2.4　水準測量的方法

2.4.1　水準點

用水準測量方法測定高程的控制點稱為水準點,簡記為BM。水準點有永久性和臨時性兩種。

1.永久性水準點

國家等級水準點,如圖2.14所示。一般用石料或鋼筋混凝土制成,深埋到地面凍結線以下,在標石的頂面設有用不銹鋼或其他不易銹蝕的材料制成的半球狀標志。有些永久性水準點的金屬標志也可鑲嵌在穩定的墻腳上,稱為墻上水準點,如圖2.15所示。

2.臨時性水準點

可以在地上打入木樁,也可在建筑物或巖石上用紅漆畫一個臨時標志,作為臨時水準點的標志。

2.4.2　簡單水準測量、路線水準測量

水準測量根據已知水準點與待定水準點之間的距離遠近、高差大小,待定點個數多少,可分為簡單水準測量和路線水準測量。兩者操作方法基本相同,區別在于前者一個測站即可求得待定點的高程,后者則要多站傳遞高程以求得各待定點高程。

1.簡單水準測量

已知水準點到待定點之間的距離較近(小于200m),高差較小(小于水準尺長),由一個測站即可測出待定點的高程。其計算方法可以采用高差法或儀高法。

一個測站的基本操作程序如下。

(1)在兩點之間安置水準儀,進行粗平。

(2)照準后視已知水準點的水準尺,精確整平,讀出后視中絲讀數。

(3)松開水平制動螺旋,照準前視待定點的水準尺,讀出前視中絲讀數。

(4)按式(2.1)～式(2.4)計算高差或視線高程,推算待定點的高程。

2.路線水準測量

在水準點間進行水準測量所經過的路線,稱為水準路線。相鄰水準點之間的路線稱為測段。

2.4.3　水準路線

在一般的工程測量中,水準路線的布設形式有以下三種。

1.附合水準路線

(1)附合水準路線的布設方法。如圖2.16所示,從已知高級水準點BMⅢ1出發,沿各待定高程點1、2、3、4進行水準測量,最后測至另一高級水準點BMⅢ2所構成的施測路線,稱為附合水準路線。

(2)成果檢核。附合水準路線各測段高差代數和,理論上應等于兩個已知水準點BMⅢ1、BMⅢ2之間的高差。即

2.閉合水準路線

(1)閉合水準路線的布設方法。如圖2.17所示,從一已知水準點BM1出發,沿待定高程點1、2、3、4進行水準測量,最后仍回到原水準點BM1所組成的環形路線,稱為閉合水準路線。

(2)成果檢核。閉合水準路線各測段高差代數和,理論上應等于零。即

3.支水準路線

(1)支水準路線的布設方法。如圖2.18所示,從一已知水準點BMⅢ1出發,沿待定高程點1、2進行水準測量,其路線既不附合也不閉合,稱為支水準路線。支水準路線無檢核條件,必須往返觀測以資校核。

(2)成果檢核。支水準路線往測高差與返測高差代數和,理論上應等于零,即

2.4.4　路線水準測量的施測方法

1.外業觀測、記錄及計算

擬定出水準路線并選定水準點之后,即可進行水準路線的外業施測。如圖2.19所示,水準點A的高程為27.354m,現擬測量B點的高程,其觀測步驟如下。

(1)在起始水準點A上豎立水準尺,作為后視點。

(2)在路線上適當位置安置水準儀,并在路線的前進方向上選擇轉點TP1,在轉點處放置尺墊,在尺墊上豎立水準尺作為前視點。儀器到兩水準尺的距離應基本相等,最大差值不應超過20m;最大視距應不大于150m。

(3)觀測員將儀器概略整平,照準后視尺,消除視差,精確整平,讀取后視讀數1.467并記入手簿,如表2.1所示。

(4)轉動水準儀,照準前視尺,消除視差,精確整平,讀取前視讀數1.124并記入手簿。

(5)計算A、TP1兩點間的高差,即hA1=1.467-1.124=+0.343(m),算出高差,記入手簿中相應位置,如表2.1所示。

(6)前視尺位置不動,變作后視,按步驟(2)～(5)進行操作,測到終點B為止。

2.水準測量的校核

(1)計算檢核。為保證高差計算的正確性,應在每頁手簿下方進行計算檢核。檢核的依據如下。

即各測站測得的高差的代數和應等于后視讀數之和減去前視讀數之和。

如表2.1中

所求兩數相等,說明計算正確無誤。

(2)測站檢核。各站測得的高差是推算待定點高程的依據,若其中任何一測站所測高差有誤,則全部測量成果就不能使用。計算檢核僅能檢查高差的計算是否正確,并不能檢核因觀測、記錄原因導致的高差錯誤。因此,對每一站的高差還需進行測站檢核。測站檢核通常采用以下兩種方法。

1)變動儀器高法。在同一測站上,改變儀器高度,兩次測定高差。第一次測定后,重新安置儀器,使儀器高度的改變量不小于10cm,再進行第二次高差測定,兩次測得的高差之差若不超過容許值(如等外水準測量為±6mm),則符合要求。取高差的平均值作為該測站的觀測高差,否則需返工重測。

2)雙面尺法。在同一測站上儀器高度不變,分別用水準尺的黑、紅面各自測出兩點之間的高差,若兩次高差之差不超過容許值,同樣取高差的平均值作為觀測結果。