第五节 三、四等水准测量
小区域地形图或施工测量中,多采用三、四等水准测量作为高程控制测量的首级控制。
一、水准路线的布设形式
水准路线的布设形式分为单一水准路线和水准网两大类。单一水准路线包括附合水准路线、闭合水准路线和支水准路线;水准网包括附合水准网、独立水准网。
单独的三等水准附合路线,长度应不超过150km;环线周长应不超过200km;同级网中结点间距离应不超过70km。单独的四等水准附合路线,长度应不超过80km;环线周长应不超过100km;同级网中结点间距离应不超过30km;山地可适当放宽。
水准路线50km内的大地点、水文站、气象台(站)等(以下统称为其他固定点),应根据需要列入水准路线予以联测。当联测确有困难时,可进行支测。支测的等级可根据其他固定点所需的高程精度和支线长度决定。若使用单位没有特殊的精度要求,则当支线长度在20km以内时,按四等水准测量精度施测;支线长度在20km以上时,按三等水准测量精度施测。
三、四等水准路线上,每隔4～8km须埋设普通水准标石一座;在人口稠密、经济发达地区可缩短为2～4km;荒漠地区及水准支线可增长至10km左右。支线长度在15km以内可不埋石。水准路线以起止地名的简称定为线名,起止地名的顺序为“起西止东”或“起北止南”。
二、三、四等水准测量的技术要求
三、四等水准网是在一、二等水准网的基础上进一步加密,根据需要在高等级水准网内布设附合路线、环线或结点网,直接提供地形测图和各种工程建设所必需的高程控制点。
1.四等水准测量的主要技术要求
三、四等水准测量的主要技术要求见表2-3。
表2-3 三、四等水准测量的主要技术要求
2.设置测站的要求
三、四等水准测量设置测站的要求见表2-4。
表2-4 三、四等水准测量设置测站的要求
3.测站观测限差要求
测站观测限差要求见表2-5。
表2-5 测站观测限差要求
三、三、四等水准测量的施测方法
三、四等水准测量一般采用双面尺法,且应该采用一对水准尺。下面分别介绍三、四等水准测量的施测方法。
1.三等水准测量的观测顺序
三等水准测量的观测顺序为:后—前—前—后。
(1)水准仪照准后视标尺的黑面,粗平后分别读取上丝、下丝数据,记入表2-6的(1)、(2)栏内。
(2)旋转微倾螺旋,使符合水准器严格居中,完成精平,待长水准管居中稳定后读取中丝读数,记入表2-6的(3)栏内。
(3)转动望远镜,照准前视标尺的黑面,确认符合水准气泡居中,再读取前视黑面中丝读数,记入表2-6的(4)栏内。
(4)读取前视黑面上、下丝读数,分别记入表2-6的(5)、(6)栏内。
(5)转动标尺,照准前视标尺的红面,读取红面中丝读数,记入表2-6的(7)栏内。
(6)转动望远镜,照准后视标尺的红面,确认符合气泡居中后,读取红面中丝读数,记入表2-6中的(8)栏内。
2.四等水准测量的观测顺序
四等水准测量的观测顺序为:后—后—前—前。
(1)水准仪照准后视标尺的黑面,粗平后分别读取上丝、下丝数据,记入表2-6的(1)、(2)栏内。
(2)旋转微倾螺旋,使符合水准器严格居中,完成精平,待长水准管居中稳定后读取中丝读数,记入表2-6的(3)栏内。
(3)后视标尺转为红面,确认符合水准气泡居中,读取红面中丝读数,记入表2-6的(8)栏内。
(4)转动望远镜,照准前视标尺,重复上述(1)、(2)、(3)步骤读取前视标尺的黑面上、下丝,前视标尺的黑面中丝读数和红面中丝读数,分别记入表2-6的(5)、(6)、(4)、(7)栏内。
(5)转动标尺,照准前视标尺的红面,读取红面中丝读数,记入表2-6的(7)栏内。
(6)转动望远镜,照准后视标尺的红面,确认符合气泡居中后,读取红面中丝读数,记入表2-6中的(8)栏内。
表2-6 三、四等水准测量原理观测手簿
注 1.标尺参数为K1=4687,K2=4787。
2.手簿最后一格中的每一栏是用来统计前面各格中的对应栏数据之和的。
四、三、四等水准测量测站上的计算及检核
1.前后视距、前后视距差、视距累积差计算及检核
后视距离:(12)=│(1)-(2)│×100=│后视下丝-后视上丝│×100
前视距离:(13)=│(5)-(6)│×100=│前视下丝-前视上丝│×100
视距差:(14)=(12)-(13)=后视距离-前视距离
视距累积差:(15)=本站的(14)+前站的(15)
2.高差计算及检核
红黑面读数之差:
(9)=(4)+K-(7)=前视黑面中丝+K-红面中丝
考虑到K值的参与计算影响计算速度,因此对(9)和(10)的计算可用如下方法:
(9)=(4)的后两位尾数-[(7)的后两位尾数+13]
(14)=(3)的后两位尾数-[(8)的后两位尾数+13]
红黑面高差:
(16)=(3)-(4)=后视黑面中丝-前视黑面中丝
(17)=(8)-(7)=后视红面中丝-前视红面中丝
红、黑面高差之差:(11)=(10)-(9)
高差中数:(18)=[(16)+(17)±100]/2
高差中数取位到0.1mm。
迁站注意事项:
(1)只有当记录者经过以上计算,并确认各项指标合格之后,才可以通知观测者和立尺员移到下一站进行观测。
(2)只有仪器移动,后尺尺垫才可以移动。
五、三、四等水准测量应该遵守的原则
(1)数据计算的取位见表2-7。
表2-7 数据计算的取位
(2)观测时必须为仪器撑伞遮阳。
(3)除路线转弯外,每一测站上仪器和前后尺的位置应尽量接近一条直线。
(4)同一测站观测,一般不能调焦两次。
(5)每测段的往测与返测,其测站数均应为偶数。
(6)每一测站上,前后视距离要保持大致相等,可采用“步测”方法完成。
六、三、四等水准测量的内业计算
当水准测量的外业结束后,应计算水准路线上各待定点的高程。在计算之前,必须认真完全地检查外业观测手簿,确认没有错误,相关责任人签字确认后,方可计算。
三、四等水准测量的内业计算方法与本章第四节中“水准测量的内业计算”一致,这里不再赘述。