论文部分内容阅读
【摘 要】根据使用仪器和施测方法的不同，高程测量可分为水准测量、三角高程测量和气压高程测量。水准测量是高程测量中最常用、最精密的方法。测量方法的正确选用和检核办法是影响水准测量精度比较重要的两个因素。本文主要从水准测量的实施和检核办法进行探讨。中国论文网 http：//www.xzbu.com/2/view-4777419.htm
【关键词】水准测量；高差法；仪高法；检核
用水准仪测量高程，称为水准测量，它是利用一条水平视线，并借助水准尺，来测定地面两点间的高差。水准测量通常是从水准点引测其它点的高程。水准点有永久性和临时性[1]两种。国家等级水准点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它不易锈蚀材料制成的半球状标志。有些水准点也可设置在稳定的墙脚上，称为墙上水准点。
一、水准测量的方法
测定待测点高程的方法有高差法和仪高法两种。
1、高差法
当欲测的高程点距水准点较远或高差很大时，就需要连续多次安置仪器以测出两点的高差。如图1所示，若已知A点的高程，欲测定B点的高程。在A、B两点上竖立两根尺子，并在A、B两点之间安置一架可以得到水平视线的仪器。假设水准仪的水平视线在尺子上的位置读数分别为A尺（后视）读数为，B尺（前视）读数为，则A、B两点之间的高程差（简称高差）为
（1）
于是B点的高程为 （2）
（3）
这种利用高差计算待测点高程的方法，称高差法。这种尺子称为水准尺，所用的仪器称为水准仪。
图1 高差法
图2 仪高法
图3 水准路线形式
2、仪高法
仪高法是，计算一次仪高，就可以测算出几个前视点的高程。即放置一次仪器，可以测出数个前视点的高程。
仪高法的计算方法与高差法不同[2]，须先计算仪器视线高程 ，再推算前视点和中间点高程。为了减少高程传递误差，观测时应先观测转点，后观测中间点。
由上式（3）可以写为 （4）
如图2所示， 即 （5）
上式中是仪器水平视线的高程，常称为仪器高程或视线高程。
综上所述，高差法和仪高法都是利用水准仪提供的水平视线测定地面点高程。必须注意：
①前视与后视的概念一定要清楚，不能误解为往前看或往后看所得的水准尺读数。
②两点间高差是有正负的，计算高程时，高差应连其符号一并运算。在书写时，注意的下标，是表示B点相对于A点的高差； 则表示是A点相对于B点的高差。与的绝对值相等，但符号相反。
二、水准路线
在水准测量中，为了避免在测量成果中存在错误，保证测量成果能达到一定精度要求。布设时要根据测区的实际情况和作业要求，布设成某种形式的水准路线。在一系列水准点间进行水准测量所经过的路线，称为水准路线，形式主要有闭合水准路线、附合水准路线和支水准路线[3]。
1）闭合水准路线
如图3所示，从水准点出发，沿各待定高程点1、2、3进行水准测量，最后又回到原出发水准点，这种形成环形的路线，称为闭合水准路线。
2）附合水准路线
如图3所示，从水准点出发，沿各待定高程点1、2、3进行水准测量，最后又符合到另一个水准点。这种在两个已知水准点之间布设的路线，称为附合水准路线。
3）支水准路线
如图3所示，从水准点出发，沿各待定高程点1、2进行水准测量。这种从一个已知水准点出发，而另一端为未知点的路线，即不自行闭和，也不符合到其它水准点上，称为支水准路线。
三、水准测量的检核
水准线路测量中，各测站检核方法依据所使用的仪器不同而不同。高精度电子精密水准仪，仪器内置限差控制，在测量中由仪器自动控制测站数据。光学水准仪，水准测量中需要严格把握好对应水准测量等级的规范，前后视距差，前后视距和，前后视距累计误差，测站的奇偶性，尺高等有严格的要求。检核方法主要有下面几种类型：
1.计算检核
B点对A点的高差等于各转点之间高差的代数和，也等于后视读数之和减去前视读数之和，因此，=∑后-∑前可用来作为计算的检核。但计算检核只能检查计算是否正确，不能检核观测和记录时是否产生错误。
2.测站检核
B点的高程是根据A点的已知高程和转点之间的高差计算出来。若其中测错任何一个高差，B点高程就不会正确。因此，对每一站的高差，都必须采取措施进行检核测量。
1）双仪器高法 同一测站用两次不同的仪器高度（两次不同的仪器高度相差10cm以上），测得两次高差以相互比较进行检核。两次所测高差之差对于等外水准测量容许值为 ，对于四等水准测量容许值为 。超出此限差，必须重测，在此限差内，可取两次所测高差之差的平均值作为该站的观测高差。
2）双面尺法 仪器高度不变，立在前视点和后视点上的水准尺分别用黑面和红面各進行一次读数，测得两次高差，相互进行检核。两次所测高差之差的限差同双仪器高法。
3.成果检核
测站检核只能检核一个测站上是否存在错误或误差超限。由于温度、风力、大气折光、尺垫下沉和仪器下沉等到外界条件引起的误差，尺子倾斜和估读的误差，以及水准仪本身的误差等，虽然在一个测站上反映不很明显，但随着测站数的增多使误差积累，有时也会超过规定的限差。 因此为了正确评定一条水准路线的测量成果精度，应进行整个水准路线的成果检核。成果检核的方法，因水准路线布设形式的不同，校核时有所不同：
1）闭合水准路线检核
理论上闭合水准路线各段实测高差代数和值应等于零，即。
2）符合水准路线检核
理论上附合水准路线各段实测高差代数和值应等于两端已知高程的差值，即。
3）支水准路线检核
支水准路线本身没有检核条件，通常是用往、返水准路线测量方法进行路线检核。理论上往测高差与返测高差应大小相等，方向相反，即。
水准路线检核的优缺点：闭合路线对于起始点的精度过于依赖，一旦点位变动，无法发现；附合水准路线因为需要两个水准点，其精度可靠性好，控制点有问题时容易发现；支水准路线可靠性和精度稍差，如果不往返测量，就很难确定精度，往返测量时，与闭合水准路线类似。
校核时，高差测量值的限差有两种方法计算：其一是根据测站数进行计算，比如±12，其二是根据路线长度进行计算，比如±12。
前者缺点是：如果每站视距较小，则n多，限差偏大，适合坡度大的地方和山地进行测量。后者适合多种情况。
总之，水准测量方法和检核是测量中直接影响到工程质量的两项重要工作。水准测量后，要检查手簿，再计算各点间的高差。经检核无误后，才能进行计算和调整高差闭合差。最后计算各点的高程。否则应查找原因予以纠正，必要时应返工重测。
参考文献：
[1]马遇主编《测量放线工》，机械工业出版社
[2]李青主编《工程测量学》，测绘出版社
[3]李峰、赵雪云主编《建筑施工测量》，同济大学出版社
【关键词】水准测量；高差法；仪高法；检核
用水准仪测量高程，称为水准测量，它是利用一条水平视线，并借助水准尺，来测定地面两点间的高差。水准测量通常是从水准点引测其它点的高程。水准点有永久性和临时性[1]两种。国家等级水准点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它不易锈蚀材料制成的半球状标志。有些水准点也可设置在稳定的墙脚上，称为墙上水准点。
一、水准测量的方法
测定待测点高程的方法有高差法和仪高法两种。
1、高差法
当欲测的高程点距水准点较远或高差很大时，就需要连续多次安置仪器以测出两点的高差。如图1所示，若已知A点的高程，欲测定B点的高程。在A、B两点上竖立两根尺子，并在A、B两点之间安置一架可以得到水平视线的仪器。假设水准仪的水平视线在尺子上的位置读数分别为A尺（后视）读数为，B尺（前视）读数为，则A、B两点之间的高程差（简称高差）为
（1）
于是B点的高程为 （2）
（3）
这种利用高差计算待测点高程的方法，称高差法。这种尺子称为水准尺，所用的仪器称为水准仪。
图1 高差法
图2 仪高法
图3 水准路线形式
2、仪高法
仪高法是，计算一次仪高，就可以测算出几个前视点的高程。即放置一次仪器，可以测出数个前视点的高程。
仪高法的计算方法与高差法不同[2]，须先计算仪器视线高程 ，再推算前视点和中间点高程。为了减少高程传递误差，观测时应先观测转点，后观测中间点。
由上式（3）可以写为 （4）
如图2所示， 即 （5）
上式中是仪器水平视线的高程，常称为仪器高程或视线高程。
综上所述，高差法和仪高法都是利用水准仪提供的水平视线测定地面点高程。必须注意：
①前视与后视的概念一定要清楚，不能误解为往前看或往后看所得的水准尺读数。
②两点间高差是有正负的，计算高程时，高差应连其符号一并运算。在书写时，注意的下标，是表示B点相对于A点的高差； 则表示是A点相对于B点的高差。与的绝对值相等，但符号相反。
二、水准路线
在水准测量中，为了避免在测量成果中存在错误，保证测量成果能达到一定精度要求。布设时要根据测区的实际情况和作业要求，布设成某种形式的水准路线。在一系列水准点间进行水准测量所经过的路线，称为水准路线，形式主要有闭合水准路线、附合水准路线和支水准路线[3]。
1）闭合水准路线
如图3所示，从水准点出发，沿各待定高程点1、2、3进行水准测量，最后又回到原出发水准点，这种形成环形的路线，称为闭合水准路线。
2）附合水准路线
如图3所示，从水准点出发，沿各待定高程点1、2、3进行水准测量，最后又符合到另一个水准点。这种在两个已知水准点之间布设的路线，称为附合水准路线。
3）支水准路线
如图3所示，从水准点出发，沿各待定高程点1、2进行水准测量。这种从一个已知水准点出发，而另一端为未知点的路线，即不自行闭和，也不符合到其它水准点上，称为支水准路线。
三、水准测量的检核
水准线路测量中，各测站检核方法依据所使用的仪器不同而不同。高精度电子精密水准仪，仪器内置限差控制，在测量中由仪器自动控制测站数据。光学水准仪，水准测量中需要严格把握好对应水准测量等级的规范，前后视距差，前后视距和，前后视距累计误差，测站的奇偶性，尺高等有严格的要求。检核方法主要有下面几种类型：
1.计算检核
B点对A点的高差等于各转点之间高差的代数和，也等于后视读数之和减去前视读数之和，因此，=∑后-∑前可用来作为计算的检核。但计算检核只能检查计算是否正确，不能检核观测和记录时是否产生错误。
2.测站检核
B点的高程是根据A点的已知高程和转点之间的高差计算出来。若其中测错任何一个高差，B点高程就不会正确。因此，对每一站的高差，都必须采取措施进行检核测量。
1）双仪器高法 同一测站用两次不同的仪器高度（两次不同的仪器高度相差10cm以上），测得两次高差以相互比较进行检核。两次所测高差之差对于等外水准测量容许值为 ，对于四等水准测量容许值为 。超出此限差，必须重测，在此限差内，可取两次所测高差之差的平均值作为该站的观测高差。
2）双面尺法 仪器高度不变，立在前视点和后视点上的水准尺分别用黑面和红面各進行一次读数，测得两次高差，相互进行检核。两次所测高差之差的限差同双仪器高法。
3.成果检核
测站检核只能检核一个测站上是否存在错误或误差超限。由于温度、风力、大气折光、尺垫下沉和仪器下沉等到外界条件引起的误差，尺子倾斜和估读的误差，以及水准仪本身的误差等，虽然在一个测站上反映不很明显，但随着测站数的增多使误差积累，有时也会超过规定的限差。 因此为了正确评定一条水准路线的测量成果精度，应进行整个水准路线的成果检核。成果检核的方法，因水准路线布设形式的不同，校核时有所不同：
1）闭合水准路线检核
理论上闭合水准路线各段实测高差代数和值应等于零，即。
2）符合水准路线检核
理论上附合水准路线各段实测高差代数和值应等于两端已知高程的差值，即。
3）支水准路线检核
支水准路线本身没有检核条件，通常是用往、返水准路线测量方法进行路线检核。理论上往测高差与返测高差应大小相等，方向相反，即。
水准路线检核的优缺点：闭合路线对于起始点的精度过于依赖，一旦点位变动，无法发现；附合水准路线因为需要两个水准点，其精度可靠性好，控制点有问题时容易发现；支水准路线可靠性和精度稍差，如果不往返测量，就很难确定精度，往返测量时，与闭合水准路线类似。
校核时，高差测量值的限差有两种方法计算：其一是根据测站数进行计算，比如±12，其二是根据路线长度进行计算，比如±12。
前者缺点是：如果每站视距较小，则n多，限差偏大，适合坡度大的地方和山地进行测量。后者适合多种情况。
总之，水准测量方法和检核是测量中直接影响到工程质量的两项重要工作。水准测量后，要检查手簿，再计算各点间的高差。经检核无误后，才能进行计算和调整高差闭合差。最后计算各点的高程。否则应查找原因予以纠正，必要时应返工重测。
参考文献：
[1]马遇主编《测量放线工》，机械工业出版社
[2]李青主编《工程测量学》，测绘出版社
[3]李峰、赵雪云主编《建筑施工测量》，同济大学出版社