四等水准测量步骤.docx

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四等水准测量步骤

三、四等水准测量（2008-10-1023:

27:

42）标签：

教育三、四等水准测量

控制测量除了要完成平面控制测量外，还要进行高程控制测量。

小区域地形测图或施工测量中，多采用三、四等水准测量作为高程控制测量的首级控制。

一、三、四等水准测量（leveling）的技术要求

1、高程系统：

三、四等水准测量起算点的高程一般引自国家一、二等水准点，若测区附近没有国家水准点，也可建立独立的水准网，这样起算点的高程应采用假定高程。

2、布设形式：

如果是作为测区的首级控制，一般布设成闭合环线；如果进行加密，则多采用附合水准路线或支水准路线。

三、四等水准路线一般沿公路、铁路或管线等坡度较小、便于施测的路线布设。

3、点位的埋设：

其点位应选在地基稳固，能长久保存标志和便于观测的地点，水准点的间距一般为1—1．5km，山岭重丘区可根据需要适当加密，一个测区一般至少埋设三个以上的水准点。

4、三、四等及五等水准测量的精度要求和技术要求列于表中。

二、三、四等水准测量的观测方法

三、四等水准测量观测应在通视良好、望远镜成像清晰及稳定的情况下进行。

一般采用一对双面尺。

1、三等水准一个测站的观测步骤：

（后-前-前-后；黑-黑-红-红）

（1）照准后视尺黑面，精平，分别读取上、下、中三丝读数，并记为

（1）、

（2）、（3）。

（2）照准前视尺黑面，精平，分别读取上、下、中三丝读数，并记为（4）、

（5）、（6）。

（3）照准前视尺红面，精平，读取中丝读数，记为（7）

（4）照准后视尺红面，精平，读取中丝读数，记为（8）

这四步观测，简称为“后一前一前一后（黑一黑一红一红）”，这样的观测步骤可消除或减弱仪器或尺垫下沉误差的影响。

对于四等水准测量，规范允许采用“后一后一前一前（黑一红一黑一红）”的观测步骤。

2、一个测站的计算与检核：

观测记录参看书本表7-11。

1视距的计算与检核

后视距（9）=[

（1）—

（2）]X100m

前视距（10）=[（4）—（5）]Xl00m三等≯75m，四等≯l00m

前、后视距差（11）=（9）—（10）三等≯3m，四等≯5m

前、后视距差累积（12）=本站（11）+上站（12）三等≯6m，四等≯l0rn

2水准尺读数的检核

同一根水准尺黑面与红面中丝读数之差：

前尺黑面与红面中丝读数之差13）=（6）十K—（7）

后尺黑面与红面中丝读数之差（14）=（3）十K—（8）三等≯2mm，四等≯3mm

（上式中的K为红面尺的起点数，为4．687m或4．787m）

3高差的计算与检核

黑面测得的高差（15）=（3）—（6）

红面测得的高差（16）=（8）—（7）

校核：

黑、红面高差之差（17）=（15）—[（16）±0．100]

或（17）=（14）—（13）三

等≯3mm，四等≯5mm

高差的平均值（18）=[（15）+（16）±0．100]/2

在测站上，当后尺红面起点为4．687m，前尺红面起点为4．787m时，取十0．100，反之，取—0．100。

3、每页计算校核

1高差部分

在每页上，后视红、黑面读数总和与前视红、黑面读数总和之差，应等于红、黑面高差之和。

对于测站数为偶数的页：

2[（3）+（8）]—2[（6）+（7）]=∑[（15）+（16）]=2∑（18）

对于测站数为奇数的页：

∑[（3）+（8）]—2[（6）+（7）]=∑[（15）十（16）]=2∑（18）±0．100

2视距部分

在每页上，后视距总和与前视距总和之差应等于本页末站视距差累积值与上页末站视距差累积值之差。

校核无误后，可计算水准路线的总长度。

∑（9）—∑（10）=本页末站之（12）—上页末站之（12），水准路线总长度=∑（9）+∑（10）

4、成果整理

三、四等水准测量的闭合路线或附合路线的成果整理，首先其高差闭合差应满足表

7-10的要求。

然后，对高差闭合差进行调整，调整方法可参见第二章有关部分，最后按调整后的高差计算各水准点的高程。

若为支水准路线，则满足要求后，取往返测量结果的平均值为最后结果，据此计算水准点的高程。

5、四等水准采用塔尺进行观测的步骤如下：

后（上、下、中）---前（上、下、中）改变仪器高前（中）--后（中）

注：

第2章2.3节介绍的图根水准测量成果处理方法是一种近似的成果处理方法，他不能用于三、四等水准测量的成果处理。

《城市测量规范》规定，各等级高程控制网（指一、二、三、四等水准网）应采用条件平差或间接平差进行成果计算，条件平差或间接平差是符合最小二乘原理的严密平差方法，本书没有介绍它们的内容，所以，三、四等水准测量成果处理的方法已经超出了本书的范围。

如果需要，可以使用专用平差计算软件如武汉大学测绘学院开发的“科傻”软件或南方测绘公司的“平差易”软件进行计算。

§7-8三角高程测量（trigonometricleveling）

原因：

1、丘陵地区和山区，地面高低起伏较大

2、水准点位于较高建筑物上。

方法：

测距仪三角高程测量（可以代替四等水准测量）、全站仪三角高程测量、经纬仪三角高程测量（主要用于山区图根高程控制）

一、三角高程测量的原理

已知：

A点高程

观测：

仪器高i、觇标高l、竖直角α、A、B两点间的水平距离DAB

则可求得A、B两点间的高差hAB=DABtanα+i–l

上述公式没有考虑地球曲率和大气折光的影响，适合于两点距离小于200m的高差计算。

二、三角高程测量的等级及技术要求对于三角高程控制测量，—般分为两级，即四等和五等三角高程测量，它们可作为测区的首级控制。

其技术要求见表。

三、地球曲率和大气折光的影响（球气差改正数）

在做三角高程测量时，在一定情况下，还需要考虑地球曲率和大气折光对所测高差的影响，即要进行地球曲率和大气折光的改正，简称球气两差改正。

1．地球曲率的改正在用三角高程测量两点间的高差时，若两点间的距离较长（超过300m），则图7-15中的大

地水准面不能再用水平面来代替，而应按曲面看待，因此还应考虑地球曲率影响的改正，简称为球差改正，其改正数用f1表示。

2、大气折光的改正在观测竖直角时，由于大气的密度不均匀，视线将受大气折光的影响而总是成为一条向上拱起的曲线，这样使所测得的竖直角（水平方向与视线的切线方向）总是偏大，因此，要进行大气折光的改正，简称气差改正，其改正数用f2表示

3、三角高程严密计算公式的推导

4、措施

球气两差在单向三角高程测量中，必须进行改正。

对于双向三角高程测量（又称对向观测或直反觇观测，即

5、三角高程测量的观测和计算

先在已知高程的A点安置经纬仪，在另一B点立觇标，测得高差hAB，称为直觇。

然后再在B点安置经纬仪，A点立觇标，测得高差hBA，称为反觇。

若将直、反觇测得的高差值取平均值，可以抵消球气两差的影响，所以三角高程测量一般都用对向观测，且宜在较短的时间内完成。

一、方法与步骤

1、了解四等水准测量的方法双面尺法四等水准测量是在小地区布设高程控制网的常用方法，是在每个测站上安置一次水准仪，但分别

在水准尺的黑、红两面刻划上读数，可以测得两次高差，进行测站检核。

除此以外，还有其他一系列的检核。

2、四等水准测量的实验

（1）从某一水准点出发，选定一条闭合水准路线。

路线长度200~400米，设置4~6站，视线长度30m左右

（2）安置水准仪的测站至前、后视立尺点的距离，应该用步测使其相等。

在每一测站，按下列顺序进行观测：

后视水准尺黑色面，读上、下丝读数，精平，读中丝读数；

前视水准尺黑色面，读上、下丝读数，精平，读中丝读数；

前视水准尺红色面，精平，读中丝读数；

后视水准尺红色面，精平，读中丝读数

（3）记录者在“四等水准测量记录”表中按表头表明次序⑴~⑻记录各个读数，⑼~⒃为计算结果：

后视距离⑼=100×{⑴-⑵}

前视距离⑽=100×{⑷-⑸}

视距之差⑾=⑼-⑽

∑视距差⑿=上站⑿+本站⑾

红黑面差⒀=⑹+K-⑺，（K=4.687或4.787）

⒁=⑶+K-⑻

黑面高差⒂=⑶-⑹

红面高差⒃=⑻-⑺

高差之差⒄=⒂-⒃=⒁-⒀

平均高差⒅=1/2{⒂+⒃}

每站读数结束（⑴~⑻），随即进行各项计算（⑼~⒃），并按技术指标进行检验，满足限差后方能搬站。

（4）依次设站，用相同方法进行观测，直到线路终点，计算线路的高差闭合差。

按四等水准测量的规定，线路高差闭合差的容许值为±20√Lmm，L为线路总长（单位：

km）。

二、注意事项

（1）四等水准测量比工程水准测量有更严格的技术规定，要求达到更高的精度，其关键在于：

前后视距相等（在限差以内）；从后视转为前视（或相反）望远镜不能重新调焦；水准尺应完全竖直，最好用附有圆水准器的水准尺。

（2）每站观测结束，已经立即进行计算和进行规定的检核，若有超限，则应重测该站。

全线路观测完毕，线路高差闭合差在容许范围以内，方可收测，结束实验。

三、四等水准测量（2008-10-1023:

27:

42）标签：

教育三、四等水准测量

控制测量除了要完成平面控制测量外，还要进行高程控制测量。

小区域地形测图或施工测量中，多采用三、四等水准测量作为高程控制测量的首级控制。

一、三、四等水准测量（leveling）的技术要求

1、高程系统：

三、四等水准测量起算点的高程一般引自国家一、二等水准点，若测区附近没有国家水准点，也可建立独立的水准网，这样起算点的高程应采用假定高程。

2、布设形式：

如果是作为测区的首级控制，一般布设成闭合环线；如果进行加密，则多采用附合水准路线或支水准路线。

三、四等水准路线一般沿公路、铁路或管线等坡度较小、便于施测的路线布设。

3、点位的埋设：

其点位应选在地基稳固，能长久保存标志和便于观测的地点，水准点的间距一般为1—1．5km，山岭重丘区可根据需要适当加密，一个测区一般至少埋设三个以上的水准点。

4、三、四等及五等水准测量的精度要求和技术要求列于表中。

二、三、四等水准测量的观测方法

三、四等水准测量观测应在通视良好、望远镜成像清晰及稳定的情况下进行。

一般采用一对双面尺。

1、三等水准一个测站的观测步骤：

（后-前-前-后；黑-黑-红-红）

（1）照准后视尺黑面，精平，分别读取上、下、中三丝读数，并记为

（1）、

（2）、（3）。

（2）照准前视尺黑面，精平，分别读取上、下、中三丝读数，并记为（4）、

（5）、（6）。

（3）照准前视尺红面，精平，读取中丝读数，记为（7）

（4）照准后视尺红面，精平，读取中丝读数，记为（8）

这四步观测，简称为“后一前一前一后（黑一黑一红一红）”，这样的观测步骤可消除或减

弱仪器或尺垫下沉误差的影响。

对于四等水准测量，规范允许采用“后一后一前一前（黑一红一黑一红）”的观测步骤。

2、一个测站的计算与检核：

观测记录参看书本表7-11。

①视距的计算与检核

后视距（9）=[

（1）—

（2）]X100m

三等≯75m，四等≯l00m

三等≯3m，四等≯5m

前视距（10）=[（4）—（5）]Xl00m

三等≯6m，四等≯l0rn

前、后视距差（11）=（9）—（10）

前、后视距差累积（12）=本站（11）+上站（12）

②水准尺读数的检核

同一根水准尺黑面与红面中丝读数之差：

前尺黑面与红面中丝读数之差13）=（6）十K—（7）

后尺黑面与红面中丝读数之差（14）=（3）十K—（8）三等≯2mm，四等≯3mm

（上式中的K为红面尺的起点数，为4．687m或4．787m）

3高差的计算与检核

黑面测得的高差（15）=（3）—（6）

红面测得的高差（16）=（8）—（7）

校核：

黑、红面高差之差（17）=（15）—[（16）±0．100]

或（17）=（14）—（13）三等≯3mm，四等≯5mm

高差的平均值（18）=[（15）+（16）±0．100]/2

在测站上，当后尺红面起点为4．687m，前尺红面起点为4．787m时，取十0．100，反之，

取—0．100。

3、每页计算校核

①高差部分

在每页上，后视红、黑面读数总和与前视红、黑面读数总和之差，应等于红、黑面高差之和。

对于测站数为偶数的页：

2[（3）+（8）]—2[（6）+（7）]=∑[（15）+（16）]=2∑（18）

对于测站数为奇数的页：

∑[（3）+（8）]—2[（6）+（7）]=∑[（15）十（16）]=2∑（18）±0．100

②视距部分

在每页上，后视距总和与前视距总和之差应等于本页末站视距差累积值与上页末站视距差累积值之差。

校核无误后，可计算水准路线的总长度。

∑（9）—∑（10）=本页末站之（12）—上页末站之（12），水准路线总长度=∑（9）+∑（10）

4、成果整理

三、四等水准测量的闭合路线或附合路线的成果整理，首先其高差闭合差应满足表

7-10的要求。

然后，对高差闭合差进行调整，调整方法可参见第二章有关部分，最后按调整后的高差计算各水准点的高程。

若为支水准路线，则满足要求后，取往返测量结果的平均值为最后结果，据此计算水准点的高程。

5、四等水准采用塔尺进行观测的步骤如下：

后（上、下、中）---前（上、下、中）改变仪器高前（中）--后（中）

注：

第2章2.3节介绍的图根水准测量成果处理方法是一种近似的成果处理方法，他不能用于三、四等水准测量的成果处理。

《城市测量规范》规定，各等级高程控制网（指一、二、三、四等水准网）应采用条件平差或间接平差进行成果计算，条件平差或间接平差是符合最小二乘原理的严密平差方法，本书没有介绍它们的内容，所以，三、四等水准测量成果处理的方法已经超出了本书的范围。

如果需要，可以使用专用平差计算软件如武汉大学测绘学院开发的“科傻”软件或南方测绘公司的“平差易”软件进行计算。

§7-8三角高程测量（trigonometricleveling）

原因：

1、丘陵地区和山区，地面高低起伏较大

2、水准点位于较高建筑物上。

方法：

测距仪三角高程测量（可以代替四等水准测量）、全站仪三角高程测量、经纬仪三角高程测量（主要用于山区图根高程控制）

一、三角高程测量的原理

已知：

A点高程

观测：

仪器高i、觇标高l、竖直角α、A、B两点间的水平距离DAB

则可求得A、B两点间的高差hAB=DABtanα+i–l

上述公式没有考虑地球曲率和大气折光的影响，适合于两点距离小于200m的高差计算。

二、三角高程测量的等级及技术要求对于三角高程控制测量，—般分为两级，即四等和五等三角高程测量，它们可作为测区的首级控制。

其技术要求见表。

三、地球曲率和大气折光的影响（球气差改正数）

在做三角高程测量时，在一定情况下，还需要考虑地球曲率和大气折光对所测高差的影响，即要进行地球曲率和大气折光的改正，简称球气两差改正。

1．地球曲率的改正在用三角高程测量两点间的高差时，若两点间的距离较长（超过300m），则图7-15中的大

地水准面不能再用水平面来代替，而应按曲面看待，因此还应考虑地球曲率影响的改正，简称为球差改正，其改正数用f1表示。

2、大气折光的改正在观测竖直角时，由于大气的密度不均匀，视线将受大气折光的影响而总是成为一条向上拱起的曲线，这样使所测得的竖直角（水平方向与视线的切线方向）总是偏大，因此，要进行大气折光的改正，简称气差改正，其改正数用f2表示

3、三角高程严密计算公式的推导

4、措施

球气两差在单向三角高程测量中，必须进行改正。

对于双向三角高程测量（又称对向观测或直反觇观测，即

5、三角高程测量的观测和计算

先在已知高程的A点安置经纬仪，在另一B点立觇标，测得高差hAB，称为直觇。

然后再在B点安置经纬仪，A点立觇标，测得高差hBA，称为反觇。

若将直、反觇测得的高差值取平均值，可以抵消球气两差的影响，所以三角高程测量一般都用对向观测，且宜在较短的时间内完成。

四等水准测量外业记录表

组号：

日期：

年___月___日天气：

仪器型号：

观测者：

记录者：

司尺者：

测

后

上丝

前尺

上丝

方向

标尺读数

K+黑

高差

备注

点

尺

下丝

下丝

及

黑面

红面

减红

中数

编

后距

前距

尺号

（m）

（m）

（mm）

（m）

号

视距差

累加差

（

1）

（

4）

后尺

（3）

（8）

（14）

已知水准点的高

1#

程=

（

2）

（

5）

前尺

（6）

（7）

（13）

（18）

m。

2#

（

9）

（

10）

后-前

（15）

（16）

（17）

尺1#

（11）

（

12）

的K=

尺2#

的K=

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《建筑工程测量》课内指导书

测量实验须知

测量学是一门实验性很强的技术基础课，测量实验是测量学教学中不可缺少的环节。

只有通过实验和对测量仪器的亲自操作，进行安置、观测、记录、计算、写作实验报告等，才能真正掌握测量的基本方法和基本技能。

因此，必须对测量实验予以充分重视。

（一）测量实验的一般规定

（1）实验前，必须阅读《测量学》的有关章节及《测量学实验》的相应项目。

实验时，必须携带《测量实验》，便于参照、记录有关数据和计算。

（2）实验分小组进行，组长负责组织和协调实验工作，办理所用仪器、工具的借领和归还手续。

凭组长或组员的学生证借用仪器。

（3）实验应在规定时间内进行，不得无故缺席或迟到、早退；应在指定的场地进行，不得擅自改变地点。

（4）必须遵守实验室的“测量仪器工具的借用规则”。

应该听从教师的指导，严格按照实验要求，认真、按时、独立地完成任务。

（5）测量记录应该用正楷书写文字和数字，不可潦草，并在规定表栏中填写。

记录应该用2H或3H铅笔。

（6）记录者听取观测者报出仪器读数后，应向观测者回报读数，以免记错。

（7）记录数字若发现有错误，不得涂改，也不得用橡皮擦拭，而应该用细横线划去错误数字，在原数字上方写出正确数字，并在备注栏内说明原因。

（8）若一测回或整站观测成果不合格（观测误差超限），则用斜细线划去该栏记录数字，并在备注栏内说明原因。

（9）根据观测结果，应当场作必要的计算，并进行必要的成果检验，以决定观测成果是否合格，是否需要进行重测（返工）。

应该当场写的实验报告也应写好。

（10）实验结束时，应把观测记录和实验报告交指导教师审阅。

经教师认可后，方可收拾仪器和工具，作必要的清洁工作，向实验室归还仪器和工具，结束实验。

（二）测量仪器的使用规则和注意事项测量仪器历来属于比较贵重的设备，尤其是目前在向精密光学、机械化、电子化方向发展而使其功能日益先进的同时，其代价也更为昂贵。

对测量仪器的正确使用、精心爱护和科学保养，是从事测量工作的人员必须具备的素质和应该掌握的技能，也是保证测量成果的质量、提高测量工作效率、发挥仪器性能和延长其使用年限的必要条件。

为此，特制订下

列测量仪器使用规则和注意事项，在测量实验中应严格遵守和参照执行。

1．仪器工具的借用

（1）以实验小组为单位借用测量仪器和工具，按小组编号在指定地点凭学生证向实验

室人员办理借用手续。

（2）借用时，按本次实验的仪器工具清单当场清点，检查实物与清单是否相符，器件是否完好，然后领出。

（3）搬运前，必须检查仪器箱是否锁好，搬运时，必须轻取轻放，避免剧烈震动和碰撞。

（4）实验结束后，应及时收装仪器、工具、清除接触土地的部件（脚架、尺垫等）上的泥土，送还借用处检查验收。

如有遗失或损坏，应写出书面报告说明情况，进行登记，并应按有关规定赔偿。

2．仪器的安装

（1）先将仪器的三脚架在地面安置稳妥，安置经纬仪的三脚架必须与地面点大致对中，架头大致水平，若为泥土地面，应将脚尖踩人土中，若为坚实地面，应防止脚尖有滑动的可能性，然后开箱取仪器。

仪器从箱中取出之前，应看清仪器在箱中的正确安放位置，以避免装箱时发生困难。

（2）取出仪器时，应先松开制动螺旋，用双手握住支架或基座，轻轻安放到三脚架头上，一手握住仪器，一手拧连接螺旋，最后拧紧连接螺旋，使仪器与三脚架连接牢固。

（3）安装好仪器以后，随即关闭仪器箱盖，防止灰尘等进入内。

严禁坐在仪器箱上。

3．仪器的使用

（1）仪器安装在三脚架上之后，不论是否在观测，必须有人守护，禁止无关人员拨弄，避免路过的行人和车辆碰撞。

（2）仪器镜头上的灰尘，应该用仪器箱中的软毛刷拂去或用镜头纸轻轻擦去，严禁用手指或手帕等擦拭，以免损坏镜头上的药膜，观测结束后，应及时套上物镜盖。

（3）在阳光下观测，应撑伞防晒，雨天应禁止观测；对于电子测量仪器，在任何情况下，均应撑伞防护。

（4）转动仪器时，应先松开制动螺旋，然后平稳转动；使用微动螺旋时，应先旋紧制动螺旋（但切不可拧得过紧）