水準測量

　　用水準儀和水準尺規測定地面兩點間高差的方法。它是高程測量的主要方法，用於建立國傢水準網，監測地殼垂直運動和人為原因引起的地面沉降，以及建立工程測量所需要的高程控制網。

　　施測方法　水準測量的實施採取逐點向前推進的方式。例如，為瞭測量地麵點A和B之間的高差（圖1），先在A點垂直地安置水準標尺1，於一定距離的ɑ點安置另一水準標尺2，在Aɑ的中間安置水準儀。水準儀照準前、後標尺時，視線保持水平，兩標尺的讀數差，就是A、ɑ兩點間的高差h₁。第一站測量完畢後，A點的水準標尺1移至b點，ɑ點的水準標尺2保持不動，水準儀移至ab的中間，測量ɑ、b兩點間的高差h₂。如此繼續進行，直至水準標尺1或2安置在B點上為止。

　　為瞭長期保存水準測量成果，供各種測量工作和科學研究之用，沿水準路線每隔一定的距離須埋設穩固的水準標石。這些埋設標石的點稱為水準點。中國國傢水準點上的標石分為基巖水準標石、基本水準標石和普通水準標石3種。

　　基巖水準標石隻佈設在一等水準路線上，大約每隔500公裡一座，作為研究地殼垂直運動的主要依據，它的高程變化直接顯示地殼垂直運動。基本水準標石埋設在一、二等水準路線上，大約每隔60公裡一座，用於長期保存水準測量成果和研究地殼垂直運動，其型式可以是基巖標石，也可以是混凝土標石。普通水準標石埋設在各等水準路線上，一般每隔2～6公裡一座，直接為地形測量和各項工程建設提供高程控制，其結構可以是混凝土標石或巖層標石，也可以是鋼管標志或墻腳標志。

　　要使水準測量獲得精密的結果，必須采用現代精密的水準儀和精密水準標尺，並采取完善的測量方法。例如，采用帶有測微器的精密水準儀，以提高讀數精度；采用溫度膨脹系數極小的因瓦水準標尺，以削弱外界溫度變化對測量結果的影響；安置水準儀的位置必須與前、後標尺的距離大致相等，以消減水準儀殘餘的微小傾斜所帶來的誤差和其他誤差；最後，精密水準測量的視線長度限制為35～60米，以消減作為主要誤差來源的大氣折光影響。

　　數據處理　由於不同高程處的水準面互不平行，引起瞭水準測量數據處理的復雜性。如圖2，AB和A′B′是通過A和B′的兩個水準面，設想由A向B′取兩條路線進行水準測量。第一條路線先取道AB，得出測量結果為零，再沿垂線BB′進行水準測量，所得出的高差之和為∑h，也就是垂線BB′的長，這就是B′點超出A點的高。第二條路線先取道AA′，再沿水準面A′B′，得出B′點超出A點的高是AA′。由於AA′不等於BB′，所以水準測量隨測量路線的不同，所得的B′點超出A點的高也不同。又設想由A點出發，圍繞四邊形ABB′A′進行水準測量，又閉合到A點，則水準測量結果∑h=BB′-AA′≠0。即水準面的不平行性使閉合環水準測量的高差之和∑h不為零，稱為環線閉合差。

　　由水準測量結果所得到的∑h具有多值性，也就是將一點的高程加上或減去∑h，並不能得到另一點的正確高程。為瞭解決這個問題，有幾種不同的處理方法，從而產生瞭不同的高程系統，如正高系統、正常高系統等。這兩種系統都是在測量結果中加入重力改正，從而使水準測量所得的高差h是單值的。（見彩圖）

水準測量　用水準儀和水準標尺測定兩地面點間的高差