東英測繪——測量必備知識-水準測量方法詳解

水準測量作業

一、水準測量的觀測程序和步驟

水準測量的觀測程序和步驟，按照國家水準測量規范進行，有關的基本要求如下：

（1）觀測前30 min，應將儀器置于露天陰影下，使儀器與外界氣溫趨于一致；設站時，應用測傘遮蔽陽光；遷站時，應罩以儀器罩。使用數字水準儀前，還應進行預熱，單次測量預熱不少于20次。

（2）使用氣泡式水準儀，觀測前應測出傾斜螺旋的置平零點，并作標記，隨著氣溫的變化，應隨時調整零點的位置。對于自動安平水準儀的圓水準器，應嚴格置平。

（3）在連續各測站上安置水準儀的三腳架時，應使其中兩腳與水準路線的方向平行，而第三腳輪換置于路線方向的左側與右側。

（4）除路線轉彎處，每一測站上儀器與前后視標尺的三個位置，應接近一條直線。

（5）不應為了增加標尺讀數，而把尺樁（臺）安置在壕坑中。

（6）轉動儀器的傾斜螺旋和測微鼓時，其最后旋轉方向，均應為旋進。

（7）每一測段的往測與返測，其測站數均為偶數。由往測轉向返測時，兩支標尺應互換位置，并重新整置儀器。

（8）在高差很大的地區，應選用長度穩定的、標尺名義米長度偏差和分劃偶然誤差較小的水準標尺作業。

（9）對于數字水準儀，應避免望遠鏡直接對準太陽；盡量避免視線被遮擋，遮擋不要超過標尺在望遠鏡中截長的20%；儀器只能在廠方規定的溫度范圍內工作；確信震動源造成的震動消失后，才能啟動測量鍵。

二、水準測量的觀測順序

（1）二等水準往測時每站應采取的觀測程序為：對于奇數站：后—前—前—后，對于偶數站：前—后—后—前。

（2）二等水準返測時每站應采取的觀測程序為：對于奇數站：前—后—后—前，對于偶數站：后—前—前—后

三、水準測量的主要限差

水準測量的主要限差見下表:

水準觀測方式:包括：a.一、二等水準測量采用單線路往返觀測。同一區段的往返測，應使用同一類型的儀器和轉點尺承沿同一道路進行。b.在每一區段內，先連續進行所有測段的往測（或返測），再連續進行返測（或往測）。c.同一測段往測與返測應分別在上午與下午進行。

下列情況不應進行觀測:a.日出后與日落前30 min 內。b.太陽中天前后各約2h 內。c.標尺分劃線的影像跳動劇烈時。d.氣溫突變時。e.風力過大而使標尺與儀器不能穩定時。

四、水準測量外業計算

（1）外業高差和概略高程表的編算在國家一、二等水準測量外業高差和概略高程表編算時，所用的高差應加添水準標尺長度改正、水準標尺溫度改正、正常水準面不平行改正、重力異常改正、固體潮改正、環閉合差改正。在國家三、四等水準測量外業高差和概略高程表編算時，所用的高差只加入水準標尺長度改正、正常水準面不平行改正、路（環）線閉合差改正。外業高差和概略高程表編算應由兩人各自獨立編算一份，并校核無誤。

（2）每千米水準測量的偶然中誤差計算

每千米水準測量的偶然中誤差按下式計算：

式中，△為測段往返高差不符值，單位為 mm；R 為測段長度，單位為 km；n 為測段數。

（3）每千米水準測量的全中誤差計算

每千米水準測量的全中誤差按下式計算：

式中，W 為經過各項改正后的水準環閉合差，單位為 mm；F 為水準環線周長，單位為 km；N為水準環數。

五、水準測量誤差來源及其消除或減弱措施

1、儀器誤差：

①儀器校正不完善的誤差其中主要是視準軸不平行于水準管軸的誤差：可采用前后視距相等或每測段前后視距總和相等的方法消除；

②對光誤差：對光時，對光透鏡非直線移動而造成光路變化，可采用前后視距相等，前視必重新對光，可以消除。

③水準尺誤差：水準尺長度刻劃不準確不均勻，水準尺總長不準確，水準尺零點位置不準確即零點誤差，零點誤差可采用每測段測偶數站來消除。

2、觀測誤差：

①整平誤差：觀測時切實使水準管氣泡居中，控制視線長。

②照準誤差：使用望遠鏡放大倍率大的儀器觀測，控制視線長度。

③視差誤差：先目鏡對光，使十字絲清晰，再物鏡對光，使目標像清晰，直到眼睛移動而目標像與十字絲無相對移動為止。

④估讀誤差：使用望遠鏡放大倍率大的儀器觀測，控制視線長度。

⑤水準尺豎不直的誤差：觀測時，豎直水準尺，視線不要過高。

3、外界條件影響產生的誤差：

①地球曲率影響：采用前后視距相等的方法消除。

②大氣折光的影響：采用前后視距相等的方法消除，觀測時，視線不能過低。

③溫度影響：選擇合適的時間段觀測，觀測時打傘。

④儀器升降：采用“后前前后”的觀測程序削弱。

⑤尺墊升降：對同一路線進行住返觀測可以削弱該誤差。

4、溫度變化對 I 角的影響消除或減弱影響的措施：

①作業前把儀器放在陰影下半小時，使儀器與外界氣溫趨于一致；設站時，用測傘速蔽陽光；遷站時，罩以儀器罩；天氣突變時停止測量。

②奇數站和倆數站采用相反的觀測程序

③各測站的往、返測分別安排在上午和下午進行。

5、大氣垂直折光影響消除或減弱影響的措施：

①前后視距盡量相等。

②視線離開地面應有足夠的高度。

③在坡度較大的地段應適當縮短視線。

④在有利的時間內進行觀測。日出后半小時，日落前半小時,以及中午前后一段時間不要進行水準測量。

6、儀器腳架和尺臺（尺樁）升降的影響消除或減弱影響的措施：

①應選擇良好土質的路線作水準觀測路線。

②精密水準測量盡量用尺樁。

③立尺輕拿輕放,儀器遷站時，原前視標尺應取下。應在立尺 20~30 秒后才進行觀測。

④相鄰測站觀測順序相反。

⑤安置腳架時,使其自然伸展,切忌強力扭轉,觀測員應繞單腳走動并應離腳架 0.5m 以外。

⑥往返測應沿同-路線進行,并使用同一儀器和尺承。

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