1、四等及等外水準(zhǔn)測量水準(zhǔn)測量國家水準(zhǔn)測量依精度不同分為一、二、三、四等。一、二等水準(zhǔn)測量是國家高程控制的全面基礎(chǔ)，三、四等水準(zhǔn)測量直接為地形測圖和各種工程建設(shè)提供所必須的高程控制。精度低于四等的水準(zhǔn)測量稱為等外水準(zhǔn)測量。本節(jié)闡述四等及等外水準(zhǔn)測量的布設(shè)形式、技術(shù)要求、選點(diǎn)埋石、外業(yè)施測和內(nèi)業(yè)計(jì)算等有關(guān)內(nèi)容。 一、 水準(zhǔn)路線的布設(shè)形式 由水準(zhǔn)原點(diǎn)或任一已知高程點(diǎn)出發(fā)進(jìn)行水準(zhǔn)測量所經(jīng)過的路線稱為水準(zhǔn)路線。水準(zhǔn)路線每隔一定的距離需要埋設(shè)一個固定點(diǎn)，稱為水準(zhǔn)點(diǎn)。水準(zhǔn)測量的目的就是以已知高程點(diǎn)為起算點(diǎn)，沿選定的水準(zhǔn)路線逐站測定各水準(zhǔn)點(diǎn)的高程。根據(jù)已知水準(zhǔn)點(diǎn)的情況和測量工作的實(shí)際需要，水準(zhǔn)路線可以布設(shè)成以下

2、三種形式。 (1) 附合水準(zhǔn)路線：從一已知高程的水準(zhǔn)點(diǎn)出發(fā)，進(jìn)行水準(zhǔn)測量，最后附合到另一已知高程的水準(zhǔn)點(diǎn)上。 (2) 閉合水準(zhǔn)路線：從一已知高程的水準(zhǔn)點(diǎn)出發(fā)，沿一條環(huán)形路線進(jìn)行水準(zhǔn)測量，測定沿線上水準(zhǔn)點(diǎn)的高程，最后又回到該水準(zhǔn)點(diǎn)。 (3) 支水準(zhǔn)路線：從一已知高程的水準(zhǔn)點(diǎn)出發(fā)，沿一條水準(zhǔn)路線測定沿線上其他水準(zhǔn)點(diǎn)的高程，最后不與任一已知高程點(diǎn)連測。為了提高成果的精度及其可靠性，規(guī)范規(guī)定支水準(zhǔn)路線必須進(jìn)行往返觀測或單程雙轉(zhuǎn)點(diǎn)觀測，且應(yīng)限制支水準(zhǔn)路線的長度。 (4)水準(zhǔn)網(wǎng) 二、四等及等外水準(zhǔn)測量的主要技術(shù)要求 各等水準(zhǔn)測量對所使用的儀器類型、水準(zhǔn)路線長度、不符值或閉合差的限差等都有相應(yīng)的規(guī)定，其中四

3、等及等外水準(zhǔn)測量的主要技術(shù)要求如表4-27所列。 三、 水準(zhǔn)路線選線和水準(zhǔn)標(biāo)石埋設(shè) （1）收集資料 在確定水準(zhǔn)路線布設(shè)形式之前，首先要收集已有的水準(zhǔn)測量資料，包括水準(zhǔn)路線圖、水準(zhǔn)點(diǎn)“點(diǎn)之記”、成果表、技術(shù)總結(jié)等。而且還應(yīng)到實(shí)地調(diào)查，確定已知成果可否利用。 （2）圖上初步選線 在測區(qū)已有的地形圖上設(shè)計(jì)擬定的水準(zhǔn)路線。水準(zhǔn)路線應(yīng)盡量選設(shè)在地勢平坦、土質(zhì)堅(jiān)實(shí)、施測方便的道路附近，盡量避免通過水灘、沙土、易塌陷易受雨水沖刷的地區(qū)。選線的同時還應(yīng)考慮水準(zhǔn)點(diǎn)的埋設(shè)位置。最后繪制一份水準(zhǔn)路線布設(shè)圖，圖上按一定比例繪出水準(zhǔn)路線、水準(zhǔn)點(diǎn)的位置，注明水準(zhǔn)路線的等級、水準(zhǔn)點(diǎn)的編號。 （3）實(shí)地選線 在圖上設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)

4、上到實(shí)地選線。根據(jù)實(shí)地的具體情況，如沿線的實(shí)際坡度、土質(zhì)特征來修改圖上的設(shè)計(jì)路線，確定最有利的水準(zhǔn)路線。同時選定水準(zhǔn)標(biāo)石埋設(shè)的確切地點(diǎn)。水準(zhǔn)點(diǎn)應(yīng)盡量埋設(shè)在土質(zhì)堅(jiān)實(shí)、便于保存、使用方便之處。墻腳水準(zhǔn)點(diǎn)一定要選設(shè)在永久性的建筑物或構(gòu)筑物上。水準(zhǔn)點(diǎn)的密度應(yīng)滿足測量任務(wù)的需要，且符合有關(guān)“規(guī)范”的規(guī)定。 （4）埋設(shè)標(biāo)志 水準(zhǔn)點(diǎn)位置確定之后，按規(guī)范規(guī)定埋設(shè)水準(zhǔn)標(biāo)石(如圖4-2)。水準(zhǔn)標(biāo)石的中央嵌有瓷質(zhì)和金屬標(biāo)志，其式樣如圖4-38所示。 埋石結(jié)束后，應(yīng)詳細(xì)繪制水準(zhǔn)點(diǎn)“點(diǎn)之記”，以便使用時易于尋找。圖4-39所示為“點(diǎn)之記”示例。水準(zhǔn)點(diǎn)“點(diǎn)之記”應(yīng)與水準(zhǔn)測量成果一起妥為保存，一并上交。 四、 四等及等外水

5、準(zhǔn)測量的外業(yè)觀測 (一) 觀測方法與記錄格式 (講法：畫一測站觀測圖，畫手簿表格，按觀測程序邊講邊填寫數(shù)字) 四等及等外水準(zhǔn)測量的觀測方法采用中絲讀數(shù)法。下面介紹使用雙面水準(zhǔn)尺時在一個測站上的觀測程序與記錄格式。 四等及等外觀測程序：“后后前前、黑紅黑紅” (1) 在測站上安置儀器，使圓水準(zhǔn)器氣泡居中，照準(zhǔn)后視尺黑面，用上、下視距絲讀數(shù)，記入記錄表格(表4-28)中(1)、(2)的位置。轉(zhuǎn)動微傾螺旋，使符號水準(zhǔn)氣泡居中，用中 絲讀數(shù)，記入表中(3)的位置； (2) 照準(zhǔn)后視尺紅面，調(diào)整微傾螺旋，使符合水準(zhǔn)氣泡居中，用中絲讀數(shù)，記入表中(4)的 位置； (3) 照準(zhǔn)前視尺黑面，用上、下視距絲讀數(shù)

6、，記入表中(5)、(6)的位置，轉(zhuǎn)動微傾螺旋，使符合水準(zhǔn)氣泡居中，用中絲讀數(shù)記入表格中(7)的位置； (4) 照準(zhǔn)前視尺紅面，調(diào)整微傾螺旋，使符合水準(zhǔn)氣泡居中，用中絲讀數(shù)，記入表中(8)的位置。 以上觀測程序簡稱為“后后前前、黑紅黑紅”。 國家水準(zhǔn)測量規(guī)范規(guī)定：當(dāng)采用單面標(biāo)尺進(jìn)行觀測時，需采用兩次儀器高觀測。 四等和等外水準(zhǔn)路線應(yīng)盡量布設(shè)成附合或閉合路線，此時一般只需進(jìn)行單程觀測。若布設(shè)成支水準(zhǔn)路線，則應(yīng)進(jìn)行往返觀測或單程雙轉(zhuǎn)法觀測。所謂單程雙轉(zhuǎn)法觀測，就是用四個尺墊；布置成左、右兩條路線，在每一測站上觀測完一條路線后，重新整置儀器觀測另一路線。 (二) 測站上的計(jì)算與檢核 表4-28中，第(

7、1)至(8)欄是讀數(shù)的記錄部分，(9)至(18)欄是計(jì)算檢核部分。 1.視距部分的計(jì)算 (1) 后視距(9)： (9)=(1)-(2)100 (2) 前視距(10)：(10)=(5)-(6)100 (3) 前后視距差(11)：(11)=(9)-(10)10 (4) 前后視距累積差(12)：(12)=前站的(12)+(11) 2.高差部分的計(jì)算與檢核 (1)后視黑紅面讀數(shù)之差(13)： (13) =(3)+-(4) =(3)+(5000-213)-(4) (K05=4787) e.g. 0=1400+(5000-213)-6187 (2)前視黑紅面讀數(shù)之差(14): (14)=(7)+K-(8)

8、 =(7)+(5000-313)-(8) (K06=4687) e.g. 1=0567+(5000-313)-5255 限差：四等3mm;等外4mm 規(guī)律：黑面讀數(shù)后三位減紅面讀數(shù)后三位，其值應(yīng)為313（的當(dāng)K=4687時）或213（當(dāng)K=4787時,否則，即為黑紅面讀數(shù)支差。 e.g. (13): 400-187=213 0=213-213 (14): 567-255=312 -1=312-313 (3) 黑面所測高差(15)：(15)=(3)-(7)=1400-567=0833 (4) 紅面所測高差(16)：(16)=(4)-(8)=6187-5255=0932 (5) 黑紅面所測高差之差

9、(17)17)=(15)-(16)100=0833-(0932-100)=1 =(13)-(14)=0-(-1)=1 (較簡便) 限差：四等5mm;等外6mm (6) 高差中數(shù)(18)：(18)=(15)+(16)100/2=(0833+0932-100)/2=0832.5 (表4-28四等(等外)水準(zhǔn)測量記錄手簿) (三) 測段的計(jì)算與檢核 所謂測段即相鄰兩水準(zhǔn)點(diǎn)間的觀測路線。當(dāng)每個測段觀測完畢后，應(yīng)驗(yàn)算以下各項(xiàng)，以檢查本測段觀測、記錄與計(jì)算的正確性。 1. 視距部分 末站(12)=(9)-(10) 總視距=(9)+(10) 2. 高差部分 (15) =(3)-(7) (16) =(4)-(

10、8) 3高差中數(shù) 當(dāng)測段的測站數(shù)為偶數(shù)時,該測段的高差中數(shù)可用下式進(jìn)行檢核： h中=(15)+(16)/2=(18) 若為奇數(shù)站，則上式應(yīng)為 h中=(15)+(16)100/2=(18) 零點(diǎn)差：測站數(shù)應(yīng)為偶數(shù) 五、 四等及等外水準(zhǔn)測量的內(nèi)業(yè)計(jì)算 外業(yè)觀測成果通過檢核確認(rèn)無誤后，可轉(zhuǎn)入內(nèi)業(yè)計(jì)算。 (一) 水準(zhǔn)路線閉合差的計(jì)算 由于誤差的存在，水準(zhǔn)測量的實(shí)測高差與其理論值往往不相符合，其差值稱為水準(zhǔn)路線的閉合差。 附合水準(zhǔn)路線高差閉合差的計(jì)算公式 附合水準(zhǔn)路線的始、終點(diǎn)間高差的理論值為(H終-H始)，而實(shí)測值為各測站所測高差的總和h測。于是附合水準(zhǔn)路線高差閉合差為 fh=h測-(H終-H始)=

11、h測-HB-HA 2. 閉合水準(zhǔn)路線高差閉合差的計(jì)算公式 閉合水準(zhǔn)路線始終點(diǎn)為同一個點(diǎn),(H終-H始)0。從而得到閉合水準(zhǔn)路線高差閉合差的計(jì)算公式為 fh=h測 即為閉合路線觀測高差的總和。 3. 支水準(zhǔn)路線高差閉合差的計(jì)算公式 由于往返測的方向相反，因此，從理論上來講，往測高差總和h往與返測高差的總和h返符號相反，絕對值相等，它們的代數(shù)和等于零。則支水準(zhǔn)路線往、返測高差閉合差的計(jì)算公式為 fh=h往+h返 閉合差計(jì)算出來之后，應(yīng)與規(guī)范中規(guī)定的限差進(jìn)行比較（表4-27）。當(dāng)在限差之內(nèi)時，認(rèn)為外業(yè)觀測精度合格，成果可用；否則，應(yīng)檢查原因，返工重測，直至符合限差要求為止。 (二) 水準(zhǔn)路線閉合差的

12、分配 當(dāng)|fh|fh限|時，應(yīng)對fh進(jìn)行合理的分配。 一般方法是按測站數(shù)成正比將閉合差反號分配到各測段高差中。這是因?yàn)樗疁?zhǔn)路線的高差誤差大小與測站數(shù)有關(guān)，測站數(shù)愈多，誤差積累也就愈大。在一般平坦地區(qū)，同一級水準(zhǔn)測量每千米的測站數(shù)基本相等，因此，又可按路線的長度成正比分配閉合差。 設(shè)第i測段的改正數(shù)為vi，根據(jù)上述方法則有 式中：n為所有測段測站數(shù)總和；ni為第i測段的測站數(shù)；R為水準(zhǔn)路線總長；i為第i測段長度。 將各測段的觀測高差h測加上改正數(shù)v之后，閉合差fh即被消除。即 (h測+v)-h理=0或者v=-fh 以此檢核改正數(shù)計(jì)算的正確性。 (三)水準(zhǔn)點(diǎn)高程的計(jì)算 消除閉合差之后，即可根據(jù)已知水準(zhǔn)點(diǎn)的高程和改正后的高差逐一推算出各水準(zhǔn)點(diǎn)的高程。 Hi=Hi-1+hi-1i 當(dāng)推求至最后一個已知點(diǎn)時，應(yīng)檢查推求值是否與已知值相