tǒng)計(jì)算方法完成黑紅面讀書校核計(jì)算，需完成3次4 位數(shù)的計(jì)算，計(jì)算過(guò)程相對(duì)煩瑣，利用簡(jiǎn)便計(jì)算方法完成黑紅面讀書校核計(jì)算只需完成2 位數(shù)計(jì)算，計(jì)算過(guò)程簡(jiǎn)單，計(jì)算便捷性優(yōu)于傳統(tǒng)計(jì)算方法。

2.3.3 計(jì)算正確率對(duì)比

通過(guò)分析對(duì)實(shí)驗(yàn)組、對(duì)照組全程測(cè)繪外業(yè)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)得知，在確保外業(yè)數(shù)據(jù)準(zhǔn)確的情況下，簡(jiǎn)便計(jì)算方法與傳統(tǒng)計(jì)算方法黑紅面校核計(jì)算數(shù)據(jù)正確率一致。

3 結(jié)束語(yǔ)

四等水準(zhǔn)測(cè)量過(guò)程中黑紅差檢核數(shù)據(jù)的計(jì)算直接影響測(cè)量過(guò)程讀數(shù)的速度和測(cè)量高程的準(zhǔn)確性，本文選取實(shí)驗(yàn)組和對(duì)照組2 組學(xué)生完成黑紅差檢核數(shù)據(jù)的計(jì)算對(duì)比測(cè)試。測(cè)試統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，實(shí)驗(yàn)組計(jì)算速度、計(jì)算便捷性、計(jì)算正確率均優(yōu)于對(duì)照組，黑紅差檢核數(shù)據(jù)的簡(jiǎn)便計(jì)算方法能有效地提高計(jì)算效率，為四等水準(zhǔn)測(cè)量檢核計(jì)算提供參考和借鑒。