第一节　水准测量原理

测定地面点高程的经典方法一般有三种,即几何水准测量(简称水准测量)、三角高程测量(间接高程测量)和气压高程测量(物理高程测量),其中水准测量的精度最高,是测定地面点高程的一种主要方法。

一、水准测量原理

水准测量的原理是利用仪器提供的水平视线,测定出地面两点间的高差,然后根据已知点的高程推算出待定点的高程。

如图2-1所示,已知A点高程HA,欲求B点的高程HB,可在A、B两点的中间安置一台能提供水平视线的仪器——水准仪,并分别在A、B两点上竖立带有刻划的标尺——水准尺,当水准仪视线水平时,依次照准A、B两点上的水准尺并读数。若沿AB向测量,规定A为后视点,其标尺读数a称为后视读数;B为前视点,其标尺读数b称为前视读数。根据几何学中平行线的性质可知,A点到B点的高差或B点相对于A点的高差为hAB。

图2-1　水准测量原理

显然,地面上两点间的高差等于后视读数减去前视读数。由式(2-1)知,当后视读数a大于前视读数b时,hAB值为正,说明B点高于A点;反之,则A点高于B点,hAB为负值。则待定点B的高程为

在工程测量中还有一种应用比较广泛的计算方法:由视线高程计算B点高程。由图2-1可知,A点的高程加上后视读数等于水准仪的视线高程,简称视线高,设为Hi,即

二、转点、测站

在实际工作中,已知点到待定点之间往往距离较远或高差较大,仅安置一次仪器不可能测得它们的高差。如图2-2所示,设已知点A的高程为HA,要测定距A点较远的一点B的高程,必须在A、B两点之间连续设置若干次仪器以及若干个临时性的立尺点,观测时,每安置一次仪器观测两点间的高差,称为一个测站;作为传递高程的临时立尺点1,2,…,n-1称为转点。各测站的高差为

图2-2　连续水准测量

在实际作业时,可先将各站算出的高差求和得出A、B两点的高差hAB,再用式(2-6),即后视读数之和减去前视读数之和,计算高差hAB,检核计算是否正确。

这种连续多次设站测定高差,最后取各站高差代数和求得A、B两点间高差的方法,称为连续水准测量。