---學生宿舍三等水準測量設計方案
楊博
摘 要
高程測量是測量任務中的一部分。其中，水準測量是高程測量中精度最高、用途最廣、一種普遍採用的測量方法。是確定建設工程地面點高程的方法之一。實施測量過程中，要求測量人員要精心操作、以高度負責認真的態度來對待測量工作，養成良好的操作習慣。誤差允許範圍內的精度由於儀器和認為的影響而不容易控制，而容易出現隱蔽性錯誤，若果不能及早發現，基礎資料是錯誤的，從而水準點高程不確定，直接影響路線縱斷面設計和工作。
一、專案概論
1.1 設計目的
該作業目的主要是針對大三下學期畢業論文，展開的水準控制技術設計書。在測區建立統一的具有足夠精度密的平面控制網和。根據工程建設的要求，結合測區自然地理條件的特徵，選擇最佳佈網方案，保證在所規定的期限內完成作業任務。
1.2 測區概括
該作業為三等水準設計，測區為xx軟體職業學院測量學實訓學生公寓7-11棟為測區。
測區內主要有學生宿舍公寓。所選測區植被較少，地勢平坦，周邊權屬簡單清晰，四周均為道路，交通方便，控制點分佈均勻，密度適中。
1.3設計內容
通過圖上設計後，選擇出最佳方案後，對測區進行了現場踏勘。包括對原有測量成果的檢查和現在所選控制點間通視情況進行了檢查。通過現場的踏勘，發現所選用的已知點標石儲存完好，可以用於施測。
1.3設計依據
1、gb 50026 - XX《工程測量規範》
2、cjj/t 8-XX《城市測量規範》
3、gb/t 12898-XX《國家三、四等水準測量規範》
二、工作流程
本次水準測量的工作任務以畢業設計的要求進行測量，在保證任務完成的情況下嚴格按照三等水準測量的技術要求進行。做出了一下工作流程圖：
三、普通水準的施測
3.1.普通水準測量的觀測、記錄
普通水準測量的外業觀測程式為：將水準尺立於已知高程的水準點上作為後視，水準儀置於實施測量路線附近合適的位置，在實測路線的前進方向上取後視距大致相等的距離放置尺墊，當尺墊踩實後，將水準尺立在尺墊上作為前視尺。觀測員將儀器設站於兩水準標尺中間，安置儀器，經過粗平，瞄準後視尺，精平，讀取三絲讀數。轉動照準部，瞄準前視尺精平，讀取三絲讀數。記錄員根據觀測員的讀數在手簿中記下相應數字，並立即計算高差。檢查視距與前後視距是否超限，如超限，以移動前尺改變前視視距進行調整。如果是一測段的最後一站則通過改變儀器的位置來調整。符合要求即完成了第一個測站的全部工作。
第一站工作結束之後，記錄員招呼後標尺員向前轉移，並將儀器遷至第二測站。此時，第一測站的前視點便成為第二測站的後視點。依第一站相同的工作程式進行第二站的工作。依次沿水準路線方向施測直至全部路線觀測完為止。
3.2.普通水準測量、記錄、資料整理的注意事項
普通水準測量、記錄、資料整理應注意以下事項：
第一，在水準點（已知點或待定點）上立尺時，不得放尺墊。
第二，水準尺應立直，不能左右傾斜，更不能前後俯仰。
第三，在觀測員未遷站之前，後視點尺墊不能提動。
第四，前後視距離應大致相等，立尺時可用步丈量。
第五，外業觀測記錄必須在編號、裝訂成冊的手簿上進行。已編號的各頁不得任意撕去，記錄中間不得留下空頁或空格。
第六，一切外業原始觀測值和記事專案，必須在現場用鉛筆直接記錄簿中，記錄的文字和數字應端正、整潔、清晰，杜絕潦草模糊。
第七，外業手簿中的記錄和計算的修改以及觀測結果的作廢，禁止擦拭、塗抹與刮補，而應以橫線或斜線正規劃去，並在本格內的上方寫出正確數字和文字。出計算資料外，所有觀測資料的修改和作廢，必須在備註欄內註明原因及重測結果記於何處。重測記錄前需加“重測”二字。在同一測站內不得有兩個相關數字“連環更改”。列如，更改了標尺的黑麵前兩位讀數後，就不能再同一標尺的紅面前兩位讀數，否則就叫連環更改。有連環更改記錄的應立即廢去重測。
對於尾數讀數有錯誤（釐米和毫米讀數）的記錄，不論什麼原因都不允許更改，而應將該測站的觀測結果廢去重測。
第八，有正、負意義的量，在記錄計算時，都應帶上“+”、“—”，正號不能省略。對於中絲讀數，要求讀記4位數，前後的0都要讀記。
第九，作業人員應在手簿的相應欄內簽名，並填注作業日期、開始記結束時刻、天氣及觀測情況、使用儀器型號等。
第十，作業手簿必須經過小組認真地檢查（即記錄員和觀測員各檢查一遍），確認合格後，方可提交上一級檢查驗收。
四、三等水準測量的施測方法
4.1.三、四等及普通水準測量精度指標
表2-4 三、四等及普通水準測量技術要求
技術專案等級
三等四等普通水準
1.儀器與水準標尺ds3水準儀 雙面水準尺ds3水準儀 雙面水準尺ds3水準儀 雙面水準尺
2.測站觀測程式後-前-前-後後-後-前-前後-後-前-前
3.視線最低高度三絲能讀數三絲能讀數中絲讀數＞0.3m
4.最大視線長度75m100m150m
5.前後視距差≤±2.0m≤±3.0m≤±20m
6.視距讀數法三絲讀數（下-上）直讀視距直讀視距
7.k+黑—紅≤±2.0mm≤±3.0mm≤±4.0mm
8.黑紅面高差之差≤±3.0mm≤±5.0mm≤±6.0mm
9.前後視距累積差≤±5.0mm≤±10.0mm≤±100mm
10.路線總長度≤200km≤80km≤30km
11.高差閉合差≤±12√lmm≤±20√lmm≤±40√lmm
4.2水準測量的基本原理
水準測量的基本原理是根據幾何關係，利用儀器提供水平視線觀測立在兩點上的水準尺以測定兩點間的高差。如圖2-1所示，在需要測定高差的a、b兩點上分別立上水準尺，在a、b兩點的中點安置水準儀，水平視線在a、b兩尺上的截尺數分別為a、b，由於ab距離很短，地球曲率影響可忽略不計，則a、b兩點的高差為
hab=a-b
若水準測量是沿ab方向前進，則a點稱為後視點，其豎立的標尺稱為後視尺，讀數值a稱為後視讀數；b點稱為前視點，其豎立的標尺稱為前視尺，讀數值b稱為前視讀數。其高差有“+”、“-”之分。
顯然，如果a點高程ha為已知，則b點的高程為
hb=ha+hab
hb=ha+a-b=(ha+a)-b
式中，（ha+a）稱為視線高，通常用hi表示，則有
hb=hi-b
其在斷面水準測量工作中經常用到。
4.3水準儀的構造和效能
水準儀主要由照準部、基座和三腳架三部分組成。照準部主要由望遠鏡和管水準器組成，二者連為一體是水準測量的前提條件；在微傾螺旋作用下，二者可同時作微笑傾斜；當管水準器氣泡居中時，標誌著望遠鏡視線水平。照準部可繞豎直軸在水平方向上旋轉，水平制動和微動螺旋可控制其左右轉動，用以精確瞄準目標。使用儀器時，中心螺旋將儀器與三腳架頭連線起來，旋轉基座上的腳螺旋，使圓水準器氣泡居中，則視準軸大致處於水平位置。三腳架可以伸縮和收張，為架設儀器提供方便。
4.4 測量路線圖
4.5外業觀測水準資料及內頁計算成果整理
附表1 三等水準測量手簿
5.控制網差報告[控制網概況]
1、本成果為按[平面]網處理的平差成果
計算軟體：南方平差易XX
網名三等水準資料 計算日期:日期: XX-11-11
觀測人:楊博
記錄人:吳斌
計算者:葛磊
測量單位:xx軟體職業學院
備註:《學生》
2、高程控制網等級：國家三等
每公里高差中誤差 = 1.38 (mm)
起始點高程
b 100.0000(m)
閉合差統計報告
幾何條件:閉合水準
路徑：[b-c-a]
高差閉合差=1.0(mm),限差=8.7(mm)
路線長度=0.524(km)
[高差觀測成果表]
測段起點號測段終點號測段距離(m)測段高差(m)
-0.2950
bc147.4000-0.5790
ca279.80000.8750
[高程平差結果表]
點號高差改正數(m)改正後高差(m)高程中誤差(m)平差後高程(m)備註
a0.0003100.2952
b-0.0002-0.29520.0000100.0000已知點
b0.0000100.0000已知點
c-0.0003-0.57930.000399.4207
c0.000399.4207
a-0.00050.87450.0003100.2952
[控制點成果表]
點名x(m)y(m)h(m)備註
a100.2952
b100.0000已知點
c99.4207
五、誤差來源
5.1儀器誤差
在進行水準測量之前，雖進行了儀器的檢驗和校正，但是儀器仍然存在誤差，一方面是製造誤差，即儀器在製造過程中就存在製造缺陷誤差，這項誤差是無法消除的；另一方面是檢驗和校正後的殘餘誤差。在這些誤差中，影響最大、表現最突出的就是照準軸和水準管軸不平行的誤差，即i角誤差。但i角誤差與儀器至前後視標尺的視距差及視距累積差有關。要消除i角誤差影響，在實際作業中，只要做到前後視距相等即可。
5.2氣泡居中和水準標尺估讀的誤差
水準測量的主要條件是視線必須水平。假設當水準儀不存在i角誤差的情況下，我們用微傾螺旋使管水準器氣泡居中，此時一般認為管水準軸就水平了，因而望遠鏡照準軸也就水平了。其實不然，在觀察到氣泡居中的一瞬間，還不能認為水準軸是水平的。因為我們在衡量氣泡是否居中時是用眼睛觀察的，由於勝利條件的限制，一般不能準確辨別氣泡居中位置；其次，在停止轉動微傾螺旋後任然運動的氣泡在居中的一瞬間它還受到慣性力的推動及管內壁摩擦阻力的作用，這樣就會產生管水準器氣泡居中的誤差。因此，我們必須在中絲讀數之前就要注意氣泡居中情況，隨時進行調整，以減小這種誤差的影響。
5.3外界因素的影響
土質鬆軟及土壤的回彈性等原因，都會造成儀器或水準標尺的升沉。假設儀器下沉（或上升）的變動量是和時間成比例的。如圖所示，第一次後視讀數為a1，當儀器轉向前視時儀器下沉了一個△，前視讀數為b1,那麼高差h=a1-b1中必然包含誤差△。為了減小這種誤差的影響，讀取紅面讀數時採用先讀前視的辦法。當最後讀取後視讀數時，儀器視線又變動了一個△。由圖可以看出，黑麵讀數的高差為
h黑=a1-(b1+△)=a1-b1-△
紅面讀數的高差為
h紅=（a2+△）-b2=a2+△-b2
取兩次高差的平均值得
h=[(a1-b1)+(a2-b2)]/2
這樣，正巧將△消除。由於儀器的變動量和時間並不完全成比例，
此這種措施只能減弱而不能完全消除此項誤差。同時，熟練操作以減少操作時間，也可控制該項誤差的影響。
六、檢查驗收
通過順利完成後的平差計算證明，本次作業實施符合設計要求，誤差均在規定範圍內。從而也得知水準測量是一項看似簡單但其實是一項控制在誤差範圍內，需要頻繁操作的工作。其誤差來源必須要考慮到方方面面儀器、人為、外界因素等等，在減小和消除誤差中基本都是以增加時間或採取更多步驟為代價。在測量中操作熟練，才能更好的提高觀測速度，採取規範的辦法，嚴格執行正確步驟，才能更好的有效的把誤差控制在精度規範要求內。
七、成果提交
上交的成果資料包括：
①外業觀測資料記錄表。
外業記錄資料資料
②工作流程圖。
③內頁計算成果。
平差資料成果報告，高程平差資料表。
④畢業設計。
參考文獻
1. 張正祿.《工程測量學》[m]武漢：武漢大學出版社，XX
2. 《城市測量規範》. cjj8-99.
3. 《國家三、四等水準測量規範》. gb12897-91.
4. 趙文亮. 《地形測量》 黃河水利出版社， XX.8.
5． 周建鄭.建築工程測量學[m].北京：中國建築工業出版社，XX
6. 武漢大學測繪學院測量平差學科組.誤差理論與測量平差基礎.武漢：武漢
大學出版社，XX.
7. 楊俊志，劉宗全.數字水準儀的測量原理及其鑑定.北京：測繪出版社，XX.
8. 寧津生等.測繪學概論.武漢：武漢大學出版社，XX.
9． 武漢測繪科技大學《測量學》編寫組.測量學（第三版）.北京：測繪出版社1991.
10. 中華人民共和國國家標準 50026-XX 工程測量規範[s].北京：中國計劃出版社，XX.
致 謝
回顧兩年多以來的學習和生活，我在學業和生活上得到了眾多老師、同學和朋友們的熱心幫助和有力支援。在此，我要向他們表示我誠摯的謝意!
首先，今日論文的完稿，多承李鴻雁老師您的悉心指導，同時在學業上給了我大量的、極其有益的建議和具體的指導，並在論文的撰寫和審稿中傾注了大量的心血。此外，老師還在生活和思想上關心我、照顧我。在此，我再次表示萬分的感謝!
其次，非常感謝各位老師的幫助，對我的學習和實習工作給予了很大的幫助和支援，在我的實習工作和論文撰寫中，他們都給我提出了寶貴的意見和建議，在此表示深深的謝意。
再次，特別謝謝我的一群曾經幫助同學和朋友，一起生活和工作學習的美好時光裡，你們給予我的真誠的鼓勵和無私的幫助是終生難忘的。 最後，我要感謝父母和親人多年來在生活上無微不至的照顧和精神上的支援，真的不知道對你們的付出說些什麼，誰言寸草心，報得三春輝。千言萬語化作一句感恩的話：辛苦了！
xx軟體職業學院畢業設計（作業）選題申報表
年 月 日
說明：學生本人初選畢業設計（作業）題目後填報此表，指導老師根據選題進行初審和修改，經教學院系教學主管審批後正式確定題目，並由指導老師填寫《畢業設計（作業）任務書》下達給學生。
xx軟體職業學院畢業設計任務書
學生姓名：__楊博__________學號：_201c020315______院系：_測繪工程系_專業：工程測量與監理___________
畢業設計題目及專題：學生宿舍三等水準測量設計方案__
題目型別 __ 題目來源 _____________
畢業設計時間：自 年 月 日開始 至 年 月 日止
畢業設計完成的主要內容及要求：水準儀的基本構造；三等水準測量的要求及誤差範圍；水準資料及資料整理成果。
主要參考資料： 1. 張正祿.《工程測量學》[m]武漢：武漢大學出版社，XX
2. 《城市測量規範》. cjj8-99.
3. 《國家三、四等水準測量規範》. gb12897-91.
4. 趙文亮. 《地形測量》 黃河水利出版社， XX.8.
5． 周建鄭.建築工程測量學[m].北京：中國建築工業出版社，XX
3. 畢業設計進度安排：
階段階 段 內 容起止時間
1選題與分工XX.10.23
2開題與任務 XX.11.05
3調研與撰寫 XX.11.10
4修改與定稿 XX.1.08
5答辯與鑑定 XX.1.20
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