任务四 三、四等水准测量

一、高程控制测量概述

精确测定控制点高程的工作称为高程控制测量。高程控制测量首先要在测区建立高程控制网。为了测绘地形图或建筑物施工放样以及进行科学研究工作而需要进行的高程测量，我国在全国范围内建立一个统一的高程控制网。高程控制网由一系列的水准点构成，沿水准路线按一定的距离埋设固定的标志，称为水准点。水准点分为临时性和永久性水准点。

二、国家高程控制网

国家高程控制网分为一、二、三、四等四个等级。一、二等水准网是国家高程控制的基础，一、二等水准路线一般沿着铁路、公路进行布设，形成闭合水准网或附合水准网，用精密水准测量方法测定其高程；三、四等水准测量主要用于一、二等水准测量的加密，作为地形测量和工程测量的高程控制，布设闭合水准路线和附合水准路线。

三、图根高程控制网

为了满足测图的需要，测定图根点的高程称为图根控制测量，图根高程控制网可以布设为水准网及三角高程网。图根水准测量按五等水准测量方法测定其高程。

四、高程控制网的施测方法

三、四等高程控制网的施测方法一般采用水准测量方法，图根高程网可采用水准测量方法或三角高程测量方法施测。

在水利水电工程施工测量和地形测量中，高程控制测量一般分为基本高程控制和加密高程控制。基本控制测量一般采用三、四等及以上等级水准测量，加密控制测量一般采用五等水准测量及三角高程测量。

1.三、四等及图根水准测量的技术指标

在水利水电工程测量中，除了建立必要的平面控制，还要建立首级高程控制和图根高程控制,而小区域内的首级高程控制常采用三、四等及图根水准测量。三、四等及图根水准测量的具体技术要求见表2-4。

2.三、四等水准测量的观测方法

三、四等水准测量采用的仪器和观测方法相近，只是观测限差要求不同。下面以四等水准测量为例，介绍其观测方法和记录方法。

（1）测站观测程序。在每一站上，首先安置仪器于前、后视点等距离处，调整圆水准器使气泡居中，然后分别瞄准后、前视尺，估读视距，使前、后视距离差不超过2m。如超限，则需移动前视尺或水准仪，以满足要求。然后按下列顺序进行观测，并记录于表2-5相应栏内：

1）照准后视尺黑面读取下丝（1）、上丝（2）、中丝读数（3）。

2）照准前视尺黑面读取下丝（4）、上丝（5）、中丝读数（6）。

3）照准前视尺红面读取中丝读数（7）。

4）照准后视尺红面读取中丝读数（8）。

在观测中边观测边记录边进行校核，各项计算符合表2-4中相应等级限差要求时才能搬站，否则应予重测。

三、四等水准测量常用仪器为DS3型水准仪，标尺为红、黑两面水准木标尺。作业之前，要对水准仪和水准尺进行检验，详细检验项目和指标要求可参阅《国家三、四等水准测量规范》（GB/T 12898—2009）。在作业中为抵消因水准尺磨损而造成的标尺零点差，要求每一水准测段的测站数应为偶数站。

三、四等水准测量转点使用尺垫，转点应选择坚硬的地面，尺垫要踩实。观测应在标尺分划线成像清晰稳定时进行，若成像不好，应酌情缩短视线长度。

以上三、四等水准观测程序可简称为“后、前、前、后”，在地质比较硬的条件下四等水准测量可以采用“后、后、前、前”的观测程序。

（2）测站计算与校核。测站的计算工作有下列几项（参见表2-5）：

1）视距部分：

2）高差部分：

前视标尺黑、红面读数差(13)=K2+(6)-(7)，其绝对值不应超过3mm。

后视标尺黑、红面读数差(14)=K1+(3)-(8)，其绝对值不应超过3mm。

K1、K2分别为后、前两水准尺的黑、红面的起点差，亦称尺常数，尺常数为4.687m和4.787m。

黑面高差(15)=(3)-(6)；红面高差(16)=(8)-(7)。

黑、红面高差之差(17)=(15)-［(16)±0.1］=(14)-(13)，其绝对值应小于5mm。

式中(16)0.1m是由于两根水准尺红面有起点差，二者相差0.1m，取“+”或“-”号应视红面常数来确定，当后视尺常数K是4.687时，则红面高差比黑面高差小，则应加上0.1m；反之，则应减去0.1m，计算见表2-5。

高差中数(18)=［(15)+(16)±0.1］/2，作为该测站所测的高差。

表2-5中括号内的数字表示观测与计算检核顺序。当整个水准路线测量完毕，还应逐页检核计算有无错误，检核的方法是：

先计算∑(3)、∑(6)、∑(8)、∑(7)、∑(9)、∑(10)、∑(15)、∑(16)、∑(18)，然后用下式校核：

四等水准观测应注意的事项：

1）观测时，必须用测伞遮蔽阳光，迁站时应一手抱住仪器一手抱住脚架，不准把仪器扛在肩上。

2）仪器若架设在较为松软的地方观测时，必须踩实脚架腿，以减小仪器下沉引起的误差。

3）迁站时，只能将仪器和后视尺向前移动，本站的前视尺的尺垫不动，作为下一测站的后视尺。

4）除线路转弯处，每一测站上仪器和前、后视水准尺应尽量在一条直线上。

（3）四等水准高程的计算。四等水准高程的计算方法与普通水准计算方法相同，只是闭合差的限差为，若满足要求，进行高差闭合差的调整，计算各水准点的高程；反之，应进行重测。图2-21为一附合四等水准路线，已知高程和观测数据注记在图上，其计算过程和结果见表2-6。

3.图根水准测量

图根水准测量，其技术指标见表2-4。仍然采用双面水准尺施测，观测程序采用“后-后-前-前”的观测方法，记录计算与四等水准基本相同，只是观测限差和精度要求较低。若采用单面水准尺施测时，在测站上，应用不同仪器高测出两个高差，其互差不得超过6mm，当符合限差要求后，取平均值作为最后观测结果。其高程计算方法同四等水准测量计算。