水准测量实验报告

一、绪言

水准测量是用水准仪和水准尺测定地面上两点间高差的方法。在地面两点间安置水准仪，观测竖立在两点上的水准标尺，按尺上读数推算两点间的高差。通常由水准原点或任一已知高程点出发，沿选定的水准路线逐站测定各点的高程。由于不同高程的水准面不平行，沿不同路线测得的两点间高差将有差异，所以在整理国家水准测量成果时，须按所采用的正常高系统加以必要的改正，以求得正确的高程，如图1，图2所示。

图1 水准测量原理示意图

我国国家水准测量依精度不同分为一、二、三、四等。一、二等水准测量称为“精密水准测量”，是国家高程控制的全面基础，可为研究地壳形变等提供数据。三、四等水准测量直接为地形测图和各种工程建设提供所必需的高程控制。

图2 水准测量转点示意图

二、实习目的

1、通过对同济大学四平路校区高程的施测，掌握二等精密水准测量的观测和记录，熟悉使用电子水准仪进行二等水准的测量，并将所学知识得到一次实际应用。

2、熟悉精密水准测量的作业组织和一般作业规程。

三、水准测量实习过程

3.1 小组成员及作业步骤

小组成员：

作业步骤：精密水准观测组由5人组成，具体分工是：观测一人，记录一人，扶持两人，量距一人。

3.2水准仪的使用

水准仪的使用包括仪器的安置、粗略整平、瞄准水准尺、精平和读数等操作步骤。 我们实验所用的仪器主要就是电子水准仪SDL30，其他操作同普通的水准仪。

SDL30 的等级水准测量功能用于国家一、二、三、四等水准测量。测量作业中的测站观测程序及其限差检核符合国家一、二水准测量规范（GB/T 12897-2006）和国家三、四等水准测量规范（GB 12898-91）的要求，具体如下：

等级水准测量测站观测程序：

等级水准测量测站检核项及其限差：

3.3 水准测量的实施

在我们的测量中，首先每个组建立一个包含有四个已知控制点的控制网，每组选定网的一条边与周边的一组的水准网确保有两个已知控制点重合，分别测出公共边两点间高差，最后统一进行高差计算和误差分配，以作为检验与统一到一个公共的水准网中。我们选择211控制点作为自己的符合起止点，从该点出发，沿着教学南楼，途径图书馆正门，到图书馆后的控制点103，再转到瑞安楼前面的317点，最后符合至211控制点。

3.3.1 已知点数据及测区平面图

 (1)、已知点数据

其中，211号点为测站起始点，103号点和317号点为与西边测区的公共点，208和211号点为与南边测区的公共点。

(2)、测区平面图，如下图1黑色线条所包含的区域即为本组测区。

图1  测区平面图

3.3.2二等精密水准测量方法

a.测站观测程序：往测奇数测站水准标尺分划的顺序为后-前-前-后，往测偶数测站水准标尺分划的顺序为前-后-后-前；返测时刚好与往测相反。

b.严格按照一测站的操作程序进行观测，进行读数和记录。再进行各项计算，并与各项限差和精度要求进行比较，如果超限则必须重测。

c. 水准路线全线外业观测成果的验算和成果表的编算。

3.4水准测量的内业

水准测量外业式作结束后，要检查手簿，再计算各点间的高差。经检核无误后，才能进行计算和调整高差闭合差。最后计算各点的高程，并分配误差。

四、注意事项

1、在观测中，不允许为通过限差规定而凑数，以免成果失去真实性。

2、记录员除了记录和计算外，还必须检查观测条件是否合乎规定，限差是否满足要求，否则应及时通知观测员重测。记录员必须牢记观测程序，注意不要记录错误。字迹要整齐清晰，不得涂改，更不允许描字和就字改字。在一个测站上应等计算和检查完毕，确信无误后才可搬站。

3、扶尺员在观测之前必须将标尺立直扶稳。严禁双手脱开标尺，以防摔坏标尺的事故发生。

4、量距要保证通视，前、后视距相等和一定的视线高度，并尽量使仪器和前后标尺在一直线上。

五、测量实习成果

六、误差来源与精度分析

6.1水准测量的误差来源

6.1.1仪器误差

　　1．仪器校正后的残余误差

i角校正残余误差，这种影响与距离成正比，只要观测时注意前、后视距离相等，可消除或减弱此项的影响。

　　2．水准尺误差

由于水准尺刻划不准确，尺长变化、弯曲等影响，水准尺必须经过检验才能使用。标尺的零点差可在一水准段中使测站为偶数的方法予以消除。

6.1.2观测误差

　　1．水准管气泡居中误差; 2．读数误差; 3．视差影响; 4．水准尺倾斜影响.

6.1.3外界条件的影响

　　1．仪器下沉; 2．尺垫下沉; 3．地球曲率及大气折光影响; 4.温度对仪器的影响.

6.2小组实验成果

经计算可得，闭合水准路线共长1.483km，最后的闭合中误差为，完全符合精度要求。

由表1可知该水准测量符合精度要求。

表1：水准测量限差要求

6.3实验成果整合

通过运用VC++编制程序，实现该闭合环自动搜索，检验水准路线闭合环和符合导线的闭合差，并通过平差进一步计算出各个水准点的高程。应运该程序，搜索闭合环和计算水准路线的闭合差为：

6.3.1第一组实验结果

(1) 单位权中误差(mm)

0.3    mm

(2) 高程平差结果精度(mm)

rms_ZD1:   1.9

rms_ZD2:   2.6

rms_ZD3:   3.0

rms_ZD4:   3.2

rms_ZD5:   3.4

rms_ZD6:   3.6

rms_ZD7:   3.6

rms_ZD8:   3.5

rms_ZD9:   3.3

rms_ZD10:  3.1

rms_ZD11:  2.6

rms_ZD12:  2.2

rms_ZD13:  1.3

rms_ZD14:  1.8

rms_ZD15:  2.2

rms_ZD16:  2.2

rms_ZD17:  1.7

rms_ZD18:  1.3

rms_ZD19:  1.6

rms_ZD20:  1.6

rms_ZD21:  1.3

rms_ZD22:  1.9

rms_ZD23:  1.6

rms_ZD24:  1.3

(3) 水准网闭合差(mm)

 1，【符合路线】：208 - ZD24 - ZD23 - ZD22 - 211 - ZD21 - ZD20 - ZD19 - 317 - ZD18 - ZD17 - ZD16 - ZD15 - ZD14 - 103

       W = -3.50 

2，【符合路线】：211 - ZD21 - ZD20 - ZD19 - 317 - ZD18 - ZD17 - ZD16 - ZD15 - ZD14 - 103

       W = -0.00 

 3，【符合路线】：317 - ZD18 - ZD17 - ZD16 - ZD15 - ZD14 - 103

       W = 3.80  

 4，【符合路线】：211 - ZD22 - ZD23 - ZD24 - 208

       W = 3.50  

 5，【符合路线】：317 - ZD19 - ZD20 - ZD21 - 211 - ZD22 - ZD23 - ZD24 - 208

       W = 7.30  

 6，【符合路线】：317 - ZD19 - ZD20 - ZD21 - 211

       W = 3.80  

 7，【环闭合差】：208 - ZD24 - ZD23 - ZD22 - 211 - ZD21 - ZD20 - ZD19 - 317 - ZD18 - ZD17 - ZD16 - ZD15 - ZD14 - 103 - ZD13 - ZD12 - ZD11 - ZD10 - ZD9 - ZD8 - ZD7 - ZD6 - ZD5 - ZD4 - ZD3 - ZD2 - ZD1 - 208

       W = 4.50  

6.3.2全班的实验结果

（1）高程平差结果精度

（2） 水准网闭合差(mm)

1，【符合路线】：113-B2-A2-211-317-ZD18-ZD17-ZD16-ZD15-ZD14-103

W=28.80(限差：3.04)

2，【符合路线】：201-205-3-I2-J2-209-208-K2-211-317-ZD18-ZD17-ZD16-ZD15-ZD14-103

W=-4.60(限差：3.92)

3，【符合路线】：205-3-I2-J2-209-208-K2-211-317-ZD18-ZD17-ZD16-ZD15-ZD14-103

W=-196.00(限差：3.71)

4，【符合路线】：208-K2-211-317-ZD18-ZD17-ZD16-ZD15-ZD14-103

W=-4.90(限差：2.99)

5，【符合路线】：209-208-K2-211-317-ZD18-ZD17-ZD16-ZD15-ZD14-103

W=-8.40(限差：3.15)

6，【符合路线】：211-317-ZD18-ZD17-ZD16-ZD15-ZD14-103

W=-0.70(限差：2.45)

7，【符合路线】：238-304-303-302-245-L-211-317-ZD18-ZD17-ZD16-ZD15-ZD14-103

W=2.10(限差：3.64)

8，【符合路线】：245-L-211-317-ZD18-ZD17-ZD16-ZD15-ZD14-103

W=-4.10(限差：2.92)

9，【符合路线】：313-309-211-317-ZD18-ZD17-ZD16-ZD15-ZD14-103

W=44.50(限差：3.09)

10，【符合路线】：314-1-313-309-211-317-ZD18-ZD17-ZD16-ZD15-ZD14-103

W=37.60(限差：3.32)

11，【符合路线】：317-ZD18-ZD17-ZD16-ZD15-ZD14-103

W=3.80(限差：1.94)

12，【符合路线】：323-306-314-1-313-309-211-317-ZD18-ZD17-ZD16-ZD15-ZD14-103

W=9.90(限差：3.70)

13，【符合路线】：333-238-304-303-302-245-L-211-317-ZD18-ZD17-ZD16-ZD15-ZD14-103

W=20.30(限差：3.82)

14，【符合路线】：201-H2-G2-F2-E2-D2-C2-313-113

W=-33.80(限差：2.82)

15，【符合路线】：205-3-201-H2-G2-F2-E2-D2-C2-313-113

W=-225.20(限差：3.08)

16，【符合路线】：208-K2-211-A2-B2-113

W=-33.70(限差：2.48)

17，【符合路线】：209-208-K2-211-A2-B2-113

W=-37.20(限差：2.68)

18，【符合路线】：211-A2-B2-113

W=-29.50(限差：1.80)

19，【符合路线】：238-333-305-323-306-314-1-313-113

W=-30.10(限差：3.13)

20，【符合路线】：245-L-211-A2-B2-113

W=-32.90(限差：2.40)

21，【符合路线】：313-113

W=11.40(限差：1.07)

22，【符合路线】：314-1-313-113

W=4.50(限差：1.64)

23，【符合路线】：317-211-A2-B2-113

W=-25.00(限差：2.34)

24，【符合路线】：323-306-314-1-313-113

W=-23.20(限差：2.31)

25，【符合路线】：333-305-323-306-314-1-313-113

W=-11.90(限差：2.90)

26，【符合路线】：205-3-201

W=-191.40(限差：1.24)

27，【符合路线】：208-209-J2-I2-205-3-201

W=-0.30(限差：2.53)

28，【符合路线】：209-J2-I2-205-3-201

W=-3.80(限差：2.32)

29，【符合路线】：211-K2-208-209-J2-I2-205-3-201

W=3.90(限差：3.05)

30，【符合路线】：238-333-305-323-306-314-1-313-C2-D2-E2-F2-G2-H2-201

W=3.70(限差：3.93)

31，【符合路线】：245-L-211-K2-208-209-J2-I2-205-3-201

W=0.50(限差：3.44)

32，【符合路线】：313-C2-D2-E2-F2-G2-H2-201

W=45.20(限差：2.60)

33，【符合路线】：314-1-313-C2-D2-E2-F2-G2-H2-201

W=38.30(限差：2.88)

34，【符合路线】：317-211-K2-208-209-J2-I2-205-3-201

W=8.40(限差：3.40)

35，【符合路线】：323-306-314-1-313-C2-D2-E2-F2-G2-H2-201

W=10.60(限差：3.31)

36，【符合路线】：333-305-323-306-314-1-313-C2-D2-E2-F2-G2-H2-201

W=21.90(限差：3.74)

37，【符合路线】：208-209-J2-I2-205-3

W=191.10(限差：2.21)

38，【符合路线】：209-J2-I2-205-3

W=187.60(限差：1.96)

39，【符合路线】：211-K2-208-209-J2-I2-205-3

W=195.30(限差：2.79)

40，【符合路线】：238-304-303-302-245-L-211-K2-208-209-J2-I2-205-3

W=198.10(限差：3.87)

41，【符合路线】：245-L-211-K2-208-209-J2-I2-205-3

W=191.90(限差：3.21)

42，【符合路线】：313-C2-D2-E2-F2-G2-H2-201-205-3

W=236.60(限差：2.88)

43，【符合路线】：314-1-313-C2-D2-E2-F2-G2-H2-201-205-3

W=229.70(限差：3.14)

44，【符合路线】：317-211-K2-208-209-J2-I2-205-3

W=199.80(限差：3.17)

45，【符合路线】：323-306-314-1-313-C2-D2-E2-F2-G2-H2-201-205-3

W=202.00(限差：3.54)

46，【符合路线】：333-305-323-306-314-1-313-C2-D2-E2-F2-G2-H2-201-205-3

W=213.30(限差：3.94)

47，【符合路线】：209-208

W=-3.50(限差：1.02)

48，【符合路线】：211-K2-208

W=4.20(限差：1.70)

49，【符合路线】：238-304-303-302-245-L-211-K2-208

W=7.00(限差：3.18)

50，【符合路线】：245-L-211-K2-208

W=0.80(限差：2.33)

51，【符合路线】：313-309-211-K2-208

W=49.40(限差：2.53)

52，【符合路线】：314-1-313-309-211-K2-208

W=42.50(限差：2.82)

53，【符合路线】：317-211-K2-208

W=8.70(限差：2.27)

54，【符合路线】：323-306-314-1-313-309-211-K2-208

W=14.80(限差：3.26)

55，【符合路线】：333-238-304-303-302-245-L-211-K2-208

W=25.20(限差：3.39)

56，【符合路线】：211-K2-208-209

W=7.70(限差：1.98)

57，【符合路线】：238-304-303-302-245-L-211-K2-208-209

W=10.50(限差：3.34)

58，【符合路线】：245-L-211-K2-208-209

W=4.30(限差：2.54)

59，【符合路线】：313-309-211-K2-208-209

W=52.90(限差：2.73)

60，【符合路线】：314-1-313-309-211-K2-208-209

W=46.00(限差：2.99)

61，【符合路线】：317-211-K2-208-209

W=12.20(限差：2.49)

62，【符合路线】：323-306-314-1-313-309-211-K2-208-209

W=18.30(限差：3.41)

63，【符合路线】：333-238-304-303-302-245-L-211-K2-208-209

W=28.70(限差：3.54)

64，【符合路线】：238-304-303-302-245-L-211

W=2.80(限差：2.69)

65，【符合路线】：245-L-211

W=-3.40(限差：1.59)

66，【符合路线】：313-309-211

W=45.20(限差：1.87)

67，【符合路线】：314-1-313-309-211

W=38.30(限差：2.24)

68，【符合路线】：317-211

W=4.50(限差：1.50)

69，【符合路线】：323-306-314-1-313-309-211

W=10.60(限差：2.78)

70，【符合路线】：333-238-304-303-302-245-L-211

W=21.00(限差：2.94)

71，【符合路线】：245-302-303-304-238

W=-6.20(限差：2.16)

72，【符合路线】：313-314-1-306-323-305-333-238

W=41.50(限差：2.94)

73，【符合路线】：314-1-306-323-305-333-238

W=34.60(限差：2.67)

74，【符合路线】：317-211-L-245-302-303-304-238

W=1.70(限差：3.08)

75，【符合路线】：323-305-333-238

W=6.90(限差：2.11)

76，【符合路线】：333-238

W=18.20(限差：1.19)

77，【符合路线】：313-309-211-L-245

W=48.60(限差：2.46)

78，【符合路线】：314-1-313-309-211-L-245

W=41.70(限差：2.75)

79，【符合路线】：317-211-L-245

W=7.90(限差：2.19)

80，【符合路线】：323-305-333-238-304-303-302-245

W=13.10(限差：3.02)

81，【符合路线】：333-238-304-303-302-245

W=24.40(限差：2.47)

82，【符合路线】：314-1-313

W=-6.90(限差：1.23)

83，【符合路线】：317-211-309-313

W=-40.70(限差：2.40)

84，【符合路线】：323-306-314-1-313

W=-34.60(限差：2.05)

85，【符合路线】：333-305-323-306-314-1-313

W=-23.30(限差：2.69)

86，【符合路线】：317-211-309-313-314-1

W=-33.80(限差：2.70)

87，【符合路线】：323-306-314-1

W=-27.70(限差：1.64)

88，【符合路线】：333-305-323-306-314-1

W=-16.40(限差：2.39)

89，【符合路线】：323-306-314-1-313-309-211-317

W=6.10(限差：3.16)

90，【符合路线】：333-238-304-303-302-245-L-211-317

W=16.50(限差：3.30)

91，【符合路线】：333-305-323

W=11.30(限差：1.74)

92，【环闭合差】：317-211-L-245-K-J-I-H-G-F-E-D-C-B-317

W=0.90(限差：4.02)

93，【环闭合差】：211-L-245-301-211

W=-0.80(限差：2.25)

94，【环闭合差】：245-L-211-309-313-314-1-306-323-305-333-238-304-303-302-245

W=-0.90(限差：4.40)

95，【环闭合差】：K2-208-ZD24-ZD23-ZD22-211-K2

W=0.70(限差：2.41)

96，【环闭合差】：211-309-313-113-B2-A2-211

W=-4.30(限差：2.81)

97，【环闭合差】：313-309-211-K2-208209-J2-I2-205-3-201-H2-G2-F2-E2-D2-C2-313

W=3.90(限差：4.43

98，【环闭合差】：208-K2-211-317-ZD18-ZD17-ZD16-ZD15-ZD14-103-ZD13-ZD12-ZD11-ZD10-ZD9-ZD8-ZD7-ZD6-ZD5-ZD4-ZD3-ZD2-ZD1-208

W=3.10(限差：4.32)

99，【环闭合差】：317-211-ZD21-ZD20-ZD19-317

W=0.70(限差：2.12)