水准测量的方法及i角检定详解

水准测量的方法及i角检定详解

水准测量是测绘工作中的一项重要技术，广泛应用于地形测量、工程测量等领域。本文将详细介绍水准测量的各种方法、准备工作以及路线类型，帮助读者全面了解这一技术的核心内容。

水准测量的方法

变换仪器高法

在同一测站用两次不同的仪器高进行前后视的测量（即后视-前视，变换仪器高，两次仪器高之差大于10cm，重新调平后，前视-后视），测量两次高差取平均值作为本测站的高差值。检核条件就是两次测量的高差对比值。

使用的水准尺特点：只有一面有刻度或仅使用一面。

双面尺法

在同一测站，仪器高度不变，立在前视点和后视点上的水准尺有两面分别为红面和黑面。观测顺序为：后视的黑面--前视的黑面--前视的红面--后视的红面，计算两次相同面读数的高差，取平均值作为本测站的高差值；检核条件有两个：一个是利用红黑尺的构造，进行测站的检核（黑红面读数差理论值等于4687或4787mm），一个是两次不同尺面测出的高差。

使用的水准尺特点：两面都有刻度，一面是黑色，从0开始，一面是红色，读数分别从4687mm和4787mm开始，因此两把尺子不同，必须成对使用。

电子读数法

在同一测站，仪器高度不变，利用电子水准仪多次重复瞄准条码尺的进行读数，取其平均值作为该尺的读数值。检核条件就是重复测量时的读数误差限值。

使用的水准尺特点：只有一面有刻度，但刻度没有具体数字，用条形码代替，其精度更高。

水准测量之前的准备工作

测量方法选择

国家一、二等水准测量采用单路线往返观测。同一区段的往返观测，应使用同一类型的仪器和转点尺承沿同一道路进行。即往返观测的路线一致，转点一致，仪器一致，观测人员一致，这样操作可以避免相关的误差。

仪器准备

根据测量精度或测量等级的要求选择相应的水准仪，这样才能保证成果的精度要求。如果测量仪器的精度不满足测量精度要求，即便测量过程再精细和优化，也是无法满足要求的，因为仪器本身的条件制约着观测数据的质量。

• 国家一等水准测量的每千米测量偶然中误差是0.45mm，全中误差是1mm，符合最低要求的水准仪型号有：DSZ05、DS05、DINI03等；
• 国家二等水准测量的每千米测量偶然中误差是1.0mm，全中误差是2mm，符合最低要求的水准仪型号有：DSZ1、DS1；
• 国家三等水准测量的每千米测量偶然中误差是3mm，全中误差是6mm，符合最低要求的水准仪型号有：DSZ3、DS3；
• 国家四等水准测量的每千米测量偶然中误差是5mm，全中误差是10mm，符合最低要求的水准仪型号有：DSZ3、DS3。

仪器检验

仪器检查有很多项，大部分需要专门的检测机构进行质检，也有一部分需要我们自行检查的，例如i角检查是最为重要的一项自检指标。（i角指的是水准仪的视准轴与水准管轴不平行形成的角度误差。）

规范要求：数字水准仪，整个作业期间应每天开测前进行i角测定。若开测为未结束测段，则在新测段开始前进行测定。

①i角误差的测定方法及要求：
国家一、二等水准测量的i角指标限差是15＂，国家三、四等水准测量的i角指标限差是20＂。超过该限差值所测得成果皆作废。

②i角的测定方法：
在平整的路面上，用皮尺量一段距离40~50米，并量出中间点位置做好标记，在两端分别放置尺垫，立上水准尺，第一次水准仪架设在中间位置，瞄准A点水准尺读数a1，瞄准B点水准尺读数b1；然后移动水准仪，尺子不动，将水准仪移动至水准尺3-4米处附近，整平仪器后，重新瞄准A、B点水准尺进行读数，读数分别为a2，b2。

计算：
第一次高差：h1=a1-b1（由于等距，i角产生的误差相互抵消，无影响，理论值）
第二次高差：h2=a2-b2（由于不等距，i角产生的误差无法抵消，距离水准尺的较近的观测，i角影响较小，忽略不计，测量值为真实值，距离仪器较远进行读数是包含i角误差的。）
两次高差之差：△=|h2-h1|（两次的高差之差就是由于i角产生的误差引起的）
i角计算公式：i=△ρ'/s=(h2-h1)*ρ'/50000
其中：p'=206265，弧度对应的秒值，S为两个水准尺的距离50米。

测量预热

观测前30min，应将仪器置于露天阴影处，使仪器与环境气温趋于一致。使用数字水准仪前，应进行预热，预热不少于20次单次测量。

水准测量路线的类型

往返观测

一种水准测量方法，一般应用于高精度的测量任务。尤其是国家一二三四等水准测量，其特点是往测时从已知点出发，到目标点结束，返测时从目标点开始，到已知点结束，往返观测的路线是一致的，测站点位也是一致的，各测站之间的高差是具有相互检核的意义。往返观测检核的条件有两个，一个是总的往返高差，一个是单个测站的高差检核。

闭合水准路线

从已知高程点开始，经过水准测量之后又回到原来的起始点，该路线的特点是对测量路线不做要求，只要起点和终点是同一点即可。闭合水准路线的测量检核条件只有一个，总的路线闭合差理论值为0。

附合水准路线

从一个已知高程点开始，到另一个已知高程点结束，形成的水准路线。检核条件就是两个已知点的高差值与所有测站的高差之和。

支水准路线

从一个已知高程点开始，到另一个未知点结束。该路线一般配备往返观测方法进行测量，不单独使用。