水準測量PPT課件

1、第二章 水準測量水準測量原理；水準測量原理；水準儀的構(gòu)造及使用；水準儀的構(gòu)造及使用；水準測量的施測方法及成果水準測量的施測方法及成果整理整理；水準測量誤差；水準測量誤差；第一節(jié) 水準測量原理 測定地面點高程的測量工作，稱為測定地面點高程的測量工作，稱為高程測量。根據(jù)使用儀器和施測方法的不同，高高程測量。根據(jù)使用儀器和施測方法的不同，高程測量分為水準測量、三角高程測量、氣壓高程程測量分為水準測量、三角高程測量、氣壓高程測量和測量和GPSGPS高程測量四種。其中，水準測量是高高程測量四種。其中，水準測量是高程測量中最基本、精度最高的一種方法。程測量中最基本、精度最高的一種方法。 水準測量是測出地面

2、點高程的方法之一。其原理是利用水準儀提供的水平視線測出兩點間高差。 如圖， A點高程已知，欲求B點高程。為測出AB兩點之間的高差，可在AB兩點上分別豎立兩根標尺，前進方向為A到B，則A稱為后視點，B稱為前視點。在兩點之間安置一架能提供水平視線的水準儀，使視線水平照準A點標尺讀數(shù)，設(shè)為，再照準B點標尺讀數(shù)，設(shè)為，則AB兩點間的高差為 ： hAB =-稱a為后視讀數(shù)，b為前視讀數(shù)。即 hAB=后視讀數(shù)一前視讀數(shù)。 l 上述由已知高程上述由已知高程H HA A 和測得的和測得的A A、B B兩點間高差兩點間高差h hABAB可可以以推算推算B B點的高程點的高程H HB B為：為： H HB B=H

3、=HA A+ + h hABAB 這種方法稱為這種方法稱為高差法高差法。l 由圖可以看出，由圖可以看出，B B點高程也可以通過水準儀的視線點高程也可以通過水準儀的視線高程高程H Hi i 來計算，即來計算，即 H HB B= =（H HA A+ +）- -=H=HI I - - 式中，式中，H HI I 稱為儀器高或視線高。該法稱為稱為儀器高或視線高。該法稱為視線高法視線高法。 在施工測量中，常采用視線高法。在施工測量中，常采用視線高法。第二節(jié) 水準儀及其操作 水準儀是水準測量的主要儀器，按其所能達到的精水準儀是水準測量的主要儀器，按其所能達到的精度分為度分為DSDS0505、DSDS1 1、

4、DSDS3 3及及DSDS1010等幾種等級。等幾種等級。 “ “D”D”和和“S”S”表示中文表示中文“大地大地”和和“水準儀水準儀”中中“大大”字和字和“水水”字的漢語拼音的第一個字母，通常在字的漢語拼音的第一個字母，通常在書寫時可省略字母書寫時可省略字母“D”D”，下標，下標“05”05”、“l(fā)”l”、“3”3”及及“10”10”等數(shù)字表示該類儀器的精度。等數(shù)字表示該類儀器的精度。 S S3 3型和型和S S1010型水準儀稱為普通水準儀，用于國家型水準儀稱為普通水準儀，用于國家三、四等水準及普通水準測量，三、四等水準及普通水準測量，S S0505型和型和S S1 1型水準儀稱為精型水準

5、儀稱為精密水準儀，用于國家一、二等精密水準測量。密水準儀，用于國家一、二等精密水準測量。 本節(jié)介紹本節(jié)介紹DS3DS3微傾式水準儀、自動安平水準儀和微傾式水準儀、自動安平水準儀和電子水準儀。電子水準儀。 1、S3型水準儀的構(gòu)造 S3型微傾式水準儀主要由望遠鏡、水準器和基座望遠鏡、水準器和基座三部分組成。1準星2水準管3缺口4目鏡 5圓水準器6圓水準器校正螺絲 7腳螺旋 8三角底板 9水平制動螺旋 10物鏡調(diào)焦螺旋 11物鏡12水平微動螺旋 13微傾螺旋 望遠鏡m作用：瞄準目標并讀數(shù)作用：瞄準目標并讀數(shù)1物鏡2目鏡3十字絲分劃板4分劃板護罩5對光透鏡6物鏡對光螺旋7分劃板固定螺絲8十字絲C165

6、43278C 十字絲分劃板 十字絲分劃板是用十字絲分劃板是用來準確瞄準目標用的，中間一來準確瞄準目標用的，中間一根長橫絲稱為中絲，與之垂直根長橫絲稱為中絲，與之垂直的一根絲稱為豎絲，在中絲上的一根絲稱為豎絲，在中絲上下對稱的兩根與中絲平行的短下對稱的兩根與中絲平行的短橫絲稱為上、下絲（又稱觀距橫絲稱為上、下絲（又稱觀距絲）。在水準測量時，用中絲絲）。在水準測量時，用中絲在水準尺上進行前、后視讀數(shù)，在水準尺上進行前、后視讀數(shù)，用以計算高差，用上、下絲在用以計算高差，用上、下絲在水準尺上讀數(shù)，用以計算水準水準尺上讀數(shù)，用以計算水準儀至水準尺的距離（視距）。儀至水準尺的距離（視距）。 用望遠鏡瞄準目

7、標或在水準尺上讀數(shù)，均以十字絲的交點為準。物鏡光心與十字絲交點的連線構(gòu)成望遠鏡的視準軸，可見觀測的視線即為視準軸的延長線。水準器水準器 包括圓水準器和管水準器 作用：整平儀器 水準管上每2mm弧長所對的圓心角稱為水準管分劃值，設(shè)以表示，分劃值愈小，水準管的靈敏度也愈高。 一般S1、S3型水準儀的一般圓水準器的分劃值約為8 10。用于粗平。 水準管分劃值分別為10/2mm及202mm。 用于精平。 圓水準器軸當氣泡位于圓內(nèi)中央位置時，稱氣泡居中，圓水準器軸即成豎直。圓水準器軸與儀器豎軸平行水準管軸當氣泡中點位于管子的零點位置時，稱氣泡居中，水準管軸成水平位置。水準管軸與視準軸平行 在水準管上裝有

8、符在水準管上裝有符合棱鏡系統(tǒng)，當氣泡兩端影合棱鏡系統(tǒng)，當氣泡兩端影象符合一致時就表明氣泡已象符合一致時就表明氣泡已經(jīng)居中。此種水準器稱符合經(jīng)居中。此種水準器稱符合水準器?？梢跃_判斷兩端水準器?？梢跃_判斷兩端氣泡的符合程度。用符合水氣泡的符合程度。用符合水準器作業(yè)可使氣泡居中的精準器作業(yè)可使氣泡居中的精度提高一倍。度提高一倍。 符合水準器基座 作用：支承儀器的上部作用：支承儀器的上部 并通過連接螺旋使并通過連接螺旋使儀器與三腳架相連。儀器與三腳架相連。 包括軸套、腳螺旋、三角形底板等，儀器包括軸套、腳螺旋、三角形底板等，儀器豎軸插入軸套內(nèi)。豎軸插入軸套內(nèi)。 轉(zhuǎn)動腳螺旋，可使圓水準器氣泡居中。

9、轉(zhuǎn)動腳螺旋，可使圓水準器氣泡居中。 自動安平水準儀是一種只需粗略整平即可獲得水平視線讀數(shù)的儀器。 與微傾式水準儀的區(qū)別： 儀器沒有水準管和微傾螺旋，而是在望遠鏡的光學(xué)系統(tǒng)中裝置了補償器。利用圓水準器粗平儀器之后，借助儀器內(nèi)部自動補償裝置的作用，在十字絲交點上讀得的讀數(shù)便是視線水平時應(yīng)得的讀數(shù)。自動安平水準儀無需精平，操作簡便，能迅速自動安平儀器，從而提高了水準測量的觀測精度。2.自動安平水準儀 能使補償器起作用的最大允許傾斜角稱為補償范圍。自動安平水準儀的補償范圍一般為812，質(zhì)量較好的自動安平水準儀可達到15，圓水準器的分劃值一般為8/2mm。因此，操作時只要使圓氣泡居中，24s后尺像趨于穩(wěn)

10、定即可讀數(shù)。補償范圍 北京光學(xué)儀器廠生產(chǎn)的DSZ3-1型自動安平水準儀，Z代表“自動安平”的漢語拼音的第一個字母。DSZ3-1自動安平水準儀1-物鏡；2-圓水準器；3-粗瞄器；4-目鏡；5-保護蓋；6-堵蓋；7-腳螺旋；8-調(diào)整螺釘；9-指標；10-微動螺旋；11-調(diào)焦螺旋；12-制動螺旋；13-度盤自動安平水準儀望遠鏡視場 電子水準儀又稱數(shù)字水準儀, 它是在自動安平水準儀的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種新型水準儀，將原有的由人眼觀測讀數(shù)徹底變?yōu)橛晒怆娫O(shè)備自行探測視線水平時的水準尺讀數(shù)。電子水準儀的望遠鏡光學(xué)部分和機械結(jié)構(gòu)與光學(xué)自動安平水準儀基本相同。較自動安平水準儀多了調(diào)焦發(fā)送器、補償器監(jiān)視、分光鏡和

11、行陣探測器4個部件。3.電子水準儀 調(diào)焦發(fā)送器的作用是測定調(diào)焦透鏡的位置，由此計算儀器至水準尺的概略視距值； 補償器監(jiān)視的作用是監(jiān)視補償器在測量時的功能是否正常； 分光鏡則是將經(jīng)由物鏡進入望遠鏡的光分離成紅外光和可見光兩個部分；紅外光傳送給行陣探測器作為標尺圖像探測的光源，可見光源穿過十字絲分劃板經(jīng)目鏡供觀測人員觀測水準尺； 行陣探測器是儀器的核心部件之一，將水準尺上進入望遠鏡的條碼圖像以模擬的視頻信號輸出。 三種不同讀數(shù)方法的電子水準儀相位法 拓普康相關(guān)法 徠卡幾何法 蔡司附件：三腳架和水準尺 附件：錘球和尺墊第三節(jié) 水準儀的使用m安置儀器安置儀器m粗略整平粗略整平m瞄準水準尺瞄準水準尺m精

12、確整平和讀數(shù)精確整平和讀數(shù)安置儀器 要點：要點：m松開三腳架架腿的固定螺旋，按調(diào)整架腿長度，再擰松開三腳架架腿的固定螺旋，按調(diào)整架腿長度，再擰緊固定螺旋緊固定螺旋m張開三腳架將架腿踩實，使架頭大致水平張開三腳架將架腿踩實，使架頭大致水平m取出水準儀，記清所放位置，蓋好盒蓋，腳螺旋調(diào)至取出水準儀，記清所放位置，蓋好盒蓋，腳螺旋調(diào)至中間位置中間位置m用連接螺旋將水準儀固定在架頭上用連接螺旋將水準儀固定在架頭上粗略整平 調(diào)節(jié)腳螺旋使圓水準器氣泡居中。調(diào)節(jié)腳螺旋使圓水準器氣泡居中。 氣泡移動的方向與左手大拇指移動方向一致。 操作步驟：操作步驟：m如圖所示，用兩手按箭頭所指的相對方向轉(zhuǎn)如圖所示，用兩手按

13、箭頭所指的相對方向轉(zhuǎn)動腳螺旋動腳螺旋1 1和和2 2，使氣泡沿著，使氣泡沿著1 1、2 2連線方向由連線方向由a a移至移至b b。m用左手按箭頭所指方向轉(zhuǎn)動腳螺旋用左手按箭頭所指方向轉(zhuǎn)動腳螺旋3 3，使氣，使氣泡由泡由b b移至中心。移至中心。 瞄準水準尺m目鏡調(diào)焦目鏡調(diào)焦 松開制動螺旋，轉(zhuǎn)動目鏡松開制動螺旋，轉(zhuǎn)動目鏡對光螺旋，使十字絲成像清晰。對光螺旋，使十字絲成像清晰。m初步瞄準初步瞄準 照門和準星瞄準水準尺，照門和準星瞄準水準尺，旋緊制動螺旋。旋緊制動螺旋。m物鏡調(diào)焦物鏡調(diào)焦 轉(zhuǎn)動物鏡對光螺旋，尺像清晰。轉(zhuǎn)動物鏡對光螺旋，尺像清晰。m精確瞄準精確瞄準 轉(zhuǎn)動微動螺旋，使十字絲轉(zhuǎn)動微動螺旋

14、，使十字絲的豎絲瞄準水準尺邊緣或中央。的豎絲瞄準水準尺邊緣或中央。m消除視差消除視差 視差：眼睛在目鏡端上下移動，視差：眼睛在目鏡端上下移動，有時可看見十字絲的中絲與水準尺影像之間有時可看見十字絲的中絲與水準尺影像之間相對移動的現(xiàn)象。相對移動的現(xiàn)象。 產(chǎn)生原因：水準尺的尺像與十字產(chǎn)生原因：水準尺的尺像與十字絲平面不重合。絲平面不重合。 消除方法：重新仔細地轉(zhuǎn)動目鏡消除方法：重新仔細地轉(zhuǎn)動目鏡和物鏡對光螺旋，直至尺像與十字絲平面重和物鏡對光螺旋，直至尺像與十字絲平面重合。合。m精確整平簡稱精平。眼睛觀察水準精確整平簡稱精平。眼睛觀察水準氣泡觀察窗內(nèi)的氣泡影像，用右手氣泡觀察窗內(nèi)的氣泡影像，用右手

15、緩慢緩慢地轉(zhuǎn)動微傾螺旋，使氣泡兩地轉(zhuǎn)動微傾螺旋，使氣泡兩端的影像嚴密吻合。微傾螺旋的轉(zhuǎn)端的影像嚴密吻合。微傾螺旋的轉(zhuǎn)動方向與左側(cè)半氣泡影像的移動方動方向與左側(cè)半氣泡影像的移動方向一致。向一致。m符合水準器氣泡居中后，應(yīng)立即用符合水準器氣泡居中后，應(yīng)立即用十字絲中絲在水準尺上讀數(shù)。讀數(shù)十字絲中絲在水準尺上讀數(shù)。讀數(shù)時應(yīng)時應(yīng)從小到大，從上到下從小到大，從上到下讀取。讀取。直接讀取米、分米和厘米，并估讀直接讀取米、分米和厘米，并估讀出毫米，共四位數(shù)。讀數(shù)后再次檢出毫米，共四位數(shù)。讀數(shù)后再次檢查符合水準器氣泡是否居中。查符合水準器氣泡是否居中。131415161.464m 自動安平水準儀的操作程序分四

16、步，即安置儀器粗略整平瞄準水準尺讀數(shù)，其中安置儀器、粗平、瞄準與微傾式水準儀操作方法相同。讀數(shù)時應(yīng)注意觀察自動報警窗的顏色，若全窗為綠色可以讀數(shù)，若任意一端出現(xiàn)紅色，說明儀器傾斜量超出自動安平補償范圍，需重新整平儀器方可讀數(shù)。有的自動安平水準儀在目鏡下方配有一個補償器檢查按鈕，每次讀數(shù)前按一下該按鈕，如果目標影像在視場中晃動，說明“補償器”工作正常，等待24s后即可讀數(shù)。自動安平水準儀的使用 電子水準儀用鍵盤和測量鍵來操作。啟動儀器進入工作狀態(tài)后，根據(jù)選項設(shè)置合適的測量模式，人工完成安置、粗平與瞄準目標（條形編碼水準尺）后，按下測量鍵后約34s即顯示出測量結(jié)果，測量結(jié)果可貯存在儀器內(nèi)或通過電纜

17、連接存入機內(nèi)記錄器中。 電子水準儀的使用第四節(jié) 水準測量的實施 一 、 水 準 點 與 水 準 路 線一 、 水 準 點 與 水 準 路 線 水準點水準點( (B Bench Mark)ench Mark)：用水準測量的方法測定的高程：用水準測量的方法測定的高程達到一定精度的高程控制點，簡記為達到一定精度的高程控制點，簡記為BMBM。水準點(a)(b)點之記1號樓5號樓21號樓至南湖新村二 水準測量方法m ABIVVTP1TP2TP3TP41.8520.6711.5360.6151.6240.6120.7131.6341.2142.812HA=29.053HB步驟（1）立尺（2）安置儀器（3）

18、瞄準后視尺 （4）瞄準前視尺 （5）遷站 （6）順序觀測（7）計算日期日期 2005年年4月月8日日 儀器型號儀器型號 DS3 儀器編號儀器編號 S3-32 班級班級 組別組別 8 觀測者觀測者 ：李子棋李子棋 記錄者：記錄者： 狄緣狄緣點號點號水準尺讀數(shù)水準尺讀數(shù)(m)高差高差h(m)高程高程H(m)備注備注后視后視(a)前視前視(b)+A1.8321.16129.053(已知已知)TP11.5360.67130.2140.921TP21.6240.61531.1351.012TP30.7130.61232.1470.921TP41.2141.63431.2261.598B2.81229.6

19、286.9196.3443.0942.519ABABABABHHhhhhbah水準測量記錄手簿表水準測量記錄手簿表（1）測量過程中應(yīng)盡量用目估或步測保持前、后視距基本相等。（2）在已知高程點和待定高程點上立尺時，不能放尺墊，直接放在標石或木樁上。（3）估讀要準確，讀數(shù)時要仔細對光，消除視差，必須使水準管氣泡居中，讀完以后，再檢查氣泡是否居中。（4）扶尺者要身體站正，雙手扶尺，保證扶尺豎直。（5）讀數(shù)時，記錄員要復(fù)誦，以便核對，并應(yīng)按記錄格式填寫，字跡要整齊、清楚、端正。（6）記錄要原始，當場填寫清楚。在記錯或算錯時，應(yīng)在錯字上劃一斜線，將正確數(shù)字寫在錯數(shù)上方。觀測注意事項1、計算檢核 為了保證

20、記錄表中數(shù)據(jù)計算正確，應(yīng)對表中計算的高差和高程進行檢核，即：后視讀數(shù)總和減前視讀數(shù)總和=各段高差總和=B點高程與A點高程之差 2. 測站檢核改變儀器高法： 改變儀器高度10CM以上兩次高差差值容許值不超過5mm，取兩次高差平均值作為該測站高差的最后結(jié)果，否則應(yīng)重測。雙面尺法： 即在一個測站上，不改變儀器高度， 先后用水準尺的黑紅面兩次測量高差，進行校核。3、水準路線檢核m閉合水準路線閉合水準路線m附合水準路線附合水準路線 水準路線1234BM1BM2BM3BM4BM512BM1BM212BM112343(a)(b)(c)(d)m支水準路線支水準路線 ABthHHh 0thhbfhhhf第五節(jié)

21、數(shù)據(jù)處理及成果計算 計算高差閉合差高差閉合差高差閉合差fh觀測值理論值觀測值理論值h測測h理理產(chǎn)生原因：測量中存在各種誤差單一水準路線的高差閉合差如下表 水準路線水準路線 支水準支水準 附合水準附合水準 閉合水準閉合水準返往 hh）（始終測h測h fh計算高差閉合差限差fh容 Lfh40容nfh12容(mm)工程測量規(guī)范（GB5002693）規(guī)定，五等水準測量的高差閉合差容許值為： Lfh30容國家城市測量規(guī)范（CJJ899）中規(guī)定圖根水準測量路線的高差閉合差容許值為： （mm）式中，L指路線總長度，單位為公里，N為測站總數(shù)。山地一般指每公里測站數(shù)在16個以上的地形。根據(jù)附合水準路線的測站數(shù)及

22、路線長度計算每公里測站數(shù) u閉合差的調(diào)整 按與距離或測站數(shù)成正比反符號分配。 vi=- (fh /L) Li或vi=- (fh / n) .ni 校核：vifh，若滿足則說明計算無誤。 高差改正值: (hi)=hi +vi 檢核： (hi)=h理u各點高程計算： 經(jīng)檢核無誤，用改正后的高差，便可由起點開始，逐點推算各點高程，直至回到已知點，并與已知高程相等。 算例-附合導(dǎo)線第六節(jié) 水準儀的檢驗 1、水準儀主要軸線應(yīng)滿足的條件 水準管軸LL平行于視準軸CC應(yīng)滿足的主要條件； 圓水準軸L0L0平行于儀器豎軸VV； 十字絲的橫絲應(yīng)垂直于儀器的豎軸VV。軸線關(guān)系圖CCLLVVL0L02、檢驗方法1 1

23、）圓水準器軸）圓水準器軸L LL L平行于儀器的豎軸平行于儀器的豎軸 旋轉(zhuǎn)腳螺旋使圓水準器氣泡居中，然后將儀器旋轉(zhuǎn)腳螺旋使圓水準器氣泡居中，然后將儀器繞豎軸旋轉(zhuǎn)繞豎軸旋轉(zhuǎn)180180，如果氣泡仍居中，則表示該幾何條件滿，如果氣泡仍居中，則表示該幾何條件滿足；如果氣泡偏出分劃圈外，則需要校正。足；如果氣泡偏出分劃圈外，則需要校正。 校正方法見教材。校正方法見教材。 2 2）. .十字絲中絲垂直于儀器的豎軸的檢驗方法十字絲中絲垂直于儀器的豎軸的檢驗方法 安置水準儀，使圓水準器的氣泡嚴格居中后，先用十字安置水準儀，使圓水準器的氣泡嚴格居中后，先用十字絲交點瞄準某一明顯的點狀目標絲交點瞄準某一明顯的點

24、狀目標M M，然后旋緊制動螺旋，轉(zhuǎn)動微動螺，然后旋緊制動螺旋，轉(zhuǎn)動微動螺旋，如果目標點旋，如果目標點M M不離開中絲，則表示中絲垂直于儀器的豎軸；如果不離開中絲，則表示中絲垂直于儀器的豎軸；如果目標點目標點M M離開中絲，則需要校正。見圖示。離開中絲，則需要校正。見圖示。 校正方法見教材。校正方法見教材。3 3）. .水準管軸平行于視準軸的檢驗方法水準管軸平行于視準軸的檢驗方法m 在較平坦的地面上選擇相距約在較平坦的地面上選擇相距約80m80m的的A A、B B兩點，打下木樁或放兩點，打下木樁或放置尺墊。用皮尺丈量，定出置尺墊。用皮尺丈量，定出ABAB的中間點的中間點C C。m 在在C C點處

25、安置水準儀，用變動儀器高法，連續(xù)兩次測出點處安置水準儀，用變動儀器高法，連續(xù)兩次測出A A、B B兩兩點的高差，若兩次測定的高差之差不超過點的高差，若兩次測定的高差之差不超過3mm3mm，則取兩次高差的平均，則取兩次高差的平均值值h hABAB作為最后正確結(jié)果。作為最后正確結(jié)果。m 在離在離B B點大約點大約3m3m左右的左右的D D點處安置水準儀，精平后讀得點處安置水準儀，精平后讀得B B點尺上的點尺上的讀數(shù)為讀數(shù)為b b2 2，看作正確讀數(shù)，看作正確讀數(shù), , 算出算出A A點尺上視線水平時的應(yīng)讀讀數(shù)為：點尺上視線水平時的應(yīng)讀讀數(shù)為：ABhba22m 然后，瞄準然后，瞄準A A點水準尺，讀出中絲的讀