PPT工程施工測量（水準測量、導線測量）

施工工測測量量xx交通職業(yè)業(yè)技術學學院王東東一、水準準測測量一、原理理二、DS3型水準儀儀的構(gòu)造造三、水準準測量的的實施四、水準準測量的的計算五、誤差差分析水準測量量原理一、水準準測量原原理A、B兩點間的的高差為為hAB＝a－b若水準測測量前進進方向是是由A點測到B點，規(guī)定定：A點為后視點，A點尺上的的讀數(shù)a為后視讀數(shù)數(shù)B點為前視點，B點尺上的的讀數(shù)b為前視讀數(shù)數(shù)高差＝＝后視讀讀數(shù)－前前視讀數(shù)數(shù)一、水準測量量原理當a大于b時，hAB值為正當a小于b時，hAB值為負，B點低于A點。

hAB表示由A點至B點的高差；

hBA表示由B點至A點的高差，hAB＝－h(huán)BA一、水準準測量原原理直接利用用高差hAB計算B點高程的的方法稱稱為高差法。若已知A點的高程程HA，求未知知點B的高程HBHB＝HA＋hAB利用儀器器視線高高程Hi計算B點高程的的方法稱稱為視線高法法。Hi＝HA＋aHB＝HA＋（a－b）＝Hi－b若A、B兩點之間間相距較較遠或高高差較大大時連續(xù)設站站水準測測量轉(zhuǎn)點起傳遞高高程的作作用hAB＝h1＋h2＋…＋hn＝二、DS3微傾式水水準儀一）水準準儀的分分類1．按精度度劃分分為DS05、DS1、DS3、DS10等四個等等級，“D”和“S”分別為“大地測量量”和“水準儀”的漢語拼拼音第一一個字母母，下標05、1、3、10表示儀器器的精度度等級，，即“每千米往往返測高高差中數(shù)數(shù)的中誤誤差（單單位：mm）?！盌S05、DS1稱為精密水準儀儀，DS3、DS10稱為普通水準儀儀。光學水準儀儀微微傾式水準準儀自自動安平平水準儀電子水準儀儀2．按結(jié)構(gòu)劃劃分二）DS3微傾式水準準儀的基本本構(gòu)造望遠鏡、水水準器和基基座二）DS3微傾式水準準儀的基本本構(gòu)造主要由物鏡鏡、目鏡、、十字絲分分劃板、調(diào)調(diào)焦透鏡、、調(diào)焦螺旋旋和鏡筒組組成。十字絲中心心交點與物物鏡光心的的連線稱為為望遠鏡的的視準軸。二）DS3微傾式水準準儀的基本本構(gòu)造2．水準器（1）圓水準器器球面中心刻刻有一個小小圓圈，小小圓圈的中中心稱為圓水準器的的零點。通過零點的的球面法線線，稱為圓水準器軸軸。當圓水準氣氣泡中心與與零點重合合時，即氣泡居中，說明圓水水準器軸處處于鉛垂位位置。圓水準器分劃值是指氣泡由由零點向任任意方向移移動2mm時所對應的的圓心角值值。DS3水準儀圓水水準器分劃劃值一般為為8′/2mm。二）DS3微傾式水準準儀的基本本構(gòu)造2．水準器（2）管水準器器又稱水準管管，縱向圓圓孤的中心心O為管水準器的的零點，過O點的切線LL稱為水準管軸。當水準管氣氣泡中心位位于零點時時，稱為氣泡居中，此時水準準管軸處于于水平位置置。水準管圓弧弧2mm所對的圓心心角τ，稱為水準管分劃劃值。DS3水準儀的水水準管分劃劃值一般為為20″/2mm。2．水準器（（2）管水準器器管水準器的的靈敏度比比圓水準器器高得多，，因此，管管水準器用用于水準儀儀的精確整整平，而圓圓水準器只只能用于粗粗略整平。。管水準器與與符合棱鏡鏡二）DS3微傾式水準準儀的基本本構(gòu)造3.基座基座的作用支承儀器的的上部并與與三腳架相相接?；臉?gòu)成主要由軸座座、腳螺旋旋、底板和和三角壓板板。通過調(diào)節(jié)三三個腳螺旋旋可使圓水水準器氣泡泡居中，供供粗略整平平用。4.腳架腳架是用于于支撐和安安置水準儀儀的。水準儀通過過中心連接接螺旋與腳腳架相連，，并可根據(jù)據(jù)需要調(diào)節(jié)節(jié)腳架的高高度。三）水準尺尺和尺墊區(qū)格式木質(zhì)質(zhì)雙面水準準尺多用于三、、四等水準準測量，其其長度為3m。黑面尺底為零，，稱為基本本分劃（或或主尺）；；紅面尺底不為零零，其中一一根為4687mm，另一根為為4787mm，稱為輔助助分劃（或或輔尺），，兩根尺構(gòu)成成一對。1．水準尺2．尺墊尺墊用在轉(zhuǎn)點處。四）DS3水準儀的使使用水準儀的基基本操作包包括以下步步驟：1.安置儀器2.粗平四）DS3水準儀的使使用3.瞄準水淮尺尺使水準尺影影像位于十十字絲豎絲絲附近注意消除視差四）DS3水準儀的使使用4.精平5.讀數(shù)三、水準測測量的外業(yè)業(yè)施測一）水準點點為了統(tǒng)一全全國的高程程系統(tǒng)和滿滿足各種測測量的需要要，測繪部部門在各地地埋設且用水準測量量方法測定定的高程控控制點，稱為水準準點，記為為BM（BenchMark）。水準點是水水準測量引引測高程的的依據(jù)。水準點應設設在土質(zhì)堅堅實，便于于保存和使使用的地方方，永久性水準準點臨時性水準準點二）水準路路線布設1．單一水準準路線（1）閉合水準路路線如圖（a），從一個個已知高程程的水準點點BMA出發(fā)，沿一一條環(huán)形路路線進行水水準測量，，依次測定定若干個待待定高程的的水準點1、2、3、…，最后又回回到水準點點BMA，稱為閉合合水準路線線。在普通水準準測量中，，路線長一一般不超過過8km。二）水準路路線布設1．單一水準準路線（2）附合水準路路線如圖（b），從一個個已知高程程的水準點點BMA出發(fā)，沿一條路線線進行水準準測量，依依次測定若若干個待定定高程的水水準點1、2、3、…，最后附合合到另一個個已知高程程的水準點點BMB上，稱為附附合水準路路線。在普通水準準測量中，，路線長一一般不超過過8km。二）水準路路線布設1．單一水準準路線（3）支水準路線線如圖（c），從一個個已知高程程的水準點點BMA出發(fā)，沿一條路線線進行水準準測量，依依次測定若若干個待定定高程的水水準點1、2、…，最后既不不回到起始始水準點，，也不附合合到另一個個已知高程程的水準點點上，稱為為支水準路路線。由于支水準準路線缺乏乏檢核，故故路線一般般不超過4km。通常要進行往返返觀測，以以加強檢核核。二）水準路路線布設2．水準網(wǎng)（1）附合水準網(wǎng)網(wǎng)如（a），從多個個已知高程程的水準點點出發(fā)，由由若干條單單一水準路路線相互連連接而構(gòu)成成的網(wǎng)狀圖圖形。（2）獨立水準網(wǎng)網(wǎng)如（b），從一個個已知高程程的水準點點BMA出發(fā)，由若若干條單一一水準路線線相互連接接而構(gòu)成的的網(wǎng)狀圖形形。在水準網(wǎng)中中，至少連連接三條水水準路線的的水準點稱稱為結(jié)點。（a）（（b）三）普通水水準測量普通水準測測量常用于于一般工程程的高程測測量和地形形圖測繪的的圖根控制制點高程測測量。1．施測一般般要求普通水準測測量采用DS3或DS10級水準儀，，測量前應應對儀器進進行檢驗，，采用中絲讀數(shù)法法單程觀測，，施測中各各項限差應應滿足相應應測量規(guī)范范的各項要要求。2．觀測、記記錄和計算算日期：2009.5.28天氣：晴觀測者：

儀器型號：DS3703654成像：清晰記錄者：

測站測點水準尺讀數(shù)/m每站高差/m高程/m備注后視（a）前視（b）1A2.138+1.44168.200A點為水準點B點為待求點TP10.6972TP10.814－1.739TP22.5533TP21.130－0.318TP31.4484TP31.545+0.887B0.65868.471計算檢核∑a－∑b＝5.627－5.356＝+0.271∑h＝+0.271HB－HA＝+0.271HB－HA＝∑h＝∑a－∑b（說明計算無誤）3.普通水準測測量的檢核核（1）計算檢核核HB－HA＝∑h＝∑a－∑b（2）測站檢核核兩次儀器高高法在同一測站站上用兩次不同的的儀器高度度（儀器高度度差在10cm以上），測測得兩次高高差進行比比較，若兩兩次高差之之差不超過過容許值（（普通水準準測量容許許值為6mm），則取平平均值作為為該測站觀觀測高差，，否則，必必須重測。。雙面尺法保持儀器高高度不變，，用雙面尺尺的黑、紅面兩次測量高高差進行比比較，若兩兩次高差之之差不超過過容許值，，則取平均均值作為該該測站觀測測高差，否否則，必須須重測。四、水準路路線的計算算一）附合水水準路線的的計算1．高差閉合合差的計算算在水準測量量中，由于于測量誤差差的影響，，使水準路路線的實測測高差值與與應有高差差值不相等等，其差值值稱為高差閉合差差，用fh表示。fh＝Σh測－Σh理＝Σh測－（H終－H始）一）附合水水準路線的的計算2．高差閉合合差的調(diào)整整當fh≤fh容時，即可進進行高差閉閉合差的調(diào)調(diào)整。消除閉合差差的原則是：將fh反號，按與與各測段的的路線長度度或測站數(shù)數(shù)成正比地地改正各段段觀測高差差?；蚋卟罡恼龜?shù)數(shù)的計算檢核：∑Vi＝－fh水準等級適用公路等級往返較差、附合或環(huán)線閉合差（mm）檢測已測測段高差之差（mm）平原微丘區(qū)山嶺重丘區(qū)三等4000米以上特長隧道、2000米以上特大橋±12√L±3.5√n或±15√L±20√Li四等高速公路、一級公路、1000~2000米特大橋、2000~4000米隧道±20√L±6.0√n或±25√L±30√Li五等二級及以下公路、1000米以下橋梁±30√L±45√L±40√Li一）附合水水準路線的的計算3．待求點高高程的計算算根據(jù)各段改改正后的高高差和起始始點的高程程，分別求求得各待求求點的高程程。例2-1下圖為某附附合水準路路線，各測測段的路線線長、實測測高差和起起點高程如如圖所示，，該附合水水準路線的的計算結(jié)果果列于下表表中。點名路線長/km實測高差/m高差改正數(shù)/m改正后高差/m高程/mBM11.5+8.200-0.006+8.19468.933P77.1271.3-10.364-0.006-10.370Q66.7570.9-1.598-0.004-1.602R65.1550.7+1.648-0.003+1.645BM266.800∑4.4-2.114-0.019-2.133輔助計算

成果符合要求。二）閉合水水準路線的的計算高差閉合差差按下式計計算:fh＝Σh測例2-2下圖為某閉閉合水準路路線，各測測段的路線線長、實測測高差和起起點高程均均注于圖中中，該閉合合水準路線線的計算結(jié)結(jié)果列于表表中。BMAPQ-0.108m+4.312m-1.289m-2.933m15站13站19站16站HA＝88.342mRfh＝－18mmh容＝±12點名測站數(shù)實測高差/m高差改正數(shù)/mm改正后高差/m高程/m備注BMA15+4.312+4+4.31688.342A為已知點，其余為待求點P92.65813-1.289+4-1.285Q91.37319-2.933+5-2.928R88.44516-0.108+5-0.103BMA88.342∑63-0.018+180輔助計算

mmfh＜fh容，成果符合要求。三）支水準準路線的計計算設A點為已知點點，高程為為68.200m，從A點測到B點，高差為為+4.385m，若再從B點測到A點，高差為為－4.373m，此時B點高程的計算方法如下：高差閉合差差：fh＝h往+h返＝+4.385－4.373＝+0.012m高差閉合差差允許值為為：則B點的高程為為：HB＝HA+hAB＝68.200+4.379＝72.579m。fh＜fh容，說明觀測結(jié)果果符合精度要要求。微傾式水準儀儀的檢驗與校校正1.微傾式水準儀儀應滿足的幾幾何條件主要軸線有：圓水準軸L′L′管水準軸LL視準軸CC縱軸（豎軸））VV根據(jù)水準測量量的原理，水水準儀應滿足足的主要條件是LL∥CC。兩個次要條件件：①L′L′∥VV；②十字絲中絲絲⊥VV。2.微傾式水準儀儀的檢驗與校校正(1)圓水準軸平行行于儀器豎軸軸的檢驗與校正正①目的通通過檢校，可可使儀器圓水水準氣泡居中中時，儀器豎豎軸基本豎直直。②檢校方法一、微傾式水水準儀的檢驗驗與校正(2)十字絲中絲垂垂直于儀器豎豎軸的檢驗與校正正①目的通通過檢校使十十字絲中絲垂垂直于儀器豎豎軸，當豎軸軸豎直時，中中橫絲處處于水平位置置，即用中橫橫絲任何位置置在水準尺上上截得的讀數(shù)數(shù)都是相同的的。②檢校方法(3)水準管軸平行行于視準軸的檢驗與校正正①目的使水準管軸平平行于視準軸軸，當水準管管氣泡居中時時，視準軸處處于水平位置置，即獲得一一條水平視線線。視準軸和水準準管軸在豎直直面上投影是是否平行的檢檢驗，稱為i角檢驗，是水準儀檢檢校的重點。。在水平面上投投影是否平行行的檢驗，稱稱為交叉誤差檢驗驗。2.微傾式水準儀儀的檢驗與校校正②檢驗方法當儀器安置在在中點時，hAB＝（a1－x）－（b1－x）＝a1－b1無論儀器是否否存在i角，在中點上測得得的高差始終終是正確的。②檢驗方法將水準儀搬至至距B點（或A點）2m～3m處，精平后分分別讀取A點和B點上水準尺的的讀數(shù)a2和b2，則hAB′＝a2－b2△h＝hAB′－h(huán)ABi角的計算公式式為：對于DS3水準儀，一般般要求i角不得大于20″。(3)水準管軸平行行于視準軸的的檢驗與校正正③校正方法儀器靠近B點處，根據(jù)b2和hAB計算出A尺上的正確讀讀數(shù)為：a2′＝b2+hAB校正時，保持水準準儀位置不動動，轉(zhuǎn)動微傾傾螺旋，使A尺上的讀數(shù)對對準正確讀數(shù)數(shù)a2′，此時視準軸軸處于水平位位置，水準管管軸傾斜。用用校正針稍松松水準管一端端的左、右兩兩個校正螺絲絲，再拔動上上下兩個校正正螺絲，直到到水準管氣泡泡居中。五、水準測量量的誤差分析析一）儀器誤差差1．儀器檢校后后的殘余誤差差若保持前后視視距相等，i角對高差的影響響可以消除或或削弱。2．水準尺分劃劃誤差3．水準尺零點點誤差在觀測過程中中，以兩根標標尺交替放置置，并使每一一測段的測站數(shù)為偶數(shù)數(shù)，可以消除一一對水準尺黑黑面零點差的的影響。二））觀觀測測誤誤差差1．水水準準管管氣氣泡泡居居中中誤誤差差每次次讀讀數(shù)數(shù)前前，，都都應應使使水水準準管管氣氣泡泡嚴嚴格格居居中中。。2．視視差差應隨隨時時注注意意消除除視視差差。3．讀讀數(shù)數(shù)誤誤差差主要要是是估估讀讀毫毫米米值值的的誤誤差差。。4．標標尺尺傾傾斜斜誤誤差差若水水準準尺尺不不豎豎直直，，始始終終使使標標尺尺上上的的實實際際讀讀數(shù)數(shù)大大于于應應讀讀數(shù)數(shù)。。讀讀數(shù)數(shù)時時，，應應將將標標尺尺扶扶直直。。三））外外界界條條件件的的影影響響1.儀器器下下沉沉在一一個個測測站站觀觀測測時時，，采采用用“后一一前前一一前前一一后后”的觀觀測測順順序序，，可可削削弱弱儀儀器器下下沉沉對對高高差差的的影影響響。。2．尺尺墊墊下下沉沉對同同一一水水準準路路線線采采用用往返返測測高高差差取取平平均均的方方法法，，可可削削弱弱此此項項誤誤差差的的影影響響。。3．地地球球曲曲率率和和大大氣氣折折光光的的影影響響地球球曲曲率率對對高高差差的的影影響響c=S2/2Rc為地球球曲曲率率差差。當儀儀器器距距后后、、前前標標尺尺的的距距離離相相等等時時，，可可消消除除地地球球曲曲率率對對高高差差的的影影響響。。3．地地球球曲曲率率和和大大氣氣折折光光的的影影響響大氣氣折折光光引引起起的的讀讀數(shù)數(shù)誤誤差差稱稱為為大氣氣折折光光差差。消除除或或減減弱弱大大氣氣折折光光差差影影響響的的措施施：采用用前前后后視視距距相相等等的的方方法法，，選擇擇成成像像清清晰晰的的時時間間觀觀測測，，視線線離離地地面面的的高高度度不不小小于于0.3m。地球球曲曲率率c和大大氣氣折折光光r的聯(lián)聯(lián)合合影影響響稱稱為為球氣氣

f＝c－r4．溫溫度度風風力力的的影影響響在陽陽光光下下觀觀測測時時應應撐撐傘傘應選選擇擇有有利利的的氣氣侯侯條條件件二、導線線測量一、概述述二、導線線測量的的外業(yè)工工作三、導線線測量的的內(nèi)業(yè)計計算一、概述述導線測量量是平面面控制測測量的一一種方法法。所謂導線就是由測測區(qū)內(nèi)選選定的控控制點組組成的連連續(xù)折線線，見右右圖所示示。1、導線的的形式閉合導線線附合導線線支導線2、導線的的等級導線測量量的主要要技術要要求測量等級附(閉)合導線長度(km)邊數(shù)每邊測距中誤差(mm)單位權中誤差(″)導線全長相對閉合差方位角閉合差(″)三等≤18≤9≤±14≤±1.8≤1/52000≤±3.6四等≤12≤12≤±10≤±2.5≤1/35000≤±5一級≤6≤12≤±14≤±5.0≤1/17000≤±10二級≤3.6≤12≤±11≤±8.0≤1/11000≤±16注：1.n——測站數(shù)；；以以測角中中誤差為為單位權權中誤差差2.高等級公公路適用用一級導導線，其其余公路路適用二二級導線線二、導線線測量的的外業(yè)工工作(6)導線點應應盡量靠靠近路線線位置。。1、選點點實地選點點時應注意下列列幾點：：(1)導線點應應選在地地勢較高高、視野野開闊的的地點，，便于施施測周圍圍地形；；(2)相鄰兩導導線點間間要互相相通視，，便于測測量水平平角：(3)導線應沿沿著平坦坦、土質(zhì)質(zhì)堅實的的地面設設置，以以便于丈丈量距離離；(4)導線邊長長要選得得大致相相等，相相鄰邊長長不應懸懸殊過大大；(5)導線點位位置須能能安置儀儀器，便便于保存存。導線點點之之標記記圖圖草圖導線點相關位置P3李莊7.23m化肥廠8.15m獨立樹6.14m

1、選點2、測角角導線的水水平角即即轉(zhuǎn)折角角，是用用經(jīng)緯儀儀按測回法進行觀測的。在在導線點點上可以以測量導導線前進進方向的的左角或右角。3、量距距導線采用用普通鋼尺尺丈量導線邊長長或用全站儀進進行導線線邊長測量量。請參閱閱有關知知識單元元內(nèi)容。。三、導線線測量的的內(nèi)業(yè)計計算1、坐標計計算的基基本公式式（1）．根據(jù)據(jù)已知點點的坐標標及已知知邊長和和坐標方方位角計計算未知知點的坐坐標，即即坐標的的正算。1、坐標計計算的基基本公式式（2）．由兩兩個已知知點的坐坐標反算算其坐標標方位角角和邊長長，即坐坐標的反算。1、坐標計計算的基基本公式式需要指出出的是：：按坐標標反算公公式計算算出來的的坐標方方位角是是有正負負號的，，因此，，還應按按坐標增增量ΔX和ΔY的正負號號最后確確定AB邊的坐標標方位角角。也就是當當X＞０時，，應給AB加360；當X＜０時，，應給AB加180才是所求求AB邊的坐標標方位角角AB。2、坐標方方位角的的推算為了計算算導線點點的坐標標，首先先應推算算出導線線各邊的的坐標方方位角（（以下簡簡稱方位位角）。。180°°前的正負負號取用用：是當α后＜180°°時，用““+”號；當α后＞180°°時，用““–”號。導線線的轉(zhuǎn)折折角是左左角(β左)就加上；；右角(β右)就減去。。3、閉合導導線的坐坐標計算算（１）．．角度閉閉合差的的計算與與調(diào)整式中：n——閉合導線線的轉(zhuǎn)折折角數(shù)；；∑測——觀測角的的總和。。各內(nèi)角的的改正數(shù)數(shù)之和應應等于角角度閉合合差，但但符號相相反，即∑Vβ=–fβ。改正后后的各內(nèi)內(nèi)角值之之和應等等于理論論值，即即∑βi=(n-2)··180°。3、閉合合導線線的坐坐標計計算（2）．坐坐標方方位角角推算算（如如前所所述））（3）．坐坐標增增量的的計算算（4）．坐坐標增增量閉閉合差差的計計算若K≤K允，則表表明導導線的的精度度符合合要求求，否否則應應查明明原因因進行行補測測或重重測。。（4）．坐坐標增增量閉閉合差差的調(diào)調(diào)整設ＶΔXi、ＶΔYi分別為為縱、、橫坐坐標增增量的的改正正數(shù)，，即:則改正后后的坐標標增量量應為為：所有坐坐標增增量改正數(shù)數(shù)的總總和，其數(shù)數(shù)值應應等于坐坐標增增量閉閉合差差而符符號相相反，即：：（4）．坐坐標增增量閉閉合差差的調(diào)調(diào)整改正后后的坐標標增量量應為為：（5）．坐坐標推推算用改正正后的的坐標標增量量，就就可以以從導導線起起點的的已知知坐標標依次次推算算其它它導線線點的的坐標標，即即：XA=536.27mYA=328.74mA148°43’18"115.10100.09108.3294.3867.85A1234A1234112°22’24”97°03’00”105°17’06”101°46’24”123°30’06”（6）．閉合合導線線坐標標計算算示例例點號轉(zhuǎn)折角

(右)

°’

”改正后轉(zhuǎn)折角

°’

”方向角

°’

”邊長

D(m)

坐標增量(米)XY改正后增量(米)

XY坐標(米)

XY點號A1234A19703001051706101462412330061122224+12+12+12+12+12484318

1314006

2062248

2843612

3410554

484318

485.47

+0.09

-0.08

54000009703121051718101463612330181122236115.10100.09108.3294.3867.58+75.93-66.54-97.04+23.80+63.94+86.50+74.77-48.13-91.33-21.89-2-2-2-2-1-2-2-2-1-1612.18545.62448.56472.34415.26490.05441.94350.621234A536.27536.27328.74328.74A閉合導導線坐坐標計計算表表+75.91-66.56-97.06+23.78+63.93+86.52+74.79-48.11-91.32-21.880022fx=+0.09fy=-0.085395900理=540°00’00”f=∑

測-∑

理=-60”∑

容=±60=±134”4、附合合導線線的坐坐標計計算附合導導線的的坐標標計算算方法法與閉閉合導導線基基本上上相同同，但但由于于布置置形式式（見見下圖圖）不不同，，且附附合導導線兩兩端與與已知知點相相連，，因而而只是是角度度閉合合差與與坐標標增量量閉合合差的的計算算公式式有些些不同同。下下面介介紹這這兩項項的計計算方方法：：（1）.角度閉閉合差差的計計算附合導導線角角度閉閉合差差的一一般形形式可可寫為為：（2）．坐坐標增增量閉閉合差差的計計算附合導導線坐坐標增增量閉閉合差差的調(diào)整方方法以及導導線精度的的衡量量均與閉閉合導導線相相同。三、高高程放放樣一）要要點：：根據(jù)據(jù)已知知高程程點，，用水水準測測量的的方法法進行行。二）逐逐樁高高程計計算：1．縱斷斷面設設計成成果：：變坡點點樁號號BPD變