第2章水準(zhǔn)測量

1、高程是確定地面點位的要素之一，水準(zhǔn)測量是高程測量主要方法本章掌握水準(zhǔn)測量的基本原理、水準(zhǔn)儀構(gòu)造與實際操作使用熟悉水準(zhǔn)測量誤差的來源及消除或減弱措施，熟悉水準(zhǔn)路線的施測及數(shù)據(jù)處理方法了解自動安平水準(zhǔn)儀、電子水準(zhǔn)儀等基本構(gòu)造和使用方法是利用水準(zhǔn)儀所提供的水平視線,從立于地面上兩個點上的標(biāo)尺上讀取標(biāo)尺讀數(shù),測定兩點間的高差,再根據(jù)已知點高程推算出地面點的高程。 hABab hAB后視讀數(shù)前視讀數(shù) HBHAabHibniniiiniiABbahh111微傾式水準(zhǔn)儀：通過調(diào)整水準(zhǔn)儀使管水準(zhǔn)氣泡居中獲得水平視線的水準(zhǔn)儀。水準(zhǔn)儀系列按精度分為：DS05、DS1、DS3、DS10等級“D”和“S”：“大地測量

2、”和“水準(zhǔn)儀”，下標(biāo)：每公里往返測高差中數(shù)的中誤差（mm）DS3型微傾水準(zhǔn)儀是工程中常用的儀器微傾式水準(zhǔn)儀組成：望遠(yuǎn)鏡、水準(zhǔn)器和基座望遠(yuǎn)鏡組成：物鏡、目鏡、調(diào)焦透鏡和十字絲分劃板作用：觀測者照準(zhǔn)遠(yuǎn)處豎立的水準(zhǔn)尺并讀取水準(zhǔn)尺上的讀數(shù)。目標(biāo)像與十字絲分劃板平面不重合,觀測者的眼睛在目鏡端上下微微移動時,目標(biāo)像與十字絲之間就會有相對移動用手暫時遮住物鏡,旋轉(zhuǎn)目鏡調(diào)焦螺旋,使十字絲十分清晰；瞄準(zhǔn)標(biāo)尺,旋轉(zhuǎn)物鏡調(diào)焦螺旋使目標(biāo)像十分清晰（二）水準(zhǔn)器水準(zhǔn)器是標(biāo)志水平線（面）和鉛垂線（面）的一種設(shè)備，是測量儀器的重要組成部分，用于置平儀器。分為:管水準(zhǔn)器和圓水準(zhǔn)器 管水準(zhǔn)器由玻璃圓管制成,其內(nèi)壁磨成一定半徑R

3、的圓弧,將管內(nèi)注滿酒精或乙醚,加熱封閉冷卻后,管內(nèi)形成的空隙部分充滿了液體的蒸汽,稱為水準(zhǔn)氣泡 圓水準(zhǔn)器由玻璃圓柱管制成，其頂面內(nèi)壁是磨成一定半徑R的球面，中央刻有小圓圈，其圓心O是圓水準(zhǔn)器的零點 :是支承儀器的上部,用中心螺旋將基座連接到三角架上:軸座、腳螺旋、底板和三角壓板儀器上部通過豎軸插入軸座內(nèi),由基座承托,整臺儀器通過底板、連接螺旋與三角架相連腳螺旋用來調(diào)節(jié)圓水準(zhǔn)器使氣泡居中 水準(zhǔn)尺是水準(zhǔn)測量的主要工具，其質(zhì)量好壞直接影響水準(zhǔn)測量的精度采用干燥優(yōu)質(zhì)木材或玻璃鋼制成,精密水準(zhǔn)尺用銦鋼制成,尺長一般為3m或5m水準(zhǔn)尺一般為雙面尺,一面為黑面尺（主尺）,分劃為黑白相間,起始讀數(shù)從零開始;另

4、一面為紅面尺（輔尺）,為紅白相間,起始讀數(shù)是4687或4787（起始讀數(shù)不為零而是一個大數(shù)是為了校核讀數(shù)） 尺墊一般由鑄鐵制成，中央有一隆起的半球形圓頂，下部有3個尖部，使用時將尺墊踩入地下，踏實，然后將水準(zhǔn)尺立于半球形圓頂上 水準(zhǔn)儀使用步驟：水準(zhǔn)儀使用步驟： 安置儀器 粗平 瞄準(zhǔn) 精平 讀數(shù) 1.1.安置水準(zhǔn)儀安置水準(zhǔn)儀在選好的測站上安置三腳架，根據(jù)觀測者的身高調(diào)整好高度，并使架頭大致水平，踩定腳架；取出儀器，將儀器用連接螺旋與三腳架連好，儀器的各種螺旋都調(diào)整到適中位置，以使螺旋向兩個方向均能轉(zhuǎn)動。調(diào)節(jié)腳螺旋使圓水準(zhǔn)氣泡居中,儀器豎軸大致鉛垂水準(zhǔn)氣泡移動方向與左手大拇指移動方向一致目鏡對光：

5、將望遠(yuǎn)鏡對準(zhǔn)明亮的背景，旋轉(zhuǎn)目鏡調(diào)焦螺旋，使十字絲清晰；松開制動螺旋，轉(zhuǎn)動望遠(yuǎn)鏡，用望遠(yuǎn)鏡上的準(zhǔn)星和照門瞄準(zhǔn)水準(zhǔn)尺，擰緊制動螺旋；從望遠(yuǎn)鏡中觀察目標(biāo)，旋轉(zhuǎn)物鏡調(diào)焦螺旋，使目標(biāo)清晰，再旋轉(zhuǎn)微動螺旋，使豎絲對準(zhǔn)水準(zhǔn)尺。 調(diào)節(jié)微傾螺旋使符合水準(zhǔn)氣泡符合,視線處于水平狀態(tài)精平后,應(yīng)立即.迅速讀出十字絲橫絲在水準(zhǔn)尺上截取的讀數(shù) 讀數(shù)時,應(yīng)從小到大,即由上到下讀取,依次直讀出尺上米.分米和厘米數(shù),估讀毫米,一次讀出四位數(shù)為了統(tǒng)一全國的高程系統(tǒng)，測繪部門在全國各地埋設(shè)和用水準(zhǔn)測量的方法測定了許多的高程點，這些高程點稱為水準(zhǔn)點，簡記為BM水準(zhǔn)點按等級和保留時間不同，可分為永久性水準(zhǔn)點和臨時性水準(zhǔn)點采用某等級的

6、水準(zhǔn)測量方法測出其高程的水準(zhǔn)點稱為該等級水準(zhǔn)點;各等水準(zhǔn)點均應(yīng)埋設(shè)永久性標(biāo)石或標(biāo)志,水準(zhǔn)點的等級應(yīng)注記在水準(zhǔn)點標(biāo)石或標(biāo)記面上 在水準(zhǔn)點之間進(jìn)行水準(zhǔn)測量所經(jīng)過的路線,稱為水準(zhǔn)路線。其基本布設(shè)形式有附合水準(zhǔn)路線,閉合水準(zhǔn)路線和支水準(zhǔn)路線 附合水準(zhǔn)路線是從一個已知水準(zhǔn)點出發(fā),經(jīng)若干待求點后,附合到另一個已知水準(zhǔn)點上的路線。附合水準(zhǔn)路線高差代數(shù)和的理論值應(yīng)等于兩端點的高差。即h理H終H始(終點高程起點高程)由觀測值計算所得的路線高差代數(shù)和總會與理論高差不一致,其差值稱為高差閉合差,以fh表示。fhh測h理h測-(H終H始)從一個已知高程的水準(zhǔn)點出發(fā),沿各高程待定點進(jìn)行水準(zhǔn)測量,最后返回到原水準(zhǔn)點上,各

7、站所測高差之和的理論值應(yīng)等于零h理0 fhh測 fhh測(HBHA)2.741-(74.980-72.286)0.047mfh容12n88mm因|fh|fh容|,故閉合差符合限差要求。 hihi測Vi Vi各測段高差改正數(shù) fh高差閉合差 n路線總測站數(shù) ni第i測段測站數(shù) hi改正后高差 ihinnfV HCHAh1HDH1h2HB(算)Hn+hn HB(算)HB (已知)【例題】如圖,為按圖根水準(zhǔn)測量要求施測某附合水準(zhǔn)路線觀測成果略圖。BM-A和BM-B為已知高程的水準(zhǔn)點，圖中箭頭表示水準(zhǔn)測量前進(jìn)方向，路線上方的數(shù)字為測得的兩點間的高差(以m為單位)，路線下方數(shù)字為該段路線的長度(以km為

8、單位)，試計算待定點1、2、3點的高程。 h理0 fhh測 其閉合差的調(diào)整計算步驟及方法和附合水準(zhǔn)路線相同fhh往h返 閉合差的調(diào)整方法,是將往返測的高差取均值,符號以往測為準(zhǔn)第第2 2章水準(zhǔn)測量章水準(zhǔn)測量 （一）主要技術(shù)要求 1.在兩尺中間安置儀器,使前后視距大致相等,其差以不超過3m為準(zhǔn)2.用圓水準(zhǔn)器整平儀器,照準(zhǔn)后視尺黑面,轉(zhuǎn)動微傾螺旋使水準(zhǔn)管氣泡嚴(yán)格居中,分別讀取下、上、中絲讀數(shù)、3.照準(zhǔn)后視尺紅面,符合氣泡居中后讀中絲讀數(shù)4.照準(zhǔn)前視尺黑面,符合氣泡居中后分別讀下、上、中絲讀數(shù)、4.照準(zhǔn)前視尺紅面,符合氣泡居中后讀中絲讀數(shù)(一)圓水準(zhǔn)器軸平行于豎軸的檢驗與校正1.檢驗先將圓水準(zhǔn)器氣泡

9、調(diào)到居中,然后將儀器旋轉(zhuǎn)180,若氣泡保持居中,則說明圓水準(zhǔn)器水準(zhǔn)軸平行于儀器旋轉(zhuǎn)軸。 否則,說明本項條件不滿足,需對儀器進(jìn)行校正。 1.檢驗儀器整平后,使十字絲橫絲的一端對準(zhǔn)一明顯點狀目標(biāo)M,如圖所示.固定儀器,用微動螺旋緩慢轉(zhuǎn)動望遠(yuǎn)鏡,若M始終在橫絲上移動圖,說明條件滿足;如M點不在橫絲上移動,說明條件不滿足,需校正.儀器出廠前已經(jīng)過嚴(yán)格檢驗,在工作之前也進(jìn)行了檢驗與校正,但是,儀器仍會存在一定的殘余誤差,可以在作業(yè)中采用一定的操作方法和手段加以減弱或消除如i角誤差,通過安置儀器于兩尺中點消除。括零點差、尺長誤差、尺彎曲、尺刻劃不準(zhǔn)等,這些誤差會影響測量精度,所以,在作業(yè)前應(yīng)進(jìn)行檢驗,不合格的水準(zhǔn)尺不能用于作業(yè)。1.估讀誤差讀數(shù)時,毫米位是估讀的,這項誤差與望遠(yuǎn)鏡放大倍率及視線長度有關(guān)2.水準(zhǔn)管氣泡居中誤差嚴(yán)格使符合水準(zhǔn)管氣泡居中,并在氣泡居中后立即讀數(shù)3.水準(zhǔn)尺傾斜誤差水準(zhǔn)尺不論是前傾還是后傾均將造成讀數(shù)增大,通常在水準(zhǔn)尺上都裝有水準(zhǔn)器,以便于豎直 1.儀器及水準(zhǔn)尺升沉的誤差儀器的下沉或水準(zhǔn)尺的上升會造成讀數(shù)的減?。欢鴥x器的上升或水準(zhǔn)尺的下降又會導(dǎo)致讀數(shù)的增大。應(yīng)選擇土質(zhì)較為堅硬處設(shè)站或立尺、采取一定的觀測程序、提高操作技能、盡可能縮短一個測站的觀測時間以及采用往返測取中數(shù)等方法消除或減小該項誤差。溫度變化會引起水準(zhǔn)管內(nèi)氣泡居中的