【文章內(nèi)容簡介】 制后碎部”的原則；為了保證成果的質(zhì)量，必須堅(jiān)持隨時(shí)檢查的原則，這樣才能保證測量成果的質(zhì)量和較高的工作效率。. 測量的三項(xiàng)基本工作地面點(diǎn)的空間位置由平面位置和高程來確定，但在實(shí)際測量中，，不能直接測定出來，如圖所示，而是測出它們的水平角，水平距離及高差，再根據(jù)已知點(diǎn)的坐標(biāo)、方向和高程，推算出其它點(diǎn)的坐標(biāo)和高程，以確定它們的點(diǎn)位，所以高差、水平角和水平距離是確定地面點(diǎn)位的三個(gè)基本要素。高程測量，水平角測量，水平距離測量是測量的三項(xiàng)基本工作。. 從事測量工作的要求測量成果質(zhì)量的優(yōu)劣，直接影響到工程質(zhì)量，無論是測量誤差超限或產(chǎn)生錯(cuò)誤時(shí)，都會(huì)使工程質(zhì)量降低或造成經(jīng)濟(jì)損失，因此從事測量的工作人員，應(yīng)具備扎實(shí)的測量技能，高度的責(zé)任心、對工作精益求精，嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)和規(guī)范要求的精度，方法、進(jìn)行測量工作。嚴(yán)格檢核制度，無論是內(nèi)業(yè)或外業(yè)，對測量成果都必須進(jìn)行必要的檢核，防止錯(cuò)誤的發(fā)生。測量記錄要清楚，注意保持原始記錄和計(jì)算結(jié)果的原始性，實(shí)事求是，尊重事實(shí)，不合格時(shí)，應(yīng)分析原因，進(jìn)行重測。測量工作者要愛護(hù)測量儀器和工具，輕拿輕放，避免震動(dòng)，要掌握正確的操作方法。3. 高程測量水準(zhǔn)測量對測繪專業(yè)技術(shù)人員來說相對簡單，但又是測量學(xué)最基礎(chǔ)的知識(shí)必須掌握。要求現(xiàn)場技術(shù)人員不但要會(huì)熟練操作儀器，而且要懂得測量原理、誤差來源并能解決儀器常規(guī)檢校的問題。本章主要介紹水準(zhǔn)儀的檢校、水準(zhǔn)測量的誤差來源、精密水準(zhǔn)的實(shí)施等（客運(yùn)專線無砟軌道鐵路水準(zhǔn)測量的等級(jí)為二等水準(zhǔn)）。高程測量的常用方法有水準(zhǔn)測量和三角高程測量。水準(zhǔn)測量是一種最常用、最精密的直接測定兩地面點(diǎn)間高差的方法，它是利用水準(zhǔn)儀提供的水平視線按幾何原理進(jìn)行高程測量的，因此又稱幾何水準(zhǔn)測量。水準(zhǔn)測量具有較高的精度，因此是高程測量中主要的方法。三角高程測量是間接測定兩地面點(diǎn)間高差的一種高程測量方法，它是通過觀測視線的天頂距，利用直接觀測獲得的兩地面點(diǎn)間的斜距來求定兩地面點(diǎn)間的高差的。隨著全站儀的普及，當(dāng)距離為光電測距獲得時(shí)，稱為光電測距三角高程測量。光電測距三角高程測量在山區(qū)已經(jīng)可以達(dá)到三、四等水準(zhǔn)測量的精度要求。. 水準(zhǔn)測量原理圖3－1水準(zhǔn)測量原理 水平視線大地水準(zhǔn)面后視尺前視尺前進(jìn)方向. 水準(zhǔn)儀構(gòu)造與使用水準(zhǔn)儀是提供水平視線的儀器。水準(zhǔn)儀有三種：微傾式水準(zhǔn)儀、自動(dòng)安平水準(zhǔn)儀和電子水準(zhǔn)儀。微傾式水準(zhǔn)儀是用微傾螺旋手動(dòng)精平；自動(dòng)安平水準(zhǔn)儀是利用補(bǔ)償器自動(dòng)精平；電子水準(zhǔn)儀也稱數(shù)字水準(zhǔn)儀是一種高科技數(shù)字化水準(zhǔn)儀，配合條紋編碼尺實(shí)現(xiàn)自動(dòng)識(shí)別、自動(dòng)記錄，顯示高程和高差，實(shí)現(xiàn)了高程測量外業(yè)完全自動(dòng)化。工程常見的水準(zhǔn)儀有、“D”和“S”分別為大地測量儀器和水準(zhǔn)儀漢語拼音的第一個(gè)字母，、3表示儀器精度，為每公里高差中數(shù)的中誤差。、適用于精密水準(zhǔn)測量，適用于普通水準(zhǔn)測量。水準(zhǔn)儀的構(gòu)造主要由三部分組成：望遠(yuǎn)鏡、水準(zhǔn)器和基座。水準(zhǔn)儀的使用分為：水準(zhǔn)儀的安置、粗平、瞄準(zhǔn)、精平、讀數(shù)五個(gè)步驟。. 水準(zhǔn)儀的檢驗(yàn)與校正任何儀器在搬運(yùn)、溫度變化等外界條件的影響下，各個(gè)軸系的相對關(guān)系都會(huì)發(fā)生變化，這就需要技術(shù)人員必須熟練掌握儀器常規(guī)的檢驗(yàn)與校正，現(xiàn)場發(fā)現(xiàn)問題及時(shí)解決。根據(jù)水準(zhǔn)測量的基本原理，要求水準(zhǔn)儀能準(zhǔn)確提供一條水平視線，在正式作業(yè)前必須對水準(zhǔn)儀進(jìn)行檢驗(yàn)，對某些不合要求的條件，應(yīng)進(jìn)行必要的校正。圖32 水準(zhǔn)儀各主要軸線關(guān)系. 水準(zhǔn)儀應(yīng)滿足的條件水準(zhǔn)儀應(yīng)滿足的條件有兩個(gè)：一是水準(zhǔn)管的水準(zhǔn)軸應(yīng)平行于望遠(yuǎn)鏡的視準(zhǔn)軸，二是望遠(yuǎn)鏡的視準(zhǔn)軸不因調(diào)焦而變動(dòng)位置。如圖32. 水準(zhǔn)儀的檢驗(yàn)與校正. 圓水準(zhǔn)器的水準(zhǔn)軸與儀器旋轉(zhuǎn)軸平行的檢驗(yàn)校正檢驗(yàn)用腳螺旋將圓水準(zhǔn)器氣泡居中，將儀器旋轉(zhuǎn)180176。，如果氣泡仍在居中位置，則說明圓水準(zhǔn)器軸平行于儀器豎軸，若氣泡有了偏移，則表明條件沒有滿足。氣泡偏移的長度代表了儀器旋轉(zhuǎn)軸和水準(zhǔn)軸交角的兩倍。圖3－3 圓水準(zhǔn)器結(jié)構(gòu)校正如果在檢驗(yàn)時(shí)發(fā)現(xiàn)儀器旋轉(zhuǎn)軸與水準(zhǔn)軸不平行，則應(yīng)進(jìn)行校正。通過圓水準(zhǔn)器下的校正螺釘來實(shí)現(xiàn)，圓水準(zhǔn)器盒的底部有三個(gè)校正螺絲，如圖33所示。首先轉(zhuǎn)動(dòng)腳螺旋，使氣泡中心向圓圈中心移動(dòng)偏離值的一半，剩余一半用校正針撥動(dòng)圓水準(zhǔn)器的校正螺絲，使氣泡居中。此次項(xiàng)校正應(yīng)反復(fù)幾次，直到望遠(yuǎn)鏡轉(zhuǎn)動(dòng)在任何位置，圓水準(zhǔn)氣泡均居中為止。圖34. 十字絲橫絲垂直于豎軸的檢驗(yàn)校正檢驗(yàn)先用十字絲橫絲的一端瞄準(zhǔn)一點(diǎn)A，如圖34（）所示，然后用微動(dòng)螺旋緩慢的轉(zhuǎn)動(dòng)望遠(yuǎn)鏡，觀察A點(diǎn)在視場中的移動(dòng)軌跡，如果A點(diǎn)始終在橫絲上移動(dòng)，說明十字絲橫絲垂直于儀器豎軸，若偏離橫絲，如圖34（）所示則應(yīng)進(jìn)行校正。圖3－5 十字絲校正分劃板固定螺絲護(hù)蓋校正螺絲此外，也可以采用掛垂球的方法進(jìn)行檢驗(yàn)，即將儀器整平后，觀察十字絲縱絲是否與垂球線重合，如不重合，則需校正。 校正校正部件有兩種形式。一種如圖35a所示，在目鏡端鏡筒上有3顆固定十字絲分劃板座的埋頭螺絲，校正時(shí)松開其中任意一顆，輕輕轉(zhuǎn)動(dòng)分劃板坐，使橫絲水平，再將埋頭螺絲擰緊，此項(xiàng)校正需反復(fù)進(jìn)行。另一種如圖35b所示，打開護(hù)罩，松開十字絲分劃板4顆固定螺絲，旋轉(zhuǎn)十字絲分劃板座，轉(zhuǎn)至正確位置為止，蓋上護(hù)蓋。此項(xiàng)校正需也反復(fù)進(jìn)行。. 水準(zhǔn)管平行于視準(zhǔn)軸的的檢驗(yàn)校正（i角檢驗(yàn)）a、檢驗(yàn)方法：ba在平坦地面上選定適當(dāng)距離的兩個(gè)點(diǎn)A、B，并用木樁釘入地面，或用尺墊代替。置水準(zhǔn)儀于A、B的中間，使兩端距離相等，如圖（36a）。此時(shí)測量正確的高差，然后將水準(zhǔn)儀置于兩點(diǎn)的任一點(diǎn)附近，例如在B點(diǎn)附近，如圖(36b)這時(shí)因距離不等，在測得高差中將有i角的影響 ρ 因A點(diǎn)距儀器最遠(yuǎn)，i角在讀數(shù)上的影響最大。 b、校正方法圖37 有了之值，既可對水準(zhǔn)儀進(jìn)行校正，校正工作應(yīng)緊接著檢驗(yàn)工作進(jìn)行，既不要搬動(dòng)B點(diǎn)一端的儀器，先算出A點(diǎn)標(biāo)尺上的正確讀數(shù) 轉(zhuǎn)動(dòng)微傾螺旋使讀數(shù)對準(zhǔn)，這時(shí)水準(zhǔn)管氣泡將不居中，調(diào)節(jié)上下兩個(gè)校正螺絲使氣泡居中。實(shí)際操作時(shí)，需先將左（或右）面的螺絲（如圖37）略為松開一些，使水準(zhǔn)管能夠活動(dòng)，然后再校正上下兩螺絲釘。校正結(jié)束后將左（或右）面的螺絲上緊。這種校正方法的實(shí)質(zhì)是先將視線水平，既讀數(shù)對準(zhǔn)，然后校正水準(zhǔn)軸至水平位置。檢驗(yàn)校正要反復(fù)進(jìn)行，真到符全要求為止。. 電子水準(zhǔn)儀電子水準(zhǔn)儀又稱數(shù)字水準(zhǔn)儀，它是在自動(dòng)安平水準(zhǔn)儀的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的。電子水準(zhǔn)儀可被認(rèn)為是自動(dòng)安平水準(zhǔn)儀、CCD相機(jī)（探測器）、微處理器和條紋編碼標(biāo)尺組合成的一個(gè)幾何水準(zhǔn)自動(dòng)測量系統(tǒng)，它采用條紋編碼標(biāo)尺，人工完成照準(zhǔn)和調(diào)焦之后，通過望遠(yuǎn)鏡的分光鏡面，將條紋編碼標(biāo)尺成像轉(zhuǎn)換成數(shù)字信息，再利用數(shù)字圖像處理技術(shù)來識(shí)別數(shù)字條碼進(jìn)而獲得標(biāo)尺讀數(shù)和視距。由于照準(zhǔn)標(biāo)尺和調(diào)焦仍由觀測者目視完成，所以也可使用傳統(tǒng)水準(zhǔn)尺，當(dāng)成普通自動(dòng)安平水準(zhǔn)儀使用，但測量精度會(huì)降低。電子水準(zhǔn)儀與傳統(tǒng)水準(zhǔn)儀相比有以下特點(diǎn)： 　　A、觀測值以數(shù)字顯示，不存在觀測員的判讀錯(cuò)誤及人為讀數(shù)誤差。B、野外觀測數(shù)據(jù)能自動(dòng)記錄、并存儲(chǔ)在儀器內(nèi)PC卡上，通過電腦輸出觀測值。C、精度高。 視線高和視距讀數(shù)都是采用大量條碼分劃圖象經(jīng)處理后取平均得出來的，因此削弱了標(biāo)尺分劃誤差的影響。多數(shù)儀器都有進(jìn)行多次讀數(shù)取平均的功能，可以削弱外界條件影響。不熟練的作業(yè)人員業(yè)也能進(jìn)行高精度測量。 　　D、 速度快。由于省去了報(bào)數(shù)、聽記、現(xiàn)場計(jì)算的時(shí)間以及人為出錯(cuò)的重測數(shù)量，測量比傳統(tǒng)儀器省時(shí)間。 E、效率高。只需調(diào)焦和按鍵就可以自動(dòng)讀數(shù)，減輕了勞動(dòng)強(qiáng)度。F、在光線極暗或極強(qiáng)的環(huán)境下仍能正常工作。在隧道內(nèi)黑暗環(huán)境下作業(yè)時(shí)，借助手電等人工照明仍可測量。電子水準(zhǔn)儀一般使用于中精度和高精度水準(zhǔn)測量，電子水準(zhǔn)儀分兩個(gè)精度等級(jí)，～，可用于三、四等水準(zhǔn)測量，～，可用于一、二等水準(zhǔn)測量。. 水準(zhǔn)測量誤差的主要來源. 地球曲率差在圖31中，是將大地水準(zhǔn)面看作了平面來計(jì)算兩點(diǎn)間的高差，但實(shí)際上大地水準(zhǔn)面接近于球面，而水準(zhǔn)儀提供的是水平視線，而產(chǎn)生地球曲率誤差。當(dāng)前、后視距的距離相等時(shí)，地球曲率對一個(gè)測站的高差沒有影響，計(jì)算高差時(shí)可以消除地球曲率誤差，對一條水準(zhǔn)線路而言，保證前后視距的累計(jì)差在一定的范圍內(nèi)就可消除地球曲率對高差的影響。例如視距累計(jì)差小于10米時(shí)，這對普通水準(zhǔn)測量而言，這樣的誤差可以忽略不計(jì)。. 大氣折光差另外由于地面空氣密度不同，視線通過不同密度空氣層時(shí)，視線呈曲線狀，使實(shí)際讀數(shù)和水平視線讀數(shù)產(chǎn)生差值。此值為大氣折光引起的誤差。并且可以減弱大氣折光對高差的影響。. 水準(zhǔn)管軸不平行視準(zhǔn)軸的影響（i角誤差）水準(zhǔn)管軸不平行于視準(zhǔn)軸，對尺讀數(shù)產(chǎn)生的誤差，稱為角誤差。當(dāng)水準(zhǔn)管氣泡居中時(shí)，水準(zhǔn)管軸水平，視線傾斜，使水準(zhǔn)尺讀數(shù)產(chǎn)生誤差值，誤差大小與視線長度成正比例，如果前后視距離相等，前后視讀數(shù)中誤差大小相等，計(jì)算高差時(shí)，可以消除該項(xiàng)誤差。4溫度誤差，外界條件的變化也會(huì)引起測量儀器出現(xiàn)誤差. 水準(zhǔn)尺傾斜誤差水準(zhǔn)尺豎不直時(shí)使讀數(shù)增大，當(dāng)尺子傾斜大約2176。時(shí)，會(huì)造成1mm的讀數(shù)誤差。因此水準(zhǔn)尺保持豎直位置是很重要的。. 儀器、標(biāo)尺升沉影響對一條水準(zhǔn)路線來講，會(huì)出現(xiàn)尺子與儀器上升和下沉問題，由儀器、尺子的重量會(huì)下沉，由土壤的彈性會(huì)使儀器、尺子上升。觀測過程中，將腳架、尺墊踩實(shí)，不要手扶腳架或騎跨腳架，同時(shí)熟練操作減少觀測時(shí)間可減少這項(xiàng)誤差的影響，并且對一條水準(zhǔn)路線采用往、返方向進(jìn)行觀測，往返平均值中這種誤差的影響也會(huì)得到減弱。. 精密水準(zhǔn)測量的實(shí)施精密水準(zhǔn)測量指國家一、二等水準(zhǔn)測量，而在工程測量技術(shù)規(guī)范中，將水準(zhǔn)測量分為二、三、四等三個(gè)等級(jí)，其精度指標(biāo)與國家水準(zhǔn)測量的相應(yīng)等級(jí)一致。客運(yùn)專線無砟軌道鐵路水準(zhǔn)測量等級(jí)為二等，也同國家水準(zhǔn)測量的相應(yīng)等級(jí)一致，客專的CPIII水準(zhǔn)測量稱精密水準(zhǔn)測量，精度介于在國家二等和三等水準(zhǔn)之間。 下面以二等水準(zhǔn)測量為例來說明精密水準(zhǔn)測量的實(shí)施。. 精密水準(zhǔn)測量作業(yè)的一般規(guī)定在第五節(jié)中，分析了有關(guān)水準(zhǔn)測量的各項(xiàng)主要誤差的來源及其影響。根據(jù)各種誤差的性質(zhì)及其影響規(guī)律，水準(zhǔn)規(guī)范中對精密水準(zhǔn)測量的實(shí)施作出了各種相應(yīng)的規(guī)定，目的在于盡可能消除或減弱各種誤差對觀測成果的影響。我們只有掌握了誤差來源及精密水準(zhǔn)的實(shí)施步驟，才能保證水準(zhǔn)測量工作順利進(jìn)行，否則很可能出現(xiàn)外業(yè)的返工。 A、觀測前30分鐘，應(yīng)將儀器置于露天陰影處，使儀器與外界氣溫趨于一致；觀測時(shí)應(yīng)用測傘遮蔽陽光；遷站時(shí)應(yīng)罩以儀器罩。 B、儀器距前、后視水準(zhǔn)標(biāo)尺的距離應(yīng)盡量相等，其差應(yīng)小于規(guī)定的限值：二等水準(zhǔn)測量中規(guī)定，一測站前、前、后視距累積差應(yīng)小于3m。這樣，可以消除或削弱與距離有關(guān)的各種誤差對觀測高差的影響，如角誤差、垂直折光和地球曲率等影響。 C、對氣泡式水準(zhǔn)儀，觀測前應(yīng)測出傾斜螺旋的置平零點(diǎn)，并作標(biāo)記，隨著氣溫變化，應(yīng)隨時(shí)調(diào)整置平零點(diǎn)的位置。對于自動(dòng)安平水準(zhǔn)儀的圓水準(zhǔn)器，須嚴(yán)格置平。 D、同一測站上觀測時(shí)，不得兩次調(diào)焦；轉(zhuǎn)動(dòng)儀器的傾斜螺旋和測微螺旋，其最后旋轉(zhuǎn)方向均應(yīng)為旋進(jìn)，以避免傾斜螺旋和測微器隙動(dòng)差對觀測成果的影響。 E、在兩相鄰測站上，應(yīng)按奇、偶數(shù)測站的觀測程序進(jìn)行觀測，即按“后前前后”和“前后后前”的觀測程序在相鄰測站上交替進(jìn)行。返測時(shí)，奇數(shù)測站與偶數(shù)測站的觀測程序與往測時(shí)相反，即奇數(shù)測站由前視開始，偶數(shù)測站由后視開始。這樣的觀測程序可以消除或減弱與時(shí)間成比例均勻變化的誤差對觀測高差的影響，如角的變化和儀器的垂直位移等影響。（雙面尺法） F、在連續(xù)各測站上安置水準(zhǔn)儀時(shí)，應(yīng)使其中兩腳螺旋與水準(zhǔn)路線方向平行，而第三腳螺旋輪換置于路線方向的左側(cè)與右側(cè)。 G、每一測段的往測與返測，其測站數(shù)均應(yīng)為偶數(shù)，由往測轉(zhuǎn)向返測時(shí)，兩水準(zhǔn)標(biāo)尺應(yīng)互換位置，并應(yīng)重新整置儀器。在水準(zhǔn)路線上每一測段儀器測站安排成偶數(shù)，可以削減兩水準(zhǔn)標(biāo)尺零點(diǎn)不等差等誤差對觀測高差的影響。 H、每一測段的水準(zhǔn)測量路線應(yīng)進(jìn)行往測和返測，這樣，可以消除或減弱性質(zhì)相同、正負(fù)號(hào)也相同的誤差影響，如水準(zhǔn)標(biāo)尺垂直位移的誤差影響。 I、一個(gè)測段的水準(zhǔn)測量路線的往測和返測應(yīng)在不同的氣象條件下進(jìn)行，如分別在上午和下午觀測。 J、使用補(bǔ)償式自動(dòng)安平水準(zhǔn)儀觀測的操作程序與水準(zhǔn)器水準(zhǔn)儀相同。觀測前對圓水準(zhǔn)器應(yīng)嚴(yán)格檢驗(yàn)與校正，觀測時(shí)應(yīng)嚴(yán)格使圓水準(zhǔn)器氣泡居中。 K、水準(zhǔn)測量的觀測工作間歇時(shí)，最好能結(jié)束在固定的水準(zhǔn)點(diǎn)上，否則，應(yīng)選擇兩個(gè)堅(jiān)穩(wěn)可靠、光滑突出、便于放置水準(zhǔn)標(biāo)尺的固定點(diǎn)，作為間歇點(diǎn)加以標(biāo)記，間歇后，應(yīng)對兩個(gè)間歇點(diǎn)的高差進(jìn)行檢測，檢測結(jié)果如符合限差要求（對于二等水準(zhǔn)測量，規(guī)定檢測間歇點(diǎn)高差之差應(yīng)≤），就可以從間歇點(diǎn)起測。若僅能選定一個(gè)固定點(diǎn)作為間歇點(diǎn)，則在間歇后應(yīng)仔細(xì)檢視，確認(rèn)沒有發(fā)生任何位移，方可由間歇點(diǎn)起測。. 精密水準(zhǔn)測量觀測. 測站觀測程序 往測時(shí)，奇數(shù)測站照準(zhǔn)水準(zhǔn)標(biāo)尺分劃的順序?yàn)? 后視標(biāo)尺的基本分劃； 前視標(biāo)尺的基本分劃； 前視標(biāo)尺的輔助分劃； 后視標(biāo)尺的輔助分劃； 往測時(shí)，偶數(shù)測站照準(zhǔn)水準(zhǔn)標(biāo)尺分劃的順序?yàn)? 前視標(biāo)尺的基本分劃； 后視標(biāo)尺的基本分劃； 后視標(biāo)尺的輔助分劃； 前視標(biāo)尺的輔助分劃。 返測時(shí)，奇、偶數(shù)測站照準(zhǔn)標(biāo)尺的順序分別與往測偶、奇數(shù)測站相同。 按光學(xué)測微法進(jìn)行觀測，以往測奇數(shù)測站為例，一測站的操作程序如下： A、置平儀器。 B、將望遠(yuǎn)鏡照準(zhǔn)后視水準(zhǔn)標(biāo)尺，用上、下絲分別照準(zhǔn)標(biāo)尺基本分劃進(jìn)行視距讀數(shù)，視距讀取4位，第四位數(shù)由測微器直接讀得。然后使用測微螺旋用楔形平分線精確照準(zhǔn)標(biāo)尺的基本分劃，并讀取標(biāo)尺基本分劃和測微分劃的讀數(shù)。測微分劃讀數(shù)取至測微器最小分劃，不用估讀。 C、旋轉(zhuǎn)望遠(yuǎn)鏡照準(zhǔn)前視標(biāo)尺，用楔形平分線照準(zhǔn)標(biāo)尺基本分劃，并讀取標(biāo)尺基本分劃和測