水准测量高差观测-《测绘基础优化结果

本节内容主要介绍水准测量一测站的基本操作、测站高差测量及技术指标要求和测段高差测量。

5.4.1 一测站的基本操作

在水准测量作业中一测站水准仪的基本操作主要包括安置水准仪、粗略整平、照准和调焦、精确整平和读数五大步骤。

1.安置水准仪

操作步骤同电子水准仪“仪器安置”，这里不再详述。

2.粗略整平

粗略整平又称粗平，操作步骤是首先松开水平制动螺旋，接着将圆水准器置于两个脚螺旋之间，用两手同时相对转动这两个脚螺旋（气泡移动方向与左手拇指移动方向相同）使气泡与第三个脚螺旋的连线垂直于这两个脚螺旋的连线，然后用左手转动第三个脚螺旋使气泡居中。如图5.14所示。

图5.14 粗平水准仪

对于操作熟练的观测者，可以首先打开脚架，使高度适中、架头基本水平，直接用中心连接螺旋连接仪器，拧紧。然后两手抓紧两个架腿左右动使圆气泡大致居中（或使气泡方向和一个架腿方向一致），收放架腿，简单调节脚螺旋使圆气泡居中，完成仪器安置和粗平的操作。尤其是在平坦坚实的地面上（如水泥路）此操作可大大提高效率。

3.照准和调焦

（1）使望远镜对着明亮的背景（不要对太阳光），转动目镜调焦螺旋，使十字丝清晰。

（2）松开制动螺旋，转动望远镜，通过准星和缺口粗略瞄准水准尺，旋紧水平制动螺旋。

（3）旋转物镜对光螺旋使水准尺影像清晰，然后旋动水平微动螺旋照准水准尺。

（4）当尺像与十字丝分划板平面不重合时，眼睛靠近目镜微微上下移动，发现十字丝和目标影像相对运动，这种现象叫做视差。在测量时，必须消除视差。其方法是反复调节物镜、目镜对光螺旋，直至尺像与十字丝全部清晰，在眼睛靠近目镜微微上下移动时，发现十字丝和目标影像几乎不相对运动为止。

4.精确整平

精确整平简称精平，操作步骤是通过转动微倾螺旋，使符合水准器气泡严密吻合，要等吻合稳定，证明精确整平，可以读数。

5.读数

在精平完成后，读取横丝所压在水准尺上的读数（先默读毫米数，再依次将米、分米、厘米、毫米四位数全部报出。上丝、中丝、下丝在水准尺所压的刻度即为上丝读数、中丝读数、下丝读数）。在读数完成后，要检查气泡是否依然吻合，若不吻合需要再精平、重新读数。

在使用水准仪时应注意以下几点：

搬运仪器前，检查仪器箱是否扣好，提手和背带是否牢固；在取出仪器时应观察仪器的放置，以便装箱时能正确放置；在作业时中心连接螺旋应拧紧，人和仪器不能分离（以防意外事故发生）；操作过程中旋转制动或微动螺旋时要轻柔，不要用力过度或超出旋拧极限；在转动仪器时首先要松开仪器的制动螺旋；迁站时若距离较长，应将仪器装箱；在作业结束仪器装箱时，应先松开制动螺旋、清除仪器外部灰尘、放回原位、在通风处保存、防潮、防碰撞。

5.4.2 测站高差测量

测站高差测量除利用测量原理（高差法）以外，工程当中还经常用视线高方法。

由图5.15我们可以看出：水准仪提供的视线高程（即水平视线到大地水准面的铅垂距离）Hi＝HA＋a＝HB＋b，由此可以得出：HB＝Hi－b＝HA＋a－b。

我们把这种方法称为仪器高法（又称为视线高法），仪器高法一般适用于安置一次仪器测定多点高程的情况，如线路高程测量、大面积场地平整高程测量。

图5.15 抄平示意图(www.xing528.com)

如在地面上在已知点A放置一水准尺（如图5.15所示），在其上的读数为a，在一未知点B1上读数为b1，则B1的高程HB1＝Hi－b1＝（HA＋a）－b1；同理我们可以对任一未知点Bi求出其高程HBi＝Hi－bi＝（HA＋a）－bi。由此可以看出，若HBi已经设计出，我们可以求出相应的读数bi，若实际读数不是它，我们可以挖方或填方使其达到我们的预定值，这就是所谓的“面水准”，工程上常称为“抄平”。

5.4.3 测站高差测量的技术指标要求

1.测站高差测量的主要技术要求

测站高差测量时按照相应等级要求的技术指标进行操作，如对仪器型号、视线高、视距、黑红面读数差（或基辅差）及高差之差等都有相应要求，具体要求见表5.1所示。在测站上发现测站观测误差超限后，应立即重测，若迁站后才发现，则应从水准点或间歇点起始，重新观测。

表5.1 水准观测的主要技术要求

2.测站检核

计算检核只能检核高差计算的正确性，但如果某一站的高差由于某种原因测错了，那计算检核就无能为力了。因此，我们对每一站的高差都要进行检核，这种检核就称为测站检核，常见的检核方法有双仪高法和双面尺法。

（1）双仪高法。

改变仪器的高度（前后尺保持不动），测出两次黑面高差，在理论上这两次测得的高差应该相同。但由于误差的存在，使得两次测得的高差存在差值。若差值＜5mm（等外水准），认为高差正确，取平均值作为该站高差，否则重测。

（2）双面尺法。

用黑、红面同时读数，测出黑、红面高差，若差值小于一定的限差（如三四等水准高差之差≤±5mm），认为高差正确，取黑、红面高差的平均值作为该站高差。

5.4.4 测段高差测量

两相邻水准点间的水准路线称为测段。例如AB两点相距很远，或者AB两点不能通视（如图5.16所示），那么就需要将AB分成多段，按水准测量原理，测出各段高差。例如先测出A和TP1之间的高差h1，然后再测出TP1和TP2之间的高差h2……最后将这些高差累加起来就可以得到AB之间的高差，由A点的已知高程，即可求得B点高程。TP1、TP2、分段点，起着传递高程的作用，称为转点。转点用TP或ZD表示，在转点上通常放置尺垫，再把水准尺立在尺垫上面。安置仪器的位置称为测站。

注意：A点与转点之间距离一般不超过100m。在A点和转点之间大致中点的位置（为了抵消地球曲率的影响）安置水准仪，按原理读取后、前视读数，将观测的数据填写到相关的表格中，这就是在第一测站上的工作，然后前视尺不动，后视尺移到第2个转点上，将水准仪搬到1、2转点之间（也叫做搬站），接着读数，记录。依次前进直到B点。各测站高差及各点的高差计算如下：

图5.16 连续水准测量示意图

h1＝a1－b1　H1＝HA＋h1

h2＝a2－b2　H2＝H1＋h2

…………

hn＝an－bn　HB＝Hn－1＋hn

可得：∑h＝∑a－∑b　 HB＝HA＋∑h。

所以：h AB＝∑h＝h1＋h2＋…＋hn。

在实际工作中，我们是把水准测量的数据记录在表格中，然后再计算高差。计算过程中总是难免出错的，为了能够检查高差是否计算正确，就要进行计算检核。检核计算公式如下：

∑h＝∑a－∑b

比较等号左右两个结果，若相等就代表高差计算正确。