浅谈四等水准测量——测绘、测量毕业论文(设计)

浅谈四等水准测量目录摘要 (3)一、水准测量的基本原理 (5)(一)水准测量的概念 (2)（二）高差及高程计算 (7)水准路线的布设形式 (4)（一）单一水准路线形式 (4)（二）水准网形式 (4)（三）水准点的布设 (10)三、四等水准测量 (6)（一）基本要求 (6)（二）观测程序 (6)（三）限差 (6)四、仪器的使用和检验 (8)（一）水准仪的构造 (8)（二）水准仪应满足的几何条件 (9)（三）水准仪的检验 (9)五、实例 (10)（一）测区概况 (10)（二）技术设计 (10)（三）作业方法 (11)（四）计算成果及评价 (25)六、误差来源及消除方法 (28)（一）仪器误差 (28)（二）观测误差 (28)（三）外界条件的影响 (29)结束语 (32)参考文献 (34)致谢 (36)摘要在测量工作中，要确定地面点的空间位置，经常要确定地面点的高程。

我们把确定地面点高程的测量工作称为高程测量。

高程测量是测量任务中的一部分，其中，水准测量是高程测量中精度最高，用途最广、一种普遍采用的方法，是确定建筑工程地面点高程的方法之一。

实施测量过程中，要求测量人员要精心操作、以高度负责认真的态度来对待测量工作，养成良好的操作习惯。

下面将会配合千缘财富商汇的实例简单进行介绍。

一、水准测量的基本原理水准测量的基本原理是根据几何关系，利用仪器提供的水平视线观测立在两点上的水准尺以测定两点间的高差。

如图1-1所示，在需要测定高差的A、B两点上分别立上水准尺，在A、B两点的中点安置可获得水平视线的仪器，水平视线在A、B两尺上的截尺数分别为a、b，由于AB距离很短，地球曲率影响可忽略不计，则A、B两点的高差为若水准测量是沿着AB方向前进，则A点称为后视点，其竖立的标尺称为后视标尺，读数值a称为后视读数；B点称为前视点，其竖立的标尺称为前视标尺，读数值b称为前视读数。

当B点高程比A点高时，前视读数b比后视读数a要小，高差为正；当B点比A点低时，前视读数b比后视读数a要大，高差为负。

图1- 1 (一)水准测量的概念水准测量是利用水准仪提供水平视线，对竖立在两个地面点上的水准尺进行读数，从而计算两点间的高差，进而计算高程的一种测量方法。

（二）高差及高程计算如图1-1所示，沿AB方向前进，A点为后视点，B点为前视点，两点间的高差等于后视读数减去前视读数。

如果A点的高程为已知，则B点的高程为二、水准路线的布设形式水准路线布设形式有单一水准路线形式和水准网形式两种。

（一）单一水准路线形式单一水准路线形式有三种，即符合水准路线、闭合水准路线和支水准路线。

附和水准路线。

从一个高级水准点出发，沿一条路线进行施测，以测定待定水准点的高程，最后测到另外一个已知高程点上，这样的观测路线形式称为附和水准路线。

闭合水准路线。

从一个高级水准点出发，沿一条路线进行施测，以测定待定水准点的高程，最后仍回到原来的已知点上，从而形成一个闭合环线，这样的观测路线形式称为闭合水准路线。

支水准路线。

从一个高级水准点出发，沿一条路线进行施测，以测定待定水准点的高程，其路线既不闭合又不附和，这样的观测路线形式称为支水准路线。

（二）水准网形式若干条单一水准路线相互连接构成结点或网状形式，称为水准网。

图2-2（三）水准点的布设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。

水准测量通常是从水准点引测其它点的高程。

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。

在标石的顶面设有用不锈钢或其它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。

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，临时性的水准点可用地面上突出的坚硬岩石或用大木桩打入地下，校顶钉以半球形铁钉。

埋设水准点后，应绘出水准点与附近固定建筑物或其它地物的关系图，在图上还要写明水准点的编号和高程，称为点之记，以便于日后寻找水准点位置之用。

水准点编号前通常加BM字样，作为水准点的代号。

三、四等水准测量（一）基本要求进行测量首先要有一对双面水准尺，其中K值相差100mm，视线最低高度要保证三丝都能读数。

三等水准测量与四等水准测量在观测顺序与精度要求方面有着差别。

三、四等水准测量主要技术要求如图4-1所示：（二）观测程序四等水准测量一般采用双面水准标尺和中丝测高法进行观测，并且每站按后-后-前-前和黑-红-黑-红的顺序进行观测。

下面以四等水准测量为例介绍。

a 确定后视点、前视点b 在两点之间安置仪器，前后视距差不大于3mm.c 照准后视尺黑面，按上中下的顺序读取三丝读数，并记录d 照准后视尺红面，读取中丝读数，并记录e照准前视尺黑面，按上中下的顺序读取三丝读数，并记录f照准前视尺红面，读取中丝读数，并记录（三）限差a 视距差b 视距累积差c 黑红面读数差d 黑红面高差读数差e fh）fh（山地）四、仪器的使用和检验（一）水准仪的构造根据水准测量的原理，水准仪的主要作用是提供一条水平视线，并能照准水准尺进行读数。

因此，水准仪构成主要有望远镜、水准器及基座三部分。

望远镜DS3水准仪望远镜主要由物镜、目镜、对光透镜和十字丝分划板所组成。

物镜和目镜多采用复合透镜组，十字丝划板上刻有两条互相垂直的长线，竖直的一条称竖丝，横的一条称为中丝，是为了瞄准目标和谈取读数用的。

在中丝的上下还对称地刻有两条与中丝平行的短横线，是用来测定距离的，称为视距丝。

十字丝分划板是由平板玻璃圆片制成的，平板玻璃片装在分划板座上，分划板座固定在望远镜筒上。

十字丝交点与物镜光心的连线，称为视准轴或视线。

水准测量是在视准轴水平时，用十字丝的中丝截取水准尺上的读数。

对光凹透镜可使不同距离的目标均能成像在十字丝平面上。

再通过目镜，便可看清同时放大了的十字丝和目标影像。

从望远镜内所看到的目标影像的视角与肉眼直接观察该目标的视角之比，称为望远镜的放大率。

DS3级水准仪望远镜的放大率一般为28倍。

水准器：分为管水准器和圆水准器。

水准器是用来指示视准轴是否水平或仪器竖轴是否竖直的装置。

有管水准器和圆水准器两种。

管水准器用来指示视准轴是否水平；圆水准器用来指示竖轴是否竖直。

管水准器又称水准管，是一纵向内壁磨成圆弧形的玻璃管，管内装酒精和乙醚的混合液，加热融封冷却后留有一个气泡。

由于气泡较轻，故恒处于管内最高位置。

水准管上一般刻有间隔为2mm的分划线，分划线的中点0，称为水准管零点。

通过零点作水准管圆弧的切线，称为水准管轴。

当水准管的气泡中点与水准管零点重合时，称为气泡居中；这时水准管轴工人处于水平位置。

水准管圆弧2mm所对的圆心角称为水准管分划值。

安装在DS3级水准仪上的水准管，其分划值不大于20″/2m。

微倾式水准仪在水准管的上方安装一组符合棱镜，通过符合棱镜的反射作用，使气泡两端的像反映在望远镜旁的符合气泡观察窗中。

若气泡两端的半像吻合时，就表示气泡居中。

若气泡的半像错开，则表示气泡不居中，这时，应转动微倾螺旋，使气泡的半像吻合。

圆水准器圆水准器顶面的内壁是球面，其中有圆分划圈，圆圈的中心为水准器的零点。

通过零点的球面法线为圆水准器轴线，当圆水准器气泡居中时，该轴线处于竖直位置。

当气泡不居中时，气泡中心偏移零点2mm，轴线所倾斜的角值，称为圆水准器的分划值，由于它的精度较低，故只用于仪器的概略整平。

基座基座的作用是支承仪器的上部并与三脚架连接。

它主要由轴座、脚螺旋、底板和三角压板构成。

（二）水准仪应满足的几何条件a 视准轴水准管轴b 圆水准器轴竖轴c 十字丝横丝竖轴（三）水准仪的检验1、圆水准器的检验进行圆水准器检验的目的是：圆水准器轴是否平行于竖轴。

所用的方法是：先用脚螺旋将圆水准器气泡居中，然后将仪器旋转180度，若气泡仍在居中位置，则表示此项条件已得到满足；否则，表面条件没有满足。

校正：校正工作可用装在圆水准器下面的校正螺旋钉来实现。

2、十字丝横丝的检验进行十字丝横丝检验的目的是：十字丝横丝是否垂直于竖轴。

使用的方法是：整平仪器后，将横丝一端照准远处一明显目标，然后旋转水平微动螺旋，使目标点移到横丝的另一端，若目标点始终不离开横丝，则表示横丝水平，否则应进行校正。

校正：旋开十字丝护盖，松开十字丝环的四个固定螺旋丝中的相邻两个，旋转十字丝环，使横丝的一端移至其偏离位置的一半处，最后旋紧十字丝环的固定螺丝，旋上护盖。

3、i角检验进行i角检验的方法是：在平坦地面上选择80m到100m的两点，在中点安置仪器，测得两点间的高差，再将仪器搬到距后视点（或前视点）2m到3m的位置，再测得高差，量取两点间距离，通过i角计算公式求的i角。

五、实例（一）测区概况水准测量与地形图测绘都在千缘财富商汇内进行，由于学校整体建筑在低矮破碎的丘陵地形上，各点之间相对高程不大，这给水准测量提供了一定的便利。

但就进行地形图测绘的局部区域来说，测区内树木，灌木较多，通视情况一般，且多陡坎，沟渠的复杂地物，给我们并不熟练的地形图测绘带来了一定难度。

另外，由于测区位于校园主干道附近，且周围有教学楼，图书馆，幼儿园等设施，导致测区内人流量与车流量较大，容易对实习中的人员和仪器造成干扰或者带来危险。

在实习过程中，武汉市区的天气状况以阴天为主，并且时常伴随着小到中雨，气温也一直在10度以下徘徊，这些，也都给测量工作带来了一定的困难。

（二）技术设计1、四等水准测量水准测量方法：使用水准仪和水准尺，根据水平视线确定两点之间的高差，从而由已知点的高程推求未知点的高程。

各类测站的选择：在所选择的闭合回路上选取2个普通水准标石作为固定点，将整个闭合回路分为2个测段，每个测段中设置偶数个测站，站与站之间距离应适中。

施测方法及使用的仪器：四等水准测量中使用一套S3水准仪，按照国家四等水准测量技术要求并参照〈城市测量规范〉CJJ8-9进行施测。

各项限差：视线长度前后视距差前后视距累计差黑红面读数差黑红面高差之差高差闭合差i角误差≤80m≤5.0m≤10.0m≤3.0mm≤5.0mm≤±√Lmm≤20〃2、地形图测绘(1)图根控制测量图根控制测量方法：采用图根三维光电测距导线测量，既在控制点间布设闭合导线，利用全站仪进行数据的观测，将平面控制测量和高程控制测量集成在对全站仪的一次操作中。

各类控制点的布设方案：经过实地勘察后，本小组以在点位稳定，安全性好，通视情况良好，便于观测为原则在测区内选择了6个点作为控制点，并用油漆画⊕作为标记，由这6个控制点构成闭合导线，并且以其中两点连线方向做为正南正北方向，给其中一控制点赋予坐标值(1000，1000，100)。

施测方法及使用的仪器：施测中使用的仪器有：全站仪设备1套，脚架3个，反射棱镜2套。