水準(zhǔn)儀測量高程的方法和步驟

1、水準(zhǔn)儀測量高程的方法和步驟2010-11-28 01:58:11| 分類：工程測量|舉報|字號訂閱教程第二章 水準(zhǔn)測量未知 2009-12-13 16:21:06 網(wǎng)絡(luò)內(nèi)容：理解水準(zhǔn)測量的基本原理；掌握 DS3型微傾式水準(zhǔn)儀、自動安平水準(zhǔn)儀的構(gòu) 造特點(diǎn)、水準(zhǔn)尺和尺墊；掌握水準(zhǔn)儀的使用及檢校方法；掌握水準(zhǔn)測量的外業(yè)實(shí)施(觀測、 記錄和檢核)及內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)處理(高差閉合差的調(diào)整)方法；了解水準(zhǔn)測量的注意事項、精 密水準(zhǔn)儀和電子水準(zhǔn)儀的構(gòu)造及操作方法。重點(diǎn)：水準(zhǔn)測量原理；水準(zhǔn)測量的外業(yè)實(shí)施及內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)處理。難點(diǎn)：水準(zhǔn)儀的檢驗與校正。§2.1 高程測量(Height Measurement )的概

2、念測量地面上各點(diǎn)高程的工作，稱為高程測量。高程測量根據(jù)所使用的儀器和施測方 法的不同，分為：(1)水準(zhǔn)測量(leveling)(2)三角高程測量(trigonometric leveling)(3)氣壓高程測量(air pressure leveling)(4) GPS測量(GPS leveling)§ 4.2 測量原理一、基本原理水準(zhǔn)測量的原理是利用水準(zhǔn)儀提供的“水平視線”，測量兩點(diǎn)間高差，從而由已知點(diǎn)高程推算出未知點(diǎn)高程。前進(jìn)方向水度尺水準(zhǔn)尺IIbHIa+IQa 后視讀數(shù)A 后視點(diǎn)b前視讀數(shù)B 前視點(diǎn)1、A、 B 兩點(diǎn)間高差：h = Hb-Hk = a-b2、測得兩點(diǎn)間高差 近刈

3、后，若已知A點(diǎn)高程 n,則可得B點(diǎn)的高程:3、視線高程："1- "十“一門十”4、轉(zhuǎn)點(diǎn)TP(turning point)的概念：當(dāng)?shù)孛嫔蟽牲c(diǎn)的距離較遠(yuǎn)，或兩點(diǎn)的高差太大, 放置一次儀器不能測定其高差時，就需增設(shè)若干個臨時傳遞高程的立尺點(diǎn)，稱為轉(zhuǎn)點(diǎn)。、連續(xù)水準(zhǔn)測量大水屋面如圖所示，在實(shí)際水準(zhǔn)測量中，A、B兩點(diǎn)間高差較大或相距較遠(yuǎn)，安置一次水準(zhǔn) 儀不能測定兩點(diǎn)之間的高差。此時有必要沿A、B的水準(zhǔn)路線增設(shè)若干個必要的臨時立 尺點(diǎn)，即轉(zhuǎn)點(diǎn)(用作傳遞高程)。根據(jù)水準(zhǔn)測量的原理依次連續(xù)地在兩個立尺中間安置水 準(zhǔn)儀來測定相鄰各點(diǎn)間高差，求和得到 A、B兩點(diǎn)間的高差值，有：h 1 = a

4、1 b 1h 2 = a 2 b 2貝U: h AB = h 1 + h 2 + h n =2 h = 2 a - 2 b結(jié)論：A、B兩點(diǎn)間的高差 等于后視讀數(shù)之和減去前視讀數(shù)之和。§ 4.3 準(zhǔn)儀和水準(zhǔn)尺一、水準(zhǔn)儀(level)如圖所示，由望遠(yuǎn)鏡、水準(zhǔn)器和基座三部分組成。自動安平水準(zhǔn)儀DS3微傾式水準(zhǔn)儀1、望遠(yuǎn)鏡(telescope)由物鏡、目鏡和十字絲(上、中、下絲)三部分組成。物能眥粒期恥物使I字世分劃版陶危透隨H統(tǒng)調(diào)I焦事皆精度低，用于粗略整平；水準(zhǔn)管 (bubble tube)2、水準(zhǔn)器(bubble)有兩種:圓水準(zhǔn)器(circular bubble)精度高，用于精平。特性

5、：氣泡始終位于高處，氣泡在哪處，說明哪處高3、基座(tribrach)二、水準(zhǔn)尺(leveling staff)水準(zhǔn)尺主要有：單面尺、雙面尺和塔尺。1、尺面分劃為1cm ,每10cm處(E字形刻劃的尖端)注有阿拉伯?dāng)?shù)字2、雙面尺的紅面尺底刻劃：一把為 4687mm,另一把為4787mm。、尺墊(staff plate)放置在轉(zhuǎn)點(diǎn)上，為防止觀測過程中水準(zhǔn)尺下沉。四、水準(zhǔn)儀的使用操作程序：粗平一一瞄準(zhǔn)一一精平一一讀數(shù)（一）粗平一一調(diào)節(jié)腳螺旋，使圓水準(zhǔn)氣泡居中。1、方法：對向轉(zhuǎn)動腳螺旋1、2 使氣泡移至1、2方向的中間一一轉(zhuǎn)動腳 螺旋3 ,使氣泡居中。2、規(guī)律：氣泡移動方向與左手大拇指運(yùn)動的方向一致

6、。（二）瞄準(zhǔn)1、方法：先用準(zhǔn)星器粗瞄，再用微動螺旋精瞄。2、視差概念：眼睛在目鏡端上下移動時，十字絲與目標(biāo)像有相對運(yùn)動。產(chǎn)生原因：目標(biāo)像平面與十字絲平面不重合。消除方法：仔細(xì)反復(fù)交替調(diào)節(jié)目鏡和物鏡對光螺旋。（三）精平1、方法：如圖所示微傾式水準(zhǔn)儀（tilt level） ,調(diào)節(jié)微傾螺旋，使水準(zhǔn)管氣泡成 像拋物線符合。2、說明：若使用自動安平水準(zhǔn)儀（compensator level ）,儀器無微傾螺旋，故不 需進(jìn)行精平工作。（四）讀數(shù)精平后，用十字絲的中絲在水準(zhǔn)尺上讀數(shù)1、方法：從小數(shù)向大數(shù)讀，讀四位。米、分米看尺面上的注記，厘米數(shù)尺面上的格 數(shù)，毫米估讀。2、規(guī)律：讀數(shù)在尺面上由小到大的方向

7、讀。故對于望遠(yuǎn)鏡成倒像的儀器，即從上往 下讀，望遠(yuǎn)鏡成正像的儀器，即從下往上讀。如圖所示，從小向大讀四位數(shù)為0.725米。§ 4.4 準(zhǔn)測量的實(shí)施與成果整理、水準(zhǔn)點(diǎn)(Bench Mark)通過水準(zhǔn)測量方法獲得其高程的高程控制點(diǎn)，稱為水準(zhǔn)點(diǎn) BM , 一般用表示。有永久 性和臨時性兩種。(見圖)二、水準(zhǔn)路線(leveling line)水準(zhǔn)路線依據(jù)工程的性質(zhì)和測區(qū)情況，可布設(shè)成以下幾種形式：1、閉合水準(zhǔn)路線(closed leveling line) 。由已知點(diǎn)BM1已知點(diǎn)BM12、附合水準(zhǔn)路線(annexed leveling line) 。由已知點(diǎn)BM1已知點(diǎn)BM23、支水準(zhǔn)路線(

8、spu門eveling line) 。 由已知點(diǎn)BM1某一待定水準(zhǔn)點(diǎn) A 。4、水準(zhǔn)網(wǎng)：若干條單一水準(zhǔn)路線相互連接構(gòu)成的圖形三、水準(zhǔn)測量的實(shí)施(外業(yè))1、觀測要求如圖，有：(1)水準(zhǔn)儀安置在離前、后視距離大致相等之處。(2)為及時發(fā)現(xiàn)觀測中的錯誤，通常采用“兩次儀器高法”或“雙面尺法”。-h兩次儀器高法：高差之差h- h'< ±5mm ;雙面尺法，紅黑面讀數(shù)差<±3mm2) h黑 紅 ± 5mm。2、水準(zhǔn)測量記錄表前粘起片王港只.我地霜靠平后隔震符建后鹿解錢1EWA1. 134TT1L撲7-0 5432TT11.444TT21 32440 12

9、03TFER3:0 675_ we4TP3,1.020 wTT41.儂+0 3855m1.422BflB1. 304+0.11BXT.64E5,«16+ 1(JE6注意：（1）起始點(diǎn)只有后視讀數(shù)，結(jié)束點(diǎn)只有前視讀數(shù)，中間點(diǎn)既有后視讀數(shù)又有 前視讀數(shù)。（2） 2盤,2為，只表明計算無誤，不表明觀測和記錄無誤。四、水準(zhǔn)測量的成果處理（內(nèi)業(yè)）（一）計算閉合差：飛工飛三1、閉合水準(zhǔn)路線：久 4% 工%=工嵋2、附合水準(zhǔn)路線：久4%（二）分配高差閉合差1、高差閉合差限差（容許誤差）工*=±4。庶適用于平原區(qū)對于普通水準(zhǔn)測量，有：工薪=±12而適用于山區(qū)式中，兒右一一高差閉合

10、差限差，單位： mmL 水準(zhǔn)路線長度，單位：km ; n 測站數(shù)2、分配原則：按與距離L或測站數(shù)n成正比，將高差閉合差反號分配到各段高差上。(三)計算各待定點(diǎn)高程用改正后的高差和已知點(diǎn)的高程，來計算各待定點(diǎn)的高程五、水準(zhǔn)測量的成果實(shí)例【例】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(diǎn)，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(diǎn)問 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為單位)，試計 算待定點(diǎn)1、2、3點(diǎn)的高程。解算如下:第一步計算高差閉合差:fk =始)= 4330-4 293 = 37g耽)第二步計算限差：

11、；一)因為1al 4力中 | ,可進(jìn)行閉合差分配"-5刑網(wǎng)/燈第三步計算每km改正數(shù)：L第四步計算各段高差改正數(shù)：匕二% 金。四舍五入后，使N口二一%故有：V 1 =- 8mm , V 2 =- 11mm , V 3 =- 8mm , V 4 =- 10mm 。第五步計算各段改正后高差后，計算 1、2、3各點(diǎn)的高程。改正后高差=改正前高差+改正數(shù)V iH 1 =H BM-A +(h 1 +V 1 )=45.286+2.323=47.609(m)H 2 =H 1 +(h 2 +V 2 )=47.509+2.802=50.411(m)H 3 =H 2 +(h 3 +V 3 )=50.31

12、1-2.252=48.159(m)HBM-B =H 3 +(h 4 +V 4 )=48.059+1.420=49.579(m)可用EXCEL軟件計算如下圖:BC I DEF表2-3等外水港河量的成果處理232_1 一5. |-6 !7810iij點(diǎn)名BM-A2fcM-B和閉合差(m)閉和差允許值(m)路線長的n)觀測高差(m)改正數(shù)(m)改正后高差(m)1.2.7.4_J). 0370. 10881182. 331-0,008(X 0165-2. EM -C.0085MIIVR L43-4.33-O. 01-0.0372. 3232.號唾-1 2K54. 29348, 149.12 kni高差

13、改正數(shù))-0.005§ 4.5 準(zhǔn)儀的檢驗與校正一、水準(zhǔn)儀軸線的幾何關(guān)系水準(zhǔn)儀軸線應(yīng)滿足的幾何條件是：1、水準(zhǔn)管軸LL/ 視準(zhǔn)軸CC2、圓水準(zhǔn)軸L ' L ' / 豎軸VV3、橫絲要水平(即：±豎軸VV )如下圖所示：、水準(zhǔn)儀的檢驗與校正（一）圓水準(zhǔn)器的檢驗與校正1、檢驗：氣泡居中后，再將儀器繞豎軸旋轉(zhuǎn)180 ° ,看氣泡是否居中2、校正：用腳螺旋使氣泡向中央移動一半，再用撥針撥動三個“校正螺旋”， 使氣泡居中。!31：同芯絡(luò)州校正理（二）十字絲橫絲的檢驗與校正1、檢驗:整平后，用橫絲的一端對準(zhǔn)一周定點(diǎn)P，轉(zhuǎn)動微動螺旋，看P點(diǎn)是否沿著橫絲移動2、校

14、正：旋下目鏡處的十字絲環(huán)外罩，轉(zhuǎn)動左右2個“校正螺絲”I產(chǎn)絲酎期板中罩近鐐筒卜字線校上蝶線 卜字絲分劃板分劃板座（口壓環(huán)螺外一（。 展環(huán)=_=（三）水準(zhǔn)管軸平行于視準(zhǔn)軸（i角）的檢驗與校正1、檢驗:(1)平坦地上選 A、B兩點(diǎn)，約50m 。(2)在中點(diǎn)C架儀，讀取a 1 、b 1 ，得h 1 =a 1 -b 1(3)在距B點(diǎn)約2 3m處架儀，讀取a 2 、b 2 ，得h 2 =a 2 -b 2(4)若h 2*h 1 ,則水準(zhǔn)管軸不平行于視準(zhǔn)軸，有i角。因為h1為正確高差b2的誤差可忽略不計，故有：什也一瓦=p%對于S 3水準(zhǔn)儀，若i角大于 20”時，需校正2、校正方法有二種：(1)校正水準(zhǔn)管旋

15、轉(zhuǎn)微傾螺旋，使十字絲橫絲對準(zhǔn) (a 2 ' =h 1 +b 2 ),撥動水準(zhǔn)管“校正螺絲”， 使水準(zhǔn)管氣泡居中。(2)校正十字絲一一可用于自動安平水準(zhǔn)儀保持水準(zhǔn)管氣泡居中，撥動十字絲上下兩個“校正螺絲”，使橫絲對準(zhǔn)a2 ' o§ 4.6 動安平、精密、電子水準(zhǔn)儀簡介一、自動安平水準(zhǔn)儀(compensato門evel)1-原理一一與普通水準(zhǔn)儀相比，在望遠(yuǎn)鏡的光路上加了一個補(bǔ)償器。2-使用一一粗平后，望遠(yuǎn)鏡內(nèi)觀察警告指示窗若全部呈綠色，方可讀數(shù)；最好狀態(tài) 是指示窗的三角形尖頂與橫指標(biāo)線平齊。3-檢校一一與精通水準(zhǔn)儀相比，要增加一項補(bǔ)償器的檢驗，即：轉(zhuǎn)動腳螺旋，看警 告指示

16、窗是否出現(xiàn)紅色；以此來檢查補(bǔ)償器是否失靈。二、精密水準(zhǔn)儀 (precise level )(每公里往返平均高差中誤差 1mm )1、精密水準(zhǔn)儀一一提供精確的水平視線和精確讀數(shù)。精密水準(zhǔn)儀2、精密水準(zhǔn)尺刻度精確(鈿鋼帶水準(zhǔn)尺inva門eveling staff)3、讀數(shù)方法(1)精平后，轉(zhuǎn)動測微螺旋，使十字絲的楔形絲精確夾準(zhǔn)某一整分劃線。(2)讀數(shù)時，將整分劃值和測微器中的讀數(shù)合起來。如 ：14865.0mm測低尺寸管水準(zhǔn)氣泡 觀察甯祝煬堂近論祝場6465 二66 67 ：三、數(shù)字水準(zhǔn)儀(digital level) 及條紋碼水準(zhǔn)尺(coding level staff)1、具有自動安平、顯示讀數(shù)和視距功能。2、能與計算機(jī)數(shù)據(jù)通訊，避免了人為觀測誤差。§ 4.7 準(zhǔn)測量誤差及注意事項來源有：儀器誤差、操作誤差、外界條件影響。一、儀器誤差主要有：視準(zhǔn)軸不平行于水準(zhǔn)管軸(i角)的誤差、水準(zhǔn)尺誤差二、操作誤差主要有：水準(zhǔn)氣泡未嚴(yán)格居中、視差、估讀誤差、水準(zhǔn)尺未豎直。三、外界條件影響的誤差主要有：儀器下沉、尺墊下沉、地球曲率、大氣折光、氣溫和風(fēng)力。四、水準(zhǔn)測量的注意事項：（一）觀測：1、觀測前應(yīng)認(rèn)真按要求檢驗水準(zhǔn)儀和水準(zhǔn)尺；2、儀器應(yīng)安置在土質(zhì)堅實(shí)處，并踩實(shí)三角架；3、前后視距應(yīng)盡可能相等；4、每次讀數(shù)前要消除視差，只有當(dāng)符合水準(zhǔn)氣泡居中后才能讀數(shù)；5、注意對儀