---学生宿舍三等水准测量设计方案
杨博
摘 要
高程测量是测量任务中的一部分。其中，水准测量是高程测量中精度最高、用途最广、一种普遍采用的测量方法。是确定建设工程地面点高程的方法之一。实施测量过程中，要求测量人员要精心操作、以高度负责认真的态度来对待测量工作，养成良好的操作习惯。误差允许范围内的精度由于仪器和认为的影响而不容易控制，而容易出现隐蔽性错误，若果不能及早发现，基础资料是错误的，从而水准点高程不确定，直接影响路线纵断面设计和工作。
一、项目概论
1.1 设计目的
该作业目的主要是针对大三下学期毕业论文，展开的水准控制技术设计书。在测区建立统一的具有足够精度密的平面控制网和。根据工程建设的要求，结合测区自然地理条件的特征，选择最佳布网方案，保证在所规定的期限内完成作业任务。
1.2 测区概括
该作业为三等水准设计，测区为软件职业学院测量学实训学生公寓7-11栋为测区。
测区内主要有学生宿舍公寓。所选测区植被较少，地势平坦，周边权属简单清晰，四周均为道路，交通方便，控制点分布均匀，密度适中。
1.3设计内容
通过图上设计后，选择出最佳方案后，对测区进行了现场踏勘。包括对原有测量成果的检查和现在所选控制点间通视情况进行了检查。通过现场的踏勘，发现所选用的已知点标石保存完好，可以用于施测。
1.3设计依据
1、gb 50026 - 《工程测量规范》
2、cjj/t 8-《城市测量规范》
3、gb/t 12898-《国家三、四等水准测量规范》
二、工作流程
本次水准测量的工作任务以毕业设计的要求进行测量，在保证任务完成的情况下严格按照三等水准测量的技术要求进行。做出了一下工作流程图：
三、普通水准的施测
3.1.普通水准测量的观测、记录
普通水准测量的外业观测程序为：将水准尺立于已知高程的水准点上作为后视，水准仪置于实施测量路线附近合适的位置，在实测路线的前进方向上取后视距大致相等的距离放置尺垫，当尺垫踩实后，将水准尺立在尺垫上作为前视尺。观测员将仪器设站于两水准标尺中间，安置仪器，经过粗平，瞄准后视尺，精平，读取三丝读数。转动照准部，瞄准前视尺精平，读取三丝读数。记录员根据观测员的读数在手簿中记下相应数字，并立即计算高差。检查视距与前后视距是否超限，如超限，以移动前尺改变前视视距进行调整。如果是一测段的最后一站则通过改变仪器的位置来调整。符合要求即完成了第一个测站的全部工作。
第一站工作结束之后，记录员招呼后标尺员向前转移，并将仪器迁至第二测站。此时，第一测站的前视点便成为第二测站的后视点。依第一站相同的工作程序进行第二站的工作。依次沿水准路线方向施测直至全部路线观测完为止。
3.2.普通水准测量、记录、资料整理的注意事项
普通水准测量、记录、资料整理应注意以下事项：
第一，在水准点（已知点或待定点）上立尺时，不得放尺垫。
第二，水准尺应立直，不能左右倾斜，更不能前后俯仰。
第三，在观测员未迁站之前，后视点尺垫不能提动。
第四，前后视距离应大致相等，立尺时可用步丈量。
第五，外业观测记录必须在编号、装订成册的手簿上进行。已编号的各页不得任意撕去，记录中间不得留下空页或空格。
第六，一切外业原始观测值和记事项目，必须在现场用铅笔直接记录簿中，记录的文字和数字应端正、整洁、清晰，杜绝潦草模糊。
第七，外业手簿中的记录和计算的修改以及观测结果的作废，禁止擦拭、涂抹与刮补，而应以横线或斜线正规划去，并在本格内的上方写出正确数字和文字。出计算数据外，所有观测数据的修改和作废，必须在备注栏内注明原因及重测结果记于何处。重测记录前需加“重测”二字。在同一测站内不得有两个相关数字“连环更改”。列如，更改了标尺的黑面前两位读数后，就不能再同一标尺的红面前两位读数，否则就叫连环更改。有连环更改记录的应立即废去重测。
对于尾数读数有错误（厘米和毫米读数）的记录，不论什么原因都不允许更改，而应将该测站的观测结果废去重测。
第八，有正、负意义的量，在记录计算时，都应带上“+”、“—”，正号不能省略。对于中丝读数，要求读记4位数，前后的0都要读记。
第九，作业人员应在手簿的相应栏内签名，并填注作业日期、开始记结束时刻、天气及观测情况、使用仪器型号等。
第十，作业手簿必须经过小组认真地检查（即记录员和观测员各检查一遍），确认合格后，方可提交上一级检查验收。
四、三等水准测量的施测方法
4.1.三、四等及普通水准测量精度指标
表2-4 三、四等及普通水准测量技术要求
技术项目 等级
三等 四等 普通水准
1.仪器与水准标尺 ds3水准仪 双面水准尺 ds3水准仪 双面水准尺 ds3水准仪 双面水准尺
2.测站观测程序 后-前-前-后 后-后-前-前 后-后-前-前
3.视线最低高度 三丝能读数 三丝能读数 中丝读数＞0.3m
4.最大视线长度 75m 100m 150m
5.前后视距差 ≤±2.0m ≤±3.0m ≤±20m
6.视距读数法 三丝读数（下-上） 直读视距 直读视距
7.k+黑—红 ≤±2.0mm ≤±3.0mm ≤±4.0mm
8.黑红面高差之差 ≤±3.0mm ≤±5.0mm ≤±6.0mm
9.前后视距累积差 ≤±5.0mm ≤±10.0mm ≤±100mm
10.路线总长度 ≤200km ≤80km ≤30km
11.高差闭合差 ≤±12√lmm ≤±20√lmm ≤±40√lmm
4.2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，利用仪器提供水平视线观测立在两点上的水准尺以测定两点间的高差。如图2-1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两点的中点安置水准仪，水平视线在a、b两尺上的截尺数分别为a、b，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
hab=a-b
若水准测量是沿ab方向前进，则a点称为后视点，其竖立的标尺称为后视尺，读数值a称为后视读数；b点称为前视点，其竖立的标尺称为前视尺，读数值b称为前视读数。其高差有“+”、“-”之分。
显然，如果a点高程ha为已知，则b点的高程为
hb=ha+hab
hb=ha+a-b=(ha+a)-b
式中，（ha+a）称为视线高，通常用hi表示，则有
hb=hi-b
其在断面水准测量工作中经常用到。
4.3水准仪的构造和性能
水准仪主要由照准部、基座和三脚架三部分组成。照准部主要由望远镜和管水准器组成，二者连为一体是水准测量的前提条件；在微倾螺旋作用下，二者可同时作微笑倾斜；当管水准器气泡居中时，标志着望远镜视线水平。照准部可绕竖直轴在水平方向上旋转，水平制动和微动螺旋可控制其左右转动，用以精确瞄准目标。使用仪器时，中心螺旋将仪器与三脚架头连接起来，旋转基座上的脚螺旋，使圆水准器气泡居中，则视准轴大致处于水平位置。三脚架可以伸缩和收张，为架设仪器提供方便。
4.4 测量路线图
4.5外业观测水准数据及内页计算成果整理
附表1 三等水准测量手簿
5.控制网差报告[控制网概况]
1、本成果为按[平面]网处理的平差成果
计算软件：南方平差易
网名三等水准数据 计算日期:日期: -11-11
观测人:杨博
记录人:吴斌
计算者:葛磊
测量单位:软件职业学院
备注:《学生》
2、高程控制网等级：国家三等
每公里高差中误差 = 1.38 (mm)
起始点高程
b 100.0000(m)
闭合差统计报告
几何条件:闭合水准
路径：[b-c-a]
高差闭合差=1.0(mm),限差=8.7(mm)
路线长度=0.524(km)
[高差观测成果表]
测段起点号 测段终点号 测段距离(m) 测段高差(m)
a b 97. -0.2950
b c 147.4000 -0.5790
c a 279.8000 0.8750
[高程平差结果表]
点号 高差改正数(m) 改正后高差(m) 高程中误差(m) 平差后高程(m) 备注
a 0.0003 100.2952
b -0.0002 -0.2952 0.0000 100.0000 已知点
b 0.0000 100.0000 已知点
c -0.0003 -0.5793 0.0003 99.4207
c 0.0003 99.4207
a -0.0005 0.8745 0.0003 100.2952
[控制点成果表]
点名 x(m) y(m) h(m) 备注
a 100.2952
b 100.0000 已知点
c 99.4207
五、误差来源
5.1仪器误差
在进行水准测量之前，虽进行了仪器的检验和校正，但是仪器仍然存在误差，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、表现最突出的就是照准轴和水准管轴不平行的误差，即i角误差。但i角误差与仪器至前后视标尺的视距差及视距累积差有关。要消除i角误差影响，在实际作业中，只要做到前后视距相等即可。
5.2气泡居中和水准标尺估读的误差
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器气泡居中，此时一般认为管水准轴就水平了，因而望远镜照准轴也就水平了。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。因为我们在衡量气泡是否居中时是用眼睛观察的，由于胜利条件的限制，一般不能准确辨别气泡居中位置；其次，在停止转动微倾螺旋后任然运动的气泡在居中的一瞬间它还受到惯性力的推动及管内壁摩擦阻力的作用，这样就会产生管水准器气泡居中的误差。因此，我们必须在中丝读数之前就要注意气泡居中情况，随时进行调整，以减小这种误差的影响。
5.3外界因素的影响
土质松软及土壤的回弹性等原因，都会造成仪器或水准标尺的升沉。假设仪器下沉（或上升）的变动量是和时间成比例的。如图所示，第一次后视读数为a1，当仪器转向前视时仪器下沉了一个△，前视读数为b1,那么高差h=a1-b1中必然包含误差△。为了减小这种误差的影响，读取红面读数时采用先读前视的办法。当最后读取后视读数时，仪器视线又变动了一个△。由图可以看出，黑面读数的高差为
h黑=a1-(b1+△)=a1-b1-△
红面读数的高差为
h红=（a2+△）-b2=a2+△-b2
取两次高差的平均值得
h=[(a1-b1)+(a2-b2)]/2
这样，正巧将△消除。由于仪器的变动量和时间并不完全成比例，
此这种措施只能减弱而不能完全消除此项误差。同时，熟练操作以减少操作时间，也可控制该项误差的影响。
六、检查验收
通过顺利完成后的平差计算证明，本次作业实施符合设计要求，误差均在规定范围内。从而也得知水准测量是一项看似简单但其实是一项控制在误差范围内，需要频繁操作的工作。其误差来源必须要考虑到方方面面仪器、人为、外界因素等等，在减小和消除误差中基本都是以增加时间或采取更多步骤为代价。在测量中操作熟练，才能更好的提高观测速度，采取规范的办法，严格执行正确步骤，才能更好的有效的把误差控制在精度规范要求内。
七、成果提交
上交的成果资料包括：
①外业观测数据记录表。
外业记录数据资料
②工作流程图。
③内页计算成果。
平差数据成果报告，高程平差数据表。
④毕业设计。
1. 张正禄.《工程测量学》[m]武汉：武汉大学出版社，
2. 《城市测量规范》. cjj8-99.
3. 《国家三、四等水准测量规范》. gb12897-91.
4. 赵文亮. 《地形测量》 黄河水利出版社， .8.
5. 周建郑.建筑工程测量学[m].北京：中国建筑工业出版社，
6. 武汉大学测绘学院测量平差学科组.误差理论与测量平差基础.武汉：武汉
大学出版社，.
7. 杨俊志，刘宗全.数字水准仪的测量原理及其鉴定.北京：测绘出版社，.
8. 宁津生等.测绘学概论.武汉：武汉大学出版社，.
9. 武汉测绘科技大学《测量学》编写组.测量学（第三版）.北京：测绘出版社1991.
10. 中华人民共和国国家标准.gb 50026- 工程测量规范[s].北京：中国计划出版社，.
致 谢
回顾两年多以来的学习和生活，我在学业和生活上得到了众多老师、同学和朋友们的热心帮助和有力支持。在此，我要向他们表示我诚挚的谢意!
首先，今日论文的完稿，多承李鸿雁老师您的悉心指导，同时在学业上给了我大量的、极其有益的建议和具体的指导，并在论文的撰写和审稿中倾注了大量的心血。此外，老师还在生活和思想上关心我、照顾我。在此，我再次表示万分的感谢!
其次，非常感谢各位老师的帮助，对我的学习和实习工作给予了很大的帮助和支持，在我的实习工作和论文撰写中，他们都给我提出了宝贵的意见和建议，在此表示深深的谢意。
再次，特别谢谢我的一群曾经帮助同学和朋友，一起生活和工作学习的美好时光里，你们给予我的真诚的鼓励和无私的帮助是终生难忘的。 最后，我要感谢父母和亲人多年来在生活上无微不至的照顾和精神上的支持，真的不知道对你们的付出说些什么，谁言寸草心，报得三春辉。千言万语化作一句感恩的话：辛苦了！
软件职业学院毕业设计（作业）选题申报表
年 月 日
说明：学生本人初选毕业设计（作业）题目后填报此表，指导老师根据选题进行初审和修改，经教学院系教学主管审批后正式确定题目，并由指导老师填写《毕业设计（作业）任务书》下达给学生。
软件职业学院毕业设计任务书
学生姓名：__杨博__________学号：_201c020315______院系：_测绘工程系_专业：工程测量与监理___________
毕业设计题目及专题：学生宿舍三等水准测量设计方案__
题目类型 __ 题目来源 _____________
毕业设计时间：自 年 月 日开始 至 年 月 日止
毕业设计完成的主要内容及要求：水准仪的基本构造；三等水准测量的要求及误差范围；水准数据及数据整理成果。
主要参考资料： 1. 张正禄.《工程测量学》[m]武汉：武汉大学出版社，
2. 《城市测量规范》. cjj8-99.
3. 《国家三、四等水准测量规范》. gb12897-91.
4. 赵文亮. 《地形测量》 黄河水利出版社， .8.
5. 周建郑.建筑工程测量学[m].北京：中国建筑工业出版社，
3. 毕业设计进度安排：
阶段 阶 段 内 容 起止时间
1 选题与分工 .10.23
2 开题与任务 .11.05
3 调研与撰写 .11.10
4 修改与定稿 .1.08
5 答辩与鉴定 .1.20