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水准点的测设

水准点的测设是一切水准工作的前提,水准点测设的不好,会影响整条路的修筑质量。一般情况下,在一个工程开工以前,设计单位会把水准点、导线点、路中点等重要的点交给施工单位,俗称"交桩"。而这些点往往不够施工过程中用的,需要加密,包括水准点和导线点。本节只讨论一下水准点的测设。

首先要在全线范围内选好水准点的位置,并记录下来。注意:无论做什么工作,凡涉及到设点的过程,都要记好"点之记"。选水准点的原则是:点位要固定。至少保证在施工时期内不会丢失。我个人工作时一般都会选在台阶、矮墙、或在树上钉钉子。选位是还要注意,应尽量选在朝路的方向,还要注意能保证把尺立直,比如在树上钉钉子时,要选那些向路外歪的树,而且在立尺时,不要把尺靠在树上,因为看似竖直的树,从水准镜里看就不竖直了。选好的点要编号,并记录在本上,这个本非常重要,最已把所有前期测量的工作成果记在一个本上,一个工程一个本,别混淆了。所设的水准点要能覆盖整个工程的修筑范围,一个点的覆盖范围为,以该点为圆心,半径150m的圆。

点设立完了后,下一步是要测这些点。这项工作最好是五个人完成:两个扶尺、两个看水准仪读数,一个记录并实时计算数据。所有水准点,头尾两个点应该是已知点,既交桩时设计方给的点。测相邻两个点的高差,为一个测站。一个工程有n个水准点,在测这些点时就会有n-1个测站。每个测站的来方向的点为后视点,前进方向的点为前视点。每个测站的工作流程如下:

一、前后视点都要立好塔尺,看水准镜的人把水准镜立在一个能保证前后视距差在5m以内的地方,这是为了把水准镜的竖直角造成的误差尽量地减少(前后视距可以通过分别读取前后视点上下丝的数值差获得,上下丝的读数差与实际距离差是1:100的关系,既读数差1cm,实际距离是1m)。

二、两个人分别读取前后视读数,然后分别用后视数据减去前视数据,所得结果既为前视点与后视点的高程差。公式如下:

后视读数 - 前视读数 =   前后点高程差 = 前视点高程 - 后视点高程

读数后,两人的结果的差在3mm之内就可以了,进入下个测站的观测。如果大于3mm,则进行调整重新观测,直到数据符合要求,切不可弄虚作假。调整的内容有:重新确定立镜位置、重新立镜、两人换镜读数等。

有点需要注意的是,有的书上要求两台水准镜的立镜高度应差10cm以上,我个人认为没那个必要,因为那个要求是为了让数据分开,表示从不同立镜高都能得出正确值,我认为只要数据对就可以了。

当全部测站的工作都完成后,下面要做的是平差,其原理如下:

一、假定测量过程中不存在误差,则有如下公式:

第一个水准点的高程 + 第一测站的高差 + …… + 第n-1测站的高差 = 第n个水准点的高程

二、考虑误差后,公式如下:

第一个水准点的高程 + 

(第一测站的高差 + 第一测站的误差 ) + …… + (第n-1测站的高差 + 第n-1测站的误差) 

= 第n个水准点的高程 +   n-1个测站的误差总和

三、平差的目的就是要消除第二个公式所有的误差,使第二个公式变为第一个公式,当然,这只是从理论上消除,为的是让工作顺利进行,但实际的误差并不会消除。

平差的方法是:在第二个公式等号右边减去“n-1个测站的误差总和”,等号左边每个测站减去“‘n-1个测站的误差总和’的n分之一”,如下所示:


第一个水准点的高程 + (第一测站的高差 + 第一测站的误差 -   (n-1个测站的误差总和)/n) + ……

+ (第n-1测站的高差 + 第n-1测站的误差 - (n-1个测站的误差总和)/n) 

= 第n个水准点的高程 +   n-1个测站的误差总和 - n-1个测站的误差总和

第一个水准点的高程 + (第一测站的高差 + 第一测站的误差 -   (n-1个测站的误差总和)/n) + ……

+ (第n-1测站的高差 + 第n-1测站的误差 - (n-1个测站的误差总和)/n) = 第n个水准点的高程

需要注意的是,严格意义讲,每测站的平差量不应该简单的把误差总和取平均值,应该是测站距离越大,平差数越大,上述公式只是一个简单的算法,我个人认为,只要精度允许,用上述公式还是可以用的,因为施工测量的精度掌握不全在水准点的测设上,水准点再精,实际施工时不精也是没用的。施工精度参见各规范,水准点的测设满足规范即可,不用精益求精,施工讲究的是精度和速度并重,不可偏向一边,关键在于平衡,够用就好。另附跟据测站距离平差的公式:

第一个水准点的高程 +

(第一测站的高差 + 第一测站的误差 - (n-1个测站的误差总和)×(第一测站距离/n-1个测站的总距离)) 

+ …… +

(第n-1测站的高差 + 第n-1测站的误差 - (n-1个测站的误差总和)×(第n-1测站距离/n-1个测站的总距离)) 

= 第n个水准点的高程

平差结束,下面要做的就是根据平差结果算出各水准点的高程,公式如下:

第二个水准点高程 = 第一个水准点高程 + 第一测站的高差

第三个水准点高程 = 第二个水准点高程 + 第二测站的高差

以此类推

第n个水准点高程 = 第n-1个水准点高程 + 第n-1测站的高差

注:此高差是平差后的高差,并不是直接读数的结果,与上不同,下面皆如此。

至此,水准部分的测量基本讲完了,有遗漏的地方还忘大家见谅,下面附上一张用excel编的自动平差水准点的表格,希望能对大家有帮助。


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