水准测量

[拼音]：shuizhun celiang

[外文]：leveling

用水准仪和水准标尺测定地面两点间高差的方法。它是高程测量的主要方法，用于建立国家水准网，监测地壳垂直运动和人为原因引起的地面沉降，以及建立工程测量所需要的高程控制网。

施测方法

水准测量的实施采取逐点向前推进的方式。例如，为了测量地面点A和B之间的高差（图1），先在A点垂直地安置水准标尺1，于一定距离的ɑ点安置另一水准标尺2，在Aɑ的中间安置水准仪。水准仪照准前、后标尺时，视线保持水平，两标尺的读数差，就是A、ɑ两点间的高差h₁。第一站测量完毕后，A点的水准标尺1移至b点，ɑ点的水准标尺 2保持不动，水准仪移至ab的中间，测量ɑ、b两点间的高差h₂。如此继续进行，直至水准标尺1或2安置在B点上为止。

为了长期保存水准测量成果，供各种测量工作和科学研究之用，沿水准路线每隔一定的距离须埋设稳固的水准标石。这些埋设标石的点称为水准点。中国国家水准点上的标石分为基岩水准标石、基本水准标石和普通水准标石3种。

基岩水准标石只布设在一等水准路线上，大约每隔500公里一座，作为研究地壳垂直运动的主要依据，它的高程变化直接显示地壳垂直运动。基本水准标石埋设在一、二等水准路线上，大约每隔60公里一座，用于长期保存水准测量成果和研究地壳垂直运动，其型式可以是基岩标石，也可以是混凝土标石。普通水准标石埋设在各等水准路线上，一般每隔2～6公里一座，直接为地形测量和各项工程建设提供高程控制，其结构可以是混凝土标石或岩层标石，也可以是钢管标志或墙脚标志。

要使水准测量获得精密的结果，必须采用现代精密的水准仪和精密水准标尺，并采取完善的测量方法。例如，采用带有测微器的精密水准仪，以提高读数精度；采用温度膨胀系数极小的因瓦水准标尺，以削弱外界温度变化对测量结果的影响；安置水准仪的位置必须与前、后标尺的距离大致相等，以消减水准仪残余的微小倾斜所带来的误差和其他误差；最后，精密水准测量的视线长度限制为35～60米，以消减作为主要误差来源的大气折光影响。

数据处理

由于不同高程处的水准面互不平行，引起了水准测量数据处理的复杂性。

如图2，AB和A′B′是通过A和B′的两个水准面，设想由A向B′取两条路线进行水准测量。第一条路线先取道AB，得出测量结果为零，再沿垂线BB′进行水准测量，所得出的高差之和为∑h，也就是垂线BB′的长，这就是B′点超出A点的高。第二条路线先取道AA′，再沿水准面A′B′，得出B′点超出A点的高是AA′。由于AA′不等于BB′，所以水准测量随测量路线的不同，所得的B′点超出A点的高也不同。又设想由A点出发，围绕四边形ABB′A′进行水准测量，又闭合到A点，则水准测量结果∑h=BB′-AA′厵0。即水准面的不平行性使闭合环水准测量的高差之和∑h不为零，称为环线闭合差。

由水准测量结果所得到的∑h具有多值性，也就是将一点的高程加上或减去∑h，并不能得到另一点的正确高程。为了解决这个问题，有几种不同的处理方法，从而产生了不同的高程系统，如正高系统、正常高系统等。这两种系统都是在测量结果中加入重力改正，从而使水准测量所得的高差h是单值的。（见彩图）