任務1.4 掌握水準測量的方法

1.4.1 水準點及水準路線

1.水準點

水準測量一般是在兩水準點之間進行的，水準點是通過水準測量測定其高程的固定標志，一般以BM表示。水準點應按照水準路線等級，根據不同性質的土壤及實際需要，每隔一定的距離埋設不同類型的水準標志或標石。

水準點有永久性和臨時性兩種，永久性水準點由石料或混凝土制成，頂面設置半球狀標志，在城鎮區也有在穩固的建筑物墻上設置墻上水準點。圖1.4.1（a）所示為永久性水準點，單位為mm，圖1.4.1（b）所示為墻上水準點。水準點也可用混凝土制成，中間插入鋼筋，或選定在突出的穩固巖石或房屋的勒腳，圖1.4.1（c）所示木樁為臨時性的水準點。

2.水準路線

為了便于觀測和計算各點的高程，檢查和發現測量中可能產生的錯誤，必須將各水準點組成一條適當的施測路線（稱為水準路線），使之有可靠的校核條件。在水準路線上，兩相鄰水準點之間稱為一個測段。

水準路線有以下三種形式：

（1）閉合水準路線。閉合水準路線是由一個已知高程水準點開始，順序測定若干待求點后，又測回到原來開始的水準點。這樣的水準路線稱為閉合水準路線。如圖1.4.2所示，BM為已知點，1、2、3、4為待求點。圖中箭頭方向表示測量時觀測前進方向。

（2）附合水準路線。由一個已知高程水準點開始，順序測定若干個待求點后，最后連測到另一個已知水準點上結束的水準路線，稱為附合水準路線。如圖1.4.3所示，A、B為已知高程點，1、2為待求點。

（3）支水準路線。由已知水準點開始測若干個待測點之后，既不閉合也不附合的水準路線稱為支水準路線。支水準路線要往返觀測。如圖1.4.4所示為支水準路線。BM點高程已知，A、B為待求點。

1.4.2 水準測量的施測

1.水準測量的觀測方法

圖1.4.5所示為普通水準測量示意圖。BM_A為已知水準點，其高程為90.310m；BM_B為待定高程的水準點。觀測方法如下：

（1）在已知點BM_A立水準尺作為后視尺，選擇合適的地點為測站，再選合適的地點為轉點TP₁，踏實尺墊，在尺墊上立直前視尺。要求水準尺與水準儀之間的水平距離即視線長度不大于100m；前視距離與后視距離大致相等。

（2）觀測者首先將水準儀粗平；然后瞄準后視尺，水準儀精平，讀數；再瞄準前視尺，精平，讀數，記錄者同時記錄并計算出一個測站的高差。

（3）記錄者計算完畢，通知觀測者搬往下一個測站。原后尺手也同時前進到下一個站的前視點TP₂。原前尺手在原地TP₁不動，把尺面轉向下一個測站，成為后視尺。按照前一站的方法觀測。重復上述過程，一直觀測至待定點BM_B。

（4）記錄者在現場應完成每頁記錄手簿的計算校核項，即

2.水準測量的記錄方法

水準測量中的觀測讀數要記錄在手簿上，普通水準測量記錄的表格見表1.4.1。在水準測量記錄表中的計算校核，只能檢查計算是否正確，不能檢查觀測和記錄是否有錯。

1.4.3 水準測量的檢核方法

1.測站校核

為了及時發現觀測中的錯誤，保證每個測站的高差觀測的準確，可以采取測站校核的方法。測站校核有兩種方法。

（1）兩次儀器高法（也稱改變儀器高法）。在水準測量中，每一測站上用不同儀器高度來測定相鄰兩點間的高差兩次，要求兩次觀測時要改變儀器的高度，使儀器的視準軸高度相差 10cm 以上。若兩次測量得到的高差之差不超過限差，則取平均高差作為該站觀測高差。兩次儀器高法也可以采用兩臺儀器同時進行測量的高差進行校核。

（2）雙面尺法（也稱紅、黑面尺法）。儀器高度不變，觀測雙面尺黑面與紅面的讀數，分別計算黑面尺和紅面尺讀數的高差，其差值在5mm以內時，取黑、紅面尺所測高差的平均值作為觀測成果。紅面尺的常數分別為4.687m和4.787m。

2.水準路線校核

測站校核只能檢查一個測站所測高差是否正確，但對于整條水準路線來說，還不足以說明它的精度是否符合要求。例如，從一個測站觀測結束至第二個測站觀測開始時，轉點位置若有較大的變動，在測站校核中是不能檢查出來的，但在水準路線成果上就反映出來了，因此，要進行水準路線成果的校核，以保證全線觀測成果的正確性。

圖1.4.2所示為閉合水準路線，已知BM點高程，通過測定1、2、3和4點高程后，再測回到BM點，測出的BM點高程應與原已知高程相等作為校核。

圖1.4.3所示為一條附合水準路線，已知A 點和B點高程，通過測定1、2點高程后，再測到另一已知B 點，測出B點的高程應與原已知高程相等作為校核。

對于支水準路線，如圖1.4.4所示，通過往返測量測定BM—B點高差，進行校核，往返測量高差的絕對值應相等，符號應相反。

1.4.4 水準測量應注意事項

（1）在測量工作之前，應對水準儀進行檢驗和校正。

（2）儀器應安置在穩固的地面上，以減少儀器下沉。在光滑地面上安置儀器，應防腳架滑倒，損壞儀器；在泥地上觀測時要踩實腳架。

（3）前視和后視距離應大致相等，以消除或減少儀器有關誤差及地球曲率與大氣折光的影響。

（4）視線不宜過長，一般不大于100m；視線離地面的高度，一般不少于0.2m。

（5）水準尺應豎直立于樁頂或尺墊半圓球上，要注意水準尺的零端在下。尺墊位置要穩固，立尺點及尺底不應沾有泥土雜物。

（6）視差的存在，嚴重地影響了讀數的精度，讀數前，應注意消除視差。

（7）讀取后視、前視讀數前，應調節微傾螺旋，使水準管氣泡居中，符合水準器兩邊半圓弧吻合，然后讀數。讀數要準確、果斷和聲音洪亮，讀數后還應檢查氣泡是否居中。尺的像有正像或倒像，均應從大到小讀取讀數，并估讀至毫米，該取四位數。

（8）記錄讀數時，記錄員邊記邊回報，以便核對；記錄要完整、清楚、正確；記錄有誤時不準擦去及涂改，應按規定進行修改。

（9）要注意保護好儀器的安全，搬站時要一手抱住儀器，一手抱住腳架。儀器不能讓雨淋或烈日曝曬，應撐傘遮擋。儀器在測站上，觀測者不要離開，要保護儀器的安全。