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{{Infobox
| title = 水准测量
| en_title = Leveling
| image = Leveling_diagram.svg
| image_caption = 水准测量原理示意图，通过在两点间架设水准仪，观测水准尺上的读数来测定高差。
| field = [[大地测量学]]、[[工程测量]]
| principle = 利用一条水平视线和两根竖立在被测点上的水准尺，直接测定两点间的高差。
| core_concept = 高差、水准面、后视、前视、视线高
| equipment = [[水准仪]]、水准尺、尺垫
| application = [[高程控制测量]]、[[地形图测绘]]、[[施工放样]]、[[变形监测]]
}}

'''水准测量'''（Leveling）是精确测定地面点高程的主要方法。其基本原理是利用[[水准仪]]提供的一条水平视线，以及竖立在被测点上的水准尺，直接测定两点之间的高差，然后根据已知点的高程推算出未知点的高程。

水准测量是[[工程测量]]和[[大地测量学]]中最基本、最精确的高程测量方法，广泛应用于建立国家和地区的高程控制网、[[地形图测绘]]、建筑工程施工以及[[变形监测]]等领域。

== 基本原理 ==
设地面上有A、B两点，其高程分别为 `H_A` 和 `H_B`。在A、B两点之间安置[[水准仪]]，在A、B点上分别竖立水准尺。通过水准仪的望远镜，瞄准A、B两点的水准尺并读取读数，分别记为 `a` 和 `b`。

*   读 `a` 称为'''后视读数'''（Backsight, BS），是对已知高程点或后方传递点上水准尺的读数。
*   读 `b` 称为'''前视读数'''（Foresight, FS），是对未知高程点或前方传递点上水准尺的读数。

此时，A、B两点的高差 `h_AB` 可以计算为：

`h_AB = H_B - H_A = a - b`

即，'''两点高差等于后视读数减去前视读数'''。

如果已知A点的高程 `H_A`，则B点的高程 `H_B` 可以计算为：

`H_B = H_A + h_AB = H_A + (a - b)`

在计算过程中，通常会引入一个中间变量——'''视线高'''（Height of Instrument, HI），即水准仪水平视线的高程。

`HI = H_A + a`

然后计算B点高程：

`H_B = HI - b`

== 水准路线 ==
当两点相距较远，或高差太大，一测站无法完成高差测定时，就需要沿途设置一系列的中间点（转点），组成一条'''水准路线'''。水准路线根据其布设形式，可分为：

*   '''闭合水准路线'''：从一个已知高程的水准点（Bench Mark, BM）出发，经过一系列待测点，最后回到该起始水准点。其高差总和的理论值应为零，实测值与理论值的差异即为'''高差闭合差'''。
*   '''附合水准路线'''：从一个已知水准点出发，经过一系列待测点，最后附合到另一个已知水准点。其高差总和的理论值应等于终点与起点的高程之差，实测值与理论值的差异也构成高差闭合差。
*   '''支水准路线'''：从一个已知水准点出发，延伸至一个未知点终止。这种路线无法进行闭合差检核，通常只用于低等级的测量。

== 精度控制与检核 ==
为了保证水准测量的精度，必须进行严格的检核和误差分配。

1.  '''测站检核'''：在高等级水准测量中，可以通过变更仪器高（双仪器高法）或采用黑红面读数法来对每一测站的观测质量进行检核。
2.  '''闭合差计算'''：计算水准路线实测高差总和与理论高差总和的差异，得到高差闭合差 `fh`。
3.  '''限差要求'''：将计算出的高差闭合差与相应等级水准测量规定的限差进行比较。例如，普通水准测量的限差通常为 `±20 * sqrt(L)` 毫米（L为水准路线长度，单位为公里）。如果超限，必须重测。
4.  '''闭合差平差'''：若闭合差在限差范围内，则将其反号，按与测站数或路线长度成正比的原则，分配到各个测段的高差上，对高差进行改正。
5.  '''高程计算'''：使用改正后的高差，从起始已知点开始，依次计算出沿线各点的高程。

== 操作要点 ==
为减小误差，水准测量操作中需注意：
*   水准仪的安置要稳固，并精确整平。
*   水准尺要尽量竖直，可使用尺垫保证转点高程的稳定传递。
*   前后视距应尽量相等，以消除或减弱仪器i角误差和地球曲率、大气折光的影响。
*   读数前需精确对光，消除视差。

== 参见 ==
* [[水准仪]]
* [[高程]]
* [[大地水准面]]
* [[高程控制测量]]
* [[变形监测]]

[[Category:理论与方法]]
[[Category:工程测量]]