第四节水准测量的方法

第四节水准测量的方法一、水准点用水准测量的方法测定的高程控制点，称为水准点，记为BM(BenchMark)。水准点有永久性水准点和临时性水准点两种。（1）永久性水准点国家等级永久性水准点，如图2-14所示。有些永久性水准点的金属标志也可镶嵌在稳定的墙角上，称为墙上水准点，如图2-15所示。建筑工地上的永久性水准点，其形式如图2-16a所示。图2-14国家等级水准点（2）临时性水准点临时性的水准点可用地面上突出的坚硬岩石或用大木桩打入地下，桩顶钉以半球状铁钉，作为水准点的标志，如图2-16b所示。图2-16建筑工程水准点a）永久性水准点b）临时性水准点二、水准路线及成果检核图2-15墙上水准点在水准点间进行水准测量所经过的路线，称为水准路线。相邻两水准点间的路线称为测段。在一般的工程测量中，水准路线布设形式主要有以下三种形式。1．附合水准路线（1）附合水准路线的布设方法如图2-17所示，从已知高程的水准点BM.A出发，沿待定高程的水准点1、2、3进行水准测量，最后附合到另一已知高程的水准点BM.B所构成的水准路线，称为附合水准路线。（2）成果检核从理论上讲，附合水准路线各测段高差代数和应等于两个已知高程BMABMBh1h2h3h4123图2-17附合水准路线的水准点之间的高差，即ABthHHh各测段高差代数和mh与其理论值thh的差值，称为高差闭合差hW，即)(ABmthmhHHhhhW（2-5）2．闭合水准路线（1）闭合水准路线的布设方法如图2-18所示，从已知高程的水准点BM.A出发，沿各待定高程的水准点1、2、3、4进行水准测量，最后又回到原出发点BM.A的环形路线，称为闭合水准路线。（2）成果检核从理论上讲，闭合水准路线各测段高差代数和应等于零，即0thh如果不等于零，则高差闭合差为：mhhW（2-6）BMAh1h2h3h4h51234图2-18闭合水准路线3．支水准路线（1）支水准路线的布设方法如图2-19所示，从已知高程的水准点BM.A出发，沿待定高程的水准点1进行水准测量，这种既不闭合又不附合的水准路线，称为支水准路线。支水准路线要进行往返测量，以资检核。（2）成果检核从理论上讲，支水准路线往测高差与返测高差的代数和应等于零。0bfhh如果不等于零，则高差闭合差为：BMA1hfhb图2-19支水准路线bfhhhW（2-7）各种路线形式的水准测量，其高差闭合差均不应超过容许值，否则即认为观测结果不符合要求。三、水准测量的施测方法转点用TP(TurningPoint)表示，在水准测量中它们起传递高程的作用。如图2-20所示，已知水准点BM.A的高程为HA，现欲测定B点的高程HB。AHABHBhAB大地水准面D＝1000mTP1ⅠTP4TP3h1ⅡTP2进行方向h22.3120.4502.4240.5582.0141.2231.9011.1081.9550.7402.0770.866h32.4130.9012.2870.771h40.4180.5332.4672.350h5ⅢⅣⅤ图2-20水准测量的施测1．观测与记录表2-1水准测量手簿测站测点水准尺读数/m高差/m高程/m备注后视读数前视读数+－12345671BM.A1.4530.580132.815TP.10.8732TP.12.5320.770TP.21.7623TP.21.3721.337TP.30.0354TP.30.8740.929TP.41.8035TP.41.0200.564B1.584134.009计算检核∑7.2516.0572.6871.493∑a－∑b=＋1.194∑h=＋1.194hAB=HB－HA=＋1.1942．计算与计算检核（1）计算每一测站都可测得前、后视两点的高差，即111bah222bah555bah将上述各式相加，得bahhAB则B点高程为：hHhHHAABAB（2）计算检核为了保证记录表中数据的正确，应对后视读数总和减前视读数总和、高差总和、B点高程与A点高程之差进行检核，这三个数字应相等。m194.1m057.6m251.7bam194.1m493.1m687.2hm194.1m815.132m009.134ABHH3．水准测量的测站检核（1）变动仪器高法是在同一个测站上用两次不同的仪器高度，测得两次高差进行检核。要求：改变仪器高度应大于10cm，两次所测高差之差不超过容许值（例如等外水准测量容许值为±6mm），取其平均值作为该测站最后结果，否则须要重测。（2）双面尺法分别对双面水准尺的黑面和红面进行观测。利用前、后视的黑面和红面读数，分别算出两个高差。如果不符值不超过规定的限差（例如四等水准测量容许值为±5mm），取其平均值作为该测站最后结果，否则须要重测。四、水准测量的等级及主要技术要求在工程上常用的水准测量有：三、四等水准测量和等外水准测量。1．三、四等水准测量三、四等水准测量，常作为小地区测绘大比例尺地形图和施工测量的高程基本控制。三、四等水准测量的主要技术要求见表2-2。表2-2三、四等水准测量的主要技术要求等级路线长度/km水准仪水准尺观测次数往返较差、附合或环线闭合差与已知点联测符合或环线平地/mm山地/mm三≤50DS1因瓦往返各一次往一次±12L±4nDS3双面往返各一次四≤16DS3双面往返各一次往一次±20L±6n注：L为水准路线长度（km）；n为测站数。2．等外水准测量等外水准测量又称为图根水准测量或普通水准测量，主要用于测定图根点的高程及用于工程水准测量。等外水准测量的主要技术要求见表2-3。表2-3等外水准测量的主要技术要求等级路线长度/km水准仪水准尺视线长度/m观测次数往返较差、附合或环线闭合差与已知点联测符合或环线平地/mm山地/mm等外≤5DS3单面100往返各次往一次±40L±12n注：L为水准路线长度（km）；n为测站数。五、三、四等水准测量1．三、四等水准测量观测的技术要求三、四等水准测量观测的技术要求见表2-4。表2-4三、四等水准测量观测的技术要求等级水准仪视线长度/m前后视距差/m前后视距累积差/m视线高度黑面、红面读数之差/mm黑面、红面所测高差之差/mm三DS110036三丝能读数1.01.5DS3752.03.0四DS3100510三丝能读数3.05.02．一个测站上的观测程序和记录一个测站上的这种观测程序简称“后—前—前—后”或“黑—黑—红—红”。四等水准测量也可采用“后—后—前—前”或“黑—红—黑—红”的观测程序。表2-5三、四等水准测量手簿(双面尺法)测站编号点号后尺上丝前尺上丝方向及尺号水准尺读数K+黑－红平均高差/m备注下丝下丝后视距前视距黑面红面视距差d⑴⑵⑼⑾⑷⑸⑽⑿后前后-前⑶⑹⒂⑻⑺⒃⒁⒀⒄⒅K为水准尺尺常数表中K12=4.787K13=4.6871BM.1-TP.11571119737.4-0.20739036337.6-0.2后12前13后-前13840551+0.83361715239+0.9320-1+1+0.83252TP.1-TP.22121174737.4-0.12196182137.5-0.3后13前12后-前19342008-0.07466216796-0.1750-1+1-0.07453TP.2-TP.31914153937.5-0.22055167837.7-0.5后12前13后-前17261866-0.14065136554-0.0410-1+1-0.14054TP.3-A1965170026.5-0.22141187426.7-0.7后13前12后-前18322007-0.17565196793-0.2740+1-1-0.1745每页检核∑⑼＝138.8∑［⑶＋⑻］＝32.700∑［⒂＋⒃］＝＋0.886－)∑⑽＝139.5－)∑［⑹＋⑺］＝31.814＝－0.7＝4站⑿＝＋0.886∑⒅＝＋0.4432∑⒅＝＋0.886总视距∑⑼＋∑⑽＝287.33．测站计算与检核（1）视距部分视距等于下丝读数与上丝读数的差乘以100。后视距离：⑼＝［⑴－⑵］×100前视距离：⑽＝［⑷－⑸］×100计算前、后视距差：⑾＝⑼－⑽计算前、后视距累积差：⑿＝上站⑿＋本站⑾（2）水准尺读数检核同一水准尺的红、黑面中丝读数之差，应等于该尺红、黑面的尺常数K（4.687m或4.787m）。红、黑面中丝读数差⒀、⒁按下式计算：⒀＝⑹＋K前－⑺⒁＝⑶＋K后－⑻红、黑面中丝读数差⒀、⒁的值，三等不得超过2mm，四等不得超过3mm。（3）高差计算与校核根据黑面、红面读数计算黑面、红面高差⒂、⒃，计算平均高差⒅。黑面高差：⒂＝⑶－⑹红面高差：⒃＝⑻－⑺黑、红面高差之差：⒄＝⒂－［⒃±0.100］＝⒁－⒀（校核用）式中0.100——两根水准尺的尺常数之差（m）。黑、红面高差之差⒄的值，三等不得超过3mm，四等不得超过5mm。平均高差：⒅21⒂＋［⒃±0.100］当K后＝4.687m时，式中取+0.100m；当K后＝4.787m时，式中取－0.100m。4．每页计算的校核（1）视距部分后视距离总和减前视距离总和应等于末站视距累积差。即∑⑼－∑⑽＝末站⑿总视距＝∑⑼+∑⑽（2）高差部分红、黑面后视读数总和减红、黑面前视读数总和应等于黑、红面高差总和，还应等于平均高差总和的两倍。即测站数为偶数时∑［⑶＋⑻］－∑［⑹＋⑺］＝∑［⒂＋⒃］＝2∑⒅测站数为奇数时∑［⑶＋⑻］－∑［⑹＋⑺］＝∑［⒂＋⒃］＝2∑⒅±0.100用双面水准尺进行三、四等水准测量的记录、计算与校核，