任务1.4 掌握水准测量的方法

1.4.1 水准点及水准路线

1.水准点

水准测量一般是在两水准点之间进行的，水准点是通过水准测量测定其高程的固定标志，一般以BM表示。水准点应按照水准路线等级，根据不同性质的土壤及实际需要，每隔一定的距离埋设不同类型的水准标志或标石。

水准点有永久性和临时性两种，永久性水准点由石料或混凝土制成，顶面设置半球状标志，在城镇区也有在稳固的建筑物墙上设置墙上水准点。图1.4.1（a）所示为永久性水准点，单位为mm，图1.4.1（b）所示为墙上水准点。水准点也可用混凝土制成，中间插入钢筋，或选定在突出的稳固岩石或房屋的勒脚，图1.4.1（c）所示木桩为临时性的水准点。

2.水准路线

为了便于观测和计算各点的高程，检查和发现测量中可能产生的错误，必须将各水准点组成一条适当的施测路线（称为水准路线），使之有可靠的校核条件。在水准路线上，两相邻水准点之间称为一个测段。

水准路线有以下三种形式：

（1）闭合水准路线。闭合水准路线是由一个已知高程水准点开始，顺序测定若干待求点后，又测回到原来开始的水准点。这样的水准路线称为闭合水准路线。如图1.4.2所示，BM为已知点，1、2、3、4为待求点。图中箭头方向表示测量时观测前进方向。

（2）附合水准路线。由一个已知高程水准点开始，顺序测定若干个待求点后，最后连测到另一个已知水准点上结束的水准路线，称为附合水准路线。如图1.4.3所示，A、B为已知高程点，1、2为待求点。

（3）支水准路线。由已知水准点开始测若干个待测点之后，既不闭合也不附合的水准路线称为支水准路线。支水准路线要往返观测。如图1.4.4所示为支水准路线。BM点高程已知，A、B为待求点。

1.4.2 水准测量的施测

1.水准测量的观测方法

图1.4.5所示为普通水准测量示意图。BM_A为已知水准点，其高程为90.310m；BM_B为待定高程的水准点。观测方法如下：

（1）在已知点BM_A立水准尺作为后视尺，选择合适的地点为测站，再选合适的地点为转点TP₁，踏实尺垫，在尺垫上立直前视尺。要求水准尺与水准仪之间的水平距离即视线长度不大于100m；前视距离与后视距离大致相等。

（2）观测者首先将水准仪粗平；然后瞄准后视尺，水准仪精平，读数；再瞄准前视尺，精平，读数，记录者同时记录并计算出一个测站的高差。

（3）记录者计算完毕，通知观测者搬往下一个测站。原后尺手也同时前进到下一个站的前视点TP₂。原前尺手在原地TP₁不动，把尺面转向下一个测站，成为后视尺。按照前一站的方法观测。重复上述过程，一直观测至待定点BM_B。

（4）记录者在现场应完成每页记录手簿的计算校核项，即

2.水准测量的记录方法

水准测量中的观测读数要记录在手簿上，普通水准测量记录的表格见表1.4.1。在水准测量记录表中的计算校核，只能检查计算是否正确，不能检查观测和记录是否有错。

1.4.3 水准测量的检核方法

1.测站校核

为了及时发现观测中的错误，保证每个测站的高差观测的准确，可以采取测站校核的方法。测站校核有两种方法。

（1）两次仪器高法（也称改变仪器高法）。在水准测量中，每一测站上用不同仪器高度来测定相邻两点间的高差两次，要求两次观测时要改变仪器的高度，使仪器的视准轴高度相差 10cm 以上。若两次测量得到的高差之差不超过限差，则取平均高差作为该站观测高差。两次仪器高法也可以采用两台仪器同时进行测量的高差进行校核。

（2）双面尺法（也称红、黑面尺法）。仪器高度不变，观测双面尺黑面与红面的读数，分别计算黑面尺和红面尺读数的高差，其差值在5mm以内时，取黑、红面尺所测高差的平均值作为观测成果。红面尺的常数分别为4.687m和4.787m。

2.水准路线校核

测站校核只能检查一个测站所测高差是否正确，但对于整条水准路线来说，还不足以说明它的精度是否符合要求。例如，从一个测站观测结束至第二个测站观测开始时，转点位置若有较大的变动，在测站校核中是不能检查出来的，但在水准路线成果上就反映出来了，因此，要进行水准路线成果的校核，以保证全线观测成果的正确性。

图1.4.2所示为闭合水准路线，已知BM点高程，通过测定1、2、3和4点高程后，再测回到BM点，测出的BM点高程应与原已知高程相等作为校核。

图1.4.3所示为一条附合水准路线，已知A 点和B点高程，通过测定1、2点高程后，再测到另一已知B 点，测出B点的高程应与原已知高程相等作为校核。

对于支水准路线，如图1.4.4所示，通过往返测量测定BM—B点高差，进行校核，往返测量高差的绝对值应相等，符号应相反。

1.4.4 水准测量应注意事项

（1）在测量工作之前，应对水准仪进行检验和校正。

（2）仪器应安置在稳固的地面上，以减少仪器下沉。在光滑地面上安置仪器，应防脚架滑倒，损坏仪器；在泥地上观测时要踩实脚架。

（3）前视和后视距离应大致相等，以消除或减少仪器有关误差及地球曲率与大气折光的影响。

（4）视线不宜过长，一般不大于100m；视线离地面的高度，一般不少于0.2m。

（5）水准尺应竖直立于桩顶或尺垫半圆球上，要注意水准尺的零端在下。尺垫位置要稳固，立尺点及尺底不应沾有泥土杂物。

（6）视差的存在，严重地影响了读数的精度，读数前，应注意消除视差。

（7）读取后视、前视读数前，应调节微倾螺旋，使水准管气泡居中，符合水准器两边半圆弧吻合，然后读数。读数要准确、果断和声音洪亮，读数后还应检查气泡是否居中。尺的像有正像或倒像，均应从大到小读取读数，并估读至毫米，该取四位数。

（8）记录读数时，记录员边记边回报，以便核对；记录要完整、清楚、正确；记录有误时不准擦去及涂改，应按规定进行修改。

（9）要注意保护好仪器的安全，搬站时要一手抱住仪器，一手抱住脚架。仪器不能让雨淋或烈日曝晒，应撑伞遮挡。仪器在测站上，观测者不要离开，要保护仪器的安全。