工程測量水準測量

工程測量水準測量第一頁，共七十四頁，2022年，8月28日2第二頁，共七十四頁，2022年，8月28日3第二章水準測量2.1水準測量原理2.2水準儀測量的儀器和工具2.3普通水準測量及成果整理2.4水準儀的檢驗與校正2.5水準測量的誤差及注意事項第三頁，共七十四頁，2022年，8月28日2.1水準測量原理4水準測量是測出兩點間的高差。即在兩個點上分別豎立水準尺，利用水準測量的儀器提供的一條水平視線，瞄準并在水準尺上讀數(shù)，從而求得兩點間的高差。前進方向水平視線大地水準面HiHAHBAB后視尺前視尺bhab第四頁，共七十四頁，2022年，8月28日2.1水準測量原理5

如圖，已知HA，求HB？（1）高差法：根據(jù)水準儀提供的水平視線在A點水準尺上讀數(shù)為a（后視讀數(shù)），B點水準尺上讀數(shù)為b（前視讀數(shù)），則

hAB=a-b

HB=HA+hAB

=HA+(a-b)

在計算高差hAB時，一定要注意hAB的下標：hAB表示A點至B點的高差。第五頁，共七十四頁，2022年，8月28日2.1水準測量原理6（2）視線高法：B點高程也可以通過水準儀視線高程Hi（也稱為儀器高程）來計算即Hi=HA+a

則HB=(HA+a)-b=Hi-b前進方向水平視線大地水準面HiHAHBAB后視尺前視尺bhab第六頁，共七十四頁，2022年，8月28日2.1水準測量原理7轉(zhuǎn)點：如果兩點間高差較大或相距較遠，僅安置一次儀器不能測得它們的高差，這時需要加設若干個臨時的立尺點，作為傳遞高程的臨時點。BMA

BMB

TP2TP3TP4前進方向TP1第七頁，共七十四頁，2022年，8月28日2.1水準測量原理8

連續(xù)水準測量：依次連續(xù)地在兩個立尺點中間安置水準儀來測定相鄰各點間高差，最后取各個測站高差的代數(shù)和，即求得兩點間的高差值。hAB=∑h=h1+h2

+

…

=(a1－

b1)+(a2－

b2)+…=∑a－∑b過A點的水準面TP1TP2TP3第八頁，共七十四頁，2022年，8月28日2.2水準測量的儀器和工具9水準儀：

提供一條水平視線，并能照準水準尺、讀數(shù)水準尺：用于讀取刻度一般使用黑紅雙面水準尺水準尺一般成對使用尺墊：防止水準尺下沉和變位頂端球面的切面放置水準尺水準測量的儀器和工具：第九頁，共七十四頁，2022年，8月28日10第十頁，共七十四頁，2022年，8月28日為水準測量提供水平視線的儀器。常用的水準儀精密水準儀DS05

、DS1

普通水準儀DS3

、DS10一、水準儀D——大地測量儀器；S——水準儀；XX——精度。即：一公里往返測高差中數(shù)中誤差（毫米）。11第十一頁，共七十四頁，2022年，8月28日DS3型水準儀望遠鏡水準器基座水準儀結構：12第十二頁，共七十四頁，2022年，8月28日123456789101113水準儀結構第十三頁，共七十四頁，2022年，8月28日14Koni007自動安平水準儀ZeissKoni007自動安平水準儀第十四頁，共七十四頁，2022年，8月28日15蘇一光EL20電子水準儀索佳C330型自動安平水準儀第十五頁，共七十四頁，2022年，8月28日1、望遠鏡物鏡調(diào)焦透鏡十字絲分劃板目鏡16視準軸十字絲分劃板中絲豎絲上絲下絲視距絲第十六頁，共七十四頁，2022年，8月28日17視準軸：十字絲分劃中心與物鏡光心的連線。物鏡的作用：把目標成象（拉近）。目鏡的作用：把十字絲（和目標象）放大。十字絲固定不動。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。調(diào)焦透鏡的作用：使遠近不同的目標都能成象于十字絲面上。移動調(diào)焦鏡稱為物鏡調(diào)焦。視差：如果目標象沒有落在十字絲面上，則當觀測員的眼睛上下左右移動時，會感到目標象與十字絲之間有相對錯動。這種現(xiàn)象稱為視差。視差影響瞄準的精度。物鏡調(diào)焦可以消除視差。第十七頁，共七十四頁，2022年，8月28日2、水準器是用以指示視線水平或豎軸是否豎直的裝置。水準器長水準管圓水準器長水準管圓水準器圓水準軸水準軸18第十八頁，共七十四頁，2022年，8月28日圓水準器圓水準器水準管軸圓水準器校正螺旋圓水準器的作用：粗略整平分劃值：8′~10′/2mm氣泡液體19第十九頁，共七十四頁，2022年，8月28日長水準管長水準管的作用：精確整平分劃值：20″/2mm長水準管軸20第二十頁，共七十四頁，2022年，8月28日符合水準器21第二十一頁，共七十四頁，2022年，8月28日22第二十二頁，共七十四頁，2022年，8月28日二、水準尺黑面起點0.000和0.000米紅面起點4.687和4.787米23第二十三頁，共七十四頁，2022年，8月28日三、水準儀的使用安置：安置三腳架和水準儀粗平：使圓水準器氣泡居中瞄準：粗瞄和精瞄精平：使長水準管氣泡居中讀數(shù)：用中絲讀數(shù)24第二十四頁，共七十四頁，2022年，8月28日安置：安置三腳架和水準儀三、水準儀的使用25第二十五頁，共七十四頁，2022年，8月28日2、粗平：使圓水準器氣泡居中132312氣泡移動方向與左手大拇指移動方向一致26左手拇指法則第二十六頁，共七十四頁，2022年，8月28日3、照準：目鏡對光、粗瞄、物鏡對光、精瞄和消除視差缺口準星水平微動螺旋水平制動螺旋對光螺旋目鏡調(diào)節(jié)螺旋27第二十七頁，共七十四頁，2022年，8月28日28視差：由于物鏡調(diào)焦螺旋調(diào)焦不完善，使目標成像與十字絲分劃板平面之間有相對移動。消除視差的方法：先進行目鏡調(diào)焦，使十字絲十分清晰；再瞄準目標進行物鏡調(diào)焦，使目標十分清晰，使目標與十字絲平面之間沒有相對移動。第二十八頁，共七十四頁，2022年，8月28日4、精平：使長水準管氣泡居中微傾螺旋29第二十九頁，共七十四頁，2022年，8月28日5、讀數(shù)：用中絲讀數(shù)0.713(m)寫作：0713(mm)30第三十頁，共七十四頁，2022年，8月28日31水準測量的瞄準和讀數(shù)上絲：0789中絲：0735下絲：0682第三十一頁，共七十四頁，2022年，8月28日2.3普通水準測量及成果整理1、水準點水準點：用水準測量的方法測定的高程控制點“BM”，分永久性和臨時性。水準測量：從某一已知高程的水準點開始，經(jīng)過一定的水準路線，測定各待定點的高程。點之記：水準點應進行編號，并繪出水準點與附近固定建筑物或其它明顯地物關系的點位草圖，作為水準測量的成果一并保存。32第三十二頁，共七十四頁，2022年，8月28日33第三十三頁，共七十四頁，2022年，8月28日34第三十四頁，共七十四頁，2022年，8月28日35

2、水準測量的等級一、二等水準測量——科學研究、提供高程起算數(shù)據(jù)三、四等水準測量——工程建設、提供高程起算數(shù)據(jù)等外水準測量（普通水準、圖根水準測量）——工程建設、測圖等。精度由高到低第三十五頁，共七十四頁，2022年，8月28日水準測量——測出一系列的高程點。基本概念：測站、轉(zhuǎn)點3、水準測量的實施第三十六頁，共七十四頁，2022年，8月28日∑hAB大地水準面HB=?ＨA連續(xù)水準測量hAB=

∑h=h1+h2

+

…

=(a1－

b1)+(a2－

b2)+…=∑a－∑bHB=HA

+hAB第三十七頁，共七十四頁，2022年，8月28日水準測量的外業(yè)記錄BM1TP1測站測點后視讀數(shù)前視讀數(shù)高差高程

校核∑a=∑b=∑a

－∑b

=

∑h=11BM1TP11.5630.986+0.57719.43122TP1AA1.7621.828－0.0663.3252.814+0.511+0.51119.942第三十八頁，共七十四頁，2022年，8月28日39BMA

BMB

TP2TP3TP4前進方向TP1已知HA＝19.153m，欲測定B點高程？步驟如下：(1)觀測者在測站處安置水準儀，在BM.A和TP.1點立尺，TP.1安放尺墊，依次瞄準、精平、讀數(shù)，1632和1271mm。并計算該站高差為+0.361m第三十九頁，共七十四頁，2022年，8月28日40(2)水準儀搬遷至測站2，轉(zhuǎn)點TP.1上的尺墊保持不動，水準尺轉(zhuǎn)向儀器方向，在轉(zhuǎn)點TP.2安放尺墊并立尺，讀數(shù)為1.862m和0.952m，計算高差為+0.910m，按上法依次連續(xù)進行水準測量，直至測到B點為為止。BMA

BMB

TP2TP3TP4前進方向TP1第四十頁，共七十四頁，2022年，8月28日41測站點號水準尺讀數(shù)(m)高差(m)高程(m)備注后視前視+-1BM.A1.63219.153

已知TP.11.2712TP.11.862

TP.20.952

3TP.21.346TP.31.252

4TP.30.931

TP.41.478

5TP.40.836B1.225

計算檢核∑6.6076.1781.3650.936∑a-∑b=+0.429∑h=+0.429普通水準測量記錄手簿0.3610.9100.0940.5470.38919.51420.42420.51819.97119.582第四十一頁，共七十四頁，2022年，8月28日42對于每一測站而言，為了校核每次水準尺讀數(shù)有無差錯，可采用改變儀器高的方法或雙面尺法進行檢核。兩次測得高差的差值在±5mm以內(nèi)時，則取兩次高差平均值作為該站測得的高差值。第四十二頁，共七十四頁，2022年，8月28日hABAB大地水準面HB=?ＨA∑h≠

hAB第四十三頁，共七十四頁，2022年，8月28日44線路校核：把已知高程點和待測點布設成路線，線路觀測高差和理論高差不符值應在允許范圍內(nèi)。線路方式主要有閉合水準路線、附合水準路線、支水準路線第四十四頁，共七十四頁，2022年，8月28日水準路線布設形式閉合水準路線附合水準路線支水準路線單一水準路線水準網(wǎng)高差閉合差：實測高差與其理論值之差應該為0，但由于測量中不可避免帶有誤差，使得觀測所得高差與理論高差不相等，其差值稱為高差閉合差第四十五頁，共七十四頁，2022年，8月28日水準路線布設形式1、閉合水準路線BM0?h=h測第四十六頁，共七十四頁，2022年，8月28日水準路線布設形式2、附合水準路線BM1BM2?h=h測-（H終-H始)第四十七頁，共七十四頁，2022年，8月28日水準路線布設形式3、支水準路線BM0?h=h往+h返第四十八頁，共七十四頁，2022年，8月28日水準路線布設形式4、水準網(wǎng)BM3BM1BM2結點第四十九頁，共七十四頁，2022年，8月28日普通水準測量線路閉合差允許值：

?h允=±40√Lmm（平坦地區(qū)）

L—路線長度，km?h允=±12√nmm（丘陵地區(qū)）

n—測站數(shù)第五十頁，共七十四頁，2022年，8月28日514、水準測量成果整理計算步驟：

(1)高差閉合差的計算

(2)高差閉合差檢驗

(3)閉合差分配：計算每公里（或每站）高差改正數(shù)計算測段高差改正數(shù)

(4)計算改正后高差

(5)計算各點高程第五十一頁，共七十四頁，2022年，8月28日521.高差閉合差的計算

①支水準路線②閉合水準路線③附合水準路線2.高差閉合差的檢驗閉合差允許值：

?h允=±40√Lmm（平坦地區(qū)）

?h允=±12√nmm（丘陵地區(qū)）fh=∑h測fh=h往+h返fh=∑h測－（H終－H始）第五十二頁，共七十四頁，2022年，8月28日4、計算改正后高差hi’i+1

=hii+1+vi5、計算各點的高程Hi+1=Hi+hi’i+1

vi=-fh×Li/[L]vi=-fh×ni/[n][L]——線路總長；L

i——第i段長度（i=1、2、3、……）[n]——測站總數(shù)；n

i——為第i測段測站數(shù)。vi

——各測段高差改正3、閉合差分配滿足?hfh允計算高差改正數(shù)

注：v與?h

大小相等，符號相反。53第五十三頁，共七十四頁，2022年，8月28日例1：水準測量的內(nèi)業(yè)計算BM1BM2AB2+0.5114+2.7914－1.632點號站數(shù)觀測值改正數(shù)改正后高差高程∑＋0.004＋0.008＋0.008＋0.515＋2.799－1.62419.43119.94622.74521.121BM1ABBM2244＋0.511＋2.791－1.63210＋1.670＋0.020＋1.690fh=1.670－(21.121－19.431)=－20(mm)fh允=±31(mm)54第五十四頁，共七十四頁，2022年，8月28日

例：已知水準點BM1的高程H始=21.453m，BM2點的高程H終=25.006m，求各點平差后高程。123n1=5h1=3.748n2=10h2=-12.365n3=6h3=11.430n4=4h4=0.715BM1BM2例2：水準測量的內(nèi)業(yè)計算55第五十五頁，共七十四頁，2022年，8月28日（1）高差閉合差的計算fh=h測-（H終-H始）

=3.528-（25.006-21.453）=-0.025mfh允=10n=50mm，合格。（2）高差閉合差的調(diào)整i=-fh×ni/[n]1=0.0052=0.0103=0.0064=0.004檢核計算：

i=-fh56第五十六頁，共七十四頁，2022年，8月28日（3）計算各點改正后的高差HBM1=21.453mH1=HBM1+h1′

=25.206mH2=H1+h2′

=12.851mH3=H2+h3′

=24.287mHBM2=H3+h4

′

=25.006m=已知高程

h1′=h1+1h2′=

h2+2h3′=

h3+3h4

′=

h4+4（4）計算各點的高程57第五十七頁，共七十四頁，2022年，8月28日2.4水準儀的檢驗與校正581.水準儀軸線及其應滿足的幾何條件(1)四條軸線

視準軸CC

水準管軸LL

圓水準軸L'L'

豎軸VV(2)應滿足的三個條件

L'L'//VV

橫絲⊥VVLL//CC(主要條件)CCLLVVL'L'第五十八頁，共七十四頁，2022年，8月28日一、圓水準器的檢校檢校目的：當圓水準管氣泡居中時，儀器的豎軸基本上處于鉛垂位置。

L'L'∥VV?檢驗方法：轉(zhuǎn)動三個腳螺旋使圓水準器的氣泡居中，然后將望遠鏡旋轉(zhuǎn)180o，如果仍然居中，說明滿足此條件。如果氣泡偏離中央位置，則需校正。校正方法：轉(zhuǎn)動腳螺旋，使氣泡向中間移動偏離量的一半，然后用改正針校正氣泡，使其居中。59第五十九頁，共七十四頁，2022年，8月28日檢校原理60第六十頁，共七十四頁，2022年，8月28日二、望遠鏡十字絲橫絲的檢校檢校目的：當儀器的豎軸處于鉛垂位置時，橫絲應處于水平位置。橫絲⊥豎軸VV？檢驗方法：整平儀器，瞄準墻上的固定點，水平微動，固定點是否離開十字絲橫絲。如果偏離十字絲橫絲，則需校正。校正方法：撥正十字絲環(huán)。61第六十一頁，共七十四頁，2022年，8月28日三、長水準管的檢校檢驗方法：（1）在比較平坦的地面上，相距約40~60m左右的地方打兩個木樁或放兩個尺墊作為固定點A和B。檢驗時先將水準儀安置在距兩點等距離處，在符合氣泡居中的情況下，分別讀取A、B點上的水準尺的讀數(shù)a1和b1，求得高差h1=a1-b1。（h1不含有該項誤差的影響）

（2）將儀器搬至B點附近（相距約3米處），在符合氣泡居中的情況下，對遠尺A和近尺B，分別讀得讀數(shù)a2和b2，求得第二次高差h2=a2-b2。若h2=h1，說明儀器的水準管平行于視準軸，無需校正。若h2h1，則水準管軸不平行于視準軸，h2與h1的差值大于3mm，需要校正。檢校目的：使長水準管軸平行于視準軸，提供水平視線。LL∥CC？62第六十二頁，共七十四頁，2022年，8月28日ρ〞

=180÷3.1415926×60×60＝206265〞D1D2h1ABiiiaa1

a2a2′bb1b2x1x2檢驗原理63第六十三頁，共七十四頁，2022年，8月28日校正方法:

算出遠尺的正確讀數(shù)a2′，a2′=h1+b2。轉(zhuǎn)動微傾螺旋，令遠尺A上讀數(shù)恰為a2′，此時視線已水平，而符合氣泡不居中，用校正針撥動水準管上、下兩校正螺絲，使氣泡居中，這時水準管軸就平行于視準軸。校正方法

松上緊下松下緊上64第六十四頁，共七十四頁，2022年，8月28日65水準管的校正螺絲水準管的一端第六十五頁，共七十四頁，2022年，8月28日儀器誤差觀測誤差外界條件的影響2.5水準測量的誤差及注意事項66第六十六頁，共七十四頁，2022年，8月28日1、儀器誤差儀器校正不完善的誤差

例如殘留i角誤差，測量時使儀器的前后視距相等，即可消除這項誤差。實際工作中要求前后視距差總和盡量的小。調(diào)焦誤差

當前后視距相等時，轉(zhuǎn)向時就不需調(diào)焦或只需做少量調(diào)焦，即可減小該誤差.67第六十七頁，共七十四頁，2022年，8月28日水準標尺零點不等的誤差水準尺由于長期使用,其