2.2.2　水準(zhǔn)測(cè)量的工具

1.水準(zhǔn)點(diǎn)

用水準(zhǔn)測(cè)量的方法測(cè)定的高程控制點(diǎn)稱為水準(zhǔn)點(diǎn)，簡(jiǎn)記BM。水準(zhǔn)點(diǎn)可作為引測(cè)高程的依據(jù)。水準(zhǔn)點(diǎn)分為永久性和臨時(shí)性兩種。永久性水準(zhǔn)點(diǎn)可采用混凝土制成，頂面嵌入半球形金屬標(biāo)志，如圖2-13（a）所示，金屬半球的頂部是水準(zhǔn)點(diǎn)的高程位置；在城鎮(zhèn)地區(qū)，也可以將水準(zhǔn)點(diǎn)的金屬標(biāo)志埋入穩(wěn)定的建筑物的墻腳上，稱為墻水準(zhǔn)點(diǎn)，如圖2-13（b）所示。臨時(shí)性的水準(zhǔn)點(diǎn)可采用大木樁，樁頂打入半球釘子，如圖2-13（c）所示；也可以在穩(wěn)固的物體上突出且便于立尺的地方做出標(biāo)記。水準(zhǔn)點(diǎn)設(shè)定后要編號(hào)，如1號(hào)水準(zhǔn)點(diǎn)可記為BM1。

2.水準(zhǔn)路線

一般情況下，從已知高程的水準(zhǔn)點(diǎn)出發(fā)，要用連續(xù)水準(zhǔn)測(cè)量的方法才能測(cè)出另一待定水準(zhǔn)點(diǎn)的高程，在水準(zhǔn)點(diǎn)之間進(jìn)行水準(zhǔn)測(cè)量所經(jīng)過的路線稱為水準(zhǔn)路線。根據(jù)測(cè)區(qū)的情況不同，水準(zhǔn)路線可布設(shè)成以下三種基本形式。

（1）閉合水準(zhǔn)路線。如圖2-14（a）所示，從已知高程的水準(zhǔn)點(diǎn)BMⅠ出發(fā)，依次沿各待定高程點(diǎn)1，2，…，4進(jìn)行水準(zhǔn)測(cè)量，最后又回到原已知水準(zhǔn)點(diǎn)BMⅠ，這種路線形式稱為閉合水準(zhǔn)路線。

（2）附合水準(zhǔn)路線。如圖2-14（b）所示，從已知高程的水準(zhǔn)點(diǎn)BMⅠ出發(fā)，依次沿各待定高程點(diǎn)1，2，…，4進(jìn)行水準(zhǔn)測(cè)量，最后附合到另一個(gè)已知高程的水準(zhǔn)點(diǎn)BMⅡ，這種路線形式稱為附合水準(zhǔn)路線。

（3）支水準(zhǔn)路線。如圖2-14（a）所示，從已知高程的水準(zhǔn)點(diǎn)BMI出發(fā)，沿待定高程點(diǎn)5、6進(jìn)行水準(zhǔn)測(cè)量，既不閉合到原來(lái)水準(zhǔn)點(diǎn)上，也不附合到另一水準(zhǔn)點(diǎn)上，這種路線形式稱為支水準(zhǔn)路線。

3.水準(zhǔn)測(cè)量的實(shí)測(cè)方法

（1）簡(jiǎn)單水準(zhǔn)測(cè)量的觀測(cè)程序。

1）在已知高程的水準(zhǔn)點(diǎn)上立水準(zhǔn)尺，作為后視尺。

2）在路線前進(jìn)方向上的適當(dāng)位置放置尺墊，在尺墊上豎立水準(zhǔn)尺作為視尺。儀器距兩水準(zhǔn)尺間的距離基本相等，最大視距不大于150m。

3）安置儀器，使圓水準(zhǔn)器氣泡居中。照準(zhǔn)后視標(biāo)尺，消除視差，用微傾螺旋調(diào)節(jié)水準(zhǔn)管氣泡并且使其精確居中，用中絲讀取后視讀數(shù)，記入手簿。

4）照準(zhǔn)前視標(biāo)尺，使水準(zhǔn)管氣泡居中，用中絲讀取前視讀數(shù)，并記入手簿。

5）將儀器遷至第二站，同時(shí)第一站的前視尺不動(dòng)，變成第二站的后視尺，第一站的后視尺移至前面適當(dāng)位置成為第二站的前視尺，按第一站相同的觀測(cè)程序進(jìn)行第二站測(cè)量。

6）如此連續(xù)觀測(cè)、記錄，直至終點(diǎn)。

（2）復(fù)合水準(zhǔn)測(cè)量的施測(cè)方法。

在實(shí)際測(cè)量中，因?yàn)槠瘘c(diǎn)與終點(diǎn)間距離較遠(yuǎn)或高差較大，一個(gè)測(cè)站不能全部通視，需要把兩點(diǎn)間距分成若干段，然后連續(xù)多次安置儀器，重復(fù)一個(gè)測(cè)站的簡(jiǎn)單水準(zhǔn)測(cè)量過程，這樣的水準(zhǔn)測(cè)量稱為復(fù)合水準(zhǔn)測(cè)量，它的特點(diǎn)就是工作的連續(xù)性。

4.水準(zhǔn)測(cè)量的記錄與計(jì)算

（1）高差法計(jì)算。由圖2-15可知，每安置一次儀器，便可測(cè)得一個(gè)高差，即：

將以上各式相加，則：

即A、B兩點(diǎn)的高差等于各段高差的代數(shù)和，也等于后視讀數(shù)的總和減去前視讀數(shù)的總和，按照BM高程和各站高差，可推算出各轉(zhuǎn)點(diǎn)高程和B點(diǎn)高程。

最后由V點(diǎn)高程HB減去A點(diǎn)高程HA，即：

因而有：

（2）儀高法計(jì)算。儀高法的施測(cè)步驟與高差法基本相同。

儀高法的計(jì)算方法與高差法不同，須先計(jì)算儀高Hi，再推算前視點(diǎn)和中間點(diǎn)的高程。為了防止計(jì)算上的錯(cuò)誤，還應(yīng)進(jìn)行計(jì)算檢核，用下式進(jìn)行檢核。

5.水準(zhǔn)測(cè)量的檢核

（1）計(jì)算檢核。

按上式分別計(jì)算記錄中的計(jì)算檢核式，若等式成立，說明計(jì)算正確，否則說明計(jì)算有錯(cuò)誤。

（2）測(cè)站檢核。

1）雙儀高法。在同一個(gè)測(cè)站上，第一次測(cè)定高差后，變動(dòng)儀器高度（大于0.1m以上），再重新安置儀器觀測(cè)一次高差。兩次所測(cè)高差的絕對(duì)值不超過5mm，取兩次高差的平均值作為該站的高差，若超過5mm，則需要重測(cè)。

2）雙面尺法。在同一個(gè)測(cè)站上，儀器高度不變，分別利用黑、紅兩面水準(zhǔn)尺測(cè)高差，如果兩次高差之差的絕對(duì)值不超過5mm，則取平均值作為該站的高差，否則重測(cè)。

（3）路線成果檢核。

1）附合水準(zhǔn)路線。為了使測(cè)量成果得到可靠的校核，最好把水準(zhǔn)路線布設(shè)成附合水準(zhǔn)路線。對(duì)于附合水準(zhǔn)路線，理論上在兩已知高程水準(zhǔn)點(diǎn)間測(cè)得各站高差之和應(yīng)等于起訖兩水準(zhǔn)點(diǎn)間的高程之差，即：

如果高差不能相等，其差值稱為高差閉合差，用fh表示。所以附合水準(zhǔn)路線的高差閉合差為：

高差閉合差的大小在一定程度上反映了測(cè)量成果的質(zhì)量。

2）閉合水準(zhǔn)路線。在閉合水準(zhǔn)路線上也可對(duì)測(cè)量成果進(jìn)行校核。對(duì)于閉合水準(zhǔn)路線，因?yàn)樗鹗加谕粋€(gè)點(diǎn)，所以理論上全線各站高差之和應(yīng)等于零，即：

如果高差之和不等于零，則其差值∑h就是閉合水準(zhǔn)路線的高差閉合差，即：

3）支水準(zhǔn)線路。支水準(zhǔn)線路必須在起點(diǎn)、終點(diǎn)用往返測(cè)進(jìn)行校核。理論上往返測(cè)所得高差絕對(duì)值應(yīng)相等，但符號(hào)相反，或是往返測(cè)高差的代數(shù)和應(yīng)等于零，即：

或：

如果往返測(cè)高差的代數(shù)和不等于零，其值即為支水準(zhǔn)線路的高差閉合差，即：

有時(shí)也可以用兩組并測(cè)來(lái)代替一組的往返測(cè)以加快工作進(jìn)度。兩組所得高差應(yīng)相等，若不等，其差值即為支水準(zhǔn)線路的高差閉合差。故：

閉合差的大小反映了測(cè)量成果的精度。在各種不同性質(zhì)的水準(zhǔn)測(cè)量中，都規(guī)定了高差閉合的限值即容許高差閉合差，用fh容表示。一般圖根水準(zhǔn)測(cè)量的容許高差閉合差為：

式中：L——附合水準(zhǔn)路線或閉合水準(zhǔn)路線的總長(zhǎng)，對(duì)支水準(zhǔn)線路，L為測(cè)段的長(zhǎng)，均以“km”為單位；

n——整個(gè)線路的總測(cè)站數(shù)。