自從威爾特廠首先研制出數(shù)字水準(zhǔn)儀以來，電子水準(zhǔn)儀" title="電子水準(zhǔn)儀">電子水準(zhǔn)儀逐步走向?qū)嵱?。目前?RTK 技術(shù)的不斷成熟和似大地水準(zhǔn)面的不斷精化使得大部分的水準(zhǔn)測量" title="水準(zhǔn)測量">水準(zhǔn)測量任務(wù)被取代；但是在需要高精度的城市測量工作中（如地鐵建設(shè)），水準(zhǔn)測量還是不可缺少的。受廣州市地下鐵道公司的委托，廣州市城市規(guī)劃勘測設(shè)計(jì)研究院承擔(dān)了廣州市軌道交通工程高程控制測量任務(wù)，并按照技術(shù)要求，采用了兩臺DiNi11 電子水準(zhǔn)儀，圓滿完成了相應(yīng)的水準(zhǔn)測量任務(wù)。
1 工程概況
根據(jù)《廣州市快速軌道交通線網(wǎng)規(guī)劃（2010 年線網(wǎng)實(shí)施目標(biāo)）》的要求，到 2010 年廣州市城市軌道開通線路：地鐵一號至七號線，合計(jì) 181.9 km，105 座車站；目前在建線路：地鐵二、五、六號線和八號線的部分區(qū)間。2010 年軌道交通線網(wǎng)規(guī)劃范圍基本上覆蓋整個(gè)廣州市城區(qū)，相應(yīng)的高程控制測量也覆蓋廣州市區(qū)。軌道交通線網(wǎng)高程控制網(wǎng)" title="控制網(wǎng)">控制網(wǎng)的建設(shè)，既要滿足擬建地鐵線路（六、七、八號線）施工測量的需要，又要聯(lián)測已建或在建地鐵線路高程控制網(wǎng)，將廣州地鐵線
路的高程控制統(tǒng)一布網(wǎng)，統(tǒng)一數(shù)據(jù)處理，建立統(tǒng)一的高精度高程控制系統(tǒng)；該項(xiàng)目是地鐵施工中的一項(xiàng)重要的控制系統(tǒng)。是保證地鐵施工沿設(shè)計(jì)標(biāo)高進(jìn)行的重要依據(jù)。2003 年 10 月按照專家組評審意見，最后確定在原規(guī)劃范圍的基礎(chǔ)上再適當(dāng)向北擴(kuò)展至嘉禾，西部同佛山相連，東部到達(dá)黃埔經(jīng)濟(jì)開發(fā)區(qū)，南部至南沙開發(fā)區(qū)黃閣鎮(zhèn)。
2 測量方案設(shè)計(jì)
2.1 測量儀器的選擇
電子水準(zhǔn)儀是以自動安平水準(zhǔn)儀為基礎(chǔ)，在望遠(yuǎn)鏡光路中增加了分光鏡和探測器 ，并采用條碼標(biāo)尺和圖像處理電子系統(tǒng)構(gòu)成的光機(jī)電測一體化的高科技產(chǎn)品。電子水準(zhǔn)儀與傳統(tǒng)儀器相比有精度高、速度快、效率高等特點(diǎn)，只需調(diào)焦和按鍵就可以自動讀數(shù)，減輕了勞動強(qiáng)度，特別是大大減輕了觀測員眼睛的疲勞。 DiNil1 只需讀取 30 cm 的條碼尺就可計(jì)算出正確結(jié)果；數(shù)據(jù)能自動記錄、檢核和處理，并能輸入電子計(jì)算機(jī)進(jìn)行后處理，可實(shí)現(xiàn)內(nèi)外業(yè)一體化。
2.2 測站最大偏差值的設(shè)定
DiNi11 電子水準(zhǔn)儀的每千米往返測量中誤差的標(biāo)稱精度是 ± 0.3 mm，顯然它能滿足所有等級的水準(zhǔn)測量要求。為控制測量精度，儀器有一項(xiàng)重要的設(shè)置，輸入在“后前前后”測量模式中測站最大偏差值。其設(shè)定應(yīng)根據(jù)水準(zhǔn)測量的等級而定，如果設(shè)得過高，測量中因外界條件的影響經(jīng)常會出現(xiàn)超限的警告，影響工作進(jìn)度；若設(shè)得過低，在測段的往返閉合差和水準(zhǔn)路線閉合差上將會出現(xiàn)超出限差要求的情況。在《國家一、二等水準(zhǔn)測量規(guī)范》中，一、二等水準(zhǔn)測量的基礎(chǔ)分劃所測高" title="測高">測高差之差分別為 0.5 mm 和 0.7 mm。經(jīng)多次測試，在此次二等精密水準(zhǔn)測量中，將測站最大偏差值設(shè)為 0.4 mm。這樣，在每站前后視距離、視距累計(jì)差和視線高度等方面，嚴(yán)格執(zhí)行國家水準(zhǔn)測量規(guī)范要求，即使在最不利的天氣 （如大氣變化劇烈的中午） 中測量，也只有極少數(shù)測站的最大偏差值超限，從而保證了測量的精度和進(jìn)度。
2.3 水準(zhǔn)網(wǎng)的布設(shè)
廣州市軌道交通工程 2010 年建設(shè)線路覆蓋面大，北至嘉禾，南至南沙黃閣，東至黃埔經(jīng)濟(jì)開發(fā)區(qū)，西至芳村滘口。按設(shè)計(jì)方案，本工程水準(zhǔn)網(wǎng)顧及了地鐵的遠(yuǎn)期規(guī)劃，如南部的南沙島環(huán)線軌道交通、北部的新機(jī)場、東部的科學(xué)城，留有了拓展延伸的余地。每條地鐵線路基本是一條水準(zhǔn)線路的走向。本工程水準(zhǔn)網(wǎng)由 16 個(gè)廣州市二等水準(zhǔn)點(diǎn)、已有的 24 個(gè)地鐵水準(zhǔn)點(diǎn)（一號線、二號線、三號線、四號線、廣佛線）和 132 個(gè)新埋設(shè)的水準(zhǔn)點(diǎn)構(gòu)成。根據(jù)二等水準(zhǔn)網(wǎng)應(yīng)布設(shè)成閉合環(huán)線的原則，新設(shè)的水準(zhǔn)路線的起、終點(diǎn)均與廣州市二等高程基準(zhǔn)網(wǎng)的水準(zhǔn)點(diǎn)聯(lián)接。本工程水準(zhǔn)網(wǎng)共 172 個(gè)水準(zhǔn)點(diǎn)，組成 10 個(gè)水準(zhǔn)閉合環(huán)，過河水準(zhǔn) 23 處。
3 軌道交通工程的精度要求
軌道交通工程控制網(wǎng)建立在城市控制網(wǎng)的基礎(chǔ)上，相對精度又高于城市控制網(wǎng)。它既保證全線首尾的平順銜接，又避免與設(shè)計(jì)使用的大量城市測量數(shù)據(jù)產(chǎn)生矛盾。由于工期、施工能力、環(huán)境保護(hù)的影響，軌道交通工程通常被分成數(shù)十個(gè)標(biāo)段進(jìn)行施工，工程點(diǎn)多、線長、面廣，各工點(diǎn)開工和建設(shè)時(shí)間各不相同，工程的銜接和建設(shè)周期較長，對各工點(diǎn)的銜接、區(qū)間隧道的貫通、軌道的鋪設(shè)都具有很高的精度要求。
因?yàn)榈罔F隧道允許橫向和高程貫通的極限誤差為± 50 mm，可得各工序的極限誤差：
1） 地面控制測量允許的極限誤差≤11.4 mm；
2） 豎井聯(lián)系測量允許的極限誤差≤22.8 mm；
3） 盾 構(gòu) 姿 態(tài) 定 位 測 量 允 許 的 極 限 誤 差 ≤22.8 mm。
4 應(yīng)用實(shí)踐及精度分析
廣州市軌道交通工程是優(yōu)化廣州交通網(wǎng)絡(luò)、為廣州經(jīng)濟(jì)提速的重大舉措。該項(xiàng)工程穿越大量繁忙的地段，人多車多，給水準(zhǔn)測量工作帶來很多困難。觀測過程中，我們采用了直桿式腳架，以減小來往的車輛對儀器的影響。當(dāng)行人和行駛車輛瞬間遮擋觀測視線，儀器雖然可以觀測讀數(shù)，但為了保證觀測成果的質(zhì)量和精度，仍進(jìn)行了重測。
在此次水準(zhǔn)測量過程中，采用了“后前前后”的測量模式，測站最大偏差值設(shè)為 0.4 mm，水準(zhǔn)測量路線大多為車輛行人非常多的柏油公路和水泥路，路線總長 546 km；測量時(shí)間為上午 8 時(shí)至 12 時(shí)和下午 14 時(shí)至 18 時(shí)。環(huán)線閉合差精度統(tǒng)計(jì)如下表 1 和表 2。
水準(zhǔn)測量作業(yè)結(jié)束后，每條水準(zhǔn)路線以測段往返測高差不符值計(jì)算每千米水準(zhǔn)測量高差中數(shù)的偶然中誤差：
式中， △為測段往返測高差不符值，以 mm 計(jì)； R 為測段長度，以 km 計(jì)；n 為測段數(shù)。
按上式計(jì)算整網(wǎng)的 M 為± 0.39 mm, 小于《國家一、二等水準(zhǔn)測量規(guī)范》中 1 mm 的限差要求。經(jīng)平差計(jì)算，單位權(quán)中誤差為± 1.26 mm，符合± 2.0mm 規(guī)定；最弱點(diǎn)高程中誤差為± 2.7 mm，高程精度平均為± 1.7 mm，滿足± 20 mm 的限差規(guī)定要求；成果資料滿足《國家一、二等水準(zhǔn)測量規(guī)范》。
本工程從選埋點(diǎn)階段、觀測初期和中期到結(jié)束階段，工程負(fù)責(zé)人不定時(shí)到外業(yè)進(jìn)行檢查和指導(dǎo)工作，并檢測了作業(yè)小組已經(jīng)觀測的 9 個(gè)測段，檢測高差差值最大為 1.13 mm，最小為 0.01 mm，平均為 0.3 mm（如表 3），可見觀測成果的精度非常高，完全可以滿足軌道交通工程各環(huán)節(jié)的高程控制要求。
5 結(jié) 語
電子水準(zhǔn)儀具有精度高、速度快、效率高的優(yōu)勢，觀測成果的精度指標(biāo)要比相應(yīng)的觀測標(biāo)準(zhǔn)要求有明顯提高，已被越來越廣泛地用于各種精密的工程測量中，在城市高程控制測量中將具有較好的應(yīng)用前景。目前，廣州地鐵三、四號線已開通，五號、六號線也正在加緊施工中。實(shí)踐證明，工程中所采取的相應(yīng)技術(shù)措施是有效的，所觀測的成果具有很高的精度，深受建設(shè)單位和委托單位的好評。測量中應(yīng)嚴(yán)格執(zhí)行現(xiàn)行的國家水準(zhǔn)測量規(guī)范的要求，并參照相應(yīng)等級的規(guī)范要求對儀器參數(shù)進(jìn)行合理的配置，并遵循 ISO 質(zhì)量管理體系，以保證測量工作優(yōu)質(zhì)高效地完成。