《测绘科技进展》
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关键词：一、二等水准测量；误差分析；分群现象；观测条件；精度控制
引言
众所周知，一、二等水准测量的核心任务在于精确测定两个控制点之间的高差。当控制点处于稳定状态时，两点间的高差可视为恒定值。然而在实际观测中，同一测段的往测与返测结果往往存在差异，导致观测成果不可避免地带有误差。令人困惑的是，为何大多数测段的往返高差不符值在允许范围内，而少数测段却出现超限现象，甚至极少数测段在多次重测后呈现明显的分群特征？本文旨在深入剖析这一现象的成因，并提出相应的改进策略。
1 分群现象的界定与特征
根据国家一、二等水准测量规范，分群现象是指：当某测段超限后经过两次或多次重测，发现同向观测结果趋于一致而异向观测结果间的高差不符值依然超限的现象。若同方向高差不符值小于限差的一半，则应取原测往返高差的中数作为往测结果，取重测往返高差的中数作为返测结果。
2 分群现象的典型案例分析
2.1 具体案例研究
以Ⅱ××线某分群测段为例，系统阐述分群现象产生的主要诱因。
(1)A—B 测段观测记录
(2)A—B 测段分群条件验证
该测段平均距离为8.2km，测段限差设定为±11.452mm，单程观测限差为±5.727mm。具体数据如下：
- 首往测高差：-26.6402m
- 首返测高差：+26.65846m
- 首往返高差不等差：+18.26mm（超出限差）
- 重往测高差：-26.64574m
- 重返测高差：+26.65907m
- 重往返高差不等差：+13.33mm（超出限差）
- 首往测与重返测高差不等差：+18.87mm（超出限差）
- 首返测与重往测高差不等差：+12.72mm（超出限差）
- 首往测与重往测高差不等差：+5.54mm（未超限）
- 首返测与重返测高差不等差：-0.61mm（未超限）
综合上述计算结果，该测段观测数据完全符合分群条件。依据数据取舍原则，应取首往返高差中数（-26.64933m）作为往测结果，取重往返高差中数（+26.65240m）作为返测结果，此时测段往返高差不等差为+3.07mm（小于限差）。
(3)A， B 测点地理环境说明
(4)重力异常对观测结果的影响实例
2.2 分群现象成因深度剖析
从观测手簿可提取以下关键信息：该测段位于沙石路面，观测方向为由西向东。由于路面土质稳定性较差，尺垫下沉现象较为严重，且搬站过程中后尺沉降时间延长，导致后尺读数增大，进而使往返高差不符值呈正值且数值增大。针对此类问题，建议采用打尺桩的方式固定尺垫，并通过缩短视距（平均每站前后尺距离控制在95m以内）来提升观测精度。此外，由于逆光观测站数较多，光线垂直折射对观测结果产生显著影响，因此配备遮阳伞至关重要。
通过数据分析（表4）可以发现：未经重力改正的环闭合差（-108.29mm）已超限，而Ⅰ宜沙线重力改正值最大，表明该路线存在较大的重力异常或海拔较高。由此可见，重力异常是导致往返高差不符值增大的重要因素之一。根据重力异常改正公式：
进一步分析表明，重力异常显著或海拔较高的区域，往返高差不符值往往较大。从地理图（图1）可知，A—B测段平均海拔为1000m，根据重力异常改正公式计算，该区段重力改正值也相对较大，未经重力改正的往返高差不符值同样表现出较大数值。
以湖北某市2000坐标系统转换项目为例，其中联测的二等水准环线总长约700km，测段数量110个，所有测段的往返高差不符值均小于三分之一限差，观测精度令人瞩目。深入分析可知，该项目地处江汉平原，平均海拔仅30m，农村道路多为水泥路面，观测条件极为理想，各项改正值之和较小，单程观测值非常接近最或然值，因此测段往返高差不符值极小，不会出现分群现象。
一、二等水准测量之所以采用往返观测方式，根本原因在于通过往返观测取中数的平差方法能够有效消除或减弱系统性误差（即性质相同、符号一致的误差）的影响。往返测光段对称原则正是为了利用这一特性消除光线折射对高差的影响。由此可见，若系统性误差越大，测段往返高差不符值将成倍增加。上述案例中的尺垫下沉、太阳光垂直折射、重力异常显著以及测段平均海拔较高等因素，均是系统性误差的主要来源。
作为一名从事一、二等水准测量工作多年的从业者，我观察到水泥路面和阴天观测的测段，其往返高差不符值普遍较小，这从侧面印证了观测条件对观测精度的决定性作用，同时也进一步佐证了尺垫下沉和太阳光垂直折射对往返高差不符值的重要影响。然而，要准确评估这些因素的影响程度，还需要通过实验进行验证。例如：在其他条件保持不变的情况下，通过增加尺垫重量或采用打尺桩方式穿越不稳定路面，验证尺垫下沉对高差的影响程度；对比晴天与阴天的观测结果，验证阳光折射的影响；比较相近测段的沥青路面与水泥路面不等差大小；对出现分群的测段分别在不同季节（春、夏、秋、冬）进行观测比较，从而得出更符合实际的结论。作为一线作业单位，我们虽未采用上述方法进行系统验证，但可以通过参与过的工程实例进行相关推论。
3 结论与建议
综上所述，分群现象是多种因素综合作用的结果，是同性质不利因素叠加影响的产物。其中，观测条件是导致分群现象产生的主要原因。只要我们充分掌握各种观测条件对高差的影响规律，就可以在观测前设计合理的观测方案，并采取针对性措施有效降低不利因素对观测成果的影响，从而提高工作效率和观测精度。
参考文献：待补充