任务2.1 水准测量概述
2.1.1 水准测量的概念
测定地面点高程的工作称为高程测量，它是测量的基本工作之一。高程测量按所使用的仪器和施测方法的不同，可以分为水准测量、三角高程测量、GPS高程测量和气压高程测量。水准测量是目前精度较高的一种高程测量方法，它广泛应用于国家高程控制测量、工程勘测和施工测量中。
2.1.2 水准测量原理
水准测量是利用水准仪提供的一条水平视线，读取竖立于地面两个点上水准尺的读数，测定出两点间的高差，然后，根据已知点的高程推算出待定点的高程。
图2.1 水准测量原理
如图2.1所示，已知A点高程HA，欲求B点的高程HB，可在A、B两点的中间安置一台能提供水平视线的仪器——水准仪，并分别在A、B两点上竖立带有刻划的标尺——水准尺，当水准仪视线水平时，依次照准A、B两点上的水准尺并读数。若沿AB方向测量，则规定A为后视点，其标尺读数a称为后视读数；B为前视点，其标尺读数b称为前视读数。根据几何学中平行线的性质可知，A、B两点的高差为
显然，地面上两点间的高差等于后视读数减去前视读数。根据式（2.1）算得的高差，可能为正，也可能为负，因此高差值前须注上相应的“＋”“－”符号。高差为正，说明前视点比后视点高；高差为负，说明前视点比后视点低。
在计算高程中，高差应连同符号一并运算。由图2.1可知，待定点B的高程为
在工程测量中还有一种应用比较广泛的计算方法：由视线高程计算B点高程。由图2.1可知，A点的高程加上后视读数等于水准仪的视线高程，简称视线高，设为Hi，即
则B点的高程等于视线高减去前视读数，即
2.1.3 对高程的影响
在水准测量中，每安置一次仪器进行观测的地点，称为一个测站。在实际工作中，已知点到待定点之间往往距离较远或高差较大，仅安置一次仪器不可能测得它们的高差，必须分成若干站，逐站安置仪器连续进行观测。如图2.2所示，如果A、B两点相距较远或高差较大且安置一次仪器无法测得其高差时，就需要在两点间增设若干个作为传递高程的临时立尺点，这些立尺点称为转点（turning point，TP），如图2.2中的TP1、TP2、…、TPn点，并依次连续设站观测。
图2.2 连续设站水准测量原理
设图2.2中测出的各站高差为
则A、B两点间高差的计算公式为
式（2.6）表明，A、B两点间的高差等于各测站后视读数之和减去前视读数之和。式（2.6）可以用来检核高差计算的正确性。
这种连续多次设站测定高差，最后取各站高差代数和求得A、B两点间高差的方法，称为复合水准测量或连续水准测量。