毕业论文(设计)一等水准测量的技术方案与实施

目

录

第1章

精密水准测量的原理及作业方法1

1.1

水准测量的基本原理1

1.2

水准测量方法与水准路线1

1.3

误差来源及控制措施2

1.3.1视准轴不平行水准管轴2

1.3.2

水准尺误差及控制方法2

1.3.3符合水准管气泡居中误差及控制方法3

1.3.4调焦误差和视差的影响及控制方法3

1.3.5水准尺的倾斜误差及控制方法3

1.3.6

地球球气差和日照风力引起的误差及控制方法4

1.3.7仪器升降和水准尺下沉的影响5

第2章

电子水准仪的使用6

2.1

测量原理6

2.2

电子水准仪的特点7

2.2.1电子水准仪的共同特点7

2.2.2莱卡DNA系列的具体特点7

2.3

电子水准仪的操作8

2.3.1认识硬件8

2.3.2数字水准仪在外业测量的操作9

2.3.3徕卡数字水准仪GSI数据格式简介：10

2.3.4

PROG测量应用程序12

2.4数据的下载及其处理13

2.4.1数据的下载13

2.4.2数据的处理16

第3章

作业依据与作业要求20

3.1作业技术依据20

3.2采用的测绘基准20

3.3精度指标20

3.4数据记录20

3.5

水准连测20

3.6观测方法和技术指标20

3.7测段往返高差不符值统计21

3.8每千米水准测量偶然中误差22

3.9

水准附合路线闭合差的计算22

3.10

野外高差与概略高程表的编算22

第4章

一等水准测量的实施23

4.1工程概况23

4.2工作内容和完成工作量23

4.3仪器设备23

4.4仪器检验24

4.5

精密水准测量作业的一般规定25

4.6

精密水准测量观测26

第5章

成果文件的建立与技术问题的处理规定30

5.1成果的建立30

5.2观测条件说明30

第6章

安全措施33

6.1作业安全33

6.2成果资料安全33

参考文献36

致

谢

附

录

III

陕西交通职业技术学院毕业设计报告

第1章

精密水准测量的原理及作业方法

1.1

水准测量的基本原理

水准测量的基本原理是根据几何关系，利用仪器提供的水平视线观测立在两点间上的水准尺以测定两点间的高差。如图1所示，在需要测定高差的A、B两点上分别立上水准尺，在A、B两点的中点安置可获得水平视线的仪器（水准仪），水平视线在A、B两尺上的截尺数分别为a、b，设水准测量的前进方向是由A点向B点，则规定A点为后视点，其水准读数为a，称为后视读数；B点为前视点，其水准读数为b，称为前视读数。由于AB距离很短，地球曲率影响可忽略不计，则A、B两点的高差为下图1-1.

图1-1

水准测量几何原理

（1-1）

于是B点的高程Hb可按下式计算：

（1-2）

高差hab本身可正可负，当a大于b时，hab值为正，这种情况是B点高于A点；当a小于b时，hab值为负，即B点低于A点。

为了避免计算高差时发生正、负号的错误，在书写高差hab时必须注意h下标的写法。如，hab是表示由A点至B点的高差；而hab表示由B点至A点的高差，即

（1-3）

从2-1中还可以看出，B点的高程也可以利用水准仪的视线高程Hi（也称为仪器高程）来计算：

（1-4）

（1-5）

当安置一次水准仪根据一个已知高程的后视点，需要求若干个未知点的高程时，用上式计算较为方便，此法成为视线高法，它在建筑工程中经常应用。

1.2

水准测量方法与水准路线

当地面上两点间的距离较长或高差较大时,仅安置一次仪器不能直接测得两点间的高差,则进行连续的分段测量,将所得各段高差相加、即可求得两点间的高差。如某一点的高程通过转1、转2、转3、转n等点传递到另一点,这些用来传递高程的点,称为转点。任意转点位置的变动,都会直接影响到某一点的高程,因此,转点位置应选在坚实的地面上,在其上放置尺垫并踩实。

水准路线是水准测量进行的路线。根据测区的具体情况,可选用不同的水准路线,水准路线分为附合水准路线、闭合水准路线、支水准路线等三种。

1）附合水准路线：当测区附近有高级水准点时,可由一高级水准点开始,沿着待测各高程的水准点1、2、作水准测量,最后附合到另一高级水准点叫附合水准路线。

2）闭合水准路线：当测区附近有一高级水准点时,可从该点出发,沿着待测的水准点进行水准测量,最后仍回到起始点,形成一个闭合的路线。

3）支水准路线：从某一水准点出发,进行水准测量到另一个点,即不符合到另一点,也不形成闭合的水准路线。

1.3

误差来源及控制措施

1.3.1视准轴不平行水准管轴

仪器虽在测量前经过校正，仍会存在残余误差。一方面是制造误差，即仪器在制造过程中就存在制造缺陷误差，这项误差是无法消除的；另一方面是检验和校正后的残余误差。在这些误差中，影响最大、表现突出的就是照准轴和水准管轴不平行的误差，即i角误差。设A、B分别为同一测站的后视点和前视点，SA、SB分别为后视和前视的距离，XA、XB为由于视准轴与水准管轴不平行而引起的读数误差。如果不考虑地球曲率和大气折光的影响，B点对A点的高差为：

（1-6）

因

（1-7）

故

（1-8）

对于一测段有

（1-9）

通过分析，i角误差的影响与仪器至前后视标尺的视距差及视距积累有关。因此造成水准管气泡居中，水准管轴居于水平位置而望远镜视准轴却发生倾斜，致使读数误差。要消除i角误差的影响，在实际作业中只要做到前后视距相等即可，这种误差与视距长度成正比。观测时可通过中间法（前后视距相等）和距离补偿法（前视距离和等于后视距离总和）消除。针对中间法在实际过程中的控制，立尺人是关键，通过应用普通皮尺测距离，之后立尺，简单易行。而距离补偿法不仅繁琐，并且不容易掌握。

残余i

角也不是固定不变的，即使在同一测站上，后视和前视的i

角往往由于太阳光照射的不同而不一样。为了避免这种误差的产生，在阳光下进行观测必须用测伞遮住仪器。在照准同一测站的前、后视尺时，尽量避免调焦。

1.3.2

水准尺误差及控制方法

主要包含尺长误差（尺子长度不准确）、刻划误差（尺上的分划不均匀）和零点差（尺的零刻划位置不准确），对于较精密的水准测量，一般应选用尺长误差和刻划误差小的标尺。对于尺长误差较大水准尺，使用时应在最后的高差加上水准尺每1m的尺长改正。水准尺的底面与标尺第一个分格的起始线（黑面为零、红面为4687或4787）应当是一致的。但由于使用磨损等原因，有时不能完全一致，这个差数

是标尺的零点差（包括黑红面零点差及一对标尺零点差）。标尺零点差的影响对于测站数为偶数的水准路线是可以自行抵消的。当测站数为奇数时，高差中含有这种误差的影响。所以，在水准测量中，每测段的测站数应取偶数为好，这样就消除标尺的零点差对高程的影响；或者标尺的零误差的影响，控制方法可以通过在一个水准测段内，两根水准尺交替轮换使用（在本测站用作后视尺，下测站则用为前视尺），并把测段站数目布设成偶数，即在高差中相互抵消。同时可以减弱刻划误差和尺长误差的影响。

1.3.3符合水准管气泡居中误差及控制方法

水准测量的主要条件是视线必须水平。假设当水准仪不存在i角误差的情况下，我们用微倾螺旋使管水准气泡居中，此时一般认为管水准轴就水平了因而望远镜照准轴水平了。其实不然，在观察到气泡居中的一瞬间，还不能认为水准轴是水平的。由于符合水准气泡未能做到严格居中，造成望远镜视准轴倾斜，产生读数误差。读数误差的大小与水准管的灵敏度有关，主要是水准管分划值τ的大小。此外，读数误差与视线长度成正比。水准管居中误差一般认为是0.1·τ，根据公式m居=0.1·τ″·S/2ρ″，DS3级水准仪水准管的分划值一般为20″，视线长度S为75m，ρ=206265″，那么，m居=0.4mm。由此看来，只要观测时符合水准管气泡能够认真仔细进行居中，且对视线长度加以限制，与中间法一致，此误差可以消除。

1.3.4调焦误差和视差的影响及控制方法

在观测时，若在照准后、前尺时均调焦，必然使在前、后尺读数时i角高度不一致，从而引起读数误差。前后视距相等时可避免在一站中重复调焦。当存在视差时，尺像不与十字丝平面重合，观测时眼睛所在的位置不同，读出的数也不同，因此，产生读数误差。所以在每次读数前，控制方法就是要仔细进行物镜对光，消除视差。

普通水准测量中水准尺以厘米刻划，考虑仪器的基本性能，影响估读精度的因素主要与十字丝的粗细、望远镜放大倍率及视线长度等因素有关。其中视线长度影响较大，有关规范对不同等级水准测量时的视线均作了规定，作业时应认真执行。

1.3.5水准尺的倾斜误差及控制方法

水准尺如果是向视线的左右倾斜，观测时通过望远镜十字丝很容易察觉而纠正。但是，如果水准尺的倾斜方向与视线方向一致，则不易察觉。尺子倾斜总是使尺上读数增大。它对读数的影响与尺的倾斜角和尺上读数的大小（即视线距地面的高度）有关。尺的倾斜角越大，对读数的影响就越大；尺上读数越大，对读数的影响就越大。如1-2所示。当水准尺的倾斜角为γ时，其尺上读数为a1，则由1-2可知

（1-10）

（1-11）

图1-2

水准尺倾斜对读数影响

即△a得大小取决于水准尺倾斜角γ和标尺上读数a1的大小。所产生的读数误差为Δa

=a（1-cosγ）。当γ=3o，a=1.5m时，Δa

=

2mm，由此可以看出，此项影响是不可忽视的，通常我们立镜高度是1.7m,则Δa

=

2.33mm，。因此，在水准测量中，立尺是一项十分重要的工作，一定要认真立尺，使尺处于铅垂位置。尺上有圆水准的应使气泡居中。必要时可用摇尺法，即读数时尺底置于点上，尺的上部在视线方向前后慢慢摇动，读取最小的读数。当地面坡度较大时，尤其应注意将尺子扶直，并应限制尺的最大读数。最重要的是在转点位置。

1.3.6

地球球气差和日照风力引起的误差及控制方法

大地水准面

B

A

b

a

b′

a′

b″

a″

HA

HB

图1-3

地球曲率及大气折光的影响

如上图3所示，A、B为地面上两点，大地水准面是一个曲面，如果水准仪的视线a′b′平行于大地水准面，则A、B两点的正确高差为：

（1-12）

但是，水平视线在水准尺上的读数分别为a″、b″。a′、a″之差与b′、b″之差，就是地球曲率对读数的影响，用c表示。即：

（1-13）

式中

D——水准仪到水准尺的距离（km）；

R——地球的平均半径，R=6

371km。

由于大气折光的影响，视线是一条曲线，在水准尺上的读数分别为a、b；a、a″之差与b、b″之差，就是大气折光对读数的影响，用r表示。在稳定的气象条件下，r约为c的1/7，即

（1-14）

地球曲率和大气折光的共同影响为：

（1-15）

由于地球曲率的缘故，在同一水准面上的两个点其高差并不为零。由此产生用水平面代替水准面对高程的影响，可以用公式C

=D2/（2R）表示，地球半径R

=6

371Km，当D

=1Km时，C

=8cm；显然，以水平面代替水准面时高程所产生的误差要远大于测量高程的误差。所以，对于高程而言，即使距离很短，也不能将水准面当作水平面，一定要考虑地球曲率对高程的影响。实测中采用中间法可自动消除曲率对前后视读数的影响。大气折光使视线成为一条曲率约为地球半径7倍的曲线，使读数减小，可以用公式Δh

=D2/（2x7R）表示，视线离地面越近，折射越大，因此，视线距离地面的高度不应小于0.3m，并且其影响也可用中间法消除或减弱。此外，应选择有利的时间，一日之中，上午10时至下午4时这段时间大气比较稳定，便于消除大气折光的影响，但在中午前后观测时，尺像会有跳动，影响读数，应避开这段时间，阴天、有微风的天气可全天观测。日照及风力引起的误差影响是综合的，比较复杂。如果光照会造成仪器各部分受热不均使轴线关系发生改变、风大时会使仪器抖动、不易精平等会引起误差。处选择好的天气测量外，给仪器打伞遮光等都是消除和减弱其影响的好办法。

1.3.7仪器升降和水准尺下沉的影响

在观测中，由于仪器的自重、测站上土质松软等原因，使仪器随时间逐渐下沉；或由于土壤的弹性会使仪器上升，它将使尺上读数减小或增大。为减小下沉的影响，仪器应安置在土质坚实的地方，脚架要踏实。在测站采用往返观测法，提高观测速度，可消除其影响。

水准尺下沉的误差是指仪器在搬迁过程中，转点发生下沉，使迁站后的后视读数增大，算得的高差也增大。如果采取往返测，往测高差增大，返测高差减小，所以取往返高差的平均值，可以减弱水准尺下沉的影响。最有效的方法是应用尺垫，在转点的地方必须放置尺垫，并将其踩实，以防止水准尺在观测过程中下沉。

第2章

电子水准仪的使用

电子水准仪又称数字水准仪，它是在自动安平水准仪的基础上发展起来的。它采用条码标尺，各厂家标尺编码的条码图案不相同，不能互换使用。目前照准标尺和调焦仍需目视进行。人工完成照准和调焦之后，标尺条码一方面被成像在望远镜分化板上，供目视观测，另一方面通过望远镜的分光镜，标尺条码又被成像在光电传感器（又称探测器）上，即线阵CCD器件上，供电子读数。因此，如果使用传统水准标尺，电子水准仪又可以象普通自动安平水准仪一样使用。不过这时的测量精度低于电子测量的精度。特别是精密电子水准仪，由于没有光学测微器，当成普通自动安平水准仪使用时，其精度更低。

当前电子水准仪采用了原理上相差较大的三种自动电子读数方法：

1）相关法（徕卡NA3002/3003）

2)

几何法（蔡司DiNi10/20）

3)

相位法（拓普康DL101C/102C）

2.1

测量原理

数字水准仪又称电子水准仪，具有与自动安平水准仪相同的光学机械结构，采用了典型的交叉吊带光学机械补偿器（如图1—1所示），它融光机电技术、图象处理技术、计算机技术于一体，以条码间隔影像信息与参考信号进行数字图像处理的原理，自动采集数据、信息处理和获取自动记录观测值，从而实现了水准测量的自动化。

数字水准仪水准标尺采用条形码分划，代替人们眼睛读数的是光电二极管阵列（CCD探测器）。在水准测量中，仪器完成照准调焦之后，条形码的象通过一个分光器，将光线分为两束，一束转射到传感器光电二极管阵列上，供电子读数，另一束转射到观测望远镜的分划板上，供目视观测。目前标尺条码信号的分析和处理采用的方法（也就是自动电子读数方法）有相关法、几何法和相位法三种，三种方法在原理上有较大差别，Leica公司的数字水准仪均采用的是相关法，将储存在仪器内的基准码与传感器阵列的图象信号进行比较，仪器和标尺之间的高差即是标尺条形码象的位移量和因仪器、标尺间距离而产生的条形码象的大小的二维相关函数。二维相关是在标尺条形码影像上先确定一个待定点，称之为目标点，以此待定点为中心选取m

′

n个像素的灰度阵列作为目标区，为了在储存在仪器内的基准码影像中搜索同名影像，必须估计出该同名影像可能存在的范围，建立一个k

′

l个像素的灰度阵列作为搜索区，相关的过程就是依次在搜索区中取出m

′

n个像素灰度阵列，计算其与目标区的相似测度rij，将仪器的调焦透镜位置参数作为相关搜索的初始值，当r取最大时，认为是最佳相关，该搜索窗口的条形码影像被认为是同名影像，这时标尺读数就可以确定（如图1—2所示）。

图1—2

1

DNA03数字水准仪的技术指标及特点

DNA03是Leica第二代数字水准仪。1990年徕卡测量系统（Leica

Geosystems）的前身—瑞士威特厂在世界上率先研制出数字水准仪NA2000，可以说从1990年起，大地测量仪器全面完成了从精密光机仪器向光机电测一体化的高科技产品的过渡，攻克了大地测量仪器中水准仪数字化读数这一最后难关。2002年5月徕卡公司又推出了新型的DNA03数字水准仪，该仪器外形美观，大屏幕中文显示，测量数据可存入内存和PC卡中，并具有符合中国国家水准测量规范的丰富的机载软件，这意味着数字水准仪真正地为中国用户所接受。

2．1主要技术指标

重量：2.8kg（含GEB111电池）

大小：168′240′210mm

水准测量精度（每公里双次观测标准偏差）：

电子测量

铟钢条码尺——0.3

mm/km

普通尺——1.0mm/km

光学测量

普通尺2.0mm/km

距离测量精度：

标准偏差

5mm/10m

电子测距范围：

标尺长度3m

1.8m—110m

推荐的3m铟瓦标尺

1.8m—60m

标尺长度=2.7m

1.8m—100m

标尺长度=1.82m/2m

1.8m—60m

所需测量时间：3秒

望远镜

放大倍率

24′

物镜自由孔径

36mm

孔径角

2°

视场

3.5m

ati

100m

最短标尺距离

0.6m

乘常数

100

加常数

0

水准仪灵敏度

圆水准器

8￠/2mm

补偿器

用电子跟踪的磁阻尼摆补偿器

倾斜角（补偿范围）

±102

补偿精度：

0.32

显示

LC显示

8行，每行24个字符，144′***象素

照明

节电模式/永久模式/只照明圆水准器模式

加热

开/关

在-5度以下设置

测量值改正

倾斜误差改正

自动

地球曲率改正

开/关；水准仪检验改正值

记录

内存

约6000个测量成果，或大约1650站观测成果（BF），从“测

量与记录“，经RS232串行接口以GSI—8/GSI—16格式输出

数据积累

PCMCIA卡（电讯，SRAM），可达16MB的能力

温度范围

存贮

-40°C

~

+70°C

操作

-20°C

~

+50°C

环境条件

防水、防灰尘

IP53(Gem.IEC60529)

湿度

湿度达95%时不凝聚

磁场灵敏度

在水平面上0u

Tup的野外长度不变

电池电量

电池(NiMH)

GEB111

GEB121

电压

6V

6V

能力

1800mAh

3600mAh

DNA03操作时间

12h

12h

2．

2仪器的主要特点

1）

超大的存储容量。可支持最大容量达32MB的PCMCIA卡；

2）

大屏幕的LCD，中文菜单显示，方便了操作；

3）

极快的测量速度。单次测量需时约3秒；

4）

选超大容量的镍氢电池。可支持6节AA干电池供电，给测量供电多了一种保障，少了一份顾虑；

5）

用户可自由定义输出数据格式，还用户多一点自主；

6）

现代时尚的流线型外观，减低了风阻的影响；

徕卡独特的粗调焦功能，既省去了因前后视距不等而需要频繁调焦，也有效地去除了调焦误差的影响。方便了操作，提高了精度；

2.2

电子水准仪的特点

2.2.1电子水准仪的共同特点

电子水准仪是以自动安平水准仪为基础，在望远镜光路中增加了分光镜和探测器(CCD),并采用条码标尺和图象处理电子系统二构成的光机电测一体化的高科技产品。采用普通标尺时，又可象一般自动安平水准仪一样使用。

它与传统仪器相比有以下共同特点：

1)读数客观。不存在误差、误记问题，没有人为读数误差。

2)精度高。

视线高和视距读数都是采用大量条码分划图象经处理后取平均得出来的，因此削弱了标尺分划误差的影响。多数仪器都有进行多次读数取平均的功能，可以削弱外界条件影响。不熟练的作业人员业也能进行高精度测量。

3)速度快。由于省去了报数、听记、现场计算的时间以及人为出错的重测数量，测量时间与传统仪器相比可以节省1/3左右。

4)效率高。只需调焦和按键就可以自动读数，减轻了劳动强度。视距还能自动记录，检核，处理并能输入电子计算机进行后处理，可实线内外业一体化。

2.2.2莱卡DNA03系列的具体特点

拓普康DL系列作为电子水准仪家族中的一员。以高性能、低价格深受广大用户的欢迎。DL系列造型美观、内置功能强、菜单功能丰富、操作界面友好，有各种信息提示，大大方便了实际操作。

主要特点为：

1）在字母状态下，可输入数字、大小写字母及常用标点符号如(！“＃％＄’()*[emailprotected]等)。

2）即可以进行自动测量(用条码标尺，目前可使用三种标尺：铝合金标尺SA－5M、玻璃纤维尺SG－3M和铟钢尺SI－3/T或SI－3)，又可以进行人工读数(普通标尺)。

3）有多次测量、自动求平均值，统计测量误差功能。

4）有三种线路水准测量模式：后前前后、后后前前、后前。给定测量限差值，仪器可自动判断测量现差，超限时提示重测，能自动计算线路闭合差等。

5）DL系列有三种记录模式：即RAM方式，直接存在仪器内部RAM中(128K)，可存大约2400组数据：RS－232C方式，可通过电缆将测量数据存到外接计算机或用户开发的电子手簿，进行联机实时测量：OFF方式，测量结果只显示在仪器屏幕上，不进行存储。DL系列主机内存可存储约1100个点的数据，并在前一型号DL系列基础上增加了PCMCIA卡存储功能。目前，PCMCIA卡的容量主要有256K、512K、1M。

6）虽然仪器的显示屏较小，但保存在仪器内部的测量结果可在仪器上用SRCH键进行查阅。

7）具有高程放样和测量水准支点的功能。

8）当测量键不起作用时(如光线太暗、遮挡太多时)，可输入人工测量的高程和平距读数，以使线路水准测量程序能继续进行。

9）有倒置标尺功能，适合于天花板、地下水准测量。

10）DNA03系列具有独立的测距功能可方便地用于前、后视距离测量，精度为1Cm至5Cm

11）可用来概略测定水平角，精度到1度或1gon。

12）标尺为等间距分划，可以象检验普通水准标尺一样，检验它的分划误差。

13）仪器有i角检验程序，在野外可方便地进行i角检验。

2.3

电子水准仪的操作

图2-1

Leica

Dna

03

数字水准仪

2.3.1认识硬件

固定键

INT

切换到逐点测量

MODE

设置测量模式键

USER

根据FNC

菜单定义的任意功能键

PROG

测量程序，主菜单键

DATA

数据管理器键

ESC

一步步退出测量程序、功能或编辑模式，恢复原参数，取消/停止测量键

SHIFT

开关第二功能键（SET

OUT，INV，FNC，MENU，LIGHTING，PgUp，PgDn，

<

CE

删除字符或信息，取消或停止测量

·

确认键，继续下一栏。

SET

OUT

启动放样。

INV

测量翻转标尺（标尺0

刻度在上），只要反转功能被激活，仪器就显示“T”符号，再按INV

键恢复测量正常标尺状态。反转标尺测量值为负。

FNC

完成测量的一些功能。

MENU

仪器设置，系统信息视线倾斜检查（只适应于DNA03）。

显示照明或圆水准器照明。

若显示内容含有多页，“Page

Up”=

翻到前一页。

若显示内容含有多页，“Page

Down”=

翻到下一页。

返回到上一次视线，例如，回到后视，再按一次又回来。

导航键有多种功能，执行何种功能，取决于使用导航键的。

2.3.2数字水准仪在外业测量的操作

1）轻轻按压[开机键]，仪器即整合成那个开机。

2）轻轻按压[程序键]，进入应用程序菜单。

3）出现如下图所示中，选择进入第“2水准测量”。

开机进入“水准测量”界面，该功能是用于一般的水准测量和配合“碎部点测量”和“放样”。

如图2-2：在输入后视点号PtID和该点的高程H0后，对该后视点进行测量，得出后视读数Back，视距Dist、视线高程Hcol，这时后视点测量完毕，光标进入按回车键，即进入前视点测量，如图2-3：此时显示后视点名PtBS，输入前视点名后，即可对前视点进行测量，Fore为前视读数，前视视距Dist，后视点A1到前视点A2的高差为dH，前视点的高程为H。

图2-2

图2-3

光标进入按回车键，即进入图一界面，此时以A2为后视，按上述步骤进行所有的水准测量。

2.3.3徕卡数字水准仪GSI数据格式简介：

徕卡GSI数据记录格式是徕卡仪器的专用记录格式，它是由字索引+测量数据构成一个测量数据块，一行记录由一个或多个数据块组成。

例子：（线路水准测量数据）

410003+?2

110004+00999906

8316+00000000

110005+00999906

3200+00012610

331128+00124086

5208+0002+002

110006+00000001

3200+00012620

332128+00126510

5208+0002+000

110007+00000001

3200+00012620

336128+00126508

5208+0002+000

110008+00999906

3200+00012600

335128+00124084

5208+0002+001

110009+00000001

5718-00000001

5728-00000001

5730-00000020

5740+00025230

8306-00000242

110010+00000001

3200+00009880

331128+00129195

5208+0002+002

110011+00999952

3200+00009930

332128+00136182

5208+0002+003

110012+00999952

3200+00009930

336128+00136177

5208+0002+006

110013+00000001

3200+00009880

335128+00129196

5208+0002+003

110014+00999952

5718-00000007

5728-00000008

5730-00000070

5740+00045040

8306-00000941

以上数据中，410003+？…2表示一个测段开始，其中41是字索引，用于标识该数据块，如果是410013+!332，则表示重测332（前视读数）。110004+00999906中的前两位11代表点号的字索引，00999906为点号，8316+00000000中的83是该点的高程的字索引，其高程为00000000，其它的内容类推。32是视距的字索引，331为后视1的字索引，

332前视1的字索引，335前视2的字索引，336后视2的字索引，571为测站标准差、572为累计测站差、573距离差、574线路总长。

FNC功能键

按SHIFT+USER即进入FNC功能，它提供一些快速调用的功能，当仪器处于其它功能状态下，在不退出该功能，可以随时调用FNC功能，使得功能调用相当灵活。

图2-4

测试：用于测试标尺读数和视距，以便检查视线高和视距长度是否超限。

查看：用于查看测量信息。

编码：用于对测量数据进行编码。

点号：用于输入前视点点号。

输入：用于手工输入测量值（标尺读数、视距）

主菜单MENU

主菜单中包含仪器的所有设置和定义。按SHIFT+PROG进入

图2-5

地球曲率改正

在进行水准测量时是否要进行地球曲率改正。

操作：

MENUà1

快速设置àEarthcurv

：yes

功能键自定义

自定义USER键的功能，用此快速进入FNC中的某一功能，TestMeas（测试）、ViewMeas(显示测量值)、code(编码)、PtID

（6）上级下发的其它相关技术文件。

3.2采用的测绘基准

本项目采用1985国家高程基准，正常高系统。

3.3精度指标

一等水准测量每公里偶然中误差：≤±0.45

mm；

一等水准测量每公里全中误差：

≤±1.0

mm；

3.4数据记录

本项目一等水准观测外业采用电子记录方式，记录软件采用经过国家测绘局认可并批准的《水准测量外业记录软件包》（2009年版）。该软件现用于国家一、二等水准观测项目，其性能稳定，安全可靠，满足本项目的使用。

在水准观测过程中，记簿软件记录每测段的观测原始信息，如天气情况、开收测时间、道路状况、测段距离、观测数据等，自动控制每测站的观测限差。测段观测结束后，生成原始记录文件，文件名以“G”开头的为往测文件，以“B”开头的为返测文件。观测原始记录数据为加密文件，小组作业人员无法接触到原始数据，只能得到测段的观测高差结果，保证了外业数据记录的真实、可靠。

3.5

水准连测

水准观测采用单路线往返观测，同一路线的往返侧，使用同一类型的仪器和转点尺承沿同一道路进行，有部分路线遇到土质松软路段时，采用了尺桩作为转点尺承。当水准路线通过大型桥梁时，由于过往车辆而引起的桥面震动，影响电子水准仪的正常观测，这种情况下改用了光学水准仪施测。

同一路线的往测与返测分别在上午或下午进行。在观测过程中，严格控制每条水准路线上、下午观测的光段对称性，确保重站数二等观测不超过30%的要求，每条水准路线观测完成后，进行路线往返测不符值和每千米偶然中误差的检核。

3.6观测方法和技术指标

测站观测顺序和方法：

往、返测奇数站为后、前、前、后，偶数站为前、后、后、前；测量时，用垂直丝照准标尺条码中央，精确调焦至条码影像清晰后再进行测量。

表3-1

数字水准仪主要技术指标表：

等级

视线长度

(m)

前后视距差

(m)

任一站前后

视距差累积(m)

视线高度(m)

重复测量次数

低端

高端

Ⅰ

≥4且≤30

≤1.0

≤3.0

≥0.65

≤2.80

≥3次

Ⅱ

≥3且≤50

≤1.5

≤6.0

≥0.55

≤2.80

≥2次

表3-2

数字水准仪测站观测限差表

mm

等级

同一标尺

两次读数差

两次读数所测

高差的差

检测间歇点

高差的差

Ⅰ

0.3

0.4

0.7

Ⅱ

0.4

0.6

1.0

表3-3

各项限差指标表：mm

等级

测段、区段、路线

往返测高差不符值

附合路线

闭合差

环闭合差

检测已测

测段高差之差

Ⅰ

1.8

—

2

3

Ⅱ

4

4

4

6

K-----测段、区段或路线长度：km

L-----附合路线长度：km

F-----环线长度：km

R-----检测测段长度：km

3.7测段往返高差不符值统计

本项目外业共观测386个测段，经计算所有测段往返高差不符值均符合《国家一、二等水准测量规范》及本项目《专业技术设计书》的要求。

表3-4

限差要求统计表：

测段往返高差不符值统计

限差区间

Δ≤1/3

1/2<Δ≤2/3

1/3<Δ≤3/4

3/4<Δ≤限差

测段数

161

22

10

0

比例

83.4％

11.4％

5.2％

0％

3.8每千米水准测量偶然中误差

每完成一条水准路线观测后，均进行了每千米水准测量偶然中误差的计算，全部满足《国家一、二等水准测量规范》及本项目《专业技术设计书》的要求，其中最大MΔ值为±0.69mm。全部水准路线合并计算的每千米水准测量偶然中误差为±0.50mm。

3.9

水准附合路线闭合差的计算

本项目外业共观测11条附合水准路线，在对外业观测高差加入了水准标尺尺长改正、正常水准面不平行改正后，进行水准路线闭合差计算。经计算闭合差均满足本项目《专业技术设计书》及《国家一、二等水准测量规范》的要求，其中闭合差最大为+24.53mm（允许±45.34mm），最小为+0.68mm（允许±8.85

mm）。

表3-5

闭合差表：

水准附合路线闭合差统计

限差区间

Δ≤1/3

1/2<Δ≤1/2

1/2<Δ≤3/4

3/4<Δ≤限差

路线数

4

2

3

2

比率

36.2％

18.2％

27.2％

18.2％

3.10

野外高差与概略高程表的编算

外业工作结束后，对每条水准路线都进行了野外高差与概略高程表的编算，高差表中起算点的高程采用国家一等水准二期复测成果或国家测绘局完成的省市大地水准面精化成果资料。详见《927一期工程沿岸陆地大地控制点二等水准连测野外高差与高略高程表》。

水准标尺改正系数由仪器检定部门在测前、测后分别检定，在对测段进行高差改正时，标尺改正系数采用了测前改正系数。

表3-6

测前检定结果见下表：

序号

标尺号

尺长改正系数

1

33771、33781

+0.014

2

34381、34397

+0.016

3

11961、12092

+0.010

4

49921、49922

+0.014

第4章

一等水准测量的实施

4.1工程概况

受国家测绘测绘局的委托，本单位承担了2013年一等水准观测项目地处西南的云贵高原地区。

其中包括贵州、四川、重庆等地。观测从重庆起，经四川泸州、贵州毕节、安顺、贵阳、遵义等再测回到重庆。测区山地居多，地形多样，高差悬殊，山高坡陡、路窄车多、雨雾天气多,素有“八山一水一分田”之说。测区高差最大处接近400多米，途中还要通过乌江、娄山关。盘旋而上的公路更是如蟒蛇一般攀爬在山上，给水准观测带来很大难度。经过将近4个月的艰苦工作，作业中队克服地势险要、路况复杂，气候多变等不利因素，于2014年1月2日累计完成1500余公里观测，按计划圆满完成2013年一等水准观测任务。

4.2工作内容和完成工作量

本项目的工作内容为西南的云贵高原地区一等水准连测，已知国家水准点的检测以及上下标志联测。2013年9月10日作业人员进入测区开始水准观测，2013年12月25日结束外业水准测量工作。

表4-1

具体工作内容和完成工作量见下表：

工作内容

完成工作量

合计

一等水准观测

连测

701.2千米

2235.8千米

检测

201.6千米

上下标志联测

陆地大地控制点

32点

42点

GPS

A级点

4点

基本水准点

8点

4.3仪器设备

1）人员组织

本次国家一等水准复测的观测项目，作业单位计划投入作业人员25名，编制3个水准观测组。现场负责人：白亚伟（工程师），队级质检：刘乐平（高级工程师）。

本项目生产共投入电子水准仪3台（套）、配备汽车3辆，配套兰德掌上记簿器、一等水准记录软件等其它辅助生产设备。

表4-2

辅助生产设备表：

名

称

数

量

类

型

编

号

数字水准仪

3台

Leica

DNA03

337081

Leica

DNA03

339331

Trimble

DiNi03

708220

光学水准仪

1台

Zeiss

Ni002A

530123

条码式铟瓦标尺

3副

Leica

33771、33781

Leica

34381、34397

Trimble

11961、12092

线条式铟瓦标尺

1副

Zeiss

49921、49922

一等标准金属线纹尺

1副

XMC-1

30911

兰德水准记簿器

3台

HT-2680

211805、38969、36539

一等水准记簿软件

3套

笔记本电脑

2台

lenovo

L3-P0597

打印机

1台

HP

P2055d

CNCJH21587

GPS手持机

3部

罗盘

3个

脚架

3副

尺台

3对

5Kg

尺桩

若干

汽车

3辆

全顺、依维柯

水准观测仪器采用瑞士产Leica

DNA03数字水准仪，标尺采用条码式铟瓦标尺，转点尺承采用不小于5.0Kg铸铁尺垫。

4.4仪器检验

本次观测所使用水准仪及水准标尺经仪器检定部门检定，性能稳定良好，满足一、二等水准观测要求，并出具检定合格证书（包含仪器自动补偿性能的检定结果等）。作业人员在观测前，按照《国家一、二等水准测量规范

》（GB/T

12897-2006）中要求对相关项目进行了自验，满足作业要求。

表4-3

DNA03数字水准仪及条码式铟瓦标尺检查内容表：

设

备

检查项目

数字水准仪

水准仪的检视

水准仪上概略水准器的检校

i角检校

条码式铟瓦

水准标尺

标尺的检视

标尺上的圆水准器的检校

标尺分划面弯曲差的测定

一对水准标尺零点不等差的测定

4.5

精密水准测量作业的一般规定

根据各种误差的性质及其影响规律，水准规范中对精密水准测量的实施作出了各种相应的规定，目的在于尽可能消除或减弱各种误差对观测成果的影响。

（1）观测前30分钟，应将仪器置于露天阴影处，使仪器与外界气温趋于一致；观测时应用测伞遮蔽阳光；迁站时应罩以仪器罩。

（2）仪器距前、后视水准标尺的距离应尽量相等，其差应小于规定的限值：二等水准测量中规定，一测站前、后视距差应小于1.0m，前、后视距累积差应小于3m。这样，可以消除或削弱与距离有关的各种误差对观测高差的影响，如

角误差和垂直折光等影响。

（3）对气泡式水准仪，观测前应测出倾斜螺旋的置平零点，并作标记，随着气温变化，应随时调整置平零点的位置。