2.4 水准测量方法_工程测量学-QQ阅读男生科幻网

书名：工程测量学
作者名：李章树刘蒙蒙赵立主编
本章字数：3004字
更新时间：2020-08-28 04:54:39

2.4　水准测量方法

2.4.1　水准路线的形式

在水准点间进行水准测量所经过的路线，称为水准路线。根据测区已知高程水准点分布情况和实际需要，拟定水准路线。水准路线有以下几种形式（图2-16）。

图2-16　水准路线布设形式

（1）闭合水准路线

水准测量从一已知水准点出发，经过一系列高程待测点，最后闭合到起始点上的水准路线。这种形式的水准路线称为闭合水准路线，可以使测量成果得到检核［图2-16（a）］。

（2）附合水准路线

水准测量从一已知水准点出发，经过一系列高程待测点，结束于另一水准点的水准路线。这种形式的水准路线称为附合水准路线，可使测量成果得到可靠的检核［图2-16（b）］。

（3）支水准路线

又称水准支线，是由一已知水准点出发，最后既不附合也不闭合到已知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2-16（c）］。

（4）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2-16（d）］。水准网可使检核成果的条件增多因而可提高成果的精度，多用于面积较大的测区。

2.4.2　水准测量的施测方法

当待求高程的点与已知水准点相距较远或者高差较大时，采用分段测量。施测方法如图2-17所示，图中A为已知高程点，B为待求高程点。

图2-17中安置仪器的点Ⅰ，Ⅱ，…称为测站（Setup）。除已知点和未知点外，立标尺的点1，2，…称为转点（TP，Turning Points）。它们在前一测站先作为待求高程的点，然后在下一测站再作为已知高程的点，因此转点起传递高程的作用。

图2-17　水准测量外业实施

首先在已知高程的起始点A上竖立水准尺，在测量前进方向选择合适的地点为第一个转点TP₁，放上并踏紧尺垫，竖立水准尺。在这两点中间合适位置Ⅰ安置水准仪，要求水准尺与水准仪之间水平距离不大于100m。仪器粗略整平后，先照准起始点A上水准尺的黑面，用微倾螺旋使气泡符合后，读取A点的后视读数。然后同样照准TP₁上水准尺的黑面，气泡符合后读取TP₁点的前视读数。把读数记入手簿，并计算出这两点间的高差。此后在转点TP₁处的水准尺不动，仅把黑面转向前进方向。在A点的水准尺和Ⅰ点的水准仪则移至转点TP₂和测站Ⅱ，水准尺黑面朝向测站。采用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，直至观测至待求高程点B。

观测所得每一读数应立即记入手簿，水准测量手簿格式见表2-1。填写时应注意把各个读数正确地填写在相应的位置，采用对角线方式记录。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TP₁所得读数1.526应记入TP₁点的前视读数栏内。后视读数减前视读数得A、TP₁两点的高差+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∑h，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的高程加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。

表2-1　水准测量手簿

（1）计算检核

在每一测段结束后，必须进行计算检核。检查后视读数之和减去前视读数之和（∑a-∑b）是否等于各站高差之和（∑h），并等于。如不相等，则表示计算错误，应查明原因并予以纠正。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。检查测量过程中的错误，要采用测站检核和水准路线的成果检核。

（2）测站检核

为防止在一个测站上发生错误而导致整条水准路线结果的错误，提高测量效率，可在每个测站上对观测结果进行检核，不合格者，不得搬站。等级水准测量尤其如此，方法如下。

①变动仪器高法。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，一般应大于10cm，再次测量两转点间的高差。对于普通水准测量，当两次所得高差之差小于6mm时可认为合格，否则应重测。符合精度要求时取其平均值作为该测站高差成果。

②双面尺法。仪器高度不变，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，两次高差之差小于5mm时可认为合格，否则检查原因，进行重测。符合精度要求时取其平均值作为该测站高差成果。

（3）水准路线的成果检核

根据不同的地形和已知水准点的分布情况，测量时应选择最优的水准路线。

①附合水准路线。对于附合水准路线，将两个已知水准点间实测高差与已知高差进行比较，其差值称为高程闭合差，用，又称为高差闭合差，即

　　（2-4）

高程闭合差的大小在一定程度上反映了测量成果的精度。

②闭合水准路线。因为它开始和结束于同一个点，所以理论上全线各测站高差之和应等于零。如果高差之和不等于零，则其差值即∑h就是闭合水准路线的高程闭合差，即

f_h=∑h_测　　（2-5）

③支水准路线。为了检核，这种水准路线必须在起点和终点间进行往返测。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。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

f_h=∑h_往+∑h_返　　（2-6）

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

f_h=∑h₁-∑h₂　　（2-7）

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。当时，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。

2.4.3　观测成果处理

外业观测结束后，必须对外业观测手簿进行全面细致检查，确认无误后方可进行内业计算。

（1）计算水准路线的高程闭合差和允许高程闭合差

根据具体的水准路线进行的计算。

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，支水准路线中L为测段的长，均以km为单位；n为测站数。

（2）闭合差的分配与高程计算

当时，可把分配到各测段的实测高差上。高程测量误差的大小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以相反的符号根据各测段路线的长度或测站数成正比分配到各测段的高差上。故各测段高差的改正数为

或

　　（2-8）

式中，，为各测段路线长度和测站数；∑l，∑n为总水准路线长度和总测站数。

如果∑v_i=-f_h，则表示f_h分配正确，这也是计算中的一个检核条件。若改正数的总和不等于高差闭合差的反数，则表明计算有误，应重新计算；如因凑整引起的微小不符值，则可将它分配在最后一个测段上。实测高差加上相应即可得各测段改正后的高差。在计算中，若因尾数取舍问题而不符合此条件，则可通过适当取舍而使之符合。进而各终点高程就等于各测段起点高程加上两点间高差。