2.2.2　水准测量的工具

1.水准点

用水准测量的方法测定的高程控制点称为水准点，简记BM。水准点可作为引测高程的依据。水准点分为永久性和临时性两种。永久性水准点可采用混凝土制成，顶面嵌入半球形金属标志，如图2-13（a）所示，金属半球的顶部是水准点的高程位置；在城镇地区，也可以将水准点的金属标志埋入稳定的建筑物的墙脚上，称为墙水准点，如图2-13（b）所示。临时性的水准点可采用大木桩，桩顶打入半球钉子，如图2-13（c）所示；也可以在稳固的物体上突出且便于立尺的地方做出标记。水准点设定后要编号，如1号水准点可记为BM1。

2.水准路线

一般情况下，从已知高程的水准点出发，要用连续水准测量的方法才能测出另一待定水准点的高程，在水准点之间进行水准测量所经过的路线称为水准路线。根据测区的情况不同，水准路线可布设成以下三种基本形式。

（1）闭合水准路线。如图2-14（a）所示，从已知高程的水准点BMⅠ出发，依次沿各待定高程点1，2，…，4进行水准测量，最后又回到原已知水准点BMⅠ，这种路线形式称为闭合水准路线。

（2）附合水准路线。如图2-14（b）所示，从已知高程的水准点BMⅠ出发，依次沿各待定高程点1，2，…，4进行水准测量，最后附合到另一个已知高程的水准点BMⅡ，这种路线形式称为附合水准路线。

（3）支水准路线。如图2-14（a）所示，从已知高程的水准点BMI出发，沿待定高程点5、6进行水准测量，既不闭合到原来水准点上，也不附合到另一水准点上，这种路线形式称为支水准路线。

3.水准测量的实测方法

（1）简单水准测量的观测程序。

1）在已知高程的水准点上立水准尺，作为后视尺。

2）在路线前进方向上的适当位置放置尺垫，在尺垫上竖立水准尺作为视尺。仪器距两水准尺间的距离基本相等，最大视距不大于150m。

3）安置仪器，使圆水准器气泡居中。照准后视标尺，消除视差，用微倾螺旋调节水准管气泡并且使其精确居中，用中丝读取后视读数，记入手簿。

4）照准前视标尺，使水准管气泡居中，用中丝读取前视读数，并记入手簿。

5）将仪器迁至第二站，同时第一站的前视尺不动，变成第二站的后视尺，第一站的后视尺移至前面适当位置成为第二站的前视尺，按第一站相同的观测程序进行第二站测量。

6）如此连续观测、记录，直至终点。

（2）复合水准测量的施测方法。

在实际测量中，因为起点与终点间距离较远或高差较大，一个测站不能全部通视，需要把两点间距分成若干段，然后连续多次安置仪器，重复一个测站的简单水准测量过程，这样的水准测量称为复合水准测量，它的特点就是工作的连续性。

4.水准测量的记录与计算

（1）高差法计算。由图2-15可知，每安置一次仪器，便可测得一个高差，即：

将以上各式相加，则：

即A、B两点的高差等于各段高差的代数和，也等于后视读数的总和减去前视读数的总和，按照BM高程和各站高差，可推算出各转点高程和B点高程。

最后由V点高程HB减去A点高程HA，即：

因而有：

（2）仪高法计算。仪高法的施测步骤与高差法基本相同。

仪高法的计算方法与高差法不同，须先计算仪高Hi，再推算前视点和中间点的高程。为了防止计算上的错误，还应进行计算检核，用下式进行检核。

5.水准测量的检核

（1）计算检核。

按上式分别计算记录中的计算检核式，若等式成立，说明计算正确，否则说明计算有错误。

（2）测站检核。

1）双仪高法。在同一个测站上，第一次测定高差后，变动仪器高度（大于0.1m以上），再重新安置仪器观测一次高差。两次所测高差的绝对值不超过5mm，取两次高差的平均值作为该站的高差，若超过5mm，则需要重测。

2）双面尺法。在同一个测站上，仪器高度不变，分别利用黑、红两面水准尺测高差，如果两次高差之差的绝对值不超过5mm，则取平均值作为该站的高差，否则重测。

（3）路线成果检核。

1）附合水准路线。为了使测量成果得到可靠的校核，最好把水准路线布设成附合水准路线。对于附合水准路线，理论上在两已知高程水准点间测得各站高差之和应等于起讫两水准点间的高程之差，即：

如果高差不能相等，其差值称为高差闭合差，用fh表示。所以附合水准路线的高差闭合差为：

高差闭合差的大小在一定程度上反映了测量成果的质量。

2）闭合水准路线。在闭合水准路线上也可对测量成果进行校核。对于闭合水准路线，因为它起始于同一个点，所以理论上全线各站高差之和应等于零，即：

如果高差之和不等于零，则其差值∑h就是闭合水准路线的高差闭合差，即：

3）支水准线路。支水准线路必须在起点、终点用往返测进行校核。理论上往返测所得高差绝对值应相等，但符号相反，或是往返测高差的代数和应等于零，即：

或：

如果往返测高差的代数和不等于零，其值即为支水准线路的高差闭合差，即：

有时也可以用两组并测来代替一组的往返测以加快工作进度。两组所得高差应相等，若不等，其差值即为支水准线路的高差闭合差。故：

闭合差的大小反映了测量成果的精度。在各种不同性质的水准测量中，都规定了高差闭合的限值即容许高差闭合差，用fh容表示。一般图根水准测量的容许高差闭合差为：

式中：L——附合水准路线或闭合水准路线的总长，对支水准线路，L为测段的长，均以“km”为单位；

n——整个线路的总测站数。