2.3 水准测量的一般方法和要求
2.3.1 水准点与水准路线
2.3.1.1 水准点
为了统一全国的高程系统、满足各种工程建设的需要，我国已建立了统一的高程控制网，其是以黄海多年平均海水面作为高程起算面，称为1985年国家高程基准。水准原点设在青岛，高程为72.2604m。全网分为一、二、三、四共4个等级，下一级控制网依据上一级控制网建立。
在水准测量中，在实地选定点位、做相应标志，测定其高程并用该标志顶部作为其高程数据在野外保存的位置，这样的野外点称为水准点，在地形图上用“⊗”符号表示，水准点的编号最前面用字母BM表示。水准点有永久性和临时性两种。国家等级永久性水准点如图2 13（a）所示，一般用混凝土制成，埋到冻土线以下，顶部镶嵌不易锈蚀材料制成的半球形标志。等级较低的永久性水准点，制作和埋设可简单些，如图2 13（b）所示。临时性水准点可利用地面上凸出稳定的坚硬岩石等，用红色油漆标记；也可将木桩等打入地面，并在桩顶钉入铁钉来标记点位，如图2 13（c）所示。
图2 13 水准点（单位：m）
2.3.1.2 水准路线
水准测量前应根据要求布置并选定未知水准点的位置，埋设好水准点标石，拟定水准路线形式。一般有以下几种：
（1）支水准路线。这是由一已知高程的水准点开始，向未知高程点进行施测，不与其他已知高程的水准点进行联测的一种水准路线。这种水准路线不能对测量成果进行检核，
图214 水准路线
—已知高程点；
—未知高程点
因此必须进行往返观测，或每站高差进行
两次观测[图2 14（a）]。
（2）附合水准路线。这是水准测量从一个已知高程的水准点开始，沿途经过若干未知高程点，最后结束于另一已知水准点的路线。这种路线可使测量成果得到可
靠的检核[图2 14（b）]。
（3）闭合水准路线。这是水准测量从已知高程的水准点开始，沿途经过若干未知高程点，最后又闭合到这个水准点上的水准路线。这种路线也可以使测量成果得
到检核[图2 14（c）]。
（4）水准网。当几条附合水准路线或闭合水准路线连接在一起时，组成网形，就形成了水准网[图2 14（d）]。水准网可组成对观测成果更多的检核条件，从而提高成果的精度。
2.3.2 水准测量方法
当未知高程点距离已知高程点较远或高差较大时，仅安置一次仪器不能直接测得两点间的高差。此时应连续设站测量，将各测站高差累计，即可求得所需的高差值。
如图215所示，已知水准点BMA点高程为520.000m，现要测B点的高程，其观测步骤如下：
图215 普通水准测量示意图
BMA、B之间距离比较远，中间设立两个转点TP1、TP2，在BMA、TP1两点上分
别立水准尺，架设水准仪于距离BMA、TP1两点大致相当的位置处1处（称为测站）。分别读取后视读数a1和前视读数b1并记入水准测量手簿（表21），计算出BMA、TP1
间的高差。依次测出TP1、TP2和TP2、B间的高差，即：
h1=a1-b1 h2=a2-b2 h3=a3-b
㊣
╮
3╯
（2 5）
BMA、B之间的高差为三测站测得的高差之和，即：
hAB=∑hi=∑ai-∑bi
（2 6）
则B点的高程为：
HB=HA+hAB
（2 7）
记录和计算见表21，计算检核中算出的∑h应与∑ai-∑bi相等，如不等，则表明表中的计算存在错误。该表的内容只能检核计算是否正确，不能检查测量过程中存在的读数错误，也提高不了测量的精度。
表2 1
普通水准测量记录表
在上述测量过程中，由于BMA、B之间距离比较远，不能一站测出两点之间的高差，因此在中间设立两个点，设立的这些点称为转点，就是起到在路线中间临时传递高程的作用，转点通常在其编号前面加上TP两个字母。高程测量要求水准尺端部与支撑物的接触是唯一的点，而在转点处没有固定的标志，因此要求在转点处放置尺垫，水准尺立在尺垫上凸出半球体的顶部。当一站测完、记录、检查完后，后视的水准尺及尺垫移到下一位置。因此转点处水准尺所立的位置，当尺垫拿走后已不存在，因此无需算出转点的高程。由BMA到B的测量，称为一个测段。
2.3.3 水准测量的检核
在水准测量中，容易出现读错、记错、算错等情形。为了尽可能减少测量过程中出现错误的可能性，及时发现错误，保证测量成果符合相应的精度要求，必须采用适当的措施对水准测量成果进行检核。水准测量检核手段主要包括测站检核和路线检核，目的是及早发现错误，保证观测精度符合要求。
2.3.3.1 测站检核
测站检核是为了检核某一测站的观测成果有无错误，可采用改变仪器高法或双面尺法。
（1）改变仪器高法。这是在同一测站上，用两次不同的仪器高度，施测两点间的高差。即在第一次测定两点间高差之后，改变仪器高度（大于10cm），再次测定该高差。若两次高差之差不超过容许值（容许值的具体取值与施测水准网等级有关，例如四等
水准的容许值为±5mm），则取其平均值作为该站的观测高差，否则检查原因，重新观测。
（2）双面尺法。这是在同一测站上，分别用双面水准尺的黑面和红面对两点间的高差施测两次。若一测站上水准尺红面、黑面读数之差与尺常数的不符值、红黑面高差之差不超过容许值（容许值的具体取值与施测水准网等级有关，例如四等水准前述的容许值分别为±3mm、±5mm），则取两次高差的平均值作为该测站观测高差，否则，需检查原因，重新观测。
2.3.3.2 路线检核
（1）附合水准路线。附合水准路线上各测站的高差代数和理论值应等于尾首两个已知水准点间的高差。由于测量存在误差，实测的高差不等于理论值，其差值称为高差闭合
差，用fh表示：
fh=∑hi-（H终-H始）
（2 8）
式中 H终、H始———附合水准路线终点与起点的水准点高程。
高差闭合差的大小反映了测量成果的质量。为了保证精度，必须规定容许值，超过容许值时，说明已经不属于误差的范畴，而可能是操作中出现了错误，必须检查原因，返工重测。国家四等水准测量高差闭合差的容许值为：
平地
fh容=±20㊣L mm
山地
fh容=±6㊣n
㊣
╮
mm ╯
（2 9）
式中 L———水准路线长度，km；
n———测站数。
（2）闭合水准路线。闭合水准路线各测站高差的代数和应等于零。如不等于零，其值即为高差闭合差，即：
fh=∑hi
（2 10）
其大小不应超过相应等级水准的高差闭合差的容许值。
（3）支水准路线。支水准测量没有检核条件，为了避免支水准测量成果出现错误，必须进行往返观测，以对支水准路线进行检核。从已知水准点测到待定点称为往测，再从待定点测回到已知点称为返测。往返测高差的代数和理论上应等于零，如不为零，其值为高差闭合差，即：
fh=∑h往+∑h返
（2 11）
其大小不应超过容许值。
（4）水准网。水准网是几条附合水准路线或闭合水准路线连接在一起而构成网形，相应的附合水准路线、闭合水准路线就形成检核条件。水准网可组成对观测成果更多的检核条件，因而可以提高成果的精度。但值得注意的是在组成相应的检核条件时，不得漏掉任何一个测段。
