建筑工程测量-1.5.2水准测量路线校核

当要由已知高程点测定一系列相距一定距离的点的高程时,如在建筑工程施工准备阶段,因施工场地内没有已知高程点,需要根据施工场地外的高程点测定施工场地内布置的一系列高程点的问题。如果按照前面所述的高程测定方法测量则会出现误差累积,降低测量的精度。为了提高测量的精度,必须按照一定的测量路线进行测量,然后校核以提高测量精度。前面的高程测定可称为简单水准测量;这里的高程测定可称为路线水准测量。

1.5.2.1 水准点和水准路线

1.水准点

为了统一全国的高程系统和满足各种测量的需要,测绘部门在全国各地埋设并测定了很多高程点,这些点称为水准点(Bench Mark),简记为BM。简单来说,水准点即已知高程点,也称为高程控制点。水准测量通常是从水准点引测其他点的高程。水准点有永久性和临时性两种。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,如图1-17所示。在标石的顶面设有用不锈钢或其他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,如图1-18(a)所示。

图1-17 国家等级水准点

建筑工地上的永久性水准点一般用混凝土或钢筋混凝土制成,临时性水准点可用地面上突出的坚硬岩石或用大木桩打入地下,其顶面钉以半球形铁钉,如图1-18(b)、(c)所示。

图1-18 水准点埋设

埋设水准点后,应绘出水准点与附近固定建筑物或其他地物的关系图,在图上还要写明水准点的编号和高程,称为点之记,以便日后寻找水准点位置。水准点编号前通常加BM字样,作为水准点的代号。

2.水准路线

当待测高程点有多个时,为了能进行路线校核,测量时按照一定的测量路线进行测量,这样的路线称为水准路线。在一系列水准点之间进行水准测量所经过的路线即水准路线。水准路线的形式主要有闭合水准路线、附合水准路线和支水准路线三种。为了避免测量成果出错,保证测量成果满足精度要求,水准路线要根据测区的实际情况和作业要求选择某一形式布设。

(1)闭合水准路线。如图1-19(a)所示,从水准点BMA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1-19(b)所示,从水准点BMA出发,沿各待定高程点1、2、3进行水准测量,最后又附合到另一个水准点BMB。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1-19(c)所示,从水准点BMA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,既不自行闭合,也不附合到其他水准点上,称为支水准路线。对于支水准路线,为了能进行路线校核,测量时需要采用往返测量。理论上往测高差与返测高差应大小相等、方向相反,即

图1-19 水准路线形式

1.5.2.2 水准测量的实施

水准测量包括现场的外业测量及内业数据成果整理。

水准测量外业工作包括现场的观测、记录和必要的计算及检核。

1.布置水准路线

根据实际情况选择合适的水准路线,并在现场做好待测高程点位置的标记。高程点要按水准点的埋设要求做好标记,确保点位能在使用时间范围内安全保存。做好前面的准备工作后,在测量开始前,绘出水准路线图,以便按水准路线图有顺序地进行测量。水准路线布置如图1-20所示。

图1-20 水准路线布置

2.观测相邻两点高差

完成水准路线布置后,便可根据水准路线图中的高差测量顺序按照前面所述高差测量方法顺次测量出各相邻点高差。对于图1-20,则需要测量出hBMA1、h12…、h5BMA。在高差测量时应注意以下事项:

(1)每次高差测量时要在与两点距离大致相等的位置安置水准仪,尽可能在后、前两测点各立一把水准尺;

(2)对每一测站,先读后视读数a,再读前视读数b,并记入表1-1(水准测量外业手簿)中;(www.xing528.com)

表1-1 水准测量外业手簿

(3)对每一测站,按后视读数减前视读数计算高差,即h=a-b;

(4)各测站的高差要进行测站校核;

(5)观测应按一个方向依次进行,水准尺要“交替跑尺”,即这一站的前尺手在下一测站时位置不动,只将水准尺转向仪器,这样前尺手成为下一测站的后尺手,后尺手变为下一测站的前尺手。

想一想:当欲测的高程点距离水准点较远或高差很大,不能安置一次仪器测量出两点的高差时,如何测量出两点的高差?

提示:在两点之间设置辅助点,然后连续安置水准仪测定相邻各点的高差,最后取所有高差的代数和,可得到起点和终点的高差。

案例1-1:设A为已知水准点(HA=100.000 m),欲测B点高程,如图1-21所示。因A、B之间距离较远(或坡度较大),所以中间需设置3个转点TP1、TP2、TP3(要求测点间距<100 m)。

图1-21 布设转点测量两点高差

施测方法:按高差测量方法依次测量出相邻两点的高差。

记录方法:数据记录按表1-1水准测量外业手簿进行,后、前视读数记录至毫米。

计算方法:

(1)计算各测站高差:

按h=a-b,计算4个测站的高差h1、h2、h3、h4,并正、负分开记录。

(2)计算A、B两点高差:

hAB=Σh=h1+h2+h3+h4,有了两点高差,便可计算出待测点高程。

3.水准测量外业手簿计算及计算校核

记录各测站高差前、后尺读数,并完成本测站高差计算后,如测量精度在四等精度及以上时,要进行测站校核,计算高差较差是否满足精度要求,必须在满足精度要求的前提下才能计算平均高差并将仪器迁往下一站测量,否则重新测量直至满足测站校核精度要求为止,这就是边测量边计算边检查,检查合格后才开始下一步测量的原则。

当所有测站的高差均已测量并计算完成后便进行计算校核。计算校核是为了检查手簿的所有计算是否有误。检查方法按以下步骤进行:

(1)计算Σa、Σb、Σh并填入相应栏内;

(2)检查前面计算的Σa、Σb、Σh是否满足下列公式:

如满足则说明计算没有错误,否则检查并修改计算结果,直至满足式(1-7)为止。

式(1-7)的由来如下:

将各式相加,得Σh=Σa-Σb。

具体实施方法见表1-1。