实践中如何正确应用水准测量原理

杨诚礼

青海铁道工程勘察有限公司，青海 ·西宁 810007

摘要 证明大量测绘教材中关于水准测量原理存在的错误，并通过实践推导出正确的水准测量原理，纠正测绘人员在应用中存在的错误理论认识，对于进一步完善水准测量原理和科学正确地应用具有积极意义。

关键词：水准测量原理 存在错误 正确应用

一、水准测量原理

从事测绘工作的测绘人员，所掌握的相关水准测量教材中，大都应用的水准测量原理，都存在一定问题。

如图（A）所示，A、B两点的高程分别为HA、HB，两点标尺的读数分别为ａ、ｂ，A、B两点的高差为ｈAB，于是，在我们所学的所有测量教材中直接给出了：ｈAB=ａ-ｂ

即水准测量原理。

经过多年的勘测实践表明，上述水准测量原理存在一定的错误。在图（A）中，我们假设水准仪给出的水平视线与A、B两点处铅锤的标尺读数线交与A＇、B＇，即使A＇、B＇在同一水平面上，但不一定在同一水准面上，因此，A＇、B＇两点的高程不一定满足：HA´=HB´

过A点的水准面与B点处标尺交于B"，即A、B"在同一水准面上，那么，A、B"两点的高程满足：HA=HB"

根据高差与高程的关系，得h B" B´=HB´-HB" 和hAA´=HA´- HA
我们结合前面的HA=HB"，以及HA´和HB´不一定相等，因此h B" B´=hAA´

此式不一定成立，即下式：b+ｈAB=a

也不一定成立，充分说明等式ｈAB=ａ-ｂ不成立，从而证明了传统水准测量原理是错误的。上面是根据ｈAB为正时得出的结论。若ｈAB为负时，同样可以得到相同的论证。

二、改进水准测量原理

之前我们已经印证了传统水准测量原理存在错误，为了水准测量原理的进一步完善和在测绘中正确科学的应用，因此，有必要纠正大量测绘书籍中关于水准测量原理的定义，以便今后给从事测绘工作的人员有更深的理解和认识。从而结合上述问题，推导出正确的水准测量原理。

在图（A）中，过A点作水平面，与B点处的水准尺交于B0，于是可得图（B）。B" B0就是水平面代替水准面的差值，满足：B" B0=（A B0）²/2R

显然，四边形A＇AB0B＇是矩形，对边相等，即下式A＇A= B＇B0
成立，也就是a=b+ｈAB- B"B0
成立，于是得到ｈAB=ａ-ｂ+ B"B0

式ｈAB=ａ-ｂ+ B"B0 与式ｈAB=ａ-ｂ是完全不同的，多了一个B"B0的值。从中我们可以看出，B"B0值对ｈAB的影响，这种影响对于仪器所置的相对位置无关。也就是说，即使观测时前后视距相等，同样存在B"B0值，并无法消除对ｈAB的影响。同时，B"B0值随着距离AB0的增加而增加，当AB0为100m时，既使前后视距相等各为50m，也将对ｈAB产生0.08mm的误差。当AB0越小时，可以近似地忽略式ｈAB=ａ-ｂ+ B"B0 中右边最后一项的B"B0值，这样可以得到近似的、简化的公式ｈAB=ａ-ｂ

上式推导思路与公式ｈAB=ａ-ｂ的思路完全不同。前面是根据ｈAB为正值时得到的结论；当ｈAB为负值时，也可以得到相同的结论。

三、结束语

（一）本文严密证明了国内测绘教程中对于水准测量原理存在的错误，笔者通过实践，论证传统水准测量原理存在的问题，并推导出正确的水准测量原理，对于水准测量理论的完善和科学应用具有积极意义，

（二）从中可以看出B"B0值对于ｈAB产生的影响同仪器与A、B的相对位置无关，即使观测时前后视距相等，同样存在B"B0值，并无法消除对ｈAB的影响。

（三）针对水准测量原理存在的问题，在测绘中应加强对水准仪的变形监测和理论校核，注重水准仪定期的常规维修和精度检验（专业仪修厂）等，都具有积极的现实意义。

（四）笔者经多年铁路与公路勘察实践，就水准测量的原理抛砖引玉，恳切希望能够引起测绘界的深思，从而达到科学地正确地推广应用水准测量原理的目的。

参 考 文 献

【1】潘延玲主编，测量学[M]. 北京:中国建材出版社，2001；

【2】李天和主编，工程测量[M].重庆：黄河水利出版社，2006；

【3】李天文，现代测量学[M].北京:科学出版社，2007；

【3】覃 辉主编，土木工程测量学[M].上海:同济大学，2008；

【4】陈丽华，测量学[M].杭州:浙江大学，2009。

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