2.3.2 水准测量的内业工作
水准测量外业实测工作结束后,先检查记录手簿,再计算各测段的高差,经检核无误后,绘制观测成果略图,进行水准测量的内业工作。受仪器、观测及外界环境等因素的影响,水准测量的观测总会存在有误差。路线总的误差反映在高差闭合差的值上。水准测量成果计算的目的就是按照一定的原则,把高差闭合差分配到各测段实测高差中去(在数学意义上消除各段测量误差),得到各段改正后的高差,从而推得未知点的高程。
1.附合水准路线成果计算
按图根水准测量要求施测某附合水准路线,从水准点BMA开始,经过1、2、3待测点之后,附合到另一水准点BMB上,各测段高差、测站数、路线长及XBMA和BMB的高程如图2-21所示,图中箭头表示水准测量进行方向。现以该附合水准路线为例,介绍成果计算步骤。
图2-21 附合水准路线略图
(1)计算高差闭合差及其容许值:
fh=∑h测-(H终-H始)=(hA1+h12+h23+h3B)-(HB-HA)
=2.151-(66.482-64.376)=+0.045(m)
因每千米测站数小于15站,所以用平地的公式计算高差闭合差的容许值。该水准路线总长为4km,故:
精度符合要求,可以进行闭合差调整。
(2)调整高差闭合差。根据误差理论,高差闭合差调整的原则和方法是:将闭合差fh以相反的符号,按与测段长度(或测站数)成正比例的原则进行分配,改正到各相应测段的高差上。公式表达为:
按测段长度:
按测站数:
式中:Vi——第i测段的高差改正数;
∑L——路线总长度;
Li——第i测段的长度;
∑n——路线总站数;
ni——第i测段的测站数。
各测段实测高差加上相应的改正数,得改正后高差,即:
式中:hi改——第i测段改正后高差;
hi测——第i测段实测高差。
按上述调整原则,各测段的改正数分别为:
水准路线各测段的改正数之和应与高差闭合差大小相等、符号相反,计算出改正数后还应进行检核:∑Vi=-fh。本例中∑Vi=-0.045m=-fh。
各测段改正后高差为:
hA1改=2.032+(-0.016)=2.016(m)
h12改=1.987+(-0.007)=1.980(m)
h23改=-2.503+(-0.013)=-2.516(m)
h3B改=0.635+(-0.009)=0.626(m)
改正后各测段高差的代数和应等于路线高差的理论值,即∑h改=-∑h理,以此作为检核。本例中∑h改=2.106m=HB-HA=∑h理。
(3)计算各待定点高程。根据起始水准点BMA的高程和各段改正后高差,按顺序逐点推算各待定点高程。
H1=HA+HA1改=64.376+2.016=66.392(m)
H2=H1+H12改=66.392+1.980=68.372(m)
H3=H2+H23改=68.372+(-2.516)=65.856(m)
最后还应推算至终点BMB的高程,进行检核。
HB=H3+h3B改=65.856+0.626=66.482(m)
推算值与已知值相等,说明计算无误。
上述计算过程最好采用表格形式完成,见表2-2。
表2-2 水准测量成果计算表
首先按顺序将各点号、测段长度(或测站数)、实测高差及水准点的已知高程填入表2-2相应栏内,然后从左到右逐列计算,有关高差闭合差的计算部分填在辅助计算栏。
2.闭合水准路线成果计算
闭合水准路线成果计算的步骤,与附合水准路线成果计算步骤完全相同。图2-22为按图根水准测量要求施测的一闭合水准路线示意略图,其计算结果见表2-3。
图2-22 闭合水准路线略图
表2-3 水准测量成果计算表
注:因每1km测站数超过15站,所以用山地的公式计算高差闭合差的容许值,并按式(2-28)计算改正数。
3.支水准路线成果计算
图2-23为按图根水准测量要求施测的一条支水准路线示意略图,已知水准点A的高程为168.412m,往、返测站各为16站,其成果计算步骤为:
(1)计算高差闭合差及其容许值:
fh=∑h往+∑h返=1.632+(-1.650)=-0.018(m)
高差闭合差的容许值:
图2-23 支水准路线略图
精度合格。
(2)计算改正后高差。支水准路线的往测高差加上为改正后高差,即:
(3)计算待定点高程。待定点1的高程为:
H1=HA+HA1改=168.412+1.641=170.053(m)