任務四 三、四等水準測量

一、高程控制測量概述

精確測定控制點高程的工作稱為高程控制測量。高程控制測量首先要在測區建立高程控制網。為了測繪地形圖或建筑物施工放樣以及進行科學研究工作而需要進行的高程測量，我國在全國范圍內建立一個統一的高程控制網。高程控制網由一系列的水準點構成，沿水準路線按一定的距離埋設固定的標志，稱為水準點。水準點分為臨時性和永久性水準點。

二、國家高程控制網

國家高程控制網分為一、二、三、四等四個等級。一、二等水準網是國家高程控制的基礎，一、二等水準路線一般沿著鐵路、公路進行布設，形成閉合水準網或附合水準網，用精密水準測量方法測定其高程；三、四等水準測量主要用于一、二等水準測量的加密，作為地形測量和工程測量的高程控制，布設閉合水準路線和附合水準路線。

三、圖根高程控制網

為了滿足測圖的需要，測定圖根點的高程稱為圖根控制測量，圖根高程控制網可以布設為水準網及三角高程網。圖根水準測量按五等水準測量方法測定其高程。

四、高程控制網的施測方法

三、四等高程控制網的施測方法一般采用水準測量方法，圖根高程網可采用水準測量方法或三角高程測量方法施測。

在水利水電工程施工測量和地形測量中，高程控制測量一般分為基本高程控制和加密高程控制?；究刂茰y量一般采用三、四等及以上等級水準測量，加密控制測量一般采用五等水準測量及三角高程測量。

1.三、四等及圖根水準測量的技術指標

在水利水電工程測量中，除了建立必要的平面控制，還要建立首級高程控制和圖根高程控制,而小區域內的首級高程控制常采用三、四等及圖根水準測量。三、四等及圖根水準測量的具體技術要求見表2-4。

2.三、四等水準測量的觀測方法

三、四等水準測量采用的儀器和觀測方法相近，只是觀測限差要求不同。下面以四等水準測量為例，介紹其觀測方法和記錄方法。

（1）測站觀測程序。在每一站上，首先安置儀器于前、后視點等距離處，調整圓水準器使氣泡居中，然后分別瞄準后、前視尺，估讀視距，使前、后視距離差不超過2m。如超限，則需移動前視尺或水準儀，以滿足要求。然后按下列順序進行觀測，并記錄于表2-5相應欄內：

1）照準后視尺黑面讀取下絲（1）、上絲（2）、中絲讀數（3）。

2）照準前視尺黑面讀取下絲（4）、上絲（5）、中絲讀數（6）。

3）照準前視尺紅面讀取中絲讀數（7）。

4）照準后視尺紅面讀取中絲讀數（8）。

在觀測中邊觀測邊記錄邊進行校核，各項計算符合表2-4中相應等級限差要求時才能搬站，否則應予重測。

三、四等水準測量常用儀器為DS3型水準儀，標尺為紅、黑兩面水準木標尺。作業之前，要對水準儀和水準尺進行檢驗，詳細檢驗項目和指標要求可參閱《國家三、四等水準測量規范》（GB/T 12898—2009）。在作業中為抵消因水準尺磨損而造成的標尺零點差，要求每一水準測段的測站數應為偶數站。

三、四等水準測量轉點使用尺墊，轉點應選擇堅硬的地面，尺墊要踩實。觀測應在標尺分劃線成像清晰穩定時進行，若成像不好，應酌情縮短視線長度。

以上三、四等水準觀測程序可簡稱為“后、前、前、后”，在地質比較硬的條件下四等水準測量可以采用“后、后、前、前”的觀測程序。

（2）測站計算與校核。測站的計算工作有下列幾項（參見表2-5）：

1）視距部分：

2）高差部分：

前視標尺黑、紅面讀數差(13)=K2+(6)-(7)，其絕對值不應超過3mm。

后視標尺黑、紅面讀數差(14)=K1+(3)-(8)，其絕對值不應超過3mm。

K1、K2分別為后、前兩水準尺的黑、紅面的起點差，亦稱尺常數，尺常數為4.687m和4.787m。

黑面高差(15)=(3)-(6)；紅面高差(16)=(8)-(7)。

黑、紅面高差之差(17)=(15)-［(16)±0.1］=(14)-(13)，其絕對值應小于5mm。

式中(16)0.1m是由于兩根水準尺紅面有起點差，二者相差0.1m，取“+”或“-”號應視紅面常數來確定，當后視尺常數K是4.687時，則紅面高差比黑面高差小，則應加上0.1m；反之，則應減去0.1m，計算見表2-5。

高差中數(18)=［(15)+(16)±0.1］/2，作為該測站所測的高差。

表2-5中括號內的數字表示觀測與計算檢核順序。當整個水準路線測量完畢，還應逐頁檢核計算有無錯誤，檢核的方法是：

先計算∑(3)、∑(6)、∑(8)、∑(7)、∑(9)、∑(10)、∑(15)、∑(16)、∑(18)，然后用下式校核：

四等水準觀測應注意的事項：

1）觀測時，必須用測傘遮蔽陽光，遷站時應一手抱住儀器一手抱住腳架，不準把儀器扛在肩上。

2）儀器若架設在較為松軟的地方觀測時，必須踩實腳架腿，以減小儀器下沉引起的誤差。

3）遷站時，只能將儀器和后視尺向前移動，本站的前視尺的尺墊不動，作為下一測站的后視尺。

4）除線路轉彎處，每一測站上儀器和前、后視水準尺應盡量在一條直線上。

（3）四等水準高程的計算。四等水準高程的計算方法與普通水準計算方法相同，只是閉合差的限差為，若滿足要求，進行高差閉合差的調整，計算各水準點的高程；反之，應進行重測。圖2-21為一附合四等水準路線，已知高程和觀測數據注記在圖上，其計算過程和結果見表2-6。

3.圖根水準測量

圖根水準測量，其技術指標見表2-4。仍然采用雙面水準尺施測，觀測程序采用“后-后-前-前”的觀測方法，記錄計算與四等水準基本相同，只是觀測限差和精度要求較低。若采用單面水準尺施測時，在測站上，應用不同儀器高測出兩個高差，其互差不得超過6mm，當符合限差要求后，取平均值作為最后觀測結果。其高程計算方法同四等水準測量計算。