二等水准测量操作及数据处理.ppt

10、郑西线水准点的埋石及点之记
▪ 作业原则： ▪ 水准点的标石的平面结构如图2所示，采用的是混
凝土标石和铜质标心（直径为18毫米），标心顶部 为半球形。埋石在现场浇灌，挖坑后底部要结实， 先浇灌底部，待基本凝固后再用模板浇灌上部，并 插入铜质标心，保持标心垂直且半球露出混凝土 （约1---2厘米）。待表面基本凝固后写上点名。 每个水准点埋设后，绘制点之记图。在埋石的过程 中对标石的坑位，标石的浇灌进行拍照记录（3张/ 点）。影象文件名与水准点号对应。
9、二等水准测量的埋石
填埋水准标石应根据冻土深度及土质状况决定： ▪ 在土壤不冻或冻土深度小于0.8m的地区，埋设混凝
土标石 ； ▪ 在冻土深度大于0.8米的地区，按有关规定选择埋石
类型； ▪ 在有坚硬岩层露头或在地面下不深于1.5m的地点，
可埋设岩层水准标石（包括基本水准标石和普通水 准标石）； ▪ 凡有坚固建筑物（房屋、纪念碑、塔、桥基等）和 坚固石崖处，可埋设岩层水准标石。
不应选埋水准点的地方：
▪ 易受水淹、潮湿或地下水位较高的地点；
▪ 易发生土崩、滑坡、沉陷、隆起等地面局部 变形的区域；
▪ 土堆、河堤、冲击层河岸及土质松软与地下 水位变化较大的地点（如油井、机井附近）；
▪ 距铁路50m、距公路30m（特殊情况可以酌情处理） 以内或其它受剧烈震动的地点；
▪ 不坚固或准备拆修的建筑物上；
▪ 水准面：与重力方向成正交的曲面，该曲面上各点的重 力位相等。
7、重力测量的条件
▪ 高程大于4000m或水准点间的平均高差为150—250m 的地区，二等水准路线上每个水准点均应测定重力。
▪ 高差大于250m的测段，在地面倾斜变化处应加测重 力。
▪ 高程在1500—4000m之间或水准点间的平均高差为 50—150m的地区，二等水准路线上重力点间平均距 离应小于23km。
图2
11、二等水准测量的观测时间和气象条件
▪ 水准观测应在标尺分划线成像清晰而稳定时进行。 下列情况下，不能进行观测：
▪ 日出后与日落前30min内； ▪ 太阳中天前后各约2h内 ； ▪ 标尺分划线的影象跳动而难于照准时； ▪ 气温突变时； ▪ 风力过大而使标尺与仪器不能稳定时。
12、二等水准测量的观测顺序
500km左右
只设于一等水准路 线
40 km左右；经济发达 交叉处 、城市附近、 地20—30km；荒漠地区 坚固岩层中
60 km左右
4—8km；经济发达 高程变换点附近 、
地区2—4km；荒漠 隧道两端 、标尺点
地区10km左右
附近
3、二等水准测量选定水准路线原则
▪ 应尽量沿坡度较小的公路、大路进行； ▪ 应尽量避免通过大的河流、湖泊、沼泽与峡谷等障
▪ 水准测量的观测工作间歇时，最好能结束在固定的 水准点上 。
14、各等级水准测量的精度要求
等级 一等
限差 MΔ (mm) ≤ ± 0.45
MW (mm) ≤±1
二等
≤±1
≤±2
三等
≤±3
≤±6
四等
≤±5
≤ ± 10
往返测高差 不符值(mm) ≤ ± 1.8 L
≤± 4 L
≤ ± 12 L
≤± 4 L
▪ 2、数据的内业处理：要求技术员摸索和总结。争 取是完善内业工作，使其成为一个完整的体系。
谢谢大家
2006年8月29日
▪ R是各测段的距离，取km为单位；
▪ n是测段的数目。
▪ 全中误差 ：在长的水准线路中，例如一个闭合环，
影响观测的，除偶然误差外，还有系统误差，而且 这种系统误差，在很长的路线上，也表现有偶然性， 因而可以利用环形闭合差来估计含有偶然误差和系 统误差在内的全中误差。
▪ 表达式形式： MW
1 ww N F
8、二等水准测量选定水准点原则
▪ 保证点位地基坚实稳定、安全僻静、并利于 标石的长期保存与观测。水准点应尽可能选 在机关、学校、公园附近
▪ 郑西线的选点原则： ▪ 高程路线尽量沿施工便道进行，水准点的选
点必须保证地基坚实稳定，不受施工影响， 利于标石的长期保存与观测。水准点离高速 铁路施工中线距离70---100米为宜。
▪ 郑西线水准点的编号及命名：
水准点的编号为BSⅡ XXX （三位流水号）。 流水号自北向南，自西向东编排，点号唯一。 分段测量时，可预设每段编号，预设编号不够 用时，可在编号后加支点编号，如BSⅡ366-1
6、水准路线上的重力测量
▪ 水准路线上重力测量的原因：
▪ 由《应用大地测量学》中〈高程系统〉的相关理论知识 可知：两个相邻的水准面之间既不会相交也不会相切， 又由于两个水准面之间的位差是一个常数，重力加速度 g不为常数，所以两个水准面之间的高差dH将不为常数, 即：两个水准面之间是不平行的。因此用几何水准观测 所得的两点高差值随水准路线的不同而有差异，这就造 成了水准观测结果的多值性。当水准路线较长时，这种 差异在平原地区约为几厘米；在山区可达几米。二等水 准测量属于精密水准测量，为了减小这方面的影响，在 适当的条件下要求进行重力测量。
▪ 二等水准测量属于精密水准测量的范畴，精密水准 测量的很多技术流程要求更加精细、技术标准要求 更加精确，是对我院水准测量这一工作领域一次新 的挑战。随着高速铁路无碴轨道的兴起，要想在这 个领域中稳站测量技术市场，我们不得不提前在这 方面储备知识、探索新的问题、积累实践工程经验。
▪ 建议：
▪ 1、做到外业数据采集的准确性、高效性；要求我 们的作业人员认真仔细，严格的按照规范和要求工 作。
16、二等水准测量的精度
▪ 基本概念：
▪ 中误差：在测量工作中，观测个数总是有限的，为了评定精
度，一般采用公式 m 表示（其中m为中误差，
n观测个数，⊿为闭合差）
n
▪ 系统误差：在相同的观测条件下对某个固定量作多次观测， 如果观测误差在正负号及量的大小上表现出一致的倾向，即 按照一定的规律变化或保持为常数，这类误差称为系统误差。
▪ 偶然误差：在相同的观测条件下对某个固定量所进 行的一系列观测，如果观测结果的差异在正负号和 数值上，都没有表现出一致的倾向，即没有任何规 律性，这种误差称为偶然误差。
▪ 每公里往返测高差中数(平均值)的偶然中误差的表
达式为 ：M
1
2
1 [] 4n R
▪ 是各测段往返测的高差不符值，取mm为单位；
▪ 2、铁道第四勘察设计院设计段：郑州---渑池 段，线路里程为168公里，我院对这段布设 了高程控制网，进行二等水准测量。全线所 埋设二等水准点80个,连测的国家一等水准点 5个，施测水准路线往返测的总长度522.85公 里。项目所经历时间为35天。
图1
二、二等水准测量的施测过程
▪ 1、二等水准路线的设计 ▪ 设计原则：
15、二等水准测量的限差
▪ 光学/数字水准仪观测限差
64 RL
▪ 测段路线往返测高差不符值为： 4 K ▪ 附合路线闭合差：4 L ▪ 环线闭合差：4 F ▪ 检测已测测段高差之差的限值：6 R
▪ K——测段、区段或路线长度，km； ▪ L——附和路线长度，km； ▪ F——环线长度，km； ▪ R——检测测段长度，km；
13、二等水准测量与三、四等水准测量的区别
▪ 二等水准测量采用单路线往返观测。一条路线的往 返测，须使用同一类型的仪器和转点尺承，沿同一 道路进行；
▪ 同一测段的往测（或返测）与返测（或往测）应尽 量分别在上午和下午进行；
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▪ 观测前30分钟，应将仪器置于露天阴影处，使仪器 与外界气温趋于一致；
▪ 观测时应用测伞遮蔽阳光；迁站时应罩上仪器罩；
▪ 短期内将因修建而可能毁掉标石或有障碍物观测的 地点；
▪ 地形隐蔽不便观测的地点；
选设土中基本水准点的位置，应特别注意了解 地下水位的深度、地下有无孔洞和流沙、土质是否 坚实稳定等情况，确保标石稳定。每一个水准点选 定后，应设立一个注有点号、标石类型的点位标记， 并且填绘水准点之记，按规定绘制出水准路线图， 填绘接点接测图。
▪ F的单位是km；
▪ N是闭合环的个数；
▪ W是环形闭合差；
偶然中误差与全中误差的限差
限差 等级 一等
MΔ (mm) ≤ ± 0.45
二等
≤±1
三等
≤±3
四等
≤±5
MW (mm) ≤±1 ≤±2 ≤±6 ≤ ± 10
17、二等水准测量的误差来源
▪ 观测误差； 措施：认真仔细； ▪ 仪器误差； 措施：减小交叉角误差； ▪ i角误差； 措施：前后视距相等、温差变化不大； ▪ 尺长误差； 措施：通过观测高差加改正； ▪ 地面折光的影响 ；措施：用较短的视距； ▪ 外界磁场的影响 ；措施：采用补偿器性能较好的
数字水准仪；
三、二等水准测量的数据处理
▪ 关于二等水准测量的数据处理，涉及到的内 容很多。整套过程我也正在摸索和总结中。 还有很多内容值得去挖掘。其原则是：
▪ 设置限差； ▪ 控制限差； ▪ 检核限差； ▪ 提取数据，平差计算； ▪ 整理成果报告；
四、总结与建议：
▪ 总结：
本报告的知识归纳分为三大部分： 1、郑西客运专线精密高程测量的概况； 2、二等水准测量的施测过程； 3、二等水准测量的数据处理；
▪ 使用数字水准仪进行观 测时，往、返测奇数站 均为后、前、前、后；
即： ▪ 后视标尺的基本分划； ▪ 前视标尺的基本分划； ▪ 前视标尺的辅助分划； ▪ 后视标尺的辅助分划；
▪ 使用数字水准仪进行观 测时，往、返测偶数站 均为前、后、后、前；
即：
▪ 前视标尺的基本分划； ▪ 后视标尺的基本分划； ▪ 后视标尺的辅助分划； ▪ 前视标尺的辅助分划；
5、水准路线的命名及水准点编号
▪ 路线的命名：
水准路线以起止地名的简称定为线名，起止地名的顺序为 “起西止东”、“起北止南”。二等水准线路的等级以Ⅱ表 示。
▪ 水准点的编号：
基岩水准点=“地名”+“基岩点”+“数字顺序编号” 基本水准点= “数字顺序编号”+“基”+“上”或“下” 支线水准点=“支”+ “数字顺序编号”
二等水准测量的施测及数据处理
单 位：铁四院工勘院 姓 名：邹文静 时 间：2007年01月10日
一、郑西客运专线精密高程测量的概况
▪ 1、郑西客运专线是西部大开发的标志性工程 之一，也是《中长期铁路网规划》中“四纵 四横”之一的徐州至兰州客运专线的重要组 成部分。专线自郑州车站引出，经河南省郑 州、洛阳、三门峡市和陕西省渭南、西安、 咸阳市，在咸阳西站与陇海线接轨。专线全 长484.5公里，其中河南省境内318.7公里， 陕西省境内165.8公里。
▪ 仪器距前、后视水准标尺的距离应尽量相等；一测 站前、后视距差应小于1.0m，前、后视距累积差应 小于3m；
▪ 在连续各测站上安置水准仪时，应使其中两脚架与 水准路线方向平行，而第三脚架轮换置于路线方向 的左侧与右侧。
▪ 每一测段的水准测量路线应进行往测和返测，这样， 可以消除或减弱性质相同、正负号也相同的误差影 响，如水准标尺垂直位移的误差影响。
碍物； ▪ 应避开土质松软的地段和磁场较强的地段； ▪ 应避开人、车辆来往繁多的街道和大的火车站等；
4、郑西客运专线二等水准路线的布设原则
▪ 二等水准测量的线路基本沿铁路线路布设， 点的间距为2公里左右。对沿线的一、二等水 准点进行联测。以可靠、稳定的一等水准点 作为高程的起算点，构成附和水准路线，利 用二等水准点作为高程检查，水准点可以不 进行重力测量。
线路应该沿着坡度较小、交通运输比较方便的地段， 最好是沿公路、铁路、河流布设。 ▪ 设计过程： ▪ 收集测区的有关资料 ； ▪ 在1：50万或1：100万的地图上设计二等水准路线 ； ▪ 确定设置水准标石的位置和标石的类型。
2、水准点布设密度
水准点的类型 间距
布设要求
基岩水准点 基本水准点 普通水准点