施工质量员教材.doc

（三） 施工测量基本知识
1、地形图的识读及其在工程建设中的应用
地面上各种各样的固定物体，通常称为地物，涉及房屋、农田、道路等。地表面的高低起伏形态，如高山、丘陵、盆地等称为地貌。地物和地貌总称为地形。
当测区面积不大，不考虑地球曲率影响，可以将地面上的各地物及地貌点位和图形沿铅垂线方向投影到水平面上，然后依相似原理将投影点位与图形按一定的比例尺缩小绘在图纸上，这种图称为平面图。若测区范围很大，顾及地球的曲率影响，采用特殊的投影方法，将地面上的图形缩小编绘在图纸上的这种图称为地图。而在工程建设中常将表达地物平面位置的图称为平面图，也称为地物图。假如图上不仅表达地物的位置，并且用等高线符号把地面的高低起伏的地貌情况表达出来，这种图就称为地形图。
各项经济建设和国防建设，都需要运用地形图这一基础资料来进行规划和设计，这是由于在地形图上解决和研究问题，有时要比在实地来得方便和迅速，考虑的问题也更加周全。同时在地形图上可以直接量测出地面点之间的距离、高差和方向，从而为进一步结识整个工作区域的地形情况，以便合理开发运用、改造自然、保护环境，打下了数据基础，为规划设计建立方案提供了具体的原始地面资料。因而，掌握地形图的识读方法及其在工程建设中的应用方法，对工程人员来说，显得非常重要。
1）地形图的识读
地形图描绘的内容重要是地物和地貌，必须用国家规定的地形图图示符号和注记来表达。通过这些符号和注记，可以结识地球表面的自然形态与特性，了解本区域的地物与地貌的互相位置关系及地理概况。借助地形图，可以了解工程建设地区的自然结构、地形和环境条件等信息，以便使勘测、规划、设计能充足运用地形条件，优化设计施工方案，使工程建设更加合理、合用、经济、安全。
图4-1为某热电厂地形图的内、外图廓的示意图。要读懂地形图，一方面要了解地形图图廓外的信息、熟悉图示符号、掌握地物、地貌的识读方法，在识读过程中本着“先外后内”的原则进行。

图4-1 地形图
1.1 地形图图廓外注记的识读
在地形图的图廓外标注有接图表、图名和坐标、坐标系统、高程系统、比例尺、地形图测绘的方法、时间、单位、测量人员、附注等。
(1) 测图比例尺。
地形图上一段直线的长度与地面上相应线段的实际水平长度之比，称为地形图的比例尺。比例尺有数字比例尺和图示比例尺两类。在工程建设中，所用地形图一般采用数字比例尺。
数字比例尺取分子为1，分母为整数的分数表达。设图上某一直线长度为，相应的实地水平距离为，则图的比例尺为，其中，，为比例尺的分母。该比例尺也可写成1:M，M越大，分数值越小，则比例尺就愈小。图4-1的比例尺为1:2 000。通常称1:1 000 000、1:500 000和1:200 000等比例尺为小比例尺；1:100 000、1:50 000、1:25 000和1:10 000等比例尺为中比例尺；1:5 000、1:2 000、1:1 000和1:500比例尺为大比例尺。
由于人们在图上用肉眼能分辨的最小距离一般为0.1 mm，因此在图上度量或者实地测图描绘时，就只能达成图上0.1 mm的精确性。所以我们把地形图上0.1 mm所表达的实地水平距离称为比例尺精度。可见比例尺越大，其图纸表达地物、地貌就越具体和精确，但相应的测绘工作量也会成倍增长。
比例尺精度的概念，对测图和设计用图都有重要的意义。在测1:1 000的地形图时，实地量距精度只需取到10 cm，即可达成用图需要。此外，在进行工程设计时，若规定了在基础地形图上应能量出的最短长度时，此时即可根据设计精度规定，反过来也可以拟定基础地形图的测图比例尺。例如某项工程，规定在图上能反映地面上30 cm的精度，则采用的最适合的比例尺应为1:2023。也就是说，在工程建设中，欲选择采用何种测图比例尺，应从工程规划、施工实际需要的精度而定。
(2) 平面坐标系统。
坐标系统是指地形图在测绘时所选用的平面坐标所属的体系。目前一般采用的坐标体系重要有1980年国家大地坐标系、城市坐标系和独立(任意)平面直角坐标系等几种。图4-1采用的是任意平面直角坐标系。
(3) 高程系统。
高程系统指地形图所采用的高程基准，目前重要有两种基准：1985年国家高程基准系统和相对高程体系。图4-1采用1985年国家高程基准系统。相应地还必须规定测图时所采用的等高距。
(4) 图廓与图幅。
图廓是图幅四周的范围线。图幅是指地形图的分幅方式，通常分为矩形分幅和梯形分幅两种。在图4-1中为矩形分幅。矩形图幅有内图廓和外图廓之分。内图廓是地形图分幅时的坐标格网线，也是图幅的边界线。外图廓是距内图廓以外一定距离绘制的加粗平行线，仅起装饰作用。在内图廓外四角处注有坐标值，并在内图廓线内侧，每隔10 cm绘有5 mm的短线，表达坐标格网线位置。在图幅内每隔10 cm绘有坐标格网交叉点，见图4-1所示。
(5) 接图表。
为了便于查取相邻的图幅以及进行地形图的拼接，在图廓外左上端绘有接图表，用以表达本图幅与相邻图幅的地理位置关系。通常中间一格画有斜线的代表本图幅，其四邻分别注明相应的图号或图名，如图4-1所示。
(6) 测量时间和测量人员。
测量时间标注在图廓外的左下端，测量人员标注在图廓外的右下端。有时还要拟定图纸的保密等级和绘制单位等信息。
(7) 图名、图号和坐标。
图名就是地形图的名称，一般是以本图幅内最重要地名、村庄、厂矿公司和行政事业单位的名称而命名。图号即图的编号，用来拟定本幅图所在的位置，一般用内图廓西南角点的坐标来表达，如图4-1所示，其图号为“10.0－21.0”。坐标一般标注在图廓西南角，通常采用坐标千米数表达。
1.2 地形图内图廓内容的识读
(1) 坐标。
根据坐标方格网及左下角的起始点的坐标可以推算出每个点的坐标。
(2) 拟定点的高程。
根据图上的等高线的高程，可以推算出地形图内所有点的高程。
(3) 地物符号。
地形图上表达地物类别、形状、大小和位置的符号称为地物符号。如房屋、道路、河流和森林等均为地物。这些地物在图上是采用国家测绘局统一编制的《地形图图式》中的地物符号来表达的。地物符号分为依比例符号、非依比例符号、半依比例符号和地物注记。
① 依比例符号。地物的形状和大小均按测图比例尺如实缩小，并用规定的符号描绘在图纸上，这种地物符号称为比例符号，如房屋、湖泊、农田等。
② 半依比例符号。某些带状的狭长地物，如铁路、电线、管道等，其长度可以按比例尺缩绘，但宽度不能按比例尺缩绘，其宽度按规定尺寸绘出，这种符号称为半依比例符号或线形符号。
③ 非依比例符号。本地物的实际轮廓较小，无法按测图比例尺直接缩绘到图纸上时，就采用规定的符号来表达，这种符号称为非依比例符号。非依比例符号只能表达物体的位置和类别，不能用来拟定物体的尺寸。
④ 地物注记。当应用上述三种符号还不能清楚表达地物的属性时，如建筑物的结构及层数、河流的流速、农作物、森林种类等，而采用文字、数字来说明各地物的属性及名称。这种对地物加以说明的文字、数字或特有符号，称为地物注记。单个的注记符号既不表达位置，也不表达大小，仅起注解说明的作用。
比例符号和非比例符号不是一成不变的，重要依据测图比例尺和实物轮廓的大小而定。某些地物在大比例尺的地形图上用比例符号来表达，而在较小的比例尺地形图上也许只用非比例符号来表达。
(4) 地貌符号。
地球表面上高低起伏的各种形态被称为地貌。根据地表起伏变化的大小，地貌分为平地、丘陵、山地、高山地等。地貌在地形图上用等高线表达。
① 等高线。一定区域范围内的地面上高程相等的各相邻点所连成的封闭曲线称为等高线。
② 等高距与等高线平距。相邻两条等高线之间的高差称为等高距，用表达。在同一幅地形图上等高距应当是相等的。相邻等高线之间的水平距离称为等高线平距。地形图上等高线的疏密限度表白了地面坡度的大小，等高线愈密，即等高线平距愈小，地面坡度愈陡；等高线愈稀，即平距愈大，则地面坡度愈缓；地面坡度相等，等高线平距相等。等高距与等高线平距的比值即为地面坡度，即i=h/D。
表4-1 大比例尺地形图的基本等高距
地形类别与地面倾角
比例尺
1:500
1:1 000
1:2 000
1:5 000
平地 α＜30 
0.5
0.5
1
2
山地 3 ≤α＜10 
0.5
1
2
5
山地 10 ≤α＜25 
1
1
2
5
高山地 α≥25 
1
2
2
5

用等高线表达地貌，等高距愈小，地貌表达得愈具体，但测图工作量就愈大，图面也会越复杂；等高距愈大，测图工作量虽小，但地貌表达又不够具体。因此测图时选择等高距应根据测图比例尺的大小和测区地形情况及工程规定综合考虑而定。既要满足测图的精度规定，又要经济合理，这样选择的等高距称为基本等高距；根据基本等高距勾绘的等高线称为基本等高线。根据测图的比例和地面的坡度关系对基本等高距有不同的规定，如表4-1所示。
③ 等高线的分类。为了更详尽地表达地貌的特性，地形图上的等高线分为首曲线、计曲线、间曲线、助曲线。
在同一幅地形图上，按规定的基本等高距描绘的等高线称为首曲线，首曲线用0.15 mm的细实线描绘。
凡是高程能被5倍基本等高距整除的等高线称为计曲线，也称加粗等高线，计曲线用0.3 mm的粗实线描绘并标上等高线的高程。
按1/2基本等高距描绘的等高线称为间曲线，重要显示首曲线不能表达出的局部地貌，间曲线用0.15 mm的细长虚线描绘。
按1/4基本等高距描绘的等高线称为助曲线，重要显示首曲线不能表达出的局部地貌，助曲线用0.15 mm的细短虚线描绘。
在读图时，还应了解几种基本地貌的等高线的描绘方法。如山头和洼地、山脊与山谷等，其区别在于等高线上的数值标注或示坡线。示坡线是垂直于等高线并指示坡度降落方向的短线，示坡线往外标注是山头(或山脊)，往内标注是洼地(或山谷)。
2）地形图在工程建设中的应用
2.1 拟定地形图上任意点的平面坐标及高程
（1）平面坐标的拟定
如图4-2，欲求图上点的坐标，一方面找出点所处的小方格，并用直线连接成小正方形，过点作格网线的平行线，交格网边于、点，再量取和的图上长度、，即可获得点的坐标为：

图4-2 地形图的基本应用

式中：为地形图比例尺分母。
（2）高程拟定
若所求高程点恰好位于某等高线上，则该点高程值即为该等高线的高程，如图4-2中，点高程为33 m。若所求点不在等高线上，则应根据比例内插法拟定该点的高程。在图4-2中，欲求点高程，一方面过点作相邻两条等高线的近似公垂线，与等高线分别交于、两点，在图上量取和的长度，则点高程为

式中：为点的高程；为、两点的高差，图中为1 m。
2.2 直线的水平距离、坐标方位角及坡度的计算
在测量中，除了最基本的水平距离测量、水平角测量和高差测量这三项测量工作之外，尚有一项很重要的工作，那就是对地面直线的方向予以拟定的工作。对地面直线进行方向测量在一定限度上决定了整个测量工作的质量，所以，实际工作中必须根据测区范围的大小，建立好适当的测量坐标系，并对各地面直线依测量标准方向进行定位。
测量上，将拟定地面直线与测量标准方向之间的角度关系的工作，称为直线定向。根据测区范围的大小，用于测量定向的标准方向有三种，即地面点的真北方向、地面点的磁北方向和地面点的坐标北方向(也称坐标纵轴北方向)，简称三北方向。
在工程测量中，由于地区范围相对较小，故其定向标准方向通常采用坐标北方向。所谓坐标北方向，是指坐标纵轴(轴)正向所指示的方向。在测量工作中，常取与高斯平面直角坐标系(或独立平面直角坐标系)中坐标轴平行的方向为坐标北方向；在施工测量中，也可采用施工测量坐标系的轴正向作为坐标北方向。
而直线的方向，通常用方位角来表达。所谓方位角，是指由直线的一端的标准方向的北端起，顺时针方向至该直线的水平夹角，称为该直线的方位角，角值由0°～360°。工程测量中，是用坐标北方向起算的方位角来表达的，该角相应称为直线的坐标方位角，用a表达。
而一条直线的坐标方位角，由于起始点的不同而存在着两个值。如图4-3所示，表达直线方向的坐标方位角，表达直线方向的坐标方位角。和互为正、反坐标方位角，若认为正坐标方位角，则称为反坐标方位角。由此可知，直线的正、反坐标方位角是相对的。由于在同一直角坐标系内，各点处的坐标北方向均是平行的，所以一条直线的正、反坐标方位角相差180º，即

图4-3 直线的正反坐标方位角关系
在地形图中，根据两点的坐标可以拟定出两点之间的水平距离、坐标方位角和两点间的坡度。在图4-2中，要计算A、B两点的水平距离，应先求出、两点的坐标值，然后按下列公式计算水平距离及坐标方位角：

若规定、两点间的坡度，还必须求出两点的高程，再根据两点之间的水平距离，计算两点间的平均坡度。具体计算公式为：

式中：为、两点间的高差；为、两点间的直线水平距离。
按上式求得的是两点间的平均坡度，当直线跨越多条等高线，且地面坡度一致，无高低起伏时，所求出的坡度值就表达这条直线的地面坡度值。当直线跨越多条等高线，且相邻等高线之间的平距不等，即地面坡度不一致时，所求出的坡度值就不能完全表达这条直线的地面坡度值。建筑工程中的坡度一般用百分率或千分率表达，如。
2.3 拟定地形图上任意区域的面积
在工程建设中，常需要在地形图上量测一定区域范围内的面积。量测面积的方法较多，常用到的方法有图解几何法、解析法和求积仪法等。
（1）图解几何法
当所量测的图形为多边形时，可将多边形分解为几个三角形、梯形或平行四边形，如图4-4(a)所示，用比例尺量出这些图形的边长。按几何公式算出各图形的面积，然后求出多边形的总面积。
当所量测的图形为曲线连接时，如图4-4(b)所示，则先在透明纸上绘制方格网盖在图形上，并数出完整方格网的个数，然后估量非整方格的面积相称于多少个整方格(一般将两个非整方格看做一个整方格计算)，得到总的方格数；再根据比例尺拟定每个方格所代表的图形面积S，则得到区域的总面积S总＝nS。
也可以采用平行线法计算曲线区域面积，如图4-4(c)所示，将绘有间距d=1 mm或2 mm的平行线组的透明纸或透明膜片覆盖在待量测的图形上，则所量图形面积等于若干个等高梯形的面积之和。此法可以克服方格网膜片边沿方格的凑整太多的缺陷。图4-4(c)中平行虚线是梯形的中线。量测出各梯形的中线长度，则图形面积为
(为平行线间距) (2-10)

(a) (b) (c)
图4-4 区域面积的计算

图4-5 坐标解析法计算区域面积

（2）坐标解析法
坐标解析法是根据已知几何图形各顶点坐标值进行面积计算的方法。
如图4-5所示，当求算的图形为多边形时，假如多边形各角点的坐标为已知，如1()、2()……6()，且点位编号为逆时针方向增长时，可按下式计算出图形的区域面积：
( )
2.4 地形图在建筑施工场地平整中的应用
在建筑工程中，除了要进行合理的平面布置外，往往还要对原地貌进行必要的改造，以便改造后的场地适于布置各类建筑物，适于地面排水，并满足交通运送和敷设地下管线的需要等。工程建设初期总是需要对施工场地按竖向规划进行平整；工程接近收尾时，配合绿化还需要进行一次场地平整。在场地平整施工之中，常需估算土(石)方的工程量，即运用地形图按照场地平整的平衡原则来计算总填、挖土(石)方量，并制定出合理的土(石)方调配方案。通常使用的土方量计算方法有方格网法与断面法。在此只介绍方格网法。
此法合用于高低起伏较小，地面坡度变化均匀的场地。如图4-6所示，欲将该地区平整成地面高度相同的平坦场地，具体环节如下。

图4-6 场地平整土石方量计算
(1) 绘制方格网。在地形图上拟建工程的区域范围内，直接绘制出2 cm×2 cm的方格网，如图4-6所示，图中每个小方格边相应的实地距离为2 cm×M(为比例尺的分母)。本图的比例尺为1:1000，方格网的边长为20 m×20 m，并进行编号，其方格网横线从上到下依次编为A、B、C、D等行号，其方格网纵线从左至右顺次编号为1、2、3、4、5等列号。则各方格点的编号用相应的行、列号表达，如A1、A2等，并标注在各方格点左下角。
(2) 计算方格格点的地面高程：依据方格网各格点在等高线的位置，运用比例内插的方法计算出各点的实地高程，并标注在各方格点的右上角。
(3) 计算设计高程。根据各个方格点的地面高程，分别求出每个方格的平均高程Hi(i为1、2、3……，表达方格的个数)，将各个方格的平均高程求和并除以方格总数n，即得设计高程H设。
本例中，先将每一小方格顶点高程加起来除以4，得到每一小方格的平均高程，再把各小方格的平均高程加起来除以小方格总数即得设计高程。经计算，其场地平整时的设计高程约为33.4 m，并将计算出的设计高程标在各方格点的右下角。
(4) 计算各方格点的填、挖厚度(即填挖数)。
根据场地的设计高程及各方格点的实地高程，计算出各方格点处的填高或挖深的尺寸即各点的填挖数。
填挖数=地面点的实地高程-场地的设计高程
式中：填挖数为“+”时，表达该点为挖方点；填挖数为“-”时，表达该点为填方点。并将计算出的各点填挖数填写在各方格点的左上角。
(5) 计算方格零点位置并绘制零位线。
计算出各方格点的填挖数后，即可求每条方格边上的零点(即不需填也不需挖的点)。这种点只存在于由挖方点和填方点构成的方格边上。求出场地中的零点后，将相邻的零点顺次连接起来，即得零位线(即场地上的填挖边界线)。零点和零位线是计算填挖方量和施工的重要依据。

图4-7 比例内插法拟定零点
在方格边上计算零点位置，可按图解几何法，依据等高线内插原理来求取。如图4-7所示，为挖方点，为填方点，在、方格边上必存在零点。设零点与点的距离为，则其与点距离为，由此得到关系式
(、为方格点的填挖数，按此式计算零点位置时，不带符号)
则有，即、方格边上的零点距离为。用同样的方法计算出其他各方格边的零点，并顺次相连，即得整个场地的零位线，用虚线绘出(见图4-6)。
(6) 计算各小方格的填、挖方量。
计算填、挖方量有两种情况：一种为整个小方格全为填(或挖)方；其二为小方格内既有填方,又有挖方。其计算方法如下。
一方面计算出各方格内的填方区域面积及挖方区域面积。
整个方格全为填或挖(单位为m3)，则土石方量为
或 ( )
方格中既有填方，又有挖方，则土石方量分别为
(、为方格中填方点的填挖数) ( )
(、为方格中挖方点的填挖数) ( )
(7) 计算总、填挖方量。
用上步介绍的方法计算出各个小方格的填、挖方量后，分别汇总以计算总的填、挖方量。一般说来，场地的总填方量和总挖方量两者应基本相等，但由于计算中多使用近似公式，故两者之间可略有出入。如相差较大时，说明计算中有差错，应查明因素，重新计算。
2、常用测量仪器的功能及使用方法
在测量工作中，地面点的空间位置是以地面点在投影平面上的坐标X、Y和高程H决定的。一般说来，X、Y和H 的值不能直接测定，而是通过测定水平角、水平距离，以及各点间的高差h，再根据已知点的坐标、高程和已知边的坐标方位角计算出待定各点的坐标和高程。
由此可见，水平距离、水平角和高程是拟定地面点位的三个基本要素。水平距离测量、水平角测量和高差测量是测量的三项基本工作。
1）水准仪的功能及使用方法
1.1 水准仪的结构
目前常用的水准仪从构造上可分为两大类：一类是通过调节微倾螺旋以形成水平视线的水准仪，称为“微倾式水准仪”；另一类是运用补偿器来获得水平视线的“自动安平水准仪”。此外，尚有一种电子水准仪，它配合条纹编码尺，运用数字化图像解决的方法，可自动显示高程和距离，使水准测量实现自动化、数字化。
国产水准仪系列标准分为DS05、DS1、DS3等几个等级。D表达大地测量仪器系列，S表达水准仪，下标数字表达仪器的精度。其中DS05和DS1属精密水准仪器，DS3用于普通水准测量。
DS3微倾式水准仪的结构，由望远镜、水准器和基座三个重要部分构成。
光学望远镜由物镜、物镜调焦镜、目镜和十字丝分划板四部分组成。其中，十字丝分划板中心和物镜光心的连线称为视准轴，亦即观测时的视线方向，在水准测量中其最终必须水平，才干读取出对的的中丝读数值。视准轴是水准仪的重要轴线之一。
水准器是用以整平仪器的一种设备，是测量仪器上的重要部件。水准器分为管水准器和圆水准器两种。管水准器是判断仪器视线是否水平的装置，若通过调节，其管气泡与零点重合，则仪器视线成水平。水准管上相邻两间隔线间的弧长所相应的圆心角称为水准管的分划值τ。该值的大小可以反映仪器的灵敏限度，一般规定水准管的分划值τ越小越好（即灵敏限度越高），DS3的分划值τ比DS1要大，约为20″/2 mm。
圆水准器是一个封闭的圆形玻璃容器，根据其气泡的位置可以判断仪器的粗平状况。
基座起支撑仪器上部的作用，通过连接螺旋与三脚架相连接。基座由轴座、脚螺旋、底板和三角压板构成。转动脚螺旋，可使圆水准器气泡居中，使仪器竖轴竖直。
在实际测量中，还必须配备相应的水准尺。通常国家三、四等水准测量必须配备成套的双面水准尺，而等外水准测量则可配用塔尺。
1.2 水准仪的基本使用方法
水准仪的基本作业过程为：一方面在适当位置安顿仪器并粗平，然后照准立在观测点上的水准尺，进行精平后，立即读取水准尺上的读数并记录相应数据。具体操作环节如下：
（1）安顿仪器并粗略整平仪器
打开三脚架，规定高度适当并牢固稳妥、架头大体水平，在山坡上安顿仪器应使三脚架的两架腿支立在坡下，另一架腿支立于坡上。然后把水准仪用中心连接螺旋连接到三脚架上。然后对仪器进行粗略整平。
仪器的粗略整平是通过旋转脚螺旋使圆水准器气泡居中来完毕的。一方面旋转仪器上部，使水准管面与任意两脚螺旋连线平行，然后同时旋转此两个脚螺旋使气泡移到通过圆水准器零点并垂直于这两个脚螺旋连线的方向上，如图4-8中气泡自a移到b，如此可使仪器在这两个脚螺旋连线的方向处在水平。然后单独旋转第三个脚螺旋使气泡居中，则使原两个脚螺旋连线的垂线方向亦处在水平，从而完毕仪器粗平操作。若仍有偏差，可反复进行。操作时必须记住：气泡移动的方向和左手大拇指旋动螺旋的旋动方向一致，与右手旋动方向相反。

图4-8 仪器粗平
（2）照准目的
照准目的前，应调节目镜使十字丝清楚，再旋转仪器照准目的，并拎紧制动螺旋；然后旋转物镜调焦螺旋至尺像清楚，也就是使尺像成像在十字丝平面上。最后调节水平微动螺旋，使十字丝的竖丝切准水准尺竖向中心线位置。当照准不同远近的水准尺时，需重新调节调焦螺旋才干使尺像清楚，但目镜可不必再调。
测量时应注意消除视差。在目镜端眼睛稍作上下移动，若发现尺像与十字丝有相对的移动，即读数有改变，则表达仪器存在视差。其形成因素重要是物像没有成像在十字丝板上，如图4-9(a)、图4-9(b)所示。清除视差的方法是对仪器进行重新调焦，先目镜调焦直至可清楚地看见分划板上的刻划丝，然后对物镜调焦，直至十字丝板上的尺像清楚稳定，最后进行仔细观测，直至不再出现尺像和十字丝有相对移动为止，如图4-9(c)所示。

图4-9 视差检查 图4-10 读数
（3）仪器精确整平
照准目的后，在每次读数前还必须用微倾螺旋使水准管气泡符合，使仪器达成精确整平状态，然后才可进行数据读取。每照准一个目的读数前，都必须调节微倾螺旋使气泡符合。
（4）读数与记录
用十字丝板上的三横丝读取水准尺上的尺读数。对塔尺而言，可直接读出米、分米和厘米位，并估读出毫米位，所以每个读数值必须有四位数。读数前应先认清水准尺的分划特点，特别应注意尺上注记相相应的各分米分划线的起始位置，如图4-10所示，中丝相应的对的读数为0.604。在测量时，应分别读取三丝读数，即上、中、下三丝相相应的尺读数。最终在测量手簿上如实记录观测数据。
1.3 地面两点的高差测量
如图4-11所示，欲测地面A、B两点高差，应在A、B两点位置打木桩。若地面坡度不大且A、B相距不远，于A点木桩上垂直立上水准尺，在A、B的中点位置安顿好水准仪，精平后读出A点水准尺上读数a，然后将A点上水准尺移至B点，并将水准尺垂直立在B点木桩上，精平后再读出B点水准尺上读数，则A、B两点木桩顶面的高差为：。若A点高程已知，则B点的高程为：。

图4-11 水准仪测两点高差
从上可以看出，水准测量的原理是运用水准仪所提供的水平视线测得地面高差再进行高程计算的。运用水准仪进行地面点的高差测量，水准仪的位置和高度可以比较自由、灵活的选择，只要水准仪的水平视线可以读出前后水准尺上的读数，就可以测出地面点的高差，并依据已知高程点计算出未知点的高程。
但是，当未知点与已知点间的距离较远或者高差相差较大，这时两点之间的高差不也许架一次水准仪便可测出。在此情形下，应依据地面实际坡度和距离远近情况，提成若干测站来进行施测。如图4-12，未知点B点与已知高程BMA点相距较远，此时可在两点间相隔一定间距增设若干转点（用TP1等表达），然后从已知点开始进行水准高差测量，连续地一站一站的测量，直至测到未知点，则两点间的高差为各站所测高差之和。即：

图4-12 水准测量测段施测方法
事实上，在进行高程控制测量以求取多个未知点的高程时，还可组成特定的水准线路，然后按照水准测段方法逐段进行高差测量，最后进行成果解决即可。一般的单一水准线路重要有附合水准线路、闭合水准线路和支水准线路三种。
2）经纬仪的功能及使用方法
角度测量是拟定地面点位的三大基本测量工作之一，涉及水平角测量和竖直角测量，经纬仪是重要的测角仪器。
2.1 经纬仪的结构
国产、两种型号的光学经纬仪合用于进行角度测量和建筑工程施工放样测量，其中,型进行普通角度测量，而型则用于精密角度测量工作。
光学经纬仪重要由照准部、水平度盘、基座三部分组成。
照准部是指经纬仪上部可转动的部分，由望远镜、光学读数装置、竖直度盘、水准管、竖轴、水平横轴、支架及水平和竖直制动和微动装置等组成。其望远镜及水准管构造及作用同水准仪，只是在望远镜的十字丝分划板上其刻划方式与水准仪有所不同。
竖直度盘是由玻璃圆盘经刻制而成，用来度量竖直角。它固定在水平轴的一端，与水平轴垂直，规定水平轴中心与竖直度盘中心重合，并设有竖盘指标水准管或自动补偿装置。
光学读数装置一般由读数显微镜、测微器以及光路中一系列光学棱镜和透镜组成，用来读取水平度盘和竖直度盘所测方向的读数。
照准部下部有个旋转轴，其插在水平度盘空心轴内，而水平度盘空心轴插在基座竖轴轴套内。旋转轴几何中心线称为竖轴。望远镜与水平横轴固连，安顿于支架上，可以绕横轴在竖直面内上、下转动，又能随着支架绕竖轴做360°旋转。运用水平和竖直制动和微动螺旋，可以使望远镜固定在任一位置，以照准不同的观测目的。
安顿仪器时运用光学对点器装置，来完毕仪器的对中操作，使仪器上水平度盘中心与地面站点标志中心处在同一铅垂线上。
水平度盘装置由水平度盘、度盘变换手轮等组成。水平度盘由玻璃圆盘经刻制而成，度盘沿圆周按顺时针进行平均分割并刻划注记基本分划，其最小分划值一般有、、三种，其中前两种用于6″级仪器，而的度盘则装配在型经纬仪上。
在水平角测角时，为了能改变每测回的水平度盘的初始读数，仪器设有度盘变换装置，一般多采用水平度盘变换手轮，或称转盘手轮。使用时，扳下金属卡，并将手轮推压进去，转动手轮，此时水平度盘随着转动；待转到所需位置时，将手松开，手轮退出，水平度盘即设立好了。该操作在水平测角中称为“配置度盘”，是测回法测量水平角中很重要的环节。
基座用于支撑整个仪器，运用中心螺旋将仪器紧固在三脚架上。其上有三个脚螺旋，用于整平仪器，使水平度盘成水平状态。基座上有一基座固定螺旋，用于控制照准部和基座间的衔接，正常情况下，基座固定螺旋必须拧紧，以免照准部与基座分离而坠落。
2.2 经纬仪的读数装置及读数方法
经纬仪的读数装置为分微尺测微器，图4-13为型经纬仪在读数显微镜下看到的两度盘分划和分微尺的影象，其中，标有或“—”的为水平度盘读数，标有或“⊥”的为竖直度盘读数。由于度盘基本分划间隔是，所以分微尺
分划总值刚好等于度盘上的一个基本分划的标注值。然后，在分微尺上再平均提成6大格，每一大格分为10小格，共计60小格，所以每小格为，窗口中长线和大号数字是度盘上的分划及其注记，短线和小号数字为分微尺的分划线及其注记。观测时目的方向读数值从读数显微镜窗口中读取，其整度数部分可从度盘上分划注记直接读出，不到的值在分微尺上读取，可估读到，即。图中水平度盘读数值为，竖盘读数为。
图4-13 读数显微镜内度盘成像
2.3 经纬仪的使用基本环节
（1）仪器的安顿
仪器的安顿涉及对中和整平两个过程。对中是通过操作达成仪器的水平度盘中心与测站点标志中心在同一铅垂线上的目的；而整平操作是使仪器的竖轴铅直，且使水平度盘处在水平位置。
安顿仪器时，先张开三脚架，放在测站点上，并调好脚架高度，且使脚架头大体水平、架头中心大体对准测站点标志；然后装上仪器，旋紧中心连接螺旋。再按以下环节安顿仪器。
①光学对中器对中

图4-14 光学对中器光路图
光学对中器是一个小型外调焦望远镜。如图4-14所示，当照准部水平时，对中器的视线经棱镜折射后的一段成铅垂方向，且与竖轴中心重合，若地面标志中心与光学对中器分划板中心相重合，则仪器竖轴中心已位于所测角度顶点的铅垂线上。其对中误差一般应小于2 mm。
操作方法为：调节好光学对中器，固定三脚架的一条腿于适当位置作为支点，两手分别握住此外两条腿提起并作前后左右的微小移动，在移动的同时，从光学对中器中观测，使地面标志中心成像于对中器的中心小圆圈内，然后，放下两架腿，固定于地面上。此时照准部并不水平，应分别调节三脚架的三个架腿高度(脚架支点位置不得移动)，使仪器上的圆水准气泡居中，完毕对中操作。
②仪器的整平
整平是转动脚螺旋使照准部管水准器气泡居中，从而保证仪器的竖轴竖直和水平度盘水平。
如图4-15所示，整平时，转动仪器的照准部，使管水准器平行于任意一对脚螺旋的连线，左、右手大拇指同时转动脚螺旋，使气泡居中；再将仪器绕竖轴旋转90°，使管水准器与原两脚螺旋的连线垂直，转动第三只脚螺旋，使气泡居中。

图 4-15
只有连续两次将仪器绕竖轴旋转90°后，管水准器仍然居中，方为合格，否则，依照上述方法继续调整，直至合格为止。
（2）目的照准
照准是指通过操作使望远镜十字丝中交点精确对准目的。一方面对目镜调焦，转动目镜调焦螺旋，使望远镜十字丝清楚可见；再进行粗略瞄准，松开经纬仪的水平和竖直制动螺旋，转动望远镜，通过粗瞄准器照准目的的底部，调整物镜调焦螺旋，使目的成像清楚，见图4-16所示，拧紧水平和竖直制动螺旋；然后调整水平和竖直微动螺旋，使单根十字丝竖丝与目的中线重合，双根十字丝竖丝夹准目的，十字丝的中丝与目的点相切。

图4-16
（3）读数与记录
照准目的后，打开采光窗，调整反光镜的位置，使读数窗明亮，再调整读数显微镜调焦螺旋，使读数窗口清楚，最后对的读取度盘的读数值。同时，记录员将所测方向读数值记录在测量手簿中的相应位置。
2.4 水平角和竖直角观测
常用的角度观测方法是测回法，测回法合用于单角观测。所谓盘左位，是指观测者对着望远镜的目镜时，竖盘在望远镜的左边时仪器的方位；盘右位，是指观测者对着望远镜的目镜时，竖盘在望远镜的右边的位置状态。
（1）测回法测水平角
如图4-16，在测站点，需要测出两方向间的水平角，其操作环节如下：
① 安顿经纬仪于角度顶点,进行对中、整平，并在两点立上照准标志。
② 将仪器置为盘左位置。转动照准部，运用望远镜准星初步瞄准点，调节目镜和望远镜调焦螺旋，使十字丝和目的像均清楚，以消除视差。再用水平微动螺旋和竖直微动螺旋进行微调，直至十字丝中点照准目的。此时，打开换盘手轮进行度盘配置，将水平度盘的方向读数配置为或稍大一点，读数αL并记入记录手簿，见表4-2。松开制动扳手，顺时针转动照准部，同上操作，照准目的点，读数并记入手簿。则盘左所测水平角为：

③ 松开制动扳手将仪器置为盘右位置。先照准目的，读数；再逆时针转动照准部，直至照准目的，读数，计算盘右水平角为。
④ 计算一测回角度值。上下半测回合称一测回。当上下半测回值之差在内时，一测回水平角值为。若超过此限差值应重新观测。
当测角精度规定较高时，应观测多个测回，并取其平均值作为水平角测量的最后结果。为了减少度盘刻划不均匀误差，各测回应运用仪器上控制水平度盘的装置换盘手轮来配置度盘起始读数，型仪器每个测回应按180°/n的角度间隔变换水平度盘位置。如测四个测回，则分别设立成略大于0°,45°,90°和135°。
表4-2 测回法测水平角记录手簿
仪器号 260078 观测地点 篮球场 观测者 测0501 班 田力
日 期 2023年9月27日 天 气 晴 记录者 沈明策
测

站
测回次数
竖盘
位置
目
标
水平度盘读数
半测回角值
一测回角值
各测回平均值
备注
( ° ′ ″)
( ° ′ ″)
( ° ′ ″)
( ° ′ ″)

1
左
A
00 01 36
89 41 06
89 40 51
89 40 54

B
89 42 42
右
A
180 01 30
89 40 36
B
269 42 06
2
左
A
90 05 24
89 41 00
89 40 57
B
179 45 24
右
A
270 05 30
89 40 54
B
359 46 24

（2）测回法测竖直角
地面目的直线的竖直角一般用测回法观测，操作环节如下。
(1) 将仪器安顿于测站点上，对中、整平。
(2) 仪器置为盘左位，瞄准目的点，使十字丝中丝精确照准目的，调节竖盘指标水准管微动螺旋，使竖盘指标水准管气泡居中(或旋转竖盘指标自动补偿器锁紧螺旋至“ON”位置)，读取竖盘读数L，则盘左竖角为,见表4-3。
(3) 将仪器调为盘右，再瞄准目的，精确照准，同上操作，读取盘右时的竖盘读数，则盘右竖角为。
(4) 计算一测回竖角值为

表4-3 竖直角观测手簿
竖盘
位置
目的
水平度盘读数
(° ′ ″)
半测回角值
(° ′ ″)
竖盘指标差
(″)
一测回角值
(° ′ ″)
备 注
左
A
42 15 36
47 44 24
18
47 44 42

右
A
317 45 00
47 45 00

3）全站仪的基本功能及使用方法