第2章水準(zhǔn)測量.

1、第2章水準(zhǔn)測量高程測量是測量地面點(diǎn)的高程工作。其方法有：水準(zhǔn)測量 三角高程測量水準(zhǔn)測量方法最簡便且精度較高，是最常用的方法。 2.1水準(zhǔn)測量的原理水準(zhǔn)測量的原理是利用水準(zhǔn)儀提供的一條水平視 線，借助水準(zhǔn)尺直接測定兩地面點(diǎn)之間的高差，從 而由已知點(diǎn)高程推算未知點(diǎn)高程。兩點(diǎn)間的高差二后視讀數(shù)一前視讀數(shù)hAB = a b ；Hb = Ha + hAB注：hAB表示B點(diǎn)相對于A點(diǎn)的髙度差，代表測W方向是由A點(diǎn)到B點(diǎn).可為正值或負(fù)值.以上計(jì)算高程的方法稱為高差法。儀高法:設(shè)視線高程為HiHi= Ha + a-ia差法適用于水準(zhǔn)路線測量。儀高法適用于施工測量中的抄平工作O2.2水準(zhǔn)儀及其使用一、水準(zhǔn)儀簡介

2、：水準(zhǔn)儀按結(jié)構(gòu)分為：微傾式水準(zhǔn)儀自動(dòng)安平水準(zhǔn)儀電子水準(zhǔn)儀微傾式水準(zhǔn)儀自動(dòng)安平水準(zhǔn)儀按精度分為：高精度：DS05 ;DS1中等梢度：DS3低精度：DS10D和S是“大地”和“水準(zhǔn)儀”的漢語拼音的第一個(gè)字母，其 下標(biāo)表示儀器的精度，即每公里往返測高差之中誤差（mm）建筑施工量一般使用DS3型水準(zhǔn)儀。根據(jù)水準(zhǔn)測量原理，水準(zhǔn)儀應(yīng)具有提供一條水平視線和瞄準(zhǔn)水準(zhǔn)尺的條件。二、DS3級微傾式水準(zhǔn)儀的構(gòu)造水準(zhǔn)儀的構(gòu)造主要由望遠(yuǎn)鏡、水準(zhǔn)器、基座三部分組成。水平制動(dòng)螺旋1望遠(yuǎn)鏡微傾螺旋I缺口 |【準(zhǔn)星I|物鏡對光螺旋|符合水準(zhǔn)喘規(guī)察窗口目鏡對光螺旋水平微動(dòng)螺旋符合水準(zhǔn)器圓水準(zhǔn)器DSs級微傾式水準(zhǔn)儀視準(zhǔn)軸CC:十字

3、絲交點(diǎn)與物鏡 光心的連線。放大率：物彖與物相對于人 眼的視祠之比。V =DS3型的放大率一般為28倍。 望遠(yuǎn)鏡成像一般為倒像，安裝 轉(zhuǎn)像棱鏡后為正像。望遠(yuǎn)鏡的視差現(xiàn)象:眼睛在目鏡端上下移動(dòng)，若發(fā)現(xiàn)十字絲與物象a有相對的移 動(dòng)，這種現(xiàn)象稱為視差。產(chǎn)生的原因是，物體沒有成像在十字絲分劃板的平面上。消除方法：反復(fù)調(diào)節(jié)物鏡調(diào)焦螺旋和目鏡調(diào)焦螺旋，使物象 與十字絲分劃板的平面重合。2.水準(zhǔn)器水準(zhǔn)器的主要作用是用來指示視線（視準(zhǔn)軸）是否水平和儀器豎軸是否豎直。水準(zhǔn)器是由玻璃器皿制成，且具有一定的弧度，其內(nèi)注滿酒 精和乙醛的混合液體，經(jīng)加熱密封，冷卻后形成一個(gè)氣泡。水準(zhǔn)器分為管水準(zhǔn)器（水準(zhǔn)管）和圓水準(zhǔn)器。(

4、1)管水準(zhǔn)器(水準(zhǔn)管)水準(zhǔn)管的對稱分劃線的中點(diǎn)O稱為水準(zhǔn)管的零點(diǎn)。水準(zhǔn)管軸ZX;通過水準(zhǔn)管的零點(diǎn)O的縱向切線。儀器制造上要保證LL/CC氣泡中心點(diǎn)與零點(diǎn)重合被稱為氣泡居中。水準(zhǔn)管分劃值T"是衡量水準(zhǔn)管靈敏度的指標(biāo)即水準(zhǔn)管上2mm弧所對的圓2 mm丁 =PR心角。水準(zhǔn)管的靈敏度愈高，所提供的水平視線愈精確。符合水準(zhǔn)器:為提高水準(zhǔn)管氣泡居中的精度，在水準(zhǔn)管上方裝有一組棱鏡，氣泡經(jīng)棱鏡成像后，在觀察窗中可看到兩個(gè)半像。氣泡居氣泡不居9(2)圓水準(zhǔn)器 圓球面的中央刻有一個(gè)分劃圈， 其圓心點(diǎn)O稱為圓水準(zhǔn)器的零點(diǎn)。 圓水準(zhǔn)器軸(LL通過圓水準(zhǔn) 器零點(diǎn)O的球面法線。 氣泡位于分劃圈的中心圓水準(zhǔn)器

5、氣泡居中。儀器制造上要保證LU VV VV儀器豎軸(旋轉(zhuǎn)軸)DS3型水準(zhǔn)儀的圓水準(zhǔn)器分劃值一亠為 872mm水準(zhǔn)器的作用：粗平水準(zhǔn)管的作用：精平3. 基座基座作用是支撐儀器上部, 并與三腳架相連接。水準(zhǔn)儀的主要軸線應(yīng)足的幾何關(guān)系:(1) 圓水準(zhǔn)器W/7平行于豎軸VV,即LL/VV.(2) 視準(zhǔn)軸CC平行于水準(zhǔn)管軸LL,即CC/LL.三.自動(dòng)安平水準(zhǔn)儀自動(dòng)安平水準(zhǔn)儀和微傾式水準(zhǔn)儀在構(gòu)造上基本相同。不同的是自動(dòng)安平水準(zhǔn)儀在儀器整平后能自動(dòng)提供一條水平視線。物鏡償 十字絲目鏡自動(dòng)安平原理：視線水平時(shí)，水準(zhǔn)尺讀數(shù)為a當(dāng)視線傾斜a （小于40，） 時(shí)，十字絲由Z0點(diǎn)移到Z點(diǎn)，為使水平視線能通過Z點(diǎn)，在光

6、路上安置補(bǔ)償 器（一組棱鏡），使水平視線通過補(bǔ)償器后，偏移一個(gè)卩角，并滿足補(bǔ)償條 txa=dxp,則水平視線通過補(bǔ)償器折射后仍在十字絲交點(diǎn)處成像。 補(bǔ)償范圍為士 10左右。四、水準(zhǔn)尺和尺墊水準(zhǔn)尺有塔尺和雙面尺兩種 類型。塔尺：長度2m到5m,可以伸縮，一 般用于等外水準(zhǔn)測量和地形測量.雙面尺（直尺）：長度為3m,兩根 尺為一對，尺的兩面分別以黑色和 紅色注記，故又稱為紅黑面尺， 黑面尺的底部為零，紅面尺的底 部一根為4.687m.另一根為 4.787m.雙面尺一般用于三四、 水準(zhǔn)測量。尺墊：尺墊作轉(zhuǎn)點(diǎn)使用。由鑄鐵制 成，三角形狀，中央突起的半球放置 水準(zhǔn)尺。五、DS3型微傾式水準(zhǔn)儀的使用基本操

7、作步驟：左手拇指規(guī)則：氣泡移動(dòng)方向與左手拇指轉(zhuǎn)動(dòng)方向一致左右手同時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)基座上的兩個(gè)腳螺旋，使氣泡向中軸移動(dòng); 轉(zhuǎn)動(dòng)第三個(gè)腳螺旋使氣泡向中央移動(dòng)。3、瞄準(zhǔn)水準(zhǔn)尺松開水平制動(dòng)螺旋,在水平方向輕輕轉(zhuǎn)動(dòng)儀器，通過望遠(yuǎn)鏡上的缺口和準(zhǔn)星初步瞄 準(zhǔn)水準(zhǔn)尺，旋緊水平制動(dòng)螺旋；旋轉(zhuǎn)目鏡調(diào)焦螺旋，使十字絲清晰；旋轉(zhuǎn)物鏡調(diào)焦螺旋使水準(zhǔn)尺成像清 晰；轉(zhuǎn)動(dòng)水平微動(dòng)螺旋，使水準(zhǔn)尺影像的一側(cè)靠近十 字絲豎絲；眼睛略作上下移動(dòng)，檢査十字絲與水準(zhǔn) 尺分劃影像間是否有相對移動(dòng)（視差）:如果存在 視差，則重新進(jìn)行目鏡調(diào)焦與物鏡調(diào)焦，以消除視 差。4精平轉(zhuǎn)動(dòng)微傾螺旋,使水準(zhǔn)管氣泡居中,馬上讀數(shù)。水唯管氣泡5、讀數(shù)水準(zhǔn)儀讀數(shù)應(yīng)以中絲為

8、準(zhǔn)，從小到大方向進(jìn)行讀數(shù)，直接讀出米、分米 厘米，估讀毫米。微傾式水準(zhǔn)儀的使用安置儀器-瞄準(zhǔn)水準(zhǔn)尺注記標(biāo)精平讀數(shù)倒像0.373正像1.392自動(dòng)安平水準(zhǔn)儀使用與傾式 水準(zhǔn)儀相同，不需精平。23普通水準(zhǔn)測量一、水準(zhǔn)點(diǎn)水準(zhǔn)點(diǎn)用水準(zhǔn)測量方法測定的高程控制點(diǎn)。水準(zhǔn)點(diǎn)分為用永久水準(zhǔn)點(diǎn)和臨時(shí)水準(zhǔn)點(diǎn)。水準(zhǔn)點(diǎn)的編號(hào)一般以BM打頭。1.閉合水準(zhǔn)路線從一已知高程的水二、水準(zhǔn)路線準(zhǔn)點(diǎn)出發(fā)，經(jīng)過若 干個(gè)待定水準(zhǔn)點(diǎn)，最后又回到該已知 水準(zhǔn)點(diǎn)的路線。2.附合水準(zhǔn)路線從一已知高程的水準(zhǔn)點(diǎn)出發(fā)，經(jīng)過若聽韋到另一個(gè)BM.ARM.K3.支水準(zhǔn)路線從一已知高程的水準(zhǔn)點(diǎn)出發(fā)，經(jīng)過若干個(gè) 待定水準(zhǔn)點(diǎn)，既不閉合，也不附合的路線。三、水準(zhǔn)

9、測量的實(shí)測方法w 5畔鮒誠襯驚=H A + （工 Q - 工 b）大地水準(zhǔn)面1表2.1水準(zhǔn)測量手簿注意事項(xiàng)：水準(zhǔn)尺要豎直，轉(zhuǎn)點(diǎn)位置不能變動(dòng)，可用步量使 前后視距離相等，視線長度應(yīng)小于100米。觀測時(shí)要基本消除視差現(xiàn)象。每次讀數(shù)前都必須使符合水準(zhǔn)管氣泡居中，果斷 讀數(shù)；由小數(shù)向大數(shù)方向讀至毫米。用鉛筆記錄，不得涂改。測點(diǎn)和讀數(shù)要對應(yīng)。U!水準(zhǔn)測量的檢核方法1.計(jì)算檢核A、B兩點(diǎn)之間的高差休B等于各測站高差的 代數(shù)和，也等于后視讀數(shù)之和減去前視讀數(shù)h .r = Zh = £a-£b2.測站檢核雙儀高法：在同一測站上，用兩次不同的儀 器高度（差應(yīng)10cm左右），測出兩個(gè)高差, 進(jìn)

10、行檢核。h =丄（/?'+ hf,）2hf = a -bfh = a - bccc”DS3級 =士6mm雙面尺法：在同一測站上，用雙而尺的黑而和紅面，測 出兩個(gè)高差，進(jìn)行檢核。4685 4785a 一 b'DS3級 = h9 h "±6mm工- 0A =工h泌- Z h理=工%f h 養(yǎng)=±40平地f 艸=±12 y/n mm山地fh 九容(2)附合水準(zhǔn)路線BM.A123BM.BA =方測 _( H B _ H A)(3)支水準(zhǔn)路線 支水準(zhǔn)路線應(yīng)進(jìn)行往 返觀測來檢核。fh = 2 h往+力返A(chǔ) = % + 返h = +如-人返) fh .

11、 = ±40 y/LmmJ h容五、水準(zhǔn)測量的成果計(jì)算1.高差閉合差計(jì)算（1）閉合水準(zhǔn)路線fh =另人測_藝力理=送h濃（2）附合水準(zhǔn)路線fh=2h 測 _（日終-HQ2.閉合差容許值計(jì)算/ 容=±40 VIT/nm或 f h = ±12 y/n mm3閉合差調(diào)整調(diào)整原則:按距離（或測站數(shù)）成正比，反符號(hào)分憂。込=- X LL以公里為單位S L'或叭=-幾x n .s八1"=一幾4. 求改正后高差h =忙+S h = 2 h 理5. 計(jì)算各待定點(diǎn)的高程H、:=H始+兀H “=6 + h：£%=Hn+h；=H終表2.2閉合水準(zhǔn)路線測量計(jì)算

12、點(diǎn)號(hào)測站數(shù)實(shí)測S5差改正數(shù)改正后高差高程A51.234-101.224125.2501126.47470.538-140.5242126.9986-1.125-12-1.1373125.8617 0.597-14-0.611A125.250£25+50-500輔 助 計(jì)fb =乞 h = + 50 mm/C12A O-53?加=±12石=±60,如BM.A Q97亠壯歹小 f h - /啊n=7、n=6表2.2閉合水準(zhǔn)路線測量計(jì)算3BMA los 1 i-5knBM.Bl.Skn3 674m1.083m2.344n3.185n21.8knBM.A10km 1 15

13、km21.8kn31.2knBM.B點(diǎn)號(hào)距離實(shí)測高差改正數(shù)改正肩高差高程A1.02.344-102.334136.476113&8103.185-153.1702141.9801.81.083-181.0653143.0451怎 3.674-123686B139.3595.52.938-552.883輔 助 計(jì) 算fh =工 一(/殲一7/人)=十55 mmJh 井=±40 y/T = ±94 mm了h - fh*衣22附介水準(zhǔn)路線測雖計(jì)算2344m3.185n1.083m3.674m六.水準(zhǔn)測量的誤差分析n麴嘅聘是釆用一定方法減少或消除誤差水準(zhǔn)測量的誤差包括儀器誤

14、差觀測誤差及外界條件的影響三個(gè)方面。1 儀器誤差(1)望遠(yuǎn)鏡視準(zhǔn)軸與水準(zhǔn)管軸不平行所產(chǎn)生的誤差h応二 u廣W 二(a-Ad)-(b_Ab)前后視距離相等 = Aa IID h；DuPP/=(Din -p"収 i = 20rr; D后一D前=10m ;Ah=1mm結(jié)論：前后視距離相等.可 完全消除視準(zhǔn)軸與水準(zhǔn)竹軸 不平行所產(chǎn)生的誤差前后視距離不等h応二 u廣W 二(a-Ad)-(b_Ab)前后視距離相等p-206265秒Aa7KAbABh応二 u廣W 二(a-Ad)-(b_Ab)前后視距離相等h応二 u廣W 二(a-Ad)-(b_Ab)前后視距離相等（2）水準(zhǔn)尺誤差包括：尺長誤差；分劃

15、誤差；零點(diǎn)誤差；彎曲誤差 和接頭誤差。2.觀測誤差h応二 u廣W 二(a-Ad)-(b_Ab)前后視距離相等h応二 u廣W 二(a-Ad)-(b_Ab)前后視距離相等經(jīng)驗(yàn)上水準(zhǔn)管氣泡居中誤差為士0.15T,對于符合水 準(zhǔn)器居中梢度可提高一倍。由此引起的整平誤差例：DbOOm ;t20"： mT土 0.75mmh応二 u廣W 二(a-Ad)-(b_Ab)前后視距離相等h応二 u廣W 二(a-Ad)-(b_Ab)前后視距離相等該項(xiàng)誤差與距離成正比，遠(yuǎn)距離觀測更要精確居中。(2)讀數(shù)誤差該項(xiàng)誤差與視線長度.眼睛的分辨率、望遠(yuǎn)鏡的放 大倍數(shù)、成像是否清晰、讀數(shù)的湊整誤差和視差影響有關(guān)。若僅考慮前三項(xiàng)影響，讀數(shù)誤差為± 60Sv望遠(yuǎn)鏡的放大倍數(shù)將cose展開成級數(shù)，并取前兩項(xiàng)hh = O _ =22例：D=100m ; v = 28倍；mv=±1mm考慮到各方面因素的影響，