【文章內(nèi)容簡介】 制后碎部”的原則；為了保證成果的質(zhì)量，必須堅持隨時檢查的原則，這樣才能保證測量成果的質(zhì)量和較高的工作效率。. 測量的三項基本工作地面點的空間位置由平面位置和高程來確定，但在實際測量中，，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)已知點的坐標、方向和高程，推算出其它點的坐標和高程，以確定它們的點位，所以高差、水平角和水平距離是確定地面點位的三個基本要素。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)生錯誤時，都會使工程質(zhì)量降低或造成經(jīng)濟損失，因此從事測量的工作人員，應(yīng)具備扎實的測量技能，高度的責(zé)任心、對工作精益求精，嚴格按照設(shè)計和規(guī)范要求的精度，方法、進行測量工作。嚴格檢核制度，無論是內(nèi)業(yè)或外業(yè)，對測量成果都必須進行必要的檢核，防止錯誤的發(fā)生。測量記錄要清楚，注意保持原始記錄和計算結(jié)果的原始性，實事求是，尊重事實，不合格時，應(yīng)分析原因，進行重測。測量工作者要愛護測量儀器和工具，輕拿輕放，避免震動，要掌握正確的操作方法。3. 高程測量水準測量對測繪專業(yè)技術(shù)人員來說相對簡單，但又是測量學(xué)最基礎(chǔ)的知識必須掌握。要求現(xiàn)場技術(shù)人員不但要會熟練操作儀器，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。本章主要介紹水準儀的檢校、水準測量的誤差來源、精密水準的實施等（客運專線無砟軌道鐵路水準測量的等級為二等水準）。高程測量的常用方法有水準測量和三角高程測量。水準測量是一種最常用、最精密的直接測定兩地面點間高差的方法，它是利用水準儀提供的水平視線按幾何原理進行高程測量的，因此又稱幾何水準測量。水準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間的斜距來求定兩地面點間的高差的。隨著全站儀的普及，當距離為光電測距獲得時，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)可以達到三、四等水準測量的精度要求。. 水準測量原理圖3－1水準測量原理 水平視線大地水準面后視尺前視尺前進方向. 水準儀構(gòu)造與使用水準儀是提供水平視線的儀器。水準儀有三種：微傾式水準儀、自動安平水準儀和電子水準儀。微傾式水準儀是用微傾螺旋手動精平；自動安平水準儀是利用補償器自動精平；電子水準儀也稱數(shù)字水準儀是一種高科技數(shù)字化水準儀，配合條紋編碼尺實現(xiàn)自動識別、自動記錄，顯示高程和高差，實現(xiàn)了高程測量外業(yè)完全自動化。工程常見的水準儀有、“D”和“S”分別為大地測量儀器和水準儀漢語拼音的第一個字母，、3表示儀器精度，為每公里高差中數(shù)的中誤差。、適用于精密水準測量，適用于普通水準測量。水準儀的構(gòu)造主要由三部分組成：望遠鏡、水準器和基座。水準儀的使用分為：水準儀的安置、粗平、瞄準、精平、讀數(shù)五個步驟。. 水準儀的檢驗與校正任何儀器在搬運、溫度變化等外界條件的影響下，各個軸系的相對關(guān)系都會發(fā)生變化，這就需要技術(shù)人員必須熟練掌握儀器常規(guī)的檢驗與校正，現(xiàn)場發(fā)現(xiàn)問題及時解決。根據(jù)水準測量的基本原理，要求水準儀能準確提供一條水平視線，在正式作業(yè)前必須對水準儀進行檢驗，對某些不合要求的條件，應(yīng)進行必要的校正。圖32 水準儀各主要軸線關(guān)系. 水準儀應(yīng)滿足的條件水準儀應(yīng)滿足的條件有兩個：一是水準管的水準軸應(yīng)平行于望遠鏡的視準軸，二是望遠鏡的視準軸不因調(diào)焦而變動位置。如圖32. 水準儀的檢驗與校正. 圓水準器的水準軸與儀器旋轉(zhuǎn)軸平行的檢驗校正檢驗用腳螺旋將圓水準器氣泡居中，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)軸和水準軸交角的兩倍。圖3－3 圓水準器結(jié)構(gòu)校正如果在檢驗時發(fā)現(xiàn)儀器旋轉(zhuǎn)軸與水準軸不平行，則應(yīng)進行校正。通過圓水準器下的校正螺釘來實現(xiàn)，圓水準器盒的底部有三個校正螺絲，如圖33所示。首先轉(zhuǎn)動腳螺旋，使氣泡中心向圓圈中心移動偏離值的一半，剩余一半用校正針撥動圓水準器的校正螺絲，使氣泡居中。此次項校正應(yīng)反復(fù)幾次，直到望遠鏡轉(zhuǎn)動在任何位置，圓水準氣泡均居中為止。圖34. 十字絲橫絲垂直于豎軸的檢驗校正檢驗先用十字絲橫絲的一端瞄準一點A，如圖34（）所示，然后用微動螺旋緩慢的轉(zhuǎn)動望遠鏡，觀察A點在視場中的移動軌跡，如果A點始終在橫絲上移動，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)進行校正。圖3－5 十字絲校正分劃板固定螺絲護蓋校正螺絲此外，也可以采用掛垂球的方法進行檢驗，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，校正時松開其中任意一顆，輕輕轉(zhuǎn)動分劃板坐，使橫絲水平，再將埋頭螺絲擰緊，此項校正需反復(fù)進行。另一種如圖35b所示，打開護罩，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，蓋上護蓋。此項校正需也反復(fù)進行。. 水準管平行于視準軸的的檢驗校正（i角檢驗）a、檢驗方法：ba在平坦地面上選定適當距離的兩個點A、B，并用木樁釘入地面，或用尺墊代替。置水準儀于A、B的中間，使兩端距離相等，如圖（36a）。此時測量正確的高差，然后將水準儀置于兩點的任一點附近，例如在B點附近，如圖(36b)這時因距離不等，在測得高差中將有i角的影響 ρ 因A點距儀器最遠，i角在讀數(shù)上的影響最大。 b、校正方法圖37 有了之值，既可對水準儀進行校正，校正工作應(yīng)緊接著檢驗工作進行，既不要搬動B點一端的儀器，先算出A點標尺上的正確讀數(shù) 轉(zhuǎn)動微傾螺旋使讀數(shù)對準，這時水準管氣泡將不居中，調(diào)節(jié)上下兩個校正螺絲使氣泡居中。實際操作時，需先將左（或右）面的螺絲（如圖37）略為松開一些，使水準管能夠活動，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。這種校正方法的實質(zhì)是先將視線水平，既讀數(shù)對準，然后校正水準軸至水平位置。檢驗校正要反復(fù)進行，真到符全要求為止。. 電子水準儀電子水準儀又稱數(shù)字水準儀，它是在自動安平水準儀的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的。電子水準儀可被認為是自動安平水準儀、CCD相機（探測器）、微處理器和條紋編碼標尺組合成的一個幾何水準自動測量系統(tǒng)，它采用條紋編碼標尺，人工完成照準和調(diào)焦之后，通過望遠鏡的分光鏡面，將條紋編碼標尺成像轉(zhuǎn)換成數(shù)字信息，再利用數(shù)字圖像處理技術(shù)來識別數(shù)字條碼進而獲得標尺讀數(shù)和視距。由于照準標尺和調(diào)焦仍由觀測者目視完成，所以也可使用傳統(tǒng)水準尺，當成普通自動安平水準儀使用，但測量精度會降低。電子水準儀與傳統(tǒng)水準儀相比有以下特點： 　　A、觀測值以數(shù)字顯示，不存在觀測員的判讀錯誤及人為讀數(shù)誤差。B、野外觀測數(shù)據(jù)能自動記錄、并存儲在儀器內(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，因此削弱了標尺分劃誤差的影響。多數(shù)儀器都有進行多次讀數(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)也能進行高精度測量。 　　D、 速度快。由于省去了報數(shù)、聽記、現(xiàn)場計算的時間以及人為出錯的重測數(shù)量，測量比傳統(tǒng)儀器省時間。 E、效率高。只需調(diào)焦和按鍵就可以自動讀數(shù)，減輕了勞動強度。F、在光線極暗或極強的環(huán)境下仍能正常工作。在隧道內(nèi)黑暗環(huán)境下作業(yè)時，借助手電等人工照明仍可測量。電子水準儀一般使用于中精度和高精度水準測量，電子水準儀分兩個精度等級，～，可用于三、四等水準測量，～，可用于一、二等水準測量。. 水準測量誤差的主要來源. 地球曲率差在圖31中，是將大地水準面看作了平面來計算兩點間的高差，但實際上大地水準面接近于球面，而水準儀提供的是水平視線，而產(chǎn)生地球曲率誤差。當前、后視距的距離相等時，地球曲率對一個測站的高差沒有影響，計算高差時可以消除地球曲率誤差，對一條水準線路而言，保證前后視距的累計差在一定的范圍內(nèi)就可消除地球曲率對高差的影響。例如視距累計差小于10米時，這對普通水準測量而言，這樣的誤差可以忽略不計。. 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，視線呈曲線狀，使實際讀數(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。. 水準管軸不平行視準軸的影響（i角誤差）水準管軸不平行于視準軸，對尺讀數(shù)產(chǎn)生的誤差，稱為角誤差。當水準管氣泡居中時，水準管軸水平，視線傾斜，使水準尺讀數(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，計算高差時，可以消除該項誤差。4溫度誤差，外界條件的變化也會引起測量儀器出現(xiàn)誤差. 水準尺傾斜誤差水準尺豎不直時使讀數(shù)增大，當尺子傾斜大約2176。時，會造成1mm的讀數(shù)誤差。因此水準尺保持豎直位置是很重要的。. 儀器、標尺升沉影響對一條水準路線來講，會出現(xiàn)尺子與儀器上升和下沉問題，由儀器、尺子的重量會下沉，由土壤的彈性會使儀器、尺子上升。觀測過程中，將腳架、尺墊踩實，不要手扶腳架或騎跨腳架，同時熟練操作減少觀測時間可減少這項誤差的影響，并且對一條水準路線采用往、返方向進行觀測，往返平均值中這種誤差的影響也會得到減弱。. 精密水準測量的實施精密水準測量指國家一、二等水準測量，而在工程測量技術(shù)規(guī)范中，將水準測量分為二、三、四等三個等級，其精度指標與國家水準測量的相應(yīng)等級一致。客運專線無砟軌道鐵路水準測量等級為二等，也同國家水準測量的相應(yīng)等級一致，客專的CPIII水準測量稱精密水準測量，精度介于在國家二等和三等水準之間。 下面以二等水準測量為例來說明精密水準測量的實施。. 精密水準測量作業(yè)的一般規(guī)定在第五節(jié)中，分析了有關(guān)水準測量的各項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，水準規(guī)范中對精密水準測量的實施作出了各種相應(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的實施步驟，才能保證水準測量工作順利進行，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；觀測時應(yīng)用測傘遮蔽陽光；遷站時應(yīng)罩以儀器罩。 B、儀器距前、后視水準標尺的距離應(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、對氣泡式水準儀，觀測前應(yīng)測出傾斜螺旋的置平零點，并作標記，隨著氣溫變化，應(yīng)隨時調(diào)整置平零點的位置。對于自動安平水準儀的圓水準器，須嚴格置平。 D、同一測站上觀測時，不得兩次調(diào)焦；轉(zhuǎn)動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，以避免傾斜螺旋和測微器隙動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行。返測時，奇數(shù)測站與偶數(shù)測站的觀測程序與往測時相反，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)各測站上安置水準儀時，應(yīng)使其中兩腳螺旋與水準路線方向平行，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，兩水準標尺應(yīng)互換位置，并應(yīng)重新整置儀器。在水準路線上每一測段儀器測站安排成偶數(shù)，可以削減兩水準標尺零點不等差等誤差對觀測高差的影響。 H、每一測段的水準測量路線應(yīng)進行往測和返測，這樣，可以消除或減弱性質(zhì)相同、正負號也相同的誤差影響，如水準標尺垂直位移的誤差影響。 I、一個測段的水準測量路線的往測和返測應(yīng)在不同的氣象條件下進行，如分別在上午和下午觀測。 J、使用補償式自動安平水準儀觀測的操作程序與水準器水準儀相同。觀測前對圓水準器應(yīng)嚴格檢驗與校正，觀測時應(yīng)嚴格使圓水準器氣泡居中。 K、水準測量的觀測工作間歇時，最好能結(jié)束在固定的水準點上，否則，應(yīng)選擇兩個堅穩(wěn)可靠、光滑突出、便于放置水準標尺的固定點，作為間歇點加以標記，間歇后，應(yīng)對兩個間歇點的高差進行檢測，檢測結(jié)果如符合限差要求（對于二等水準測量，規(guī)定檢測間歇點高差之差應(yīng)≤），就可以從間歇點起測。若僅能選定一個固定點作為間歇點，則在間歇后應(yīng)仔細檢視，確認沒有發(fā)生任何位移，方可由間歇點起測。. 精密水準測量觀測. 測站觀測程序 往測時，奇數(shù)測站照準水準標尺分劃的順序為 后視標尺的基本分劃； 前視標尺的基本分劃； 前視標尺的輔助分劃； 后視標尺的輔助分劃； 往測時，偶數(shù)測站照準水準標尺分劃的順序為 前視標尺的基本分劃； 后視標尺的基本分劃； 后視標尺的輔助分劃； 前視標尺的輔助分劃。 返測時，奇、偶數(shù)測站照準標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、將望遠鏡照準后視水準標尺，用上、下絲分別照準標尺基本分劃進行視距讀數(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標尺的基本分劃，并讀取標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)望遠鏡照準前視標尺，用楔形平分線照準標尺基本分劃，并讀取標尺基本分劃和測