四等水准测量(双面尺法).doc

四等水准测量（双面尺法）

一、目的和要求
（1）进一步熟练水准仪的操作，掌握用双面水准尺进行四等水准测量的观测、记录与计算方法。
（2）熟悉四等水准测量的主要技术指标，掌握测站及线路的检核方法。
视线高度>0.2m；视线长度≤80m；前后视视距差≤3m；前后视距累积差≤10m；红黑面读数差≤3mm ；红黑面高差之差≤5mm。

二、仪器和工具
DS3水准仪1台，双面水准尺2支，记录板1块。

三、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√L mm，L为线路总长（单位：km）。

四、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。

五、应交成果
经过各项检核计算后的“四等水准测量记录”表。
表3-1 四等水准测量记录
组别： 仪器号码： 年 月 日
测站编号
视准点
后视
上丝
前视
上丝
方向
及尺号
水准尺读数
黑+K-红
平均
高差
下丝
下丝
后视距
前视距
黑色面
红色面
视距差
∑视距差

⑴
⑷
后
⑶
⑻
⒁
⒅
⑵
⑸
前
⑹
⑺
⒀
⑼
⑽
后-前
⒂
⒃
⒄
⑾
⑿

后

前

后-前

后

前

后-前

后

前

后-前

后

前

后-前

后

前

后-前

三、四等水准测量方法
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）