浅谈水准测量施工技术

摘要 高程测量是测量三项基本工作之一,它是测量地面上各点高程的工作，常用的有几何水准测量、三角高程测量、物理高程测量（包括：气压高程测量、液体静力水准测量）、GPS高程测量等，其中几何水准测量是高程测量最主要的方法，文章就水准测量的原理、使用、测量方法以及测量的误差分析及注意事项进行了详细的阐述。

关键词 水准测量；原理 ；测量方法；误差分析；注意事项

中图分类号P21 文献标识码A 文章编号 1674-6708（2011）46-0194-02

1 水准测量的原理

水准测量的原理是利用水准仪提供的一条水平视线，借助水准尺来测定地面两点间的高差，从而由已知点的高程和测得的高差，求出待定点的高程。现举例如下：

1.1直接测出AB两点的高差如图1所示

1.1.1 高差法

hAB=后视读数―前视读数，即：

待定点B点的高程：

1.1.2 仪高法(视线高法)：

1.2 间接测出AD两点间的高差

如果是长距离、多中间点的高程测量是通过高程传递实现的。 如上图2所示：hA1=a1-b1; h12=a2-b2；h2D=a3-b3; 因此AD两点间的高差为：hAD=HA1+H12+H2D=(a1-b1)+(a2-b2)+(a3-b3)=Σa-Σb； D点的高程为：HD=HA+hAD

2 水准仪类型及DS3微倾式水准仪的使用

水准测量所使用的仪器为水准仪，所使用的工具为水准尺和尺垫。水准仪按其精度划分为4个等级：精密水准仪DS05、DS1；普通水准仪DS3、DS10， D―大地测量；S―水准仪；后面的数字代表仪器的测量精度（每公里往返测高差中数的中误差，即精度）。水准仪按其构造可分为4种： 微倾式水准仪、自动安平水准仪、电子水准仪和数字水准仪目前，普通工程测量中最常用的水准仪是： DS3微倾式水准仪（或DS3自动安平水准仪，其使用方法如下：为测定A、B两点的高差，首先将水准仪安置在A、B两点之间，然后按以下4个步骤进行操作：

1）粗平（粗略整平）

其目的是使仪器竖轴铅直。调节三个脚螺旋使圆水准器气泡居中，气泡移动的方向始终与左手大拇指的运动方向一致。

2）瞄准（瞄准水准尺）

首先转动目镜调焦螺旋使十字丝清晰，转动望远镜瞄准水准尺，再转动物镜调焦螺旋使目标清晰。注意消除视差，如图3所示。

没有视差现象没有视差现象

3）精平（精确整平）

在每次读数之前，都应注视符合水准气泡观测窗，转动微倾螺旋使水准管气泡居中，即符合水准器的两端气泡影像对齐，只有当气泡已经稳定不动而又居中的时候，水准管轴水平，视准轴亦水平，即提供了一条水平视线。

4）读数（精确整平）

仪器精确整平后，即可用十字丝横丝（即中丝）在水准尺上读数。 读数按由小到大的方向，读出米、分米、厘米、并仔细估读毫米数。 读数记录一般均不加小数点，读记四位数，以毫米为单位。

3 水准测量方法与计算

3.1水准测量的外业实施

3.1.1水准点

事先埋设标志在地面上，用水准测量方法建立的高程控制点(Bench Mark)，常以BM表示。水准点分为永久性和临时性两种，其顶部通常为凸起的半球面, 用于放置水准尺。

3.1.2待定点高程的测量和计算检核

待定点高程的测量和计算检核，如图5所示。已知HA， 求高程HB，中间临时放置标尺的过度点1，2….称为转点，起高程传递作用, 常用TP表示，实测时转点上应使用尺垫 。

每测站高差：

各测站高差之和：

待定点B点高程：

3.1.3 测站检核

为保证每一测站的高差正确，或在误差允许范围之内，必须进行测站检核。测站检核有双仪高法和双面尺法：

1）双面尺法：黑面读数高差：； 红面读数高差：

红黑面高差之差：

最后高差中数：

2）双仪高法：改变仪器高度10cm以上，测出两次高差，进行检核。

3.2 水准测量的内业计算

按一定的原则将计算出的水准线路高差闭合差进行分配，确保各测段（或各测站）高差经改正后严格满足检核条件。

等外水准测量高差闭合差容许误差：山地：平地：

国家四等水准测量高差闭合差容许误差：山地：平地：

例如：附合水准测量业内计算

4 水准测量误差分析及注意事项

4.1水准测量误差

水准测量误差有3种：仪器误差、观测误差和仪器下沉和尺垫下沉误差。其中仪器多是因为仪器校正后的残余误差或者是水准尺误差(包含: 刻划、变形和零点误差等）。而观测误差一方面来自测量员主观的因素，比如读数误差和视觉产生的误差，另外就是水准管气泡居中误差。关于仪器下沉和尺垫下沉误差则是仪器放置不当，在具体的测量中都要注意，对各个方面进行全面的检查完毕之后方可测量、读数、记录。

4.2外界条件的影响

外界对测量的影响主要是地球曲率和大气折光的影响，这是因为在晴天，地面温度高，空气的密度较上面的稀，光线向上折射。为了避免这些影响，在测量时要视线高出地面0.3m，选择合适的天气（阴天、晚上、无风等），避开不利的环境（日出后、日落前半小时、中午、大风等），最主要的是要求前后视距离应相等。最后就是还受到温度的影响，热胀冷缩对仪器会有一定的影响，所以也影响精确读数，但这毕竟是微乎其微的。

参考文献

[1]吴祖仰，刘国辉.再论水准测量往、返测高差较差()的相关性[J].测绘信息与工程，1991(2).

[2]邹自力.水准测量外业记录程序设计[J].北京测绘，1995(2).

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