工程測(cè)量緒論水準(zhǔn)測(cè)量原理

1、緒論緒論1.1 建筑工程測(cè)量的任務(wù)建筑工程測(cè)量的任務(wù)n一、測(cè)量學(xué)的定義一、測(cè)量學(xué)的定義研究地球的形狀和大小和地表研究地球的形狀和大小和地表( (包括地面上各種物體包括地面上各種物體) )的幾何的幾何形狀及其空間位置的科學(xué)。形狀及其空間位置的科學(xué)。 n二、建筑工程測(cè)量工作的內(nèi)容二、建筑工程測(cè)量工作的內(nèi)容測(cè)定：是指使用測(cè)量?jī)x器和工具，通過(guò)測(cè)量和計(jì)算，得到一測(cè)定：是指使用測(cè)量?jī)x器和工具，通過(guò)測(cè)量和計(jì)算，得到一系列測(cè)量數(shù)據(jù)，或把地球表面的地形縮繪成地形圖。系列測(cè)量數(shù)據(jù)，或把地球表面的地形縮繪成地形圖。測(cè)設(shè)：又稱為放樣，是指把圖紙上規(guī)劃設(shè)計(jì)好的建筑物、構(gòu)測(cè)設(shè)：又稱為放樣，是指把圖紙上規(guī)劃設(shè)計(jì)好的建筑物、

2、構(gòu)筑物的位置在地面上標(biāo)定出來(lái)，作為施工的依據(jù)。筑物的位置在地面上標(biāo)定出來(lái)，作為施工的依據(jù)。 地面地面圖紙圖紙測(cè)定測(cè)定測(cè)設(shè)測(cè)設(shè)地物：地物：地面上的物體如河流、道路、房屋等。地面上的物體如河流、道路、房屋等。 地貌：地貌：地面高低起伏的形態(tài)。地面高低起伏的形態(tài)。 地形：地形：狹義而言是地面的高低起伏，廣義來(lái)講是地物和地狹義而言是地面的高低起伏，廣義來(lái)講是地物和地貌的總稱。貌的總稱。n三、測(cè)量在工程建設(shè)中的作用三、測(cè)量在工程建設(shè)中的作用在勘測(cè)設(shè)計(jì)階段：在勘測(cè)設(shè)計(jì)階段：為工程設(shè)計(jì)提供詳細(xì)的地面資料為工程設(shè)計(jì)提供詳細(xì)的地面資料 在施工建設(shè)階段：在施工建設(shè)階段： 將設(shè)計(jì)好的建筑物測(cè)設(shè)標(biāo)定于將設(shè)計(jì)好的建筑物

3、測(cè)設(shè)標(biāo)定于實(shí)地并指實(shí)地并指導(dǎo)施工和變形監(jiān)測(cè)導(dǎo)施工和變形監(jiān)測(cè)在峻工階段：在峻工階段： 進(jìn)行竣工測(cè)量，為工程的擴(kuò)建、改進(jìn)行竣工測(cè)量，為工程的擴(kuò)建、改建提建提供竣工圖；供竣工圖；在運(yùn)營(yíng)管理階段：在運(yùn)營(yíng)管理階段： 進(jìn)行維護(hù)測(cè)量，以便對(duì)工程進(jìn)進(jìn)行維護(hù)測(cè)量，以便對(duì)工程進(jìn)行維護(hù)保行維護(hù)保養(yǎng)，確保運(yùn)營(yíng)安全。養(yǎng)，確保運(yùn)營(yíng)安全。面水準(zhǔn)測(cè)量 場(chǎng)地平整基坑底面標(biāo)高控制標(biāo)高控制控制工程質(zhì)量控制工程質(zhì)量：建筑物建成后（甚至在施工期間）：建筑物建成后（甚至在施工期間）會(huì)因地基承載力弱或因自重和外力的作用而產(chǎn)生變會(huì)因地基承載力弱或因自重和外力的作用而產(chǎn)生變形。如大壩可能位移、高層建筑物可能傾斜形。如大壩可能位移、高層建筑物可

4、能傾斜等。等。地球表面高低起伏不規(guī)則地球表面高低起伏不規(guī)則大地體大地體旋轉(zhuǎn)橢球體旋轉(zhuǎn)橢球體球體球體前提：起伏前提：起伏/地球半徑小地球半徑小（20/6371）是人們?cè)O(shè)想有一個(gè)不受風(fēng)是人們?cè)O(shè)想有一個(gè)不受風(fēng)浪和潮汐影響的靜止海水浪和潮汐影響的靜止海水面，向陸地和島嶼延伸形面，向陸地和島嶼延伸形成一個(gè)封閉的形體成一個(gè)封閉的形體a=6378 140 mb=6356 755 m扁率扁率=（a-b）/a=1/298.257R=6371 kmn鉛垂線、水平線、水平面和水準(zhǔn)面鉛垂線、水平線、水平面和水準(zhǔn)面鉛垂線：某點(diǎn)的重力方向線，可用懸掛垂球的細(xì)線方同來(lái)表示鉛垂線：某點(diǎn)的重力方向線，可用懸掛垂球的細(xì)線方同來(lái)表

5、示水平線：與鉛垂線正交的直線水平線：與鉛垂線正交的直線水平面：與鉛垂線正交的平面稱為水平面水平面：與鉛垂線正交的平面稱為水平面水準(zhǔn)面：水準(zhǔn)面：處處處處與重力方向垂直的連續(xù)曲面與重力方向垂直的連續(xù)曲面任何自由靜止的水面都是水準(zhǔn)面任何自由靜止的水面都是水準(zhǔn)面大地水準(zhǔn)面：與不受風(fēng)浪和潮汐影響的靜止海水面相吻合大地水準(zhǔn)面：與不受風(fēng)浪和潮汐影響的靜止海水面相吻合的水準(zhǔn)面的水準(zhǔn)面水準(zhǔn)面水平線、水平面鉛垂線基基準(zhǔn)準(zhǔn)線線基準(zhǔn)面基準(zhǔn)面72.260n二、確定地面點(diǎn)位的方法二、確定地面點(diǎn)位的方法測(cè)量工作的實(shí)質(zhì)：確定地面點(diǎn)的空間位置測(cè)量工作的實(shí)質(zhì)：確定地面點(diǎn)的空間位置點(diǎn)的空間位置（三維）點(diǎn)的空間位置（三維）=該點(diǎn)在水

6、準(zhǔn)面或水平面（球面該點(diǎn)在水準(zhǔn)面或水平面（球面或平面）的位置（二維）或平面）的位置（二維） +該點(diǎn)到大地水準(zhǔn)面的鉛垂距離該點(diǎn)到大地水準(zhǔn)面的鉛垂距離（一維）（一維）坐標(biāo)坐標(biāo)高程高程n（一）、地面點(diǎn)的坐標(biāo)（一）、地面點(diǎn)的坐標(biāo)n 1、地理坐標(biāo)、地理坐標(biāo)球面坐標(biāo)系統(tǒng)球面坐標(biāo)系統(tǒng)n地面點(diǎn)在球面上的位置用經(jīng)度（地面點(diǎn)在球面上的位置用經(jīng)度（）緯度（緯度（）表示表示n如北京的地理坐標(biāo)：東經(jīng)如北京的地理坐標(biāo)：東經(jīng)116116 28 28，北緯北緯3838 54 54n19801980年國(guó)家大地坐標(biāo)系年國(guó)家大地坐標(biāo)系n大地原點(diǎn)：陜西涇陽(yáng)縣永樂(lè)鎮(zhèn)大地原點(diǎn)：陜西涇陽(yáng)縣永樂(lè)鎮(zhèn)( (大地原點(diǎn)，亦稱大地基大地原點(diǎn)，亦稱大地基

7、準(zhǔn)點(diǎn)，即國(guó)家水平控制網(wǎng)中推算大地坐標(biāo)的起標(biāo)點(diǎn)準(zhǔn)點(diǎn)，即國(guó)家水平控制網(wǎng)中推算大地坐標(biāo)的起標(biāo)點(diǎn) ) 為什么將大地原點(diǎn)設(shè)在此地？為什么將大地原點(diǎn)設(shè)在此地？中華人民共和國(guó)大地原點(diǎn)中華人民共和國(guó)大地原點(diǎn)選點(diǎn)報(bào)告選點(diǎn)報(bào)告中作了這樣的解釋：中作了這樣的解釋：“為了使大地測(cè)量成果數(shù)為了使大地測(cè)量成果數(shù)據(jù)向各方面均勻推算，原點(diǎn)最好在我國(guó)大陸的中部。據(jù)向各方面均勻推算，原點(diǎn)最好在我國(guó)大陸的中部?！倍兾鳑荜?yáng)縣永樂(lè)鎮(zhèn)石際寺村的確處在祖國(guó)大陸的中部。這陜西涇陽(yáng)縣永樂(lè)鎮(zhèn)石際寺村的確處在祖國(guó)大陸的中部。這里距我國(guó)邊界正北為里距我國(guó)邊界正北為880公里，距東北公里，距東北2500公里，距正東公里，距正東1000公里，距正南

8、公里，距正南1750公里，距西南公里，距西南2250公里，距正西公里，距正西2930公里，距西北公里，距西北2500公里。同時(shí)，這里的地質(zhì)條件比公里。同時(shí)，這里的地質(zhì)條件比較理想。較理想。 2、高斯平面直角坐標(biāo)系、高斯平面直角坐標(biāo)系大地坐標(biāo)表示地面點(diǎn)的球面坐標(biāo)，工程設(shè)計(jì)上需要大地坐標(biāo)表示地面點(diǎn)的球面坐標(biāo)，工程設(shè)計(jì)上需要點(diǎn)位平面位置。工程建設(shè)在地球曲面上完成，工程設(shè)計(jì)點(diǎn)位平面位置。工程建設(shè)在地球曲面上完成，工程設(shè)計(jì)均在平面上進(jìn)行。均在平面上進(jìn)行?！捌矫嫫矫妗迸c與“曲面曲面”必然有矛盾。高斯必然有矛盾。高斯平平面直角坐標(biāo)系是一種應(yīng)用廣泛的坐標(biāo)系統(tǒng)，可以解決這面直角坐標(biāo)系是一種應(yīng)用廣泛的坐標(biāo)系統(tǒng)，可

9、以解決這類問(wèn)題。類問(wèn)題。 3 獨(dú)立的平面直角坐標(biāo)系獨(dú)立的平面直角坐標(biāo)系投影面：投影面：用測(cè)區(qū)中心點(diǎn)用測(cè)區(qū)中心點(diǎn) a 的切平面作為投影平面的切平面作為投影平面以當(dāng)?shù)氐谋狈较驗(yàn)樽鴺?biāo)軸的正方向，平面直角坐標(biāo)系只用于小的局部地區(qū)。以當(dāng)?shù)氐谋狈较驗(yàn)樽鴺?biāo)軸的正方向，平面直角坐標(biāo)系只用于小的局部地區(qū)。一般一般選取測(cè)區(qū)的西南角為坐標(biāo)原點(diǎn)，選取測(cè)區(qū)的西南角為坐標(biāo)原點(diǎn)，縱軸為縱軸為X X軸，橫軸為軸，橫軸為Y Y軸，軸，X X軸正向?yàn)檎S正向?yàn)檎狈较?，?fù)向?yàn)檎戏较?，北方向，?fù)向?yàn)檎戏较?，Y Y軸正向?yàn)檎龞|方向，負(fù)向?yàn)檎鞣较颍ㄉ媳毕螺S正向?yàn)檎龞|方向，負(fù)向?yàn)檎鞣较颍ㄉ媳毕履献笪饔覗|），象限以順時(shí)針?lè)较蚓幪?hào)。

10、南左西右東），象限以順時(shí)針?lè)较蚓幪?hào)。面積小于面積小于25 km2不同點(diǎn)：不同點(diǎn)：1、X、Y軸方向不同軸方向不同2、象限轉(zhuǎn)向不同、象限轉(zhuǎn)向不同3、測(cè)量學(xué)中直角坐標(biāo)軸與方向相關(guān)、測(cè)量學(xué)中直角坐標(biāo)軸與方向相關(guān)相同點(diǎn)：相同點(diǎn)：1、基本要素相同、基本要素相同2、數(shù)學(xué)中的公式直接應(yīng)用到測(cè)數(shù)學(xué)中的公式直接應(yīng)用到測(cè)量中來(lái)，而無(wú)需作任何修改。量中來(lái)，而無(wú)需作任何修改。平面坐標(biāo)系與數(shù)學(xué)坐標(biāo)系平面坐標(biāo)系與數(shù)學(xué)坐標(biāo)系 n二、地面點(diǎn)的高程二、地面點(diǎn)的高程絕對(duì)高程絕對(duì)高程地面點(diǎn)到大地水準(zhǔn)面的鉛垂距離，簡(jiǎn)稱高程。地面點(diǎn)到大地水準(zhǔn)面的鉛垂距離，簡(jiǎn)稱高程。用用H表示，如表示，如HA（測(cè)量工作一般采用絕對(duì)高程，只在偏僻地區(qū)沒(méi)有已

11、知點(diǎn)才用相對(duì)高程）（測(cè)量工作一般采用絕對(duì)高程，只在偏僻地區(qū)沒(méi)有已知點(diǎn)才用相對(duì)高程）相對(duì)高程相對(duì)高程地面點(diǎn)到假定水準(zhǔn)面的鉛垂距離。用地面點(diǎn)到假定水準(zhǔn)面的鉛垂距離。用H 表表示示 H A高差高差地面兩點(diǎn)之間的高程差。用地面兩點(diǎn)之間的高程差。用h表示。表示。如：如：hAB=HB-HA= H B-H A hBA=HA-HB=H A -H BhAB=- hBA綜上所述綜上所述確定地面點(diǎn)的位置必須進(jìn)行的三項(xiàng)基本測(cè)量確定地面點(diǎn)的位置必須進(jìn)行的三項(xiàng)基本測(cè)量工作：工作： 角度測(cè)量、距離測(cè)量、高程測(cè)量角度測(cè)量、距離測(cè)量、高程測(cè)量如果把一小塊水準(zhǔn)面當(dāng)作平面看待，其如果把一小塊水準(zhǔn)面當(dāng)作平面看待，其產(chǎn)生的變形不超過(guò)測(cè)

12、量和制圖誤產(chǎn)生的變形不超過(guò)測(cè)量和制圖誤差的容許范圍差的容許范圍時(shí)，即可在局部范圍內(nèi)，用水平面代替水準(zhǔn)面，使測(cè)量和時(shí)，即可在局部范圍內(nèi)，用水平面代替水準(zhǔn)面，使測(cè)量和繪圖工作大大簡(jiǎn)化。繪圖工作大大簡(jiǎn)化。1、對(duì)距離的影響對(duì)距離的影響用水平面代替水準(zhǔn)面的限度用水平面代替水準(zhǔn)面的限度D（km）102050100D(cm)0.86.6102.6821.2D/D1/12200001/3000001/49001/12000結(jié)論：結(jié)論：在在10km為半徑的為半徑的圓面積之內(nèi)進(jìn)行距圓面積之內(nèi)進(jìn)行距離測(cè)量時(shí)，可以用水平面代替水準(zhǔn)面，而離測(cè)量時(shí)，可以用水平面代替水準(zhǔn)面，而不需考慮地球曲率對(duì)距離的影響。不需考慮地球曲率

13、對(duì)距離的影響。 2、對(duì)角度的影響、對(duì)角度的影響n從球面三角學(xué)可知，同一空間多邊形在球面上投影的各內(nèi)角和，比在從球面三角學(xué)可知，同一空間多邊形在球面上投影的各內(nèi)角和，比在平面上投影的各內(nèi)角和大一個(gè)球面角超值平面上投影的各內(nèi)角和大一個(gè)球面角超值。n式中式中 球面角超值（球面角超值（）；）；結(jié)論：當(dāng)結(jié)論：當(dāng)面積面積P為為100km2時(shí)，進(jìn)行水平角測(cè)量時(shí)，可以用水平面代替水時(shí)，進(jìn)行水平角測(cè)量時(shí)，可以用水平面代替水準(zhǔn)面，而不必考慮地球曲率對(duì)距離的影響。準(zhǔn)面，而不必考慮地球曲率對(duì)距離的影響。2RP n3、對(duì)高程的影響、對(duì)高程的影響D（km）0.20.512345h(cm)0.31283171125196結(jié)

14、論：結(jié)論：就高程測(cè)量而言，就高程測(cè)量而言，即使距離即使距離很短，也應(yīng)用水準(zhǔn)面作為測(cè)量的基很短，也應(yīng)用水準(zhǔn)面作為測(cè)量的基準(zhǔn)面，即應(yīng)顧及地球曲率對(duì)高程的準(zhǔn)面，即應(yīng)顧及地球曲率對(duì)高程的影響。影響。測(cè)量工作的基本原則測(cè)量工作的基本原則n測(cè)量工作的基本原則測(cè)量工作的基本原則測(cè)量工作的程序：測(cè)量工作的程序： 先精確地測(cè)量出少數(shù)點(diǎn)的位置，這些點(diǎn)在測(cè)區(qū)中構(gòu)成一個(gè)骨架，起先精確地測(cè)量出少數(shù)點(diǎn)的位置，這些點(diǎn)在測(cè)區(qū)中構(gòu)成一個(gè)骨架，起著控制的作用，可以將它們稱為著控制的作用，可以將它們稱為 控制點(diǎn)控制點(diǎn)，測(cè)量控制點(diǎn)的工作稱為，測(cè)量控制點(diǎn)的工作稱為控制控制測(cè)量測(cè)量。 然后以然后以控制點(diǎn)控制點(diǎn)為基礎(chǔ)，測(cè)量它周圍的地形，也

15、就是測(cè)量每一控制點(diǎn)為基礎(chǔ)，測(cè)量它周圍的地形，也就是測(cè)量每一控制點(diǎn)周圍各地形特征點(diǎn)的位置，這一工作稱為周圍各地形特征點(diǎn)的位置，這一工作稱為碎部測(cè)量碎部測(cè)量。 它可以它可以減少誤差積累減少誤差積累，保證測(cè)圖精度，還可以分幅測(cè)繪，保證測(cè)圖精度，還可以分幅測(cè)繪，加快測(cè)圖加快測(cè)圖進(jìn)度進(jìn)度。 測(cè)量工作的原則測(cè)量工作的原則 “ “從整體到局部、先控制后碎部從整體到局部、先控制后碎部”基本原則基本原則 “ “步步有檢核步步有檢核”計(jì)算中數(shù)字的湊整規(guī)則計(jì)算中數(shù)字的湊整規(guī)則 測(cè)量計(jì)算過(guò)程中，測(cè)量計(jì)算過(guò)程中，般都存在數(shù)值取位的湊整問(wèn)題。為了盡量般都存在數(shù)值取位的湊整問(wèn)題。為了盡量減弱湊整誤差對(duì)測(cè)量成果的影響，避免湊

16、整誤差的累積，在計(jì)算中通減弱湊整誤差對(duì)測(cè)量成果的影響，避免湊整誤差的累積，在計(jì)算中通常采用如下湊整規(guī)則：常采用如下湊整規(guī)則： 1、遵循、遵循“四舍六入四舍六入”的原則的原則 2、當(dāng)其后被舍去的部分等于、當(dāng)其后被舍去的部分等于0.5時(shí)，時(shí)，“五前單進(jìn)雙不進(jìn)五前單進(jìn)雙不進(jìn)”。即末。即末位湊成偶數(shù)，末位為奇數(shù)數(shù)時(shí)進(jìn)位湊成偶數(shù)，末位為奇數(shù)數(shù)時(shí)進(jìn)1，為偶數(shù)或零時(shí)末位不變。，為偶數(shù)或零時(shí)末位不變。 例如：將下列數(shù)據(jù)取舍到小數(shù)后三位。例如：將下列數(shù)據(jù)取舍到小數(shù)后三位。3.141593.142；3.513293.513；9.750509.750；4.513504.514 ；2.8545002.854；1.25

17、85011.258本課程的特點(diǎn)和要求（1）特點(diǎn)特點(diǎn)內(nèi)容多： 理論+實(shí)踐 操作+應(yīng)用實(shí)踐性強(qiáng)，責(zé)任性要求高： 必須遵照測(cè)量的規(guī)范和規(guī)則。學(xué)會(huì)和掌握測(cè)量的基本作業(yè)方法學(xué)會(huì)和掌握測(cè)量的基本作業(yè)方法 角度測(cè)量、距離測(cè)量、高程測(cè)量 （儀器的基本操作、作業(yè)程序、記錄、成果整理）學(xué)會(huì)控制測(cè)量、地形測(cè)量、施工放樣學(xué)會(huì)控制測(cè)量、地形測(cè)量、施工放樣 的基本作業(yè)方法的基本作業(yè)方法 （外業(yè)測(cè)量、內(nèi)業(yè)計(jì)算與繪圖）建立測(cè)量誤差的基本概念建立測(cè)量誤差的基本概念 （掌握測(cè)量誤差的基本理論和測(cè)量誤差的計(jì)算）完成實(shí)訓(xùn)任務(wù)，滿足實(shí)訓(xùn)要求完成實(shí)訓(xùn)任務(wù)，滿足實(shí)訓(xùn)要求 （隨堂實(shí)訓(xùn)、實(shí)訓(xùn)周）（2）學(xué)習(xí)）學(xué)習(xí)要求要求第二章第二章 水準(zhǔn)測(cè)水準(zhǔn)

18、測(cè)量量第二章第二章 水準(zhǔn)測(cè)量水準(zhǔn)測(cè)量水準(zhǔn)測(cè)量原理水準(zhǔn)測(cè)量原理水準(zhǔn)測(cè)量的方法與成果整理水準(zhǔn)測(cè)量的方法與成果整理學(xué)習(xí)要點(diǎn)學(xué)習(xí)要點(diǎn)第二章 水準(zhǔn)測(cè)量2-1 高程測(cè)量概述一、高程原點(diǎn)二、高程測(cè)量方法三、水準(zhǔn)測(cè)量等級(jí)地面點(diǎn)的高程地面點(diǎn)的高程 相對(duì)高程相對(duì)高程假定高程(多用于建筑施工)絕對(duì)高程絕對(duì)高程 地面點(diǎn)沿鉛垂線到大地水準(zhǔn)面的距離。地面點(diǎn)沿鉛垂線到大地水準(zhǔn)面的距離。2-1 高程測(cè)量概述高程測(cè)量概述1.1.高程測(cè)量高程測(cè)量 測(cè)定地面點(diǎn)高程的工作2.2.高程測(cè)量的方法高程測(cè)量的方法水準(zhǔn)測(cè)量水準(zhǔn)測(cè)量用水準(zhǔn)儀進(jìn)行高程測(cè)量的工作。是高程測(cè)量的主要方法使用儀器：水準(zhǔn)儀水準(zhǔn)儀 水準(zhǔn)儀的主要功能是能指出一條水平視線。水

19、準(zhǔn)儀的主要功能是能指出一條水平視線。其他高程測(cè)量方法其他高程測(cè)量方法：三角高程測(cè)量、GPS測(cè)量我國(guó)國(guó)家高程系統(tǒng)：黃海高程系高程系統(tǒng)：黃海高程系我國(guó)國(guó)家高程基準(zhǔn)：高程基準(zhǔn)： 1985年年國(guó)家國(guó)家高程基準(zhǔn)高程基準(zhǔn)我國(guó)取青島附近黃海平均海水面為大地水準(zhǔn)面； 人為而定，相對(duì)穩(wěn)定(我國(guó)1956年取前6年的平 均潮位作為大地水準(zhǔn)面；1985年取1953年1979 年共26年觀測(cè)的平均潮位作為大地水準(zhǔn)面)；水準(zhǔn)原點(diǎn)水準(zhǔn)原點(diǎn)建在青島市內(nèi)，作為我國(guó)的國(guó)家高程 基準(zhǔn)。1956年高程基準(zhǔn)的高程為72.289米， 1985年高程基準(zhǔn)的高程為72.260米。3.高程系統(tǒng)與高程基準(zhǔn)高程系統(tǒng)與高程基準(zhǔn)3.4.高程系統(tǒng)、等高

20、程系統(tǒng)、等級(jí)級(jí)4. 4. 水準(zhǔn)測(cè)量的等級(jí)水準(zhǔn)測(cè)量的等級(jí) 分一、二、三、四等（按精度要求、控制范圍）分一、二、三、四等（按精度要求、控制范圍）一等水準(zhǔn)測(cè)量水準(zhǔn)測(cè)量:僅在國(guó)家等級(jí)中存在僅在國(guó)家等級(jí)中存在作為國(guó)家的高程控制作為國(guó)家的高程控制, ,建立統(tǒng)一的高程基準(zhǔn)建立統(tǒng)一的高程基準(zhǔn); ;科學(xué)研究科學(xué)研究( (地殼形變、地面沉降、精密測(cè)量）地殼形變、地面沉降、精密測(cè)量）二等水準(zhǔn)測(cè)量水準(zhǔn)測(cè)量: :作為大城市的高程控制；地面沉降；精密工程測(cè)量作為大城市的高程控制；地面沉降；精密工程測(cè)量三、四等三、四等水準(zhǔn)測(cè)量水準(zhǔn)測(cè)量: :作為小地區(qū)的高程控制；普通工程測(cè)量作為小地區(qū)的高程控制；普通工程測(cè)量 2-2 水準(zhǔn)測(cè)

21、量原理水準(zhǔn)測(cè)量原理n要求：測(cè)量A，B兩點(diǎn)間的高差hn思路：在A，B上豎立標(biāo)尺，用水準(zhǔn)儀構(gòu)筑一條水平視線該視線在兩尺上截得讀數(shù)a和b 則B比A高出 h=a-b注：高差h有正有負(fù)n一、計(jì)算未知點(diǎn)高程一、計(jì)算未知點(diǎn)高程1高差法高差法測(cè)得測(cè)得A、B兩點(diǎn)間高差兩點(diǎn)間高差hAB后，如果已知后，如果已知A點(diǎn)的高程點(diǎn)的高程HA，則，則B點(diǎn)的高程點(diǎn)的高程HB為：為：這種直接利用高差計(jì)算未知點(diǎn)這種直接利用高差計(jì)算未知點(diǎn)B高程的方法，稱為高差法。高程的方法，稱為高差法。2視線高法視線高法如圖所示，如圖所示，B點(diǎn)高程也可以通過(guò)水準(zhǔn)儀的視線高程點(diǎn)高程也可以通過(guò)水準(zhǔn)儀的視線高程Hi來(lái)計(jì)算，來(lái)計(jì)算，即即 這種利用儀器視線高

22、程這種利用儀器視線高程Hi計(jì)算未知點(diǎn)計(jì)算未知點(diǎn)B點(diǎn)高程的方法，稱為點(diǎn)高程的方法，稱為視線高法。在施工測(cè)量中，有時(shí)安置一次儀器，需測(cè)定多視線高法。在施工測(cè)量中，有時(shí)安置一次儀器，需測(cè)定多個(gè)地面點(diǎn)的高程，采用視線高法就比較方便。個(gè)地面點(diǎn)的高程，采用視線高法就比較方便。ABABhHH bHHaHHiBAi二、連續(xù)水準(zhǔn)測(cè)量二、連續(xù)水準(zhǔn)測(cè)量 在實(shí)際水準(zhǔn)測(cè)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(cè)定兩點(diǎn)之間的高差。此時(shí)有必要沿 A 、 B 的水準(zhǔn)路線增設(shè)若干個(gè)必要的臨時(shí)立尺點(diǎn)，即轉(zhuǎn)點(diǎn)（用作傳遞高程）。根據(jù)水準(zhǔn)測(cè)量的原理依次連續(xù)地在兩個(gè)立尺中間安置水準(zhǔn)儀來(lái)測(cè)定相鄰各點(diǎn)間高差，求和得到

23、 A 、 B 兩點(diǎn)間的高差值，有： h 1 = a 1 b 1 h 2 = a 2 b 2 則：則： h AB = h 1 + h 2 + + h n = h = a b 結(jié)論：結(jié)論： A 、 B 兩點(diǎn)間的高差兩點(diǎn)間的高差 等于后視讀數(shù)之和減去前視讀數(shù)等于后視讀數(shù)之和減去前視讀數(shù)之和。之和。一一.水準(zhǔn)測(cè)量的儀器水準(zhǔn)測(cè)量的儀器與工具與工具 2-3 水準(zhǔn)尺和的水準(zhǔn)儀一一. .水準(zhǔn)尺、尺墊水準(zhǔn)尺、尺墊 直尺直尺：雙面(黑、紅)水準(zhǔn)尺， 尺常數(shù)4.687m、4.787m，用 于三等以下水準(zhǔn)路線測(cè)量。塔尺塔尺可伸縮，伸足為3米、 5米，用于一般工程測(cè)量。尺墊尺墊：轉(zhuǎn)點(diǎn)立尺用。2.水準(zhǔn)儀水準(zhǔn)儀二二. .水

24、準(zhǔn)儀水準(zhǔn)儀等級(jí)等級(jí)( (精度系列精度系列) )： DS05 DS1 DS3 DS10 型號(hào)下標(biāo)：毫米數(shù)，表示 1公里往、返測(cè)量的高差平 均值的中誤差(由于儀器引 起的) 。構(gòu)造構(gòu)造： 望遠(yuǎn)鏡 水準(zhǔn)器 支架 基座S3 水準(zhǔn)儀外型n一般的望遠(yuǎn)鏡只需望遠(yuǎn)，不需瞄準(zhǔn)。所以有物鏡，目鏡（加調(diào)焦鏡）即可。n測(cè)量望遠(yuǎn)鏡要能瞄準(zhǔn)。n所以要有十字絲。目標(biāo)的象與十字絲重合即瞄準(zhǔn)。望遠(yuǎn)鏡與視差望遠(yuǎn)鏡與視差望遠(yuǎn)鏡與視差望遠(yuǎn)鏡與視差測(cè)量望遠(yuǎn)鏡及十字絲測(cè)量望遠(yuǎn)鏡及十字絲上絲下絲豎絲橫絲望遠(yuǎn)鏡的十字絲n視準(zhǔn)軸：十字絲分劃中心與物鏡光心的連線。n物鏡的作用：把目標(biāo)成象（拉近）。n目鏡的作用：把十字絲（和目標(biāo)象）放大。十字絲固

25、定不動(dòng)。為了讓儀器適用于不同視力的人，目鏡可以前后調(diào)節(jié)，稱為目鏡調(diào)焦。n調(diào)焦鏡的作用：使遠(yuǎn)近不同的目標(biāo)都能成象于十字絲面上。移動(dòng)調(diào)焦鏡稱為物鏡調(diào)焦。n視差：如果目標(biāo)象沒(méi)有落在十字絲面上，則當(dāng)觀測(cè)員的眼睛上下左右移動(dòng)時(shí)，會(huì)感到目標(biāo)象與十字絲之間有相對(duì)錯(cuò)動(dòng)。這種現(xiàn)象稱為視差。視差影響瞄準(zhǔn)的精度。物鏡調(diào)焦可以消除視差。測(cè)量望遠(yuǎn)鏡水準(zhǔn)器水準(zhǔn)器圓水準(zhǔn)器 用于儀器粗平 管水準(zhǔn)器 用于儀器精平水準(zhǔn)器水準(zhǔn)器n水準(zhǔn)器分圓形和管形兩種n管水準(zhǔn)器是個(gè)玻璃容器，其縱剖面上內(nèi)側(cè)呈圓弧形?？虅澗€對(duì)稱中點(diǎn)處的切線就是水準(zhǔn)管軸?！皻馀菥又小奔此疁?zhǔn)管軸水平。n圓水準(zhǔn)器是個(gè)玻璃容器，上面有同心圓的刻劃。上蓋的內(nèi)表面是圓球形，同心

26、圓圓心處的曲率半徑就是圓水準(zhǔn)器的軸?！皻馀菥又小奔此疁?zhǔn)器的軸垂直。三、水準(zhǔn)儀的使用三、水準(zhǔn)儀的使用1、安置： 用連接螺旋把儀器固定在三腳架上2、粗平：使三腳架架頭大致水平;轉(zhuǎn)動(dòng)腳螺旋使圓水準(zhǔn)器的氣泡居中3、瞄準(zhǔn)調(diào)節(jié)目鏡：照準(zhǔn)明亮的物體（如白色的墻）調(diào)節(jié)目鏡使之適合自己的視力（十字絲最清晰）；粗瞄準(zhǔn)：轉(zhuǎn)動(dòng)儀器，利用望遠(yuǎn)鏡外殼上的準(zhǔn)星瞄準(zhǔn)目標(biāo)； 精確瞄準(zhǔn)：轉(zhuǎn)動(dòng)調(diào)焦螺旋使目標(biāo)象清晰，直至無(wú)“視差”。用微動(dòng)螺旋 慢慢轉(zhuǎn)動(dòng)望遠(yuǎn)鏡，直至精確瞄準(zhǔn)目標(biāo)為止（十字絲的縱絲靠近水準(zhǔn)尺）4、 精平 用微傾螺旋使水準(zhǔn)管氣泡居中（符合氣泡符合）5、讀數(shù) 用十字絲的橫絲在水準(zhǔn)尺上讀數(shù)（先讀毫米數(shù)，然后米，分米，厘米數(shù)。每

27、次讀四位數(shù)，“0”也 是必須記錄的數(shù)字。）水準(zhǔn)管水準(zhǔn)管的校正的校正螺絲像螺絲像片片圓水準(zhǔn)管腳螺旋2、粗平粗平用連接螺旋把儀器固定在三腳架上，固定兩個(gè)腳架，動(dòng)第三個(gè)腳架，使三腳架架頭大致水平;轉(zhuǎn)動(dòng)腳使螺旋圓水準(zhǔn)器的氣泡居中2、粗平（左手拇指法則）n物鏡的作用：把目標(biāo)成象（拉近）。n目鏡的作用：把十字絲（和目標(biāo)象）放大。十字絲固定不動(dòng)。為了讓儀器適用于不同視力的人，目鏡可以前后調(diào)節(jié)，稱為目鏡調(diào)焦。n調(diào)焦鏡的作用：使遠(yuǎn)近不同的目標(biāo)都能成象于十字絲面上。移動(dòng)調(diào)焦鏡稱為物鏡調(diào)焦。n視差：如果目標(biāo)象沒(méi)有落在十字絲面上，則當(dāng)觀測(cè)員的眼睛上下左右移動(dòng)時(shí)，會(huì)感到目標(biāo)象與十字絲之間有相對(duì)錯(cuò)動(dòng)。這種現(xiàn)象稱為視差。視

28、差影響瞄準(zhǔn)的精度。物鏡調(diào)焦可以消除視差。3、瞄準(zhǔn)水準(zhǔn)管水準(zhǔn)管的校正的校正螺絲像螺絲像片片目鏡缺口視差視差 視差：視差： 望遠(yuǎn)鏡內(nèi)目標(biāo)像與十字絲分劃板未重合。 現(xiàn)象：現(xiàn)象：觀測(cè)時(shí)，改變眼睛與目鏡的相對(duì)位置， 十字絲與目標(biāo)的像有相對(duì)移動(dòng)有相對(duì)移動(dòng)。消除視差的步驟：消除視差的步驟： 目鏡調(diào)焦，使十字絲最清晰； 物鏡調(diào)焦，使目標(biāo)像最清晰，且無(wú)視差。n符合棱鏡系統(tǒng)把水準(zhǔn)氣泡兩端成象在一起便于觀察。n若直接用肉眼觀察則因?yàn)椴Ａв泻穸?，斜視時(shí)會(huì)產(chǎn)生視差要同時(shí)觀察氣泡的兩端才能判斷氣泡是否居中n用符合棱鏡系統(tǒng)觀察，可以避免上述缺點(diǎn)。判斷“氣泡居中”的精度約可提高一倍。4、精平普通水準(zhǔn)尺水準(zhǔn)尺的分劃不是線劃式而

29、是區(qū)格式的。區(qū)格的邊緣是分劃的位置，區(qū)格內(nèi)的小數(shù)“估讀”。區(qū)格式分劃便于從遠(yuǎn)處觀察并讀數(shù)。5、讀數(shù) bc瞄準(zhǔn)與瞄準(zhǔn)與讀數(shù)讀數(shù)水準(zhǔn)測(cè)量的瞄準(zhǔn)與讀數(shù) a d b a0.7250.7256.2586.2581.5331.533自動(dòng)安平水準(zhǔn)儀原自動(dòng)安平水準(zhǔn)儀原圖圖四、自動(dòng)安平水準(zhǔn)儀（一）（一）自動(dòng)安平水準(zhǔn)儀的特點(diǎn)1、沒(méi)有水準(zhǔn)管和微傾螺旋；望遠(yuǎn)鏡和支架連成一體2、測(cè)量時(shí)，只需粗平Koni007自動(dòng)安平自動(dòng)安平水準(zhǔn)儀水準(zhǔn)儀Zeiss Koni007自動(dòng)安平水準(zhǔn)儀 2-4水準(zhǔn)測(cè)量的方法及成果處理水準(zhǔn)測(cè)量的方法及成果處理一、水準(zhǔn)點(diǎn)和水準(zhǔn)路線一、水準(zhǔn)點(diǎn)和水準(zhǔn)路線（一）水準(zhǔn)點(diǎn)（一）水準(zhǔn)點(diǎn)用水準(zhǔn)測(cè)量的方法測(cè)定的高程

30、控制點(diǎn)，稱為用水準(zhǔn)測(cè)量的方法測(cè)定的高程控制點(diǎn)，稱為水準(zhǔn)點(diǎn)，記為水準(zhǔn)點(diǎn)，記為BM(Bench Mark)。水準(zhǔn)點(diǎn)有。水準(zhǔn)點(diǎn)有永久性水準(zhǔn)點(diǎn)永久性水準(zhǔn)點(diǎn)和和臨時(shí)性水準(zhǔn)點(diǎn)臨時(shí)性水準(zhǔn)點(diǎn)兩種。兩種。（1）永久性水準(zhǔn)點(diǎn)）永久性水準(zhǔn)點(diǎn) 永久性水準(zhǔn)點(diǎn)是國(guó)家有關(guān)專業(yè)永久性水準(zhǔn)點(diǎn)是國(guó)家有關(guān)專業(yè)測(cè)量單位，按一、二、三、四等，四個(gè)等級(jí)分級(jí)，測(cè)量單位，按一、二、三、四等，四個(gè)等級(jí)分級(jí)，在全國(guó)各地建立的國(guó)家等級(jí)水準(zhǔn)點(diǎn)。有些永久性水在全國(guó)各地建立的國(guó)家等級(jí)水準(zhǔn)點(diǎn)。有些永久性水準(zhǔn)點(diǎn)的金屬標(biāo)志也可鑲嵌在穩(wěn)定的墻角上，稱為墻準(zhǔn)點(diǎn)的金屬標(biāo)志也可鑲嵌在穩(wěn)定的墻角上，稱為墻上水準(zhǔn)點(diǎn)上水準(zhǔn)點(diǎn)。 國(guó)家等級(jí)水準(zhǔn)點(diǎn)墻上水準(zhǔn)點(diǎn)（2）臨時(shí)性水準(zhǔn)點(diǎn)）

31、臨時(shí)性水準(zhǔn)點(diǎn) 臨時(shí)性的水準(zhǔn)點(diǎn)可用地面上突臨時(shí)性的水準(zhǔn)點(diǎn)可用地面上突出的堅(jiān)硬巖石或用大木樁打入地下，樁頂釘以半球出的堅(jiān)硬巖石或用大木樁打入地下，樁頂釘以半球狀鐵釘，作為水準(zhǔn)點(diǎn)的標(biāo)志。狀鐵釘，作為水準(zhǔn)點(diǎn)的標(biāo)志。建筑工程水準(zhǔn)點(diǎn)a）永久性水準(zhǔn)點(diǎn) b）臨時(shí)性水準(zhǔn)點(diǎn)（二）水準(zhǔn)路線（二）水準(zhǔn)路線在水準(zhǔn)點(diǎn)間進(jìn)行水準(zhǔn)測(cè)量所經(jīng)過(guò)的路線，稱為水準(zhǔn)路線。在水準(zhǔn)點(diǎn)間進(jìn)行水準(zhǔn)測(cè)量所經(jīng)過(guò)的路線，稱為水準(zhǔn)路線。相鄰兩水準(zhǔn)點(diǎn)間的路線稱為測(cè)段。相鄰兩水準(zhǔn)點(diǎn)間的路線稱為測(cè)段。在一般的工程測(cè)量中，水準(zhǔn)路線布設(shè)形式主要有以下三種形式。1、閉合水準(zhǔn)路線、閉合水準(zhǔn)路線 (closed leveling line) 。由已知點(diǎn) BM1 已知

32、點(diǎn) BM1 2、附合水準(zhǔn)路線、附合水準(zhǔn)路線 (annexed leveling line) 。由已知點(diǎn) BM1 已知點(diǎn) BM2 3、支水準(zhǔn)路線、支水準(zhǔn)路線 (spur leveling line) 。 由已知點(diǎn) BM1 某一待定水準(zhǔn)點(diǎn) A 。 附合水準(zhǔn)路線和閉合水準(zhǔn)路線因?yàn)橛袡z核條件，一般采用單程觀測(cè)；支水準(zhǔn)路線沒(méi)有檢核條件，必須進(jìn)行往、返觀測(cè)或單程雙線觀測(cè)，來(lái)檢核觀測(cè)數(shù)據(jù)的正確性。二、水準(zhǔn)測(cè)量的實(shí)施（外業(yè)）二、水準(zhǔn)測(cè)量的實(shí)施（外業(yè)） （一）觀測(cè)要求（一）觀測(cè)要求（1）水準(zhǔn)儀安置在離前、后視距離大致相等之處。 （2）為及時(shí)發(fā)現(xiàn)觀測(cè)中的錯(cuò)誤，通常采用“兩次儀器高法”或 “雙面尺法”。 兩次儀器高

33、法：高差之差 h-h 5mm ；雙面尺法，紅黑面讀數(shù)差 3mm h 黑 -h 紅 5mm 。 （a）兩次儀器高法（變動(dòng)10cm以上）已知HA，求HBa1b1a2b2h1=a1-b1h2=a2-b2h1-h2=f=5mm)(2121hhh水準(zhǔn)測(cè)量記錄（兩次儀器法）（b）雙面尺法已知HA，求HBa1b1a2b2h1=a1-b1h2=a2-b2h1-h2=f=5mm水準(zhǔn)測(cè)量記錄（雙面尺法）(二二)水準(zhǔn)測(cè)量記錄表水準(zhǔn)測(cè)量記錄表 注意：（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） ，只表明計(jì)算無(wú)誤，不表明觀測(cè)和記錄無(wú)誤。 四、水準(zhǔn)測(cè)量的成果處理（內(nèi)業(yè)）四

34、、水準(zhǔn)測(cè)量的成果處理（內(nèi)業(yè)） A123B+2.331m1.6km+2.813m2.1km-2.244m1.7km+1.430m2.0kmHA=45.286mHB=49.579m(一）、高差閉合差計(jì)算一）、高差閉合差計(jì)算理測(cè)hhfh理h0閉合水準(zhǔn)HB HA=H終-H始附合水準(zhǔn)無(wú)支水準(zhǔn)支水準(zhǔn)路線無(wú)閉合差，所以采用往、返測(cè)量返往hhfh（二）分配高差閉合差（二）分配高差閉合差 (1)高差閉合差限差（容許誤差）高差閉合差限差（容許誤差） 對(duì)于普通水準(zhǔn)測(cè)量，有： 式中， 高差閉合差限差，單位： mm L 水準(zhǔn)路線長(zhǎng)度，單位： km ； n 測(cè)站數(shù) (2)分配原則：分配原則： 按與距離 L 或測(cè)站數(shù) n

35、成正比，將高差閉合差反號(hào)分配到各段高差上。 ( (三三) )計(jì)算各待定點(diǎn)高程計(jì)算各待定點(diǎn)高程 用改正后的高差和已知點(diǎn)的高程，來(lái)計(jì)算各待定點(diǎn)的高程。 A123B+2.331m1.6km+2.813m2.1km-2.244m1.7km+1.430m2.0kmHA=45.286mHB=49.579m)(037. 0293. 4330. 4)()(293. 4286.45579.49mHHhfmHHhABhAB理)(10940mmLfh容(一）高差閉合差計(jì)算高差閉合差的允許值Lfh40容L-以公里為單位A123B+2.331m1.6km+2.813m2.1km-2.244m1.7km+1.430m2.

36、0kmHA=45.286mHB=49.579m)(10940)(037. 0293. 4330. 4)(mmLfmHHhfhABh容ioiholvVkmmmLfv)/(54 . 737（二 ）高差閉合差的分配水準(zhǔn)測(cè)量成果整理點(diǎn)號(hào) 距 離（km ） 測(cè)得高差（ m ）改 正 值（ m ）改 正 后 高差（m） 高 程（ m ）BM.A45.2861.6+2.331-0.008+2.323BM.147.6092.1+2.813-0.011-2.802BM.250.4111.7-1.244-0.008-2.252BM.348.1592.0+1.430-0.010+1.420BM.B7.4+4.330

37、-0.037+4.293 49.579)(037. 0293. 4330. 4)()(293. 4286.45579.49mHHhfmHHhABhAB理)(10940mmLfh容（一）精密水準(zhǔn)尺n水準(zhǔn)尺：因瓦鋼+分劃式2-6 精密水準(zhǔn)儀和電子水準(zhǔn)儀一、精密水準(zhǔn)儀和水準(zhǔn)尺2-6 精密水準(zhǔn)儀和電子水準(zhǔn)儀n格值小(=710)，氣泡長(zhǎng)、大，符合精度高；n望遠(yuǎn)鏡放大倍率高（3040），瞄準(zhǔn)精度高（15/V）n微動(dòng)螺絲精細(xì)，望遠(yuǎn)鏡微傾對(duì)高度的影響?。ǘ┚芩疁?zhǔn)儀讀數(shù)：瞄準(zhǔn)+平行玻璃板+測(cè)微分劃尺精密水準(zhǔn)儀、水準(zhǔn)尺精密水準(zhǔn)儀、水準(zhǔn)尺WILD N3、精密水準(zhǔn)精密水準(zhǔn)尺尺WILD N3WILD N3精密精密自

38、動(dòng)安平水準(zhǔn)儀自動(dòng)安平水準(zhǔn)儀精精密密水水準(zhǔn)準(zhǔn)尺尺三. 電子水準(zhǔn)儀電子水準(zhǔn)儀二、二、電子水準(zhǔn)儀也稱“數(shù)字水準(zhǔn)儀”具有自動(dòng)安平功能。自動(dòng)顯示水平視線讀數(shù)和視距。通過(guò)物鏡獲取水準(zhǔn)尺圖象，通過(guò) 儀器的處理系統(tǒng)，將圖象信息轉(zhuǎn) 換成數(shù)字顯示。能與計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)通訊?；颈苊饬巳藶榈挠^測(cè)誤差（視 差、水準(zhǔn)器精平誤差、瞄準(zhǔn)誤差、 估讀數(shù)誤差。電子水準(zhǔn)電子水準(zhǔn)儀圖儀圖電子水準(zhǔn)儀圖電子水準(zhǔn)儀圖條條碼碼尺尺測(cè)量鍵測(cè)量鍵電子水準(zhǔn)儀的電子水準(zhǔn)儀的瞄準(zhǔn)瞄準(zhǔn)要求豎絲要求豎絲位于條碼位于條碼帶上帶上電子水準(zhǔn)儀的瞄準(zhǔn)電子水準(zhǔn)儀的瞄準(zhǔn)2-7水準(zhǔn)測(cè)量的誤差分析n測(cè)量誤差主要有三種：儀器誤差操作誤差外界的影響其它n水準(zhǔn)測(cè)量也具有這些誤差水準(zhǔn)測(cè)量的儀器誤差1）圓水準(zhǔn)器軸不平行儀器縱軸LLVV2）十字絲的橫絲不水平 3）水準(zhǔn)管軸與視準(zhǔn)軸不平行LLCC水準(zhǔn)測(cè)量的操作誤差1氣泡居中不準(zhǔn)引起的誤差2水準(zhǔn)尺傾斜引起的誤差3瞄準(zhǔn)和讀數(shù)的誤差分析討論：1，設(shè)氣泡居中不準(zhǔn)引起的讀數(shù)誤差為 則毫米則秒米，氣泡格值當(dāng)視線長(zhǎng)半格氣泡氣泡5 . 22050)(222mSmmSm氣泡m2，水準(zhǔn)尺傾斜引起的誤差n水準(zhǔn)尺傾斜引起的讀數(shù)誤差 與水平視線離尺底的高度h，尺子的傾斜度 ，以及尺底的厚度b和尺子安放的情況有關(guān)。鉛垂線水平線hb尺斜211sin)cos1 (kkkbh上時(shí)，當(dāng)尺子中心放在標(biāo)