公路测量中怎样进行水准测量

李芝飞

摘要：公路建设工程离不开高程测量，它能够为公路路线测量出地面高程参数，从而便于对公路路线进行纵断面的整体设计。一般情况下，公路测量主要包含了导线测量、水准测量和路基测量等测量方法，本文主要研究的是对于公路测量中最多用到的水准测量。

关键词：公路测量 高程测量 导线 横断面 水准测量 仪器 方法

公路测量在公路工程中起着至关重要的作用，随着社会科技的不断发展，测量公路的仪器也在不断进化，从上世纪80年代的钢尺、水准仪、经纬仪这种老式的测量工具到如今例如GPS、电子水准仪等先进的电子化技术，公路的测量技术和方法越来越精进，公路设计的质量也有大幅提高。

1 公路水准测量

公路水准测量是公路行业中最为常用的一种测量方法，它包括了基平水准测量、中平水准测量和施工水准测量，另外，还有四、五等水准测量和等外水准测量，具体使用哪种方法进行水准测量要取决于项目中工序的具体要求。

1.1 水准测量的基本工作原理。水准测量的工作原理主要是利用了水准仪这项仪器，在公路上提供一条水平视线，并且测量出两地面之间的高差，从而由已知点的高程和高差来推算另一个点的高程。假设已知地面A点，设它的高程为HA，那么已知地面B点的高程如果是HB，首先就要测出两地面的高程差HAB。测出高差后在A/B两点之间设置水准仪，并分别在A/B两点分别竖立一根水准尺，通过仪器的水平视线来读取A/B两点的尺子读数a和b。所以，我们可以得出：B点对于A点的高差即为HAB=a-b，这里如果a的数值大于b，那么高差就为正，则说明A点高于B点；反之，它们之间的高差就为负，说明B点低于A点。实际上，水准测量应用了很多的几何原理和应用，它是一种利用水平线来测定两点间高差的一种测量方式。在公路工程的水准测量中，DS3自动水准仪是比较常用的一种先进的自动化水准仪，它的精度超越传统手工测量工具的数十倍，达到了3mm每公里的精度，大大降低了公路测量后设计的偏差，保证了公路的整体质量。

1.2 水准测量中的误差。由于公路工程较为庞大，水准测量中很容易造成误差。一般来说，水准测量中所产生的误差可能来自仪器本身、测量者的观测水平或者周围环境的影响。①仪器误差。仪器存在误差在所难免，水准仪在测量中出现误差主要是因为它所附带的望远镜视准轴出现了不平行于水准管轴的情况，如此测量就会产生误差。尽管仪器都会经过严格的矫正，一般当水准仪的角度校正发生残余误差时，它就会影响距离观测。所以，在测量前应该注意观察前、后视的距离保持在相当的状态下，方可开始测量。②观测误差。在观测中，如果水准仪的水准气泡不能达到居中的位置，那么望远镜的视准轴就会产生倾斜，造成最终测量结果的读数误差。读数误差取决于水准气泡的位置，也决定着水准管分划值T。正常情况下，水准管分划值的误差都在0.1T左右。按照公式m=0.1T·S/P，如果设定DS3水准仪的水准管分划值为30°，视线长度S为70m，就可以测量出p=205256°，m就是0.387mm。所以，在测量时，只要能够将水准仪的水准气泡仔细居中，并对视线长度进行修改和限制，观测误差就能够基本清除。

2 水准测量的具体方法

我们对公路进行高程测量时应该把地球看作一个球体，而不是椭圆球体。由于公路测量属于大地测量中的一种，是对大地水准面和海水平均面的测量，所以目前我国所采用最多的还是青岛验潮站所采用的黄海平均海平面高程零点和青岛零点，他们被叫做黄海高程系统。水准测量的等级有四个级别，从高级到低级进行设计。一般在公路的水准测量中，都会采用三级和四级测量，为我国的公路工程建设提供了必要的高程控制。

在水准测量前，要将水准仪进行安置、粗平、瞄准、精平和读数，这是为了确保水准仪能够处在一个精确的状态下，避免测量过程中出现误差。安置是指将水准仪器安装在可伸缩的三脚架上准备观测。打开三脚架调到适合的高度，然后用眼睛目测三脚架头保持一个大致的水平位置，并固定三脚架。保证水准仪器的视线粗略水平后，观察气泡的移动位置，要让它与大拇指运动的方向统一，保证水泡在仪器的正中位置。然后进行瞄准，瞄准是利用望远镜对目标进行目测瞄准，将望远镜的目镜调到最清晰的状态，保证望远镜的照门与准星对准水准尺，然后拧紧螺旋扣，固定望远镜。最后是读数，读数是用十字丝截取水准尺上的读数，因为水准仪的读数都是从上而下进行，所以要先读毫米级读数，最后读出全部读数。

在测量过程中，应该保证利用红黑尺进行测量，其中黑尺底面数保持为0，红尺两个底数要相差100mm左右。每个观测站的观测工序大体为：后视黑面尺并读取中、下、上丝的读数；前视黑面尺并读取中、下、上丝的读数；前视和后视红面尺，然后读取中丝读数。注意整个过程都应该保证水准器中气泡居于正中，否则会出现误差。

每个测量站的水准表读数都要做好记录，基本原则是保证视线小于等于100m；前后的视距差d小于等于正负5m；红黑面的读数差小于等于正负3mm。每一个测试站检测完毕后，都要马上进行数据的核算，直到完全符合要求为准，如果出现误差，必须重测。

3 结语

水准测量在我国的公路测量工程中起着至关重要的作用。虽然我国目前水准测量已经达到了一个成熟的水平，但是水准测量的关键并不在技术，而在于测量者的测量态度。测量人员要坚持反复校正测量数值，从而做到最终测量值的完全准确，要对公路工程中的水准测量时刻保持重视，这有利于我国公路事业的规范化发展建设。

参考文献：

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[2]崔永辉，王媛.公路测量中水准测量的误差来源与控制[J].科技风，2009（24）.

[3]赵永平.公路测量实践经验概述[J].山西建筑，2011，37（10）.