水准测量[1]

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水准测量是一种用于确定地面点高程的精密测量方法，广泛应用于地形测绘、工程建设、地质勘探以及变形监测等领域。其基本原理是利用水准仪和水准尺，通过测定两点之间的高差来推算未知点的高程。

水准测量的核心设备包括水准仪和配套的水准尺。水准仪是一种能够提供水平视线的光学仪器，操作者通过调整仪器使其处于水平状态后，读取水准尺上的刻度值。根据测得的前后视读数计算高差，进而求出待测点的高程。整个过程需要遵循严格的测量规范，以确保数据的精度和可靠性。

根据测量方式的不同，水准测量可分为普通水准测量、精密水准测量和三角高程测量等类型。普通水准测量适用于一般工程需求，而精密水准测量则用于国家高程控制网建立或高精度变形监测。现代技术的发展还引入了自动安平水准仪、数字水准仪以及GPS辅助测量手段，进一步提高了测量效率和精度。

水准测量具有操作简便、成本较低、精度高等优点，但也受到地形条件和视距限制的影响。在实际应用中，通常需要合理布设测站并进行误差校正，以保证成果的质量。总的来说，水准测量是地理信息获取和工程建设中不可或缺的重要技术手段。

(3) 水准支线 是由一已知高程的水准点开始xxx小区xx底商住宅楼临时用电施工方案，最后既不附合也不闭合到已知高程的水准点上的一种水准路线。这种形式的水准路线由于不能对测量成果自行检核，因此必须进行往测和返测，或用两组仪器进行并测(图2－3－1c)。

水准网 当几条附合水准路线或闭合水准路线连接在一起时，就形成了水准网(图2－3－1d、e)。水准网可使检核成果的条件增多因而可提高成果的精度。

二、水准测量的施测方法

（一）普通水准测量的观测顺序：

水准测量施测顺序如图2－3－2所示，图中A为已知高程的点，B为待求高程的点。

1．在已知高程的起始点A上竖立水准尺，作为后视尺；

2．在测量前进方向离起点不超过150m处设立第一个转点Z1，必要时可放置尺垫，并竖立水准尺，作为前视尺。

3．在离这两点等距离处I安置水准仪。仪器粗略整平后，先照准起始点A上的水准尺，用微倾螺旋使气泡符合后，读取A点的后视读数，并记入手簿；

4．然后照准转点Z1上的水准尺，气泡符合后读取Z1点的前视读数。把读数记入手簿，并计算出这两点间的高差。此时就算是完成了一个测站的观测过程。

5．将仪器迁至第二站，此时在转点Z1处的水准尺不动，仅把尺面转向前进方向。在A点的水准尺向前转移，水准尺安置在与第一站有同样间距的转点Z2，按在第I站同样的步骤和方法读取后视读数和前视读数，并计算出高差。这样九完成了第二站高差的观测。

6．如此继续进行直到待求高程点B。

1．在已知高程点上立尺，直接放在标石中心（或木桩）上；

2．仪器到前后水准尺的距离要大致相等，可用视距或脚步量测确定；

3．水准尺要扶直，不能前后左右倾斜；

4．尺垫仅用于转点，仪器搬站前，不能移动后视点的尺垫；

5．记录数据时不得涂改原始记录，有误或记错的数据应划去，再将正确数据写在上方，并在备注栏内注明原因。使记录簿干净、整齐。

（三）水准测量观测记录

观测所得每一读数应立即记入手簿，水准测量手簿格式见实习手簿。填写时应注意把各个读数正确地填写在相应的行和栏内。例如仪器在测站I时，起点A上所得水准尺读数2.073应记入该点的后视读数栏内，照准转点Z1所得读数1.526应记入Z1点的前视读数栏内。后视读数减前视读数得A、Z1两点的高差+0.547记入高差栏内。以后各测站观测所得均按同样方法记录和计算。各测站所得的高差代数和，就是从起点A到终点B总的高差。终点B的高程等于起点A的高程A、B间的高差。因为测量的目的是求B点的高程，所以各转点的高程不需计算。

为了节省手簿的篇幅，在实际工作中常把水准手簿格式简化格式（见实习手簿）。这种格式实际上是把同一转点的后视读数和前视读数合并填在同一行内，两点间的高差则一律填写在该测站前视读数的同一行内。其他计算和检核均相同。

在每一测段结束后或手簿上每一页之末，必须进行计算检核。检查后视读数之和减去前视读数之和是否等于各站高差之和，并等于终点高程减起点高程。如不相等，则计算中必有错误，应进行检查。但应注意这种检核只能检查计算工作有无错误，而不能检查出测量过程中所产生的错误，如读错记错等。检查测量过程中的差错，要采用下面将要叙述的方法。

三、水准测量成果的检核

为了保证水准测量成果的正确可靠，在进行内业计算前，对水准测量的成果必须进行检核。检核方法有测站检核和水准路线检核两种：

为防止在一个测站上发生错误而导致整个水准路线结果的错误，可在每个测站上对观测结果进行检核，方法如下：

1. 两次仪器高法 在每个测站上一次测得两转点间的高差后，改变一下水准仪的高度，再次测量两转点间的高差。对于一般水准测量，当两次所得高差之差小于5mm时可认为合格，取其平均值作为该测站所得高差，否则应进行检查或重测。

2. 双面尺法 利用双面水准尺分别由黑面和红面读数得出的高差，扣除一对水准尺的常数差后，两个高差之差小于5mm时可认为合格，否则应进行检查或重测。用双面尺进行水准测量的检核方法具体方法以后在讲。

(二) 水准路线的检核

1. 附合水准路线 为使测量成果得到可靠的检核，最好把水准路线布设成附合水准路线。对于附合水准路线，理论上在两已知高程水准点间所测得各站高差之和应等于起迄两水准点间高程之差。即

如果它们不能相等，其差值称为高程闭合差，用表示。所以附合水准路线的高程闭合差为：

高程闭合差的大小在一定程度上反映了测量成果的质量。

2. 闭合水准路线 在闭合水准路线上亦可对测量成果进行检核。对于闭合水准路线，因为它起迄于同一个点，所以理论上全线各站高差之和应等于零。即

如果高差之和不等于零，则其差值即就是闭合水准路线的高程闭合差。即

3. 水准支线 水准支线必须在起终点间用往返测进行检核。理论上往返测所得高差的绝对值应相等，但符号相反，或者是往返测高差的代数和应等于零。即

如果往返测高差的代数和不等于零，其值即为水准支线的高程闭合差。即

有时也可以用两组并测来代替一组的往返测以加快工作进度。两组所得高差应相等，若不等，其差值即为水准支线的高程闭合差。故

闭合差的大小反映了测量成果的精度。在各种不同性质的水准测量中，都规定了高程闭合差的限值即容许高程闭合差，用表示。一般水准测量的容许高程闭合差为：

式中L为附合水准路线或闭合水准路线的长度，在水准支线上，L为测段的长，均以公里为单位，n为测站数。

当实际闭合差小于容许闭合差时，表示观测精度满足要求，否则应对外业资料进行检查，甚至返工重测。

四、闭合差的调整和高程的计算

当实际的高程闭合差在容许值以内时，可把闭合差分配到各测段的高差上。显然，高程测量的误差是随水准路线的长度或测站数的增加而增加，所以分配的原则是把闭合差以相反的符号根据各测段路线的长度或测站数按比例分配到各测段的高差上。故各测段高差的改正数为：

式中和分别为各测段路线之长和测站数；

和分别为水准路线总长和测站总数。

举例说明：书P24，算例。

对于水准支线，应将高程闭合差按相反的符号平均分配在往测和返测所得的高差值上。

【例】在A、B两点间进行往返水准测量，已知HA=8.475m，，，A、B间线路长L=3km，求改正后的B点高程。

容许高程闭合差，，故精度符合要求。

改正后往测高差改正后返测高差故B点高程。

1．圆水准器的检验与校正

检验方法：转脚螺旋使圆水准器气泡居中，然后将仪器上部在水平方向绕竖轴旋转180°，若气泡仍居中，则表示圆水准器轴已平行于竖轴，若气泡偏离中央则需进行校正。

校正方法 用脚螺旋使气泡向中央方向移动偏离量的一半，然后拨圆水准器的校正螺旋使气泡居中。由于一次拨动不易使圆水准器校正得很完善，所以需重复上述的检验和校正，使仪器上部旋转到任何位置气泡都能居中为止；

2．望远镜十字丝的检验与校正

检验方法 先用横丝的一端照准一固定的目标或在水准尺上读一读数，然后用微动螺旋转动望远镜，用横丝的另一端观测同一目标或读数。如果目标仍在横丝上或水准尺上读数不变龙城知春小区冬期施工组织设计，说明横丝已与竖轴垂直。若目标偏离了横丝或水准尺读数有变化，则说明横丝与竖轴没有垂直，应予校正

校正方法 打开十字丝分划板的护罩，可见到三个或四个分划板的固定螺丝。松开这些固定螺丝，用手转动十字丝分划板座，反复试验使横丝的两端都能与目标重合或使横丝两端所得水准尺读数相同，则校正完成。最后旋紧所有固定螺丝；

3．水准管轴平行与视准轴的检验与校正

检验方法 在平坦地面选相距80～100m的A、B两点，在两点打入木桩或设置尺垫。水准仪首先置于离A、B等距的I点，测得A、B两点的高差

若视准轴与水准管轴不平行而构成i角，由于仪器至A、B两点的距离相等，因此由于视准轴倾斜，而在前、后视读数所产生的误差x也相等，所以所得的是A、B两点的正确高差。然后把水准仪移到AB延长方向上靠近B的Ⅱ点，再次测A、B两点的高差，必须仍把A作为后视点，根据正确高差可求出A尺的正确读数

设A尺的实际读数为a2，若a2’= a2,说明满足条件。当a2’＞ a2, 说明视准轴向下倾斜；a2’＜ a2,说明视准轴向上倾斜。若a2’－ a2＝±3mm时，需要校正。

校正方法：为了使水准管轴和视准轴平行，用微倾螺旋，使十字丝的横丝切于A尺的正确读数a2’处，此时视准轴由倾斜位置改变到水平位置，但水准管也因随之变动而气泡不再符合。用校正针拨动水准管一端的校正螺旋使气泡符合，则水准管轴也处于水平位置从而使水准管轴平行于视准轴。校正时先松动左右两校正螺旋，然后拨上下两校正螺旋使气泡符合。拨动上下校正螺旋时，应先松一个再紧另一个逐渐改正钢便桥专项施工方案，当最后校正完毕时，所有校正螺旋都应适度旋紧。

测量工作中由于仪器、人、环境等各种因素的影响，使测量成果中都带有误差。为了保证测量成果的精度，需要分析研究产生误差的原因，并采取措施消除和减小误差的影响。水准测量中误差的主要来源如下：

(一) 视准轴与水准管轴不平行引起的误差