二等水準測量

1、沉降觀測(二等水準測量)實訓(xùn)一、目 的1、通過一條水準環(huán)線的施測，掌握二等精密水準測量的觀測和記錄，使所學(xué)知識得到一次實際的應(yīng)用。、熟悉精密水準測量的作業(yè)組織和一般作業(yè)規(guī)程。二、要 求、熟悉DS1型水準儀的構(gòu)造及使用方法,銦瓦尺的讀數(shù)方法及掌握測量過程中的技術(shù)要領(lǐng);、掌握計算環(huán)線閉和差。三、儀器及工具DS1型精密水準儀一臺，銦瓦水準尺一對，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、精密水準儀的構(gòu)造 精密水準儀主要用于國家一、二等水準測量和高精度的工程測量中，例如建筑物沉降觀測，大型精密設(shè)備安裝等測量工作。精密水準儀的構(gòu)造與DS3水準儀基本相同，也是由望遠鏡、

2、水準器和基座三部分組成。其不同之點是：水準管分劃值較小，一般為10/2mm；望遠鏡放大率較大，一般不小于40倍；望遠鏡的亮度好，儀器結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，受溫度的變化影響小等。為了提高讀數(shù)精度，精密水準儀設(shè)有光學(xué)測微器，如所示是其工作原理示意圖，它由平行玻璃板、傳動桿、測微輪和測微尺等部件組成。平行玻璃板裝置在望遠鏡物鏡前，其旋轉(zhuǎn)軸與平行玻璃板的兩個平面相平行，并與望遠鏡的視準軸成正交。平行玻璃板通過傳動桿與測微尺相連。測微尺上有100個分格，它與水準尺上一個分格（1cm或5mm）相對應(yīng)，所以測微時能直接讀到0.1mm（或0.05mm）。當(dāng)平行玻璃板與視線正交時，視線將不受平行玻璃板的影響，對準水準尺上B

3、處，讀數(shù)為146（cm）+a。轉(zhuǎn)動測微帶動傳動桿，使平行玻璃板繞旋轉(zhuǎn)軸俯仰一個小角，這時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)視線下移對準水準尺上146cm分劃時，從測微分劃尺上可讀出a的數(shù)值。如所示是我國北京測繪儀器廠生產(chǎn)的DS1級水準儀，光學(xué)測微器最小讀數(shù)為0.05mm。2、精密水準尺的構(gòu)造精密水準儀必須配有精密水準尺。這種水準尺一般都是在木質(zhì)尺身的槽內(nèi)，引張一根因瓦合金帶。在帶上標有刻劃，數(shù)字注在木尺上。精密水準尺的分劃值有1cm如圖（a）和0.5cm如圖（b）兩種,DS1級水準儀配套用的精密水準尺，為0.5cm分劃，該尺只有基本分劃而無輔助分劃。左面

4、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)。小三角形表示半分米處，長三角形表示分米的起始線。厘米分劃的實際間隔為5mm，尺面值為實際長度的兩倍；所以，用此水準尺觀測高差時，須除以2才是實際高差值。四、精密水準儀的使用方法水準儀的使用包括儀器的安置、粗略整平、瞄準水準尺、精平和讀數(shù)等操作步驟。 一、安置水準儀 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 粗平是借助圓水準器的氣泡居中，使儀器豎軸大致鉛垂，從而視準軸粗略水平。在整

5、平的過程中，氣泡的移動方向與左手大拇指運動的方向致。 三、瞄準水準尺 首先進行目鏡對光，即把望遠鏡對著明亮的背景，轉(zhuǎn)動目鏡對光螺旋，使十字絲清晰。再松開制動螺旋，轉(zhuǎn)動望遠鏡，用望遠鏡筒上的照門和準星瞄準水準尺，擰緊制動螺旋。然后從望遠鏡中觀察；轉(zhuǎn)動物鏡對光螺旋進行對光，使目標清晰，再轉(zhuǎn)動微動螺旋，使豎絲對準水準尺。 當(dāng)眼睛在目鏡端上下微微移動時，若發(fā)現(xiàn)十字絲與目標影像有相對運動，這種現(xiàn)象稱為視差。產(chǎn)生視差的原因是目標成像的平面和十字絲平面不重合。由于視差的存在會影響到讀數(shù)的正確性，必須加以消除。消除的方法是重新仔細地進行物鏡對光，直到眼睛上下移動，讀數(shù)不變?yōu)橹埂４藭r，從目鏡端見到十字絲與目標的

6、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氣泡觀察窗看水準管氣泡，右手轉(zhuǎn)動微傾螺旋，使氣泡兩端的像吻合，即表示水準儀的視準軸已精確水平。這時，即可用十字絲的中絲在尺上讀數(shù)?，F(xiàn)在的水準儀多采用倒像望遠鏡，因此讀數(shù)時應(yīng)從小往大，即從上往下讀。先估讀毫米數(shù)，然后報出全部讀數(shù)。 精平和讀數(shù)雖是兩項不同的操作步驟，但在水準測量的實施過程中，卻把兩項操作視為一個整體；即精平后再讀數(shù)，讀數(shù)后還要檢查管水準氣泡是否完全符合。只有這樣，才能取得準確的讀數(shù)。精密水準儀的操作方法與一般水準儀基本相同，不同之處是用光學(xué)測微器測出不足一個分格的數(shù)值。即在儀器精確整平（用微傾螺旋使目鏡視場左面的符合水準氣

7、泡半像吻合）后，十字絲橫絲往往不恰好對準水準尺上某一整分劃線，這時就要轉(zhuǎn)動測微輪使視線上、下平行移動使十字絲的楔形絲正好夾住一個整分劃線，如所示，被夾住的分劃線讀數(shù)為1.97m。視線在對準整分劃過程中平移的距離顯示在目鏡右下方的測微尺讀數(shù)窗內(nèi)，讀數(shù)為1.50mm。所以水準尺的全讀數(shù)為1.97+0.0015=1.9715m，而其實際讀數(shù)是全讀數(shù)除以2，即0.98575m。五、觀測時間及氣象條件水準觀測應(yīng)在標尺分化線成像清析而穩(wěn)定時進行。下列情況下不應(yīng)進行觀測：a)日出后及日落前30min內(nèi)；b)太陽中天前后各約2h內(nèi)（可根據(jù)地區(qū)、季節(jié)及氣候情況，適當(dāng)增減，最短間歇時間不短于2h）；c)標尺分劃線

8、影像劇烈跳動時；d)氣溫突變時；e)風(fēng)力過大而使標尺及儀器不能穩(wěn)定時。六、實習(xí)步驟、人員組成精密水準觀測組由67人組成，具體分工是：觀測一人，記錄一人，扶尺二人，量距二人。、限差及作業(yè)規(guī)定（）、視線高度不得低于0.5m，視線長度一般取不大于50m，前后視距差應(yīng)小于1m。測段距離累積差小于3m。（）、一測段的測站數(shù)布置成偶數(shù)，儀器和前后標尺應(yīng)盡量在一條直線上。（）、觀測時要注意消除視差，氣泡嚴格居中，各種螺旋均應(yīng)旋進方向終止。（）、視距讀至1mm，基輔分劃讀至0.1mm，基輔高差之差0.6mm。（）、上絲與下絲的平均值與中絲基本分劃之差，對于0.5cm刻劃標尺應(yīng)1.5mm，對于1.0cm刻劃標尺

9、應(yīng)3.0mm。（）、各項記錄正確整齊，清晰，嚴禁涂改。原始讀數(shù)的米、分米值有錯時，可以整齊地劃去，現(xiàn)場更正，但厘米及其以下讀數(shù)一律不得更改，如有讀錯記錯，必須重測，嚴禁涂改。（）、每一站上的記錄、計算待檢查全部合格后才可遷站。（）、測完一閉合環(huán)計算環(huán)線閉合差，其值應(yīng)小于mm，為環(huán)線長度，以公里為單位。、觀測程序精密水準測量中采用如下的觀測程序：往測奇數(shù)站的觀測程序為：后前前后往測偶數(shù)站的觀測程序為：前后后前返測奇數(shù)站的觀測程序為：前后后前返測偶數(shù)站的觀測程序為：后前前后在一個測站上的觀測步驟（以往測奇數(shù)站為例）為：（）、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水平，測站在

10、松軟土質(zhì)條件下的，應(yīng)用腳將三腳架的三個腳踩入泥土中，使其平穩(wěn)，其次，將儀器置于三腳架承臺上，用固定螺母固定，使其不能移動，第三，粗平，將粗平水準管的其中一個與水準儀基座的一邊保持平行，調(diào)節(jié)水準管與基座齊平一邊的兩個腳螺旋，使水準管氣泡居中，然后，調(diào)節(jié)另一個腳螺旋，使另一側(cè)的粗平水準管氣泡居中，最后，轉(zhuǎn)動照準部，檢驗兩個粗平水準管氣泡是否居中，不居中繼續(xù)調(diào)節(jié)，若居中則進行下步操作；（）、瞄準。望遠鏡對準后視水準標尺，轉(zhuǎn)動傾斜螺旋使符合水準氣泡兩端影像分離不得大于3mm，用上、下視距絲平分水準標尺的相應(yīng)基本分劃讀取視距。讀數(shù)時標尺分劃的位數(shù)和測微器的第一位數(shù)共四個數(shù)字要連貫出。（）、接著轉(zhuǎn)動傾斜螺

11、旋使氣泡影像精密符合，并轉(zhuǎn)動測微螺旋使楔形絲照準基本分劃，讀分劃線三位數(shù)和測微器三位數(shù)。（）、旋轉(zhuǎn)望遠鏡照準前視水準尺，使氣泡精密居中，用楔形絲照準基本分劃并讀數(shù)，然后按下、上絲視距絲讀取視距。（）、用楔形絲對準輔助分劃進行讀數(shù)。（）、再轉(zhuǎn)向后視標尺，轉(zhuǎn)動傾斜螺旋使氣泡影像精密符合，進行輔助分劃的讀數(shù)。至此一個測站的觀測工作結(jié)束。以上為奇數(shù)的后前前后觀測程序，偶數(shù)站的觀測程序為前后后前。4、間歇與檢測（1）觀測間歇時，最好在水準點上結(jié)束。否則，應(yīng)在最后一站選擇兩個堅穩(wěn)可靠、光滑突出、便于放置標尺的固定點，作為間歇點。如無固定點可選擇，則間歇前應(yīng)對最后兩測站的轉(zhuǎn)點尺樁（用尺臺作為轉(zhuǎn)點尺承時，可用

12、帶三個帶帽釘?shù)哪緲叮┳鐾咨瓢仓茫鳛殚g歇點。（2）間歇后應(yīng)對間歇點進行檢測，比較任意兩尺承點間歇前后所測高差，若符合限差要求，即可由此起測，若超過限差，可變動儀器高度再測一次，如仍超過限差，應(yīng)從上一水準點起測。（3）檢測成果應(yīng)在計算手簿中保留，但計算高差時不采用。七、外業(yè)計算 水準測量外業(yè)計算的項目： a）外業(yè)手簿的計算； b）外業(yè)高差和概略高程表的編算； c）每千米水準測量偶然中誤差的計算； d）附合路線與環(huán)線閉合差的計算； e）每千米水準測量全中誤差的計算。 1、外業(yè)高差和概略高程表的編算（略） 2、偶然中誤差的計算在測量時，即使排除了產(chǎn)生系統(tǒng)誤差的因素（實際上不可能也沒有必要絕對排除），

13、進行了精心的觀測，仍然會存在一定的誤差，這類由于偶然的或不確定的因素所造成的每一次測量值的無規(guī)則變化（漲落），叫做偶然誤差，或隨機誤差。由于實踐和理論證明，觀測誤差服從正態(tài)分布，為了衡量誤差分布的密集或離散的程度，對一系列帶有偶然誤差的觀測值，運用概率統(tǒng)計的方法來消除他們之間的不均值，求出未知量的最可靠值，評定測量成果的精度和質(zhì)量，測量上就引入了統(tǒng)計學(xué)中的標準差，把它稱為中誤差，測角、測邊和測高差都有中誤差，但只有高程才有全中誤差。 每千米水準測量偶然中誤差M按下列計算式計算：M=/R/4*N 式中 -測段往返測高差不符值,單位為毫米(mm); R-測段長度,單位為千米(km) N-測段數(shù) 3

14、、全中誤差的計算根據(jù)環(huán)線閉合差和相應(yīng)環(huán)的水準路線周長而計算的中誤差，也稱水準測量每千米距離的高差中數(shù)的全中誤差。 每千米水準測量全中誤差Mw按下列計算式計算：Mw=WW/F/N 式中 W-經(jīng)過各項改正后的水準環(huán)閉合差，單位為毫米(mm); F-水準環(huán)線周長單位為千米(km) N-水準環(huán)數(shù) 4、平差的計算 每測完一個閉合水準路線后，會累計產(chǎn)生一個誤差，計算該誤差是否在誤差允許范圍內(nèi)后，如果不滿足，應(yīng)重新測量這一閉合水準線路，如果誤差在允許范圍內(nèi)，則需要將誤差平均到每個測站上，即平差。 二等水準測量允許誤差采用下列公式計算 f允= - L為閉合水準線路長度，單位KM 平差采用下列公式計算 Ni=-F實*Li/L Ni為第i站平差數(shù), F實為閉合水準路線實際誤差數(shù), Li為第i站長度,L為閉合水準路線總長度。八、注意事項、觀測前30min，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)各測站上安置水準儀三腳架時，應(yīng)使其中兩腳與水準路線的方向平行，而第三腳輪換置于測量方向的左側(cè)和右側(cè)；3、除路線轉(zhuǎn)彎外，每一測站上儀器與前后標尺的三個位置應(yīng)盡量在一條直線上；4、不應(yīng)為了增加標尺讀數(shù)而將尺樁（臺）安置在壕坑中；5、在觀測中，不允許為通過限差規(guī)定而湊數(shù)，以免成果失去真實性；6、記錄員除了記錄和計算外