第3章水準測量修改新1

第三章水準測量§3.1

水準測量原理§3.2水準儀構(gòu)造及使用§3.3水準測量的施測方法§3.4水準測量的校核與高程計算§3.5水準儀類型簡介§3.6水準儀的檢驗與校正內(nèi)容提要

§3.1水準測量原理一、水準測量概述獲得某點的高程；一般測高差，根據(jù)已知點的高程，求算未知點的高程

水準測量（采用水準儀和水準尺根據(jù)水平視線測定兩點的高差，適用于平坦地區(qū)）

三角高程測量（用經(jīng)緯儀和測距儀測定垂直角和距離，按照三角原理計算兩點間的高差，適用于非平坦地區(qū)）二、水準測量原理

利用水準儀提供水平視線，讀取水準尺的讀數(shù)，測定兩點間的高差，根據(jù)已知點高程推求未知點高程。如圖：視線高法Hi=HA+aHB=Hi－b高差法當a>b時，hAB為正，B高于A；當a<b時，hAB

為負，B低于A。hAB=a–bHB=HA+hAB

高差法：利用高差計算高程。（安置一次儀器測定一個前視點高程時采用）

視線高法：利用視線高計算高程。（安置一次儀器測定多個前視點高程時采用）

水準測量所使用的儀器、工具：水準儀水準尺尺墊一、水準儀的分類按構(gòu)造來分

可分為三類，即微傾水準儀，自動安平水準儀和激光水準儀。按精度指標劃分

我國水準儀按照儀器所能達到的每公里往返高差平均數(shù)的中誤差這一精度來劃分，共分四個精度等級：一等水準測量：DS0.5二等水準測量：DS1

三、四等水準測量：DS3一般工程測量使用：DS10

本節(jié)主要介紹DS3型水準儀。

§3.2水準儀構(gòu)造及使用二、微傾水準儀構(gòu)造主要由望遠鏡、水準器、基座三部分組成。1.望遠鏡：是水準儀的主要部件，是用來瞄準目標的。它是由物鏡、對光透鏡、十字絲分劃板及目鏡組成。它們固定在一個鏡筒內(nèi)，當轉(zhuǎn)動調(diào)焦螺旋時，可使凹透鏡做前后移動，達到物像清晰的目的。十字絲分劃板裝在十字絲環(huán)上，通過校正螺旋固定在十字絲環(huán)上。瞄準目標或在水準尺上讀數(shù)時，以十字絲交點為準。

視準軸：物鏡中心與十字絲交點的連線。放大率一般為25~30倍。2、水準器

水準器是利用液體受重力作用后氣泡居最高處的特性，使水準器的一條特定的直線位于水平或豎直的一種裝置。水準器的作用：整平儀器，使視準軸處于水平位置。（氣泡中心偏離零點2mm所對的圓心角）①圓水準器

裝在托板上作為粗略整平用。圓水準器是用一個玻璃盒制成，裝在金屬外殼內(nèi)。玻璃的內(nèi)表面磨成球面。中央刻有一小圓圈。圓圈中心與它所在球心的連線叫做圓水準器軸。當氣泡位于小圓圈中央時，圓水準器軸處于鉛錘位置。精度：一般為8＇~10＇/2mm②

管水準器(OLL（1）水準管：

由玻璃圓管制成，其縱面方向內(nèi)表面被磨成一定半徑的圓弧，管內(nèi)注滿酒精和乙醚，加熱封閉冷卻以后，管內(nèi)形成空隙為液體的蒸汽充滿，為水準氣泡。水準管的零點：水準管表面刻有2mm間隔的分劃線，分劃線與水準管的圓弧中點O對稱，O點稱為水準管的零點。水準管)

水準管軸：通過水準管的零點作圓弧的切線，稱水準管軸。

氣泡居中：氣泡的中點與水準管的零點重合時，稱氣泡居中。

作用：精確整平結(jié)構(gòu)：如圖所示精度：一般τ=20″/2mm

水準管的分劃值τ：氣泡中心偏離零點2mm所對的圓心角。公式：DS3:R=20.6265米，τ=20″分析：R越大，τ越小，則用以導(dǎo)致儀器某部分成為水平位置或豎直位置及測定傾斜角的精度也就越高。即靈敏度越高。③符合水準器作用：調(diào)整水準儀觀測視線處于水平狀態(tài)的精密整平裝置。構(gòu)成：由一個管水準器和一個棱鏡組構(gòu)成。應(yīng)用原理：利用光學(xué)反射原理，使水準氣泡A端半影像按1、2、3、4的方向反映在顯示窗上，B端半影像從另一個棱鏡開始按A端同樣方式反映在顯示窗上。軸座：承托儀器腳螺旋：粗略整平連接板：連三角架3、基座三、水準尺和尺墊1、水準尺塔尺：可以伸縮，一般全長3m、5m，用于等外水準測量。雙面尺：不可伸縮，一般全長3m，用于三、四等水準測量。2、尺墊三角形鑄鐵,中央有一突起的半球頂。僅在轉(zhuǎn)點處豎立水準尺時使用，防止點位移動和水準尺下沉。四、微傾水準儀的使用1、安置儀器高度適中、架頭大致水平，固定儀器，使腳螺旋處于螺絲的中間位置。2、粗略整平

目的：使圓水準氣泡居中，豎軸大致鉛垂。

操作步驟①：固定兩個架腿，調(diào)整第三個架腿前后左右移動，使圓水準氣泡脫離圓水準器邊緣。注意氣泡移動方向與架腿移動方向相反。

操作步驟②：調(diào)整腳螺旋使圓水準器氣泡居中。注意氣泡移動方向與左手大拇指移動方向相同?！白笫执竽粗阜ā闭剑簹馀菀苿拥姆较蚺c左手大拇指轉(zhuǎn)動腳螺旋的方向一致。3、瞄準水準尺目的：使目標和十字絲成像清晰。步驟：①初步瞄準（用準星對準目標）(制動螺旋)

②目鏡調(diào)焦（使十字絲清晰）（目鏡調(diào)焦）③物鏡調(diào)焦（目標成像清晰）（對光螺旋）④精確瞄準（縱絲對準目標）（水平微動）注意：瞄準時應(yīng)消除視差。視差：當目鏡、物鏡對光不夠精細時，目標的影像不在十字絲平面上，以致兩者不能同時被看清。消除方法：仔細進行目鏡、物鏡調(diào)焦。4、精確整平目的：使水準管氣泡居中，視準軸精確水平。方法：調(diào)節(jié)微傾螺旋，使氣泡影像符合。5、讀數(shù)

用十字絲橫絲在水準尺上按從小到大的方向讀數(shù)，讀取米、分米、厘米、毫米（估讀數(shù)）四位數(shù)字。如圖的讀數(shù)0.860m注意：讀數(shù)前必須精平，精平后立即讀數(shù)。

幾個概念1、測站：測量儀器所安置的地點。2、水準路線：進行水準測量時所行走的路線。3、后視：水準路線的后視方向。4、前視：水準路線的前視方向。5、視線高程：后視高程+后視讀數(shù)。6、視距：水準儀至標尺的水平距離。7、水準點：水準測量的固定標志。8、水準點高程：指標志點頂面的高程。9、轉(zhuǎn)折點：水準測量中起傳遞高程作用的中間點?！?．3水準測量的方法

一、連續(xù)水準測量

當兩點相距較遠或高差較大時，需連續(xù)安置水準儀測定相鄰各點間的高差，最后取各個高差的代數(shù)和，可得到起終兩點間的高差。如圖：A、B兩水準點之間，設(shè)3個臨時性的轉(zhuǎn)點。A、B兩點高差計算的一般公式：hAB==ATP1TP2TP3a1b1a2b2a3b3a4b4b2b4A二、水準測量作業(yè)應(yīng)注意的事項1．在水準測量過程中，前后視距大致相等，且視線長度不能大于100米。2．轉(zhuǎn)點上，尺墊不能移動。3．讀數(shù)時，符合水準氣泡應(yīng)居中，注意消除視差。扶尺員要將尺子扶直，觀測過程中，不能碰動腳架?！?．4水準測量的校核與計算高程

1.閉合水準路線閉合水準路線閉合差的計算：∑h測=h1+h2+h3+·····+hn∑h理=0fh=∑h測－∑h理=∑h測一、水準路線的布設(shè)形式及閉合差的概念水準測量時，一般將已知水準點和待測水準點組成一條水準路線2.附合水準路線

附和水準路線閉合差的計算：

∑h測=h1+h2+h3+······+hn∑h理=H終–H始

fh=∑h測－∑h理=∑h測－（H終–H始）3.支水準路線支水準路線閉合差的計算：∑h測=∑h往+∑h返∑h理=0fh=∑h測－∑h理=∑h往+∑h返

二、水準測量的精度

在水準測量中，由于儀器本身的誤差，水準尺本身長度的誤差，讀數(shù)誤差等因素的影響，使測得的高差值總含有誤差。根據(jù)各種誤差的產(chǎn)生規(guī)律和實踐總結(jié)，規(guī)范中規(guī)定了誤差的允許范圍。用fh容表示。

不同的測量等級，誤差的允許范圍不同。就普通水準測量而言，高差閉合差的允許值為：

平坦地區(qū)：

山區(qū)：

三、水準測量的校核方法與平差

１、測站檢核目的：保證前后視讀數(shù)的正確。（1）變動儀器高法

在同一測站上變動儀器高（10cm左右），兩次測出高差；等外水準測量其差值|Δh|≤6mm，取其平均值作為最后結(jié)果。（2）雙面尺法采用黑紅面的水準尺，利用雙面的零點差檢核觀測質(zhì)量。在水準測量的施測過程中，測站檢核只能檢核一個測站上是否存在錯誤或誤差是否超限；計算檢核只能發(fā)現(xiàn)每頁計算是否有誤；對一條水準路線來講必須進行路線檢核。

2、路線校核與平差

（1）附合水準路線的內(nèi)業(yè)計算

如圖為一附合水準路線：A、B為已知水準點，HA=65.376m，HB=68.623m點1、2、3為待測水準點，各測段高差、測站數(shù)、距離見下圖：AB123前進方向點號

距離（km）高差（m）改正數(shù)（mm）改正后高差（m）高程（米）BM10.95-1.960-12-1.972200.0001198.0281.2-1.420-16-1.4362196.5920.75+1.805-10+1.7953198.3871．101.628-15+1.613BM1200.0004+0.053-530Σ閉合水準測量成果計算§3.5水準儀的檢驗與校正（2）

管水準器軸

用LL表示（3）

豎軸

用VV表示（4）圓水準器軸

用LL表示

它們應(yīng)滿足的軸線關(guān)系：CC平行于LL，VV平行于LL，十字絲橫絲應(yīng)垂直于VV。

一、水準儀主要軸線及其應(yīng)滿足關(guān)系（1）視準軸物鏡光心與十字絲交點的連線構(gòu)成望遠鏡的視準軸，可觀測的視線即為視準軸的沿長線。用CC表示二、水準儀的檢驗和校正1、圓水準器的檢驗和校正目的：使圓水準器軸//儀器豎軸檢驗：

①用腳螺旋使圓水準器氣泡居中；②望遠鏡旋轉(zhuǎn)180度。若氣泡仍居中，滿足要求；若氣泡不居中，需進行校正。

校正：①用腳螺旋調(diào)氣泡偏離值的一半；②用圓水準器的校正螺旋再調(diào)一半。

②儀器搬A點附近，測得高差h=a2－b2；若h=h0，則水準管軸//視