二等水準(zhǔn)測(cè)量

1、沉降觀測(cè) （ 二等水準(zhǔn)測(cè)量 ） 實(shí)訓(xùn)一、目 的1、 通 過 一 條 水 準(zhǔn) 環(huán) 線 的 施 測(cè) ， 掌 握 二 等 精 密 水 準(zhǔn) 測(cè) 量 的 觀 測(cè) 和記錄，使所學(xué)知識(shí)得到一次實(shí)際的應(yīng)用。2、熟悉精密水準(zhǔn)測(cè)量的作業(yè)組織和一般作業(yè)規(guī)程。ill,、-二、要 求1、熟悉DS1型水準(zhǔn)儀的構(gòu)造及使用方法,銦瓦尺的讀數(shù)方法 及掌握測(cè)量過程中的 技術(shù)要領(lǐng);2 、 掌 握計(jì)算環(huán)線閉和 差。三、儀器及工具DS1 型精密水準(zhǔn)儀一臺(tái)，銦 瓦水準(zhǔn)尺一對(duì)，尺 墊一副，扶 桿四根，50m皮尺一把，記錄板一塊，自備鉛筆，小刀和記 錄手薄。1、 精密水準(zhǔn)儀的 構(gòu)造精密水準(zhǔn)儀主要用 于國(guó)家一、 二等水準(zhǔn)測(cè)量和高精度的 工程測(cè)

2、量中，例 如建筑物沉降觀測(cè)，大型精密設(shè)備安裝等測(cè)量工作精密水準(zhǔn)儀的構(gòu)造與DS3水準(zhǔn)儀基本相同，也是由望遠(yuǎn)鏡、 水準(zhǔn)器和基座三部分組成。其不同之點(diǎn)是：水準(zhǔn)管分劃值較小， 一般為10 /2mm ；望遠(yuǎn)鏡放大率較大，一般不小于40倍； 望遠(yuǎn)鏡的亮度好，儀器結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，受溫度的變化影響小等。2,物訴乳物譙對(duì)光螺麗名沒徽輪5-測(cè)徽器讀數(shù)輯粗平水準(zhǔn)管7.水平徽動(dòng)螺旋&徽幀媳旋9卿螺旋 10.基座底板S12-34 Ml精密水準(zhǔn)儀為了提高讀數(shù)精度，精密水準(zhǔn)儀設(shè)有光學(xué)測(cè)微器，如和M樁撈鏡傳動(dòng)桿帰分劃極I rm測(cè)啟諛數(shù)掛標(biāo)圖2閃水準(zhǔn)儀平行琥璃板測(cè)徽裝置所示是 其工作原理示意圖，它由平行玻璃板、傳動(dòng)桿、測(cè)微輪和測(cè)微

3、尺等部件組成。平行玻璃板裝置在望遠(yuǎn)鏡物鏡前，其旋轉(zhuǎn)軸與 平行玻璃板的兩個(gè)平面相平行，并與望遠(yuǎn)鏡的視準(zhǔn)軸成正交。 平行玻璃板通過傳動(dòng)桿與測(cè)微尺相連。測(cè)微尺上有1 00個(gè)分 格，它與水準(zhǔn)尺上一個(gè)分格（1 cm或5mm）相對(duì)應(yīng)，所以測(cè) 微時(shí)能直接讀到0.1mm （或0.05mm）。當(dāng)平行玻璃板與視 線正交時(shí)，視線將不受平行玻璃板的影響，對(duì)準(zhǔn)水準(zhǔn)尺上B 處，讀數(shù)為1 46 （ cm） + a。轉(zhuǎn)動(dòng)測(cè)微帶動(dòng)傳動(dòng)桿，使平行玻 璃板繞旋轉(zhuǎn)軸俯仰一個(gè)小角，這時(shí)視線不再與平行玻璃板面垂 直，而受平等玻璃板折射的影響，使得視線上下平移。當(dāng)視線 下 移 對(duì) 準(zhǔn) 水 準(zhǔn) 尺上 146cm 分 劃 時(shí) ， 從測(cè) 微 分

4、 劃尺 上 可讀 出 a 的數(shù)值。如 所示 是 我 國(guó) 北 京 測(cè)繪 儀 器廠 生 產(chǎn) 的 DS1 級(jí)水 準(zhǔn) 儀 ，光 學(xué) 測(cè) 微 器 最 小 讀 數(shù)為 0. 05mm 。2、精密水準(zhǔn)尺的構(gòu)造精密水準(zhǔn)儀必須配有精密水準(zhǔn)尺。這種水準(zhǔn)尺一般都是在 木質(zhì)尺身的槽內(nèi)，引張一根因瓦合金帶。在帶上標(biāo)有刻劃，數(shù) 字注在木尺上。精密水準(zhǔn)尺的分劃值有1 cm女口圖（a ）和0. 5 cm 如 圖 （ b） 兩 種 ,DS1 級(jí) 水 準(zhǔn) 儀 配 套 用 的 精 密 水 準(zhǔn) 尺 ， 為 0.5cm 分劃，該尺只有基本分劃而無輔助分劃。左面一排分劃為奇數(shù)值，右面一排分劃為偶數(shù)值；右邊注記為 米數(shù)，左邊注記為分米數(shù)。小

5、三角形表示半分米處，長(zhǎng)三角形 表示分米的起始線。厘米分劃的實(shí)際間隔為5mm，尺面值為 實(shí)際長(zhǎng)度的兩倍；所以，用此水準(zhǔn)尺觀測(cè)高差時(shí)，須除以2 才是實(shí)際咼差值四、精密水準(zhǔn)儀的使用方法水準(zhǔn)儀的使用包括儀器的安置、粗略整平、瞄準(zhǔn)水準(zhǔn)尺、精 平和讀數(shù)等操作步驟一、安置水準(zhǔn)儀打開三腳架并使高度適中，目估使架頭大致水平，檢查腳 架腿是否安置穩(wěn)固，腳架伸縮螺旋是否擰緊，然后打開儀器箱 取出水準(zhǔn)儀，置于三腳架頭上用連接螺旋將儀器牢固地固連在 三腳架頭上。二、粗略整平粗平是借助圓水準(zhǔn)器的氣泡居中，使儀器豎軸大致鉛垂， 從而視準(zhǔn)軸粗略水平。在整平的過程中，氣泡的移動(dòng)方向與左 手大拇指運(yùn)動(dòng)的方向一致。三、瞄準(zhǔn)水準(zhǔn)尺首

6、先進(jìn)行目鏡對(duì)光，即把望遠(yuǎn)鏡對(duì)著明亮的背景，轉(zhuǎn)動(dòng)目 鏡對(duì)光螺旋，使十字絲清晰。再松開制動(dòng)螺旋，轉(zhuǎn)動(dòng)望遠(yuǎn)鏡， 用望遠(yuǎn)鏡筒上的照門和準(zhǔn)星瞄準(zhǔn)水準(zhǔn)尺，擰緊制動(dòng)螺旋。然后 從望遠(yuǎn)鏡中觀察；轉(zhuǎn)動(dòng)物鏡對(duì)光螺旋進(jìn)行對(duì)光，使目標(biāo)清晰， 再轉(zhuǎn)動(dòng)微動(dòng)螺旋，使豎絲對(duì)準(zhǔn)水準(zhǔn)尺。當(dāng)眼睛在目鏡端上下微微移動(dòng)時(shí)，若發(fā)現(xiàn)十字絲與目標(biāo)影 像有相對(duì)運(yùn)動(dòng)，這種現(xiàn)象稱為視差。產(chǎn)生視差的原因是目標(biāo)成 像的平面和十字絲平面不重合。由于視差的存在會(huì)影響到讀數(shù) 的正確性，必須加以消除。消 除的方法是重新仔細(xì)地進(jìn)行物鏡 對(duì)光，直到眼睛上下移動(dòng)，讀數(shù)不變?yōu)橹?。此時(shí)，從目鏡端見 到十字絲與目標(biāo)的像都十分清晰。四、精平與讀數(shù)眼睛通過位于目鏡左方的符合

7、氣泡觀察窗看水準(zhǔn)管氣 泡，右手轉(zhuǎn)動(dòng)微傾螺旋，使氣泡兩端的像吻合，即表示水準(zhǔn)儀 的視準(zhǔn)軸已精確水平。這時(shí)，即可用十字絲的中絲在尺上讀數(shù)C 現(xiàn)在的水準(zhǔn)儀多采用倒像望遠(yuǎn)鏡，因此讀數(shù)時(shí)應(yīng)從小往大，即 從上往下讀。先估讀毫米數(shù)，然后報(bào)出全部讀數(shù)。 精平和讀 數(shù)雖是兩項(xiàng)不同的操作步驟，但在水準(zhǔn)測(cè)量的實(shí)施過程中，卻 把兩項(xiàng)操作視為一個(gè)整體；即精平后再讀數(shù)，讀數(shù)后還要檢查 管水準(zhǔn)氣泡是否完全符合。只有這樣，才能取得準(zhǔn)確的讀數(shù)。精密水準(zhǔn)儀的操作方法與一般水準(zhǔn)儀基本相同，不同之處 是用光學(xué)測(cè)微器測(cè)出不足一個(gè)分格的數(shù)值。即在儀器精確整平 （用微傾螺旋使目鏡視場(chǎng)左面的符合水準(zhǔn)氣泡半像吻合）后， 十字絲橫絲往往不恰好對(duì)

8、準(zhǔn)水準(zhǔn)尺上某一整分劃線，這時(shí)就要 轉(zhuǎn)動(dòng)測(cè)微輪使視線上、下平行移動(dòng)使十字絲的楔形絲正好夾住 一個(gè)整分劃線，如所示，被夾住的分劃線讀數(shù)為1. 97m。視線在對(duì)準(zhǔn)整分劃過程中平移的距離顯示在目鏡右下方的測(cè)微尺讀數(shù)窗內(nèi)，讀數(shù)為1.50mm。所以水準(zhǔn)尺的全讀數(shù)為1.97+ 0. 0015=1.9715m，而其實(shí)際讀數(shù)是全讀數(shù)除以2，即0. 98575 m五、觀測(cè)時(shí)間及氣象條件水準(zhǔn)觀測(cè)應(yīng)在標(biāo)尺分化線成像清析而穩(wěn)定時(shí)進(jìn)行。下列情 況下不應(yīng)進(jìn)行觀測(cè)：a）日出后及日落前30min內(nèi)；b）太陽(yáng)中天前后各約2h內(nèi)（可根據(jù)地區(qū)、季節(jié)及氣候情 況，適當(dāng)增減，最短間歇時(shí)間不短于2 h）；c）標(biāo)尺分劃線影像劇烈跳動(dòng)時(shí)； d

9、）氣溫突變時(shí)；e) 風(fēng)力過大而使標(biāo)尺及儀器不能穩(wěn)定時(shí)。六、實(shí)習(xí)步驟1、人員組成精 密 水 準(zhǔn) 觀 測(cè) 組 由 6 7 人 組 成 ， 具 體 分 工 是 ： 觀 測(cè) 一 人 ， 記 錄 一人，扶尺二人，量距二人。2、限差及作業(yè)規(guī)定( 1 )、視 線 高 度 不 得 低 于 0. 5 m ，視 線 長(zhǎng) 度 一 般 取 不 大 于 5 0 m ， 前 后 視 距 差 應(yīng) 小 于 1 m 。 測(cè) 段 距 離 累 積 差 小 于 3 m 。( 2 ) 、 一 測(cè) 段 的 測(cè) 站 數(shù) 布 置 成 偶 數(shù) ， 儀 器 和 前 后 標(biāo) 尺 應(yīng) 盡 量 在 一條直線上。(3)、觀測(cè)時(shí)要注意消除視差，氣泡嚴(yán)格居

10、中，各種螺旋均應(yīng) 旋進(jìn)方向終止。(4 )、視距讀至1mm ,基輔分劃讀至0. 1 m m ,基輔高差之差 0. 6mm。(5 )、上絲與下絲的平均值與中絲基本分劃之差，對(duì)于0.5cm 刻 劃 標(biāo) 尺 應(yīng) 1. 5 m m ， 對(duì) 于 1. 0 c m 刻 劃 標(biāo) 尺 應(yīng) 3. 0 m m 。(6 )、各項(xiàng)記錄正確整齊，清晰，嚴(yán)禁涂改。原始讀數(shù)的米、分 米 值 有 錯(cuò) 時(shí) ， 可 以 整 齊 地 劃 去 ， 現(xiàn) 場(chǎng) 更 正 ， 但 厘 米 及 其 以下 讀 數(shù) 一 律 不 得 更 改 ，如 有 讀 錯(cuò) 記 錯(cuò) ，必 須 重 測(cè) ，嚴(yán) 禁 涂 改 。(7 )、每一站上的記錄、計(jì)算待檢查全部合格后才

11、可遷站。(8)、測(cè)完一閉合環(huán)計(jì)算環(huán)線閉合差，其值應(yīng)小于土 4 VL mm， L為環(huán)線長(zhǎng)度，以公里為單位。3、觀測(cè)程序精密水準(zhǔn)測(cè)量中采用如下的觀測(cè)程序：往測(cè)奇數(shù)站的觀測(cè)程序?yàn)椋汉笄扒昂笸鶞y(cè)偶數(shù)站的觀測(cè)程序?yàn)椋呵昂蠛笄胺禍y(cè)奇數(shù)站的觀測(cè)程序?yàn)椋呵昂蠛笄胺禍y(cè)偶數(shù)站的觀測(cè)程序?yàn)椋汉笄扒昂笤谝粋€(gè)測(cè)站上的觀測(cè)步驟(以往測(cè)奇數(shù)站為例)為：(1 )、首先將儀器粗略整平。首先，將三腳架放置平穩(wěn)， 盡量使三腳架的承臺(tái)水平，測(cè)站在松軟土質(zhì)條件下的，應(yīng) 用腳將三腳架的三個(gè)腳踩入泥土中，使其平穩(wěn)，其次，將 儀器置于三腳架承臺(tái)上，用固定螺母固定，使其不能移動(dòng)， 第三，粗平，將粗平水準(zhǔn)管的其中一個(gè)與水準(zhǔn)儀基座的一 邊保持平行

12、，調(diào)節(jié)水準(zhǔn)管與基座齊平一邊的兩個(gè)腳螺旋， 使水準(zhǔn)管氣泡居中，然后，調(diào)節(jié)另一個(gè)腳螺旋，使另一側(cè) 的粗平水準(zhǔn)管氣泡居中，最后，轉(zhuǎn)動(dòng)照準(zhǔn)部，檢驗(yàn)兩個(gè)粗 平水準(zhǔn)管氣泡是否居中，不居中繼續(xù)調(diào)節(jié)，若居中則進(jìn)行 下步操作；(2)、瞄準(zhǔn)。望遠(yuǎn)鏡對(duì)準(zhǔn)后視水準(zhǔn)標(biāo)尺，轉(zhuǎn)動(dòng)傾斜螺旋使符合水準(zhǔn)氣泡兩端影像分離不得大于3mm，用上、下視距絲平分水準(zhǔn)標(biāo)尺的相應(yīng)基本分劃讀取視距。 讀數(shù)時(shí)標(biāo)尺分劃的位數(shù)和測(cè)微器的第一位數(shù)共四個(gè)數(shù)字要連貫出。(3 )、接著轉(zhuǎn)動(dòng)傾斜螺旋使氣泡影像精密符合，并轉(zhuǎn)動(dòng) 測(cè)微螺旋使楔形絲照準(zhǔn)基本分劃， 讀分劃線三位數(shù)和測(cè)微 器三位數(shù)。(4 )、旋轉(zhuǎn)望遠(yuǎn)鏡照準(zhǔn)前視水準(zhǔn)尺，使氣泡精密居中， 用楔形絲照準(zhǔn)基本分

13、劃并讀數(shù)， 然后按下、 上絲視距絲讀 取視距。(5 )、用楔形絲對(duì)準(zhǔn)輔助分劃進(jìn)行讀數(shù)。(6)、再轉(zhuǎn)向后視標(biāo)尺，轉(zhuǎn)動(dòng)傾斜螺旋使氣泡影像精密 符合， 進(jìn)行輔助分劃的讀數(shù)。 至此一個(gè)測(cè)站的觀測(cè)工作結(jié) 束。 以上為奇數(shù)的后前前后觀測(cè)程序， 偶數(shù)站的觀 測(cè)程序?yàn)榍昂蠛笄啊?、間歇與 檢測(cè)( 1) 觀測(cè)間歇時(shí)， 最好在水準(zhǔn)點(diǎn)上結(jié)束。 否則， 應(yīng)在最后 一站選擇兩個(gè)堅(jiān)穩(wěn)可靠、 光滑突出、 便于放置標(biāo)尺的固定 點(diǎn)， 作為間歇點(diǎn)。 如無固定點(diǎn)可選擇， 則間歇前應(yīng)對(duì)最后 兩測(cè)站的轉(zhuǎn)點(diǎn)尺樁(用 尺臺(tái)作為轉(zhuǎn)點(diǎn)尺承時(shí)， 可用帶三個(gè) 帶帽釘 的木樁) 做 妥善 安置， 作為 間歇點(diǎn) 。（ 2 ）間 歇 后 應(yīng) 對(duì) 間 歇

14、 點(diǎn) 進(jìn) 行 檢 測(cè) ，比 較 任 意 兩 尺 承 點(diǎn) 間 歇 前后所測(cè)高差，若符合限差要求，即可由此起測(cè)，若超過 限差，可變動(dòng)儀器高度再測(cè)一次，如仍超過限差，應(yīng)從上 一水準(zhǔn)點(diǎn)起測(cè)。（3）檢測(cè)成果應(yīng)在計(jì)算 手簿中 保留，但計(jì)算高差時(shí) 不采用七、外業(yè)計(jì)算水準(zhǔn)測(cè)量外業(yè)計(jì)算的項(xiàng)目：a ） 外 業(yè) 手 簿 的 計(jì) 算 ；b）外業(yè)高差和概略高程表的編算；c）每千米水準(zhǔn)測(cè)量偶然中誤差 的計(jì)算；d）附合路線與環(huán)線閉合差的計(jì)算；e）每千米水準(zhǔn)測(cè)量全中誤差的計(jì)算。1 、 外 業(yè) 高 差 和 概 略 高 程 表 的 編 算（略）2、偶然中誤差的計(jì)算在測(cè)量時(shí)，即使排除了產(chǎn)生系統(tǒng)誤差的因素（實(shí)際上 不可能也沒有必要絕

15、對(duì)排除） ，進(jìn)行了精心的觀測(cè)，仍然 會(huì)存在一定的誤差，這類由于偶然的或不確定的因素所造 成的 每一次測(cè)量值的無規(guī)則變化（漲落），叫 做偶然誤差， 或隨機(jī)誤差。由于實(shí)踐和理論證明，觀測(cè)誤差服從正態(tài)分 布，為了衡量誤差分布的密集或離散的程度，對(duì)一系列帶 有 偶 然 誤 差 的 觀 測(cè) 值 ，運(yùn) 用 概 率 統(tǒng) 計(jì) 的 方 法 來 消 除 他 們 之 間的不均值，求出未知量的最可靠值，評(píng)定測(cè)量成果的精 度和質(zhì)量，測(cè)量上就引入了統(tǒng)計(jì)學(xué)中的標(biāo)準(zhǔn)差，把它稱為 中誤差，測(cè)角、測(cè)邊和測(cè)高差都有中誤差，但只有高程才 有全中誤差。每 千 米 水 準(zhǔn) 測(cè) 量 偶 然 中 誤 差 M 按 下 列 計(jì) 算 式 計(jì) 算

16、：M = V AA/R/4*N式中- - 測(cè) 段 往 返 測(cè) 高 差 不 符 值 ,單 位 為 毫 米 (mm );R測(cè) 段 長(zhǎng) 度 ,單 位 為 千 米 (km )N測(cè)段數(shù)3、全中誤差的計(jì)算 根據(jù)環(huán)線閉合差和相應(yīng)環(huán)的水準(zhǔn)路線周長(zhǎng)而計(jì)算的 中 誤 差 ，也 稱 水 準(zhǔn) 測(cè) 量 每 千 米 距 離 的 高 差 中 數(shù) 的 全 中 誤 差 。每 千 米 水 準(zhǔn) 測(cè) 量 全 中 誤 差 M w 按 下 列 計(jì) 算 式 計(jì) 算 ：M w= VWW/F/ N式中W- 經(jīng) 過 各 項(xiàng) 改 正 后 的 水 準(zhǔn) 環(huán) 閉 合 差 ，單 位 為 毫 米 (m m );F- - 水 準(zhǔn) 環(huán) 線 周 長(zhǎng) 單 位 為

17、千 米 (km )N水準(zhǔn)環(huán)數(shù)4、平差的 計(jì)算每測(cè)完一個(gè)閉合水準(zhǔn)路線后，會(huì)累計(jì)產(chǎn)生一個(gè)誤差，計(jì)算該誤差是否在誤差允許范圍內(nèi)后，如果不滿足，應(yīng)重新測(cè)量這一閉合水準(zhǔn)線路，如果誤差在允許范圍內(nèi)，則需 要將誤差平均到每個(gè)測(cè)站上，即平差。二等水準(zhǔn)測(cè)量允許誤差采用下列公式計(jì)算f允=4 VL L為閉合水準(zhǔn)線路長(zhǎng)度,單 位 KM平差采用下列公式計(jì)算Ni=-F 實(shí)*Li/LNi為第i站平差數(shù)，F(xiàn)實(shí)為閉合水準(zhǔn)路線實(shí)際誤差數(shù)，Li為第i站長(zhǎng)度丄為閉合水準(zhǔn)路線總長(zhǎng)度。八、注意事項(xiàng)1、觀測(cè)前30 min ,應(yīng)將儀器置于露天陰影下，使儀器與外界氣溫趨于一致；2、在連續(xù)各測(cè)站上安置水準(zhǔn)儀三腳架時(shí)，應(yīng)使其中兩腳與水準(zhǔn)路線的方向平行， 而第三腳輪換置于測(cè)量方向的左側(cè)和右側(cè)；3 、除 路 線 轉(zhuǎn) 彎 外 ，每 一 測(cè) 站 上 儀 器 與 前 后 標(biāo) 尺 的 三 個(gè) 位 置 應(yīng)盡量在一條直線上；4 、 不 應(yīng) 為 了 增 加 標(biāo) 尺 讀 數(shù) 而 將 尺 樁 （ 臺(tái) ） 安 置 在 壕 坑 中 ；5 、在 觀 測(cè) 中 ，不 允 許 為 通 過 限 差 規(guī) 定 而 湊 數(shù) ，以 免 成 果 失 去真實(shí)性；6 、記 錄 員 除 了 記 錄 和 計(jì) 算 外 ，還 必 須 檢 查 觀 測(cè) 條 件 是 否 合