2.4　水准测量的方法

2.4.1　水准点

用水准测量方法测定高程的控制点称为水准点,简记为BM。水准点有永久性和临时性两种。

1.永久性水准点

国家等级水准点,如图2.14所示。一般用石料或钢筋混凝土制成,深埋到地面冻结线以下,在标石的顶面设有用不锈钢或其他不易锈蚀的材料制成的半球状标志。有些永久性水准点的金属标志也可镶嵌在稳定的墙脚上,称为墙上水准点,如图2.15所示。

2.临时性水准点

可以在地上打入木桩,也可在建筑物或岩石上用红漆画一个临时标志,作为临时水准点的标志。

2.4.2　简单水准测量、路线水准测量

水准测量根据已知水准点与待定水准点之间的距离远近、高差大小,待定点个数多少,可分为简单水准测量和路线水准测量。两者操作方法基本相同,区别在于前者一个测站即可求得待定点的高程,后者则要多站传递高程以求得各待定点高程。

1.简单水准测量

已知水准点到待定点之间的距离较近(小于200m),高差较小(小于水准尺长),由一个测站即可测出待定点的高程。其计算方法可以采用高差法或仪高法。

一个测站的基本操作程序如下。

(1)在两点之间安置水准仪,进行粗平。

(2)照准后视已知水准点的水准尺,精确整平,读出后视中丝读数。

(3)松开水平制动螺旋,照准前视待定点的水准尺,读出前视中丝读数。

(4)按式(2.1)～式(2.4)计算高差或视线高程,推算待定点的高程。

2.路线水准测量

在水准点间进行水准测量所经过的路线,称为水准路线。相邻水准点之间的路线称为测段。

2.4.3　水准路线

在一般的工程测量中,水准路线的布设形式有以下三种。

1.附合水准路线

(1)附合水准路线的布设方法。如图2.16所示,从已知高级水准点BMⅢ1出发,沿各待定高程点1、2、3、4进行水准测量,最后测至另一高级水准点BMⅢ2所构成的施测路线,称为附合水准路线。

(2)成果检核。附合水准路线各测段高差代数和,理论上应等于两个已知水准点BMⅢ1、BMⅢ2之间的高差。即

2.闭合水准路线

(1)闭合水准路线的布设方法。如图2.17所示,从一已知水准点BM1出发,沿待定高程点1、2、3、4进行水准测量,最后仍回到原水准点BM1所组成的环形路线,称为闭合水准路线。

(2)成果检核。闭合水准路线各测段高差代数和,理论上应等于零。即

3.支水准路线

(1)支水准路线的布设方法。如图2.18所示,从一已知水准点BMⅢ1出发,沿待定高程点1、2进行水准测量,其路线既不附合也不闭合,称为支水准路线。支水准路线无检核条件,必须往返观测以资校核。

(2)成果检核。支水准路线往测高差与返测高差代数和,理论上应等于零,即

2.4.4　路线水准测量的施测方法

1.外业观测、记录及计算

拟定出水准路线并选定水准点之后,即可进行水准路线的外业施测。如图2.19所示,水准点A的高程为27.354m,现拟测量B点的高程,其观测步骤如下。

(1)在起始水准点A上竖立水准尺,作为后视点。

(2)在路线上适当位置安置水准仪,并在路线的前进方向上选择转点TP1,在转点处放置尺垫,在尺垫上竖立水准尺作为前视点。仪器到两水准尺的距离应基本相等,最大差值不应超过20m;最大视距应不大于150m。

(3)观测员将仪器概略整平,照准后视尺,消除视差,精确整平,读取后视读数1.467并记入手簿,如表2.1所示。

(4)转动水准仪,照准前视尺,消除视差,精确整平,读取前视读数1.124并记入手簿。

(5)计算A、TP1两点间的高差,即hA1=1.467-1.124=+0.343(m),算出高差,记入手簿中相应位置,如表2.1所示。

(6)前视尺位置不动,变作后视,按步骤(2)～(5)进行操作,测到终点B为止。

2.水准测量的校核

(1)计算检核。为保证高差计算的正确性,应在每页手簿下方进行计算检核。检核的依据如下。

即各测站测得的高差的代数和应等于后视读数之和减去前视读数之和。

如表2.1中

所求两数相等,说明计算正确无误。

(2)测站检核。各站测得的高差是推算待定点高程的依据,若其中任何一测站所测高差有误,则全部测量成果就不能使用。计算检核仅能检查高差的计算是否正确,并不能检核因观测、记录原因导致的高差错误。因此,对每一站的高差还需进行测站检核。测站检核通常采用以下两种方法。

1)变动仪器高法。在同一测站上,改变仪器高度,两次测定高差。第一次测定后,重新安置仪器,使仪器高度的改变量不小于10cm,再进行第二次高差测定,两次测得的高差之差若不超过容许值(如等外水准测量为±6mm),则符合要求。取高差的平均值作为该测站的观测高差,否则需返工重测。

2)双面尺法。在同一测站上仪器高度不变,分别用水准尺的黑、红面各自测出两点之间的高差,若两次高差之差不超过容许值,同样取高差的平均值作为观测结果。