水文站基面与基本水准点考证范文

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《水文杂志》2014年第三期

1基面与基本水准点概况

睢县水文站属淮河流域涡河水系通惠渠基本水文站，位于睢县城郊乡，地理位置东经115°03′，北纬34°26′。该站1975年6月由原商丘地区水利局设立，基本水尺断面在通惠渠商睢公路桥上游5m,如图1所示断面Ⅰ，基本水准点为通BM3，绝对基面为黄海（56）基面，冻结基面与黄海（56）基面重合，即国冻差为零；同年7月基本水尺断面上迁65m，如图1所示断面Ⅱ,所用绝对基面及基本水准点没有变化；1978年9月基水尺断面从断面Ⅱ上迁1000m，如图1所示断面Ⅲ，站名不变，所用基本水准点为新设睢BM1，绝对基面采用黄海（56）没有变化；2005年基本水尺断面从断面Ⅲ再次上迁1800m，如图1所示断面Ⅳ，站名不变，所用基本水准点为新设SBM1，绝对基面采用国家基面发生变化。该站基面与基本水准点使用情况详见表2。该站设站后，基本水尺断面迁移3次，使用过3个基本水准点，绝对基面由黄海（56）变为国家基面，下面将按该站基本水准点的使用顺序依次进行考证分析。

2基面与基本水准点考证分析

2.1建站初通BM3使用时期（1975.6-1978.3）

2.1.1通BM3初测基面关系式计算该站1975年6月设立，7月基本水尺断面上迁65m，基本水准点为通BM3。通BM3是1973年水利局测量队因河道治理而设立的四等水准点，高程为57.425m,黄海（56）基面。该站设立后直接借用通BM3高程57.425m,并冻结之，1976年3月该站用同为四等水准点的通BM2对通BM3进行三等水准检测，并把测量成果编制在该站水文资料整编说明表上。查阅原始记录显示测量成果如下：（1）引据水准点通BM2，高程为57.077m；（2）往返高差不符值20.5mm,测距(L)3.03km,允许误差12姨L=21mm大于往返高差不符值（20.5mm），本次测量成果可以采用；（3）往返测量高差平均值0.368mm，本次测量通BM3高程为57.077+0.368=57.445mm,与通BM3原高程57.425mm之差为20mm小于允许误差（21mm），通BM3仍采用原高程57.425mm不变。该站(点通BM3)绝对基面与冻结基面关系如图2所示。其表达式为：本站冻结基面以上米数+0.000m=黄海（56）基面以上米数。对于基本水准点通BM3，标准高程Hg=57.425m，冻结高程Hd=57.425m，国冻差Hgd=0.000m。基面关系式为。

2.1.2通BM3及基面考证分析该站1975年建站后，直接借用水利局1973年通BM3测量成果，不符合“不得借用其它部门测量成果”的要求。1976年3月该站用同为四等水准点的通BM2对通BM3进行三等水准检测，并把检测成果作为复测成果编制在水文资料编印表格中。一是四等水准点之间没有必要进行三等水准测量，二是把不符合规范要求的检测成果编入编印表格，会给以后的考证工作带来很多麻烦。总之该站基本水准点通BM3初测及借用不符合规范要求。

2.2断面上迁睢BM1初测及初次复测（1978.3~1985.3）

2.2.1睢BM1初测基面关系式计算因断面Ⅱ测验条件不能满足规范要求，征得上级机关同意后，1978年9月基本水尺断面上迁1000m至断面Ⅲ，如图1所示。在断面上迁前该站即在断面Ⅲ附近设立新的基本水准点睢BM1，并于1978年3月从通BM3引测睢BM1，查阅原始记录显示测量成果如下：（1）引据水准点通BM3，高程为57.425m；（2）往返高差不符值4mm,测距(L)1.82km,允许误差12L16mm大于往返高差不符值（4mm），本次测量成果可以采用；（3）本次测量睢BM1高程为55.604m,并被采用冻结。以上测量成果以初测成果编入该站水文资料整编说明表中。该站（点睢BM1）绝对基面与冻结基面关系如图3所示。绝对基面没有变化，国冻差不变[2]，其表达式为：本站冻结基面以上米数+0.000mm=黄海（56）基面以上米数。对于基本水准点睢BM1，标准高程Hg=55.604m，冻结高程Hd=55.604m，国冻差Hgd=0.000m。基面关系式为：

2.2.2睢BM1初次复测基面关系式计算1981年3月该站对睢BM1进行复测，查阅原始记录显示测量成果如下：（1）引据水准点BM544，国家高级点，高程为54.471m；（2）往返高差不符值4mm,测距(L)8.4km,允许误差12L姨=35mm大于往返高差不符值（4mm），本次测量成果可以采用；（3）本次测量睢BM1高程为55.603m,与睢BM1原高程55.604m之差为1mm小于允许误差（35mm），复测符合，通BM3仍采用原高程57.425m不变。以上测量成果以复测成果编入该站水文资料整编说明表中。对于这次睢BM1复测，引测水准点为BM544，绝对基面黄海（56）没有变化，复测符合，经考证基本水准点没有变动，基面关系式为XVI型，冻结高程、国冻差、标准高程均不变。

2.2.3睢BM1初测、初次复测及基面考证分析1978年3月从通BM3引测睢BM1，此时睢BM1实际上是通BM3的校核水准点，该站把这次测量成果作为基本水准点睢BM1的初测成果并采用冻结，不符合规范要求（点通BM3等级不够高）。1981年3月睢BM1复测，符合规范要求，其成果完全可以作为初测成果，采用高程为55.603m，而不是55.604m。睢BM1复测高程尽管与不符合规范要求的初测高程误差只有1mm，不代表初测精度高，只是巧合，事实上以后的睢BM1复测连续多年出现问题，至今原因不明。

2.3睢BM1历次复测（1985.3~2005.11）

2.3.1睢BM1历次复测基面关系式计算1985年3月该站对睢BM1进行复测，查阅原始记录显示测量成果如下：（1）引据水准点BM544，国家高级点，高程为54.471m；（2）往返高差不符值20mm,测距(L)8.0km,允许误差12L姨=34mm大于往返高差不符值（20mm），本次测量成果可以采用；（3）本次测量睢BM1高程为55.552mm,与睢BM1原高程55.604mm之差为52mm大于允许误差（34mm），复测超限。基面关系式计算有两种方法：（1）相对于1978年睢BM1初测而言，引测水准点由通BM3变为BM544，绝对基面不变，复测超限，经与该站其它高程点对比睢BM1没有变动，基面关系式为XIV型，冻结高程、标准高程变化，国冻差不变。标准高程H（2）相对于1981年睢BM1复测而言，引测水准点BM544没有变化，绝对基面不变，复测超限，经与该站其它高程点对比睢BM1没有变动，基面关系式为Ⅵ型，冻结高程、国冻差、标准高程均不变。1995年、2000年该站对睢BM1进行复测，均为复测超限，复测结果与1985年复测结果大致相同。当时该站附近没有国家高级水准点，所以没有条件变换引测水准点进行检测。

2.3.2睢BM1历次复测及基面考证分析该站1985年、1995年、2000年3次出现复测超限的情况，原因比较复杂，可能是引测水准点变动、采用高程测错、复测限差过严所致，也可能是不同引测水准点误差传递带来的误差所致[1]。由于时过境迁，对复测超限的原因已经不可能考证清楚。关于基面关系式的采用问题，因为1981年睢BM1复测结果与1978年睢BM1初测结果比较接近，再加上用4.3.1方法1处理会带来水位资料不连续，所以采用4.3.1方法2Ⅵ型基面关系式比较合理，即基面关系式不变。复测超限作为遗留问题待以后解决。实际工作中该站也是这样处理的。

2.4断面再迁SBM1初测（2005.11~至今）

2.4.1SBM1初测基面关系式计算因重点站改造站址变化，基本水尺断面上迁1800m至断面Ⅳ，如图1所示，基本水准点为新设SBM1。该站按上级要求，在附近查找国家85基准水准点商开40（化名），作为新设水准点SBM1的引测水准点。水准线路如图4所示。经过两次往返闭合的三等水准测量，用两次测量结果的平均值求得老水准点睢BM1的国家基面高程为55.544m，新水准点SBM1的国家基面高程为52.853m。该站（点SBM1）国家基面与冻结基面关系如图5所示。该站变换引测水准点后，绝对基面变化，国冻差变化[2]。对老水准点睢BM1而言，引测水准点由BM544变为商开40，绝对基面由黄海（56）变为国家基面，复测超限（睢BM1新测高程为55.544m与原来采用高程55.604m相比较超限），经与该站其它高程点对比睢BM1没有变动，基面关系式为Ⅹ型，冻结高程不变，标准高程、国冻差变化。由于商开40没有黄海（56）高程，基面关系式计算只有一种方法也就是文献[1]中的方法一。标准高程Hg=55.544m变化，冻结高程Hd=55.604m不变，国冻差Hgd=Hg-Hd=-0.060m变化。基面关系式为：该站启用断面Ⅳ后，用新水准点SBM1的冻结高程52.913m接测水尺观测水位，站名不变。基面关系式为：本站冻结基面以上米数-0.060m=国家85基准以上米数。

2.4.2SBM1初测及基面考证分析该站2005年引测新水准点SBM1，完全符合规范要求，根据均值接近真值的原理，采用两次测量结果的平均值作为新水准点SBM1测定高程，更接近其真值，SBM1测定高程越接近真值以后复测符合的概率就越大，为今后的工作带来很多方便。刘琦在文献[7]中建议首次确定水文站基本水准点高程时，应至少采用2次往返测量的均值，尽管水文规范还没有此规定，本文推荐执行。此次断面上迁，用老水准点睢BM1求新水准点SBM1的国冻差，确保了该站断面上迁前后水位资料的一致性，如果用老水准点睢BM1接测水尺，能保证该站水位资料的连续性，而该站新水准点SBM1启用与新断面观测水位同时掩盖了水位资料的不连续，因为水位不连续的差值不会太大，对当年水位资料予以说明即可。由于新的引测水准点商开40没有黄海（56）高程，也只能如此处理。如果新的引测水准点商开40有黄海（56）高程，基面关系式还可以按文献[1]中其它方法计算，既能保证水位资料的一致性，又能保证水位资料的连续性。

3考证结论

睢县水文站基面与基本水准点考证分析结论如下：（1）1975年建站后，直接借用水利局1973年通BM3测量成果并冻结，1976年3月该站用同为四等水准点的通BM2对通BM3进行三等水准检测，并把检测成果作为复测成果编制在水文资料编印表格中是错误的，不符合水文规范要求。（2）1978年3月从通BM3引测睢BM1高程55.604m作为初测成果并冻结，不符合水文规范要求。1981年3月的复测成果可以作为睢BM1初测成果，采用高程为55.603m，而不是55.604m是合适的。（3）1985年、1995年、2000年3次出现复测超限的情况，原因比较复杂，按Ⅵ型基面关系式处理，基面关系式不变是正确的，复测超限作为遗留问题待以后解决。（4）2005年引测新水准点SBM1，采用两次测量结果的平均值作为新水准点SBM1测定高程，该高程更接近其真值。此次断面上迁，用老水准点睢BM1求新水准点SBM1的国冻差，保证了该站断面上迁前后水位资料的一致性。

4存在问题

（1）由于目前我国水文行业规范对水准点复测限差没有明确规定，按行业惯例把往返测量高差不符值或环闭合差限差作为复测限差使用[7]，本文复测基本水准点均采用支路线，复测限差亦用±12L姨来评价，是否正确，尚在研究之中。（2）校测水尺零点高程时，校测前后高程之差基本水尺大于10mm，比降水尺大于5mm时，采用校测后的高程[9-10]。也就是说基本水尺的复测限差是10mm，比降水尺的复测限差是5mm。作为水尺零点高程的高级点基本水准点复测限差为±12L姨（L小于1km按1km计算），如果基本水准点变动在±12L姨与10mm（比降水尺为5mm）之间，基本水准点采用高程不变化，而此时用基本水准点接测水尺，会使本来没有变化的水尺零点高程发生变化，致使水位资料不连续，显然用±12L姨来判断基本水准点是否变动不能满足水尺零点高程的精度要求，也不符合高级点精度应大于低级点的常规。那么如何解决基本水准点在±12L姨之内的变动问题，目前我国水文规范没有明确规定，实际工作中多用校核水准点或水尺零高来反算（该站亦然），这种办法实用但不科学。随着我国测绘事业的发展，本文正在探讨一种新的测量方法，基本水准点变动毫米级就能被精确测到，完全不需要依赖限差来判断。

5建议

（1）据本文接触我国水文资料（有的已经刊印成册）来看，睢县水文站基面与基本水准点考证出现的问题绝非个案，建议水利部水文局牵头对全国水文站基面与基本水准点进行考证分析并编制中国水文站基面与基本水准点考证大全。（2）我国历次水文规范，包括现行水文规范，对基面与基本水准点考证规定过于笼统，有的技术文件甚至出现错误，本文建议细化处理，希望水利部水文局主持召开全国水文行业研讨会，对文献[1]中基面关系式计算方法进行讨论后编入规范条文说明并收录考证典。

作者：刘琦陈顺胜江海涛杨新张铁印彭世想祝芳单位：河南省商丘水文水资源勘测局河南省水文水资源局黄河水利委员会三门峡库区水文水资源局