水準(zhǔn)測量課件

水準(zhǔn)測量課件第一頁，共70頁。水準(zhǔn)測量基本原理

高程的定義：

地面點沿鉛垂線到大地水準(zhǔn)面的距離稱該點的絕對高程或海拔，簡稱高程(height)。通常用加點名作下標(biāo)表示,如HA、HB?！叱滔凳且痪S坐標(biāo)系，基準(zhǔn)是大地水準(zhǔn)面?！蚝Ｋ媸艹毕L(fēng)浪等影響，它的高低時刻在變化?！诤＿呍O(shè)立驗潮站(tidegaugestation)，進行長期觀測，求得海水面的平均高度作為高程零點，以通過該點的大地水準(zhǔn)面為高程基準(zhǔn)面(heightdatum)。也即大地水準(zhǔn)面上的高程恒為零。第二頁，共70頁。水準(zhǔn)測量基本原理第三頁，共70頁。水準(zhǔn)測量基本原理第四頁，共70頁。水準(zhǔn)測量基本原理例1：已知點A的高程為HA=52.623m，后視讀數(shù)a=1.571m，前視讀數(shù)b=0.685m，求B點高程。根據(jù)高程測量原理：

hAB=a-b=0.886mB點高程為：

HB=HA+hAB=52.623＋0.886=53.509m第五頁，共70頁。水準(zhǔn)測量基本原理例2：已知A點高程HA=423.518m，要測出某水平場地待定點1、2、3的高程。標(biāo)尺ab1b2b3讀數(shù)1.5630.9531.1521.328視線高程Hi=HA+a=23.518＋1.563＝25.081m各待定點高程分別為：H1＝Hi－b1＝25.081－0.953＝24.128mH2＝Hi－b2＝25.081－1.152＝23.929mH3＝Hi－b3＝25.081－1.328＝23.753m在安置一次儀器需求出幾個點的高程時，視線高法比高差法方便，因而視線高法在地形測量和施工測量中被廣泛采用。第六頁，共70頁。水準(zhǔn)測量基本原理轉(zhuǎn)點、測站1234CDE轉(zhuǎn)點：如果兩點A、B之間的距離較遠(yuǎn)，或高差較大時僅安置一次儀器不能測得A、B的高差，需加設(shè)若干臨時的立尺點，作為傳遞高程的過渡點。測站：每安置一次儀器稱為一個測站第七頁，共70頁。水準(zhǔn)測量基本原理123CDE若A、B兩點間布設(shè)一些過渡點（轉(zhuǎn)點）1、2、3…，將其分為n段，則用水準(zhǔn)儀分別測得各段高差為h1，h2…h(huán)n，則有：hAB=h1+h2++hn

=(a1-b1)+(a2-b2)++(an-bn)=a-b第八頁，共70頁。水準(zhǔn)測量儀器和工具儀器：1、按精度劃分可分為DS05、DS1、DS3、DS10等四個等級2、按結(jié)構(gòu)劃分可分為微傾式水準(zhǔn)儀、自動安平水準(zhǔn)儀和電子水準(zhǔn)儀等

D—大地測量儀器S—水準(zhǔn)儀數(shù)字—表示儀器的精度，即每千米往、返測得高差中數(shù)的中誤差（mm）。水準(zhǔn)儀的作用是提供一條水平視線；工程測量中常使用DS3型水準(zhǔn)儀，該儀器精度為±3mm/km。其中：第九頁，共70頁。DS3微傾式水準(zhǔn)儀主要由望遠(yuǎn)鏡、水準(zhǔn)器、基座三部分組成第十頁，共70頁。自動安平水準(zhǔn)儀利用自動安平補償器代替水準(zhǔn)管，使視準(zhǔn)軸水平。特點：1、視準(zhǔn)軸自動安平；2、提高水準(zhǔn)測量精度；3、減少操作步驟，提高工作效率。DSZ3自動安平水準(zhǔn)儀第十一頁，共70頁。DSZ2自動安平水準(zhǔn)儀主要用于一、二等水準(zhǔn)測量和精密工程測量。特點：1、結(jié)構(gòu)精密、性能穩(wěn)定、測量精度高；2、望遠(yuǎn)鏡放大率不小于40倍；3、水準(zhǔn)管分劃值為10"/2mm；4、采用光學(xué)測微器讀數(shù)，可直接到0.1mm，估讀到0.01mm；5、配專用精密水準(zhǔn)尺；操作方法與DS3水準(zhǔn)儀基本相同。第十二頁，共70頁。激光水準(zhǔn)儀激光水準(zhǔn)儀有水準(zhǔn)儀、

激光器、電源等組成特點：1、視準(zhǔn)軸為一束

紅色可見光。2、廣泛應(yīng)用于水平場地的測設(shè)、大型設(shè)備安裝。第十三頁，共70頁。第十四頁，共70頁。第十五頁，共70頁。電子水準(zhǔn)儀第十六頁，共70頁。水準(zhǔn)測量儀器和工具水準(zhǔn)尺、尺墊第十七頁，共70頁。水準(zhǔn)測量儀器和工具水準(zhǔn)尺材料——干燥的木料、鋁合金、因鋼尺構(gòu)造——折尺、塔尺、直尺長度——2m、3m、5m

水準(zhǔn)尺的要求：直、變形小、刻劃精確、觀測時應(yīng)豎直常用三、四等水準(zhǔn)測量的水準(zhǔn)尺為木質(zhì)3m的、雙面水準(zhǔn)尺，黑面尺（主尺）底端刻劃為0，而紅面尺（輔助尺）底端刻劃分別為4687mm、4787mm。尺墊：放在過渡點上即轉(zhuǎn)點上，傳遞高程用。防止點位移動和水準(zhǔn)尺下沉。第十八頁，共70頁。DS3微傾式水準(zhǔn)儀的構(gòu)造主要由望遠(yuǎn)鏡、水準(zhǔn)器、基座三部分組成第十九頁，共70頁。望遠(yuǎn)鏡DS3微傾式水準(zhǔn)儀的構(gòu)造望遠(yuǎn)鏡1—物鏡2—目鏡3—調(diào)焦鏡4—十字絲分劃板5—調(diào)焦螺旋視準(zhǔn)軸：物鏡光心與十字絲中心的連線。十字絲分劃板：由橫絲（中絲）、縱絲（豎絲）構(gòu)成。稱視距絲：豎絲上互相平行的短絲。第二十頁，共70頁。視準(zhǔn)軸：望遠(yuǎn)鏡物鏡的光心與十字絲交點的連線。視差：當(dāng)望遠(yuǎn)鏡瞄準(zhǔn)目標(biāo)后，眼睛在目鏡處上下左右作少量的移動，發(fā)現(xiàn)十字絲和目標(biāo)有相對的運動，這種現(xiàn)象稱為視差。視差產(chǎn)生的原因：目標(biāo)通過物鏡之后的像沒有與十字絲分劃板重合。消除視差的方法：轉(zhuǎn)動目鏡，使十字絲由不清晰至清晰的初始位置，然后在瞄準(zhǔn)目標(biāo)由物鏡調(diào)焦螺旋使目標(biāo)也能看清楚。眼睛應(yīng)放松。第二十一頁，共70頁。DS3微傾式水準(zhǔn)儀的構(gòu)造消除視準(zhǔn)差的方法第二十二頁，共70頁。DS3微傾式水準(zhǔn)儀的構(gòu)造DS3微傾式水準(zhǔn)儀的構(gòu)造管水準(zhǔn)器：水準(zhǔn)管零點、水準(zhǔn)管軸、水準(zhǔn)管分劃值；符合水準(zhǔn)管：水準(zhǔn)器圓水準(zhǔn)器：圓水準(zhǔn)器零點、圓水準(zhǔn)器軸、圓水準(zhǔn)管分劃值；第二十三頁，共70頁。DS3微傾式水準(zhǔn)儀的構(gòu)造水準(zhǔn)管水準(zhǔn)管的零點：在水準(zhǔn)管上刻有2mm的分劃線，分劃線與中間的S點成對稱，S點稱為零水準(zhǔn)管的水準(zhǔn)軸：過零點S與圓弧相切的切線LL水準(zhǔn)管的分劃值τ：相鄰兩分劃線間弧長所對的圓心角，也稱靈敏度。R越大，τ越小，靈敏度越高一般為6″～30″

DS3:R=20.6265米τ=20″，表示為20″/2mm第二十四頁，共70頁。DS3微傾式水準(zhǔn)儀的構(gòu)造符合水準(zhǔn)器符合水準(zhǔn)器在水準(zhǔn)管上裝有符合棱鏡系統(tǒng)，通過符合棱鏡系統(tǒng)將氣泡兩端的影像反射到同一平面上，影像底端符合，則氣泡居中。氣泡不符合的位置正好是符合位置的兩倍，可使氣泡居中的精度提高一倍。第二十五頁，共70頁。DS3微傾式水準(zhǔn)儀的構(gòu)造圓水準(zhǔn)器圓水準(zhǔn)器是將一圓柱形的玻璃盒子裝嵌在金屬筐內(nèi)，盒內(nèi)部是裝滿酒精或氯華鋰后加熱密封的。盒頂面的內(nèi)壁磨成圓球形，頂面的中央劃一小圓，其圓心S即為圓水準(zhǔn)器的零點。連接S與球面的球心O的直線稱為圓水準(zhǔn)器的水準(zhǔn)軸。作用：粗略整平結(jié)構(gòu)：如圖所示精度：一般為5＇~10＇/2mm（氣泡中心偏離零點2mm所對的圓心角）當(dāng)氣泡位于圓內(nèi)中央位置時，圓水準(zhǔn)器的水準(zhǔn)軸即成豎直，切于零點的平面也就成水平了。圓水準(zhǔn)器的靈敏度較低，常用于粗略整平。第二十六頁，共70頁。DS3微傾式水準(zhǔn)儀的構(gòu)造基座軸座：承托儀器上部腳螺旋：調(diào)節(jié)腳螺旋使圓水準(zhǔn)器氣泡居中連接板：連接三腳架第二十七頁，共70頁。水準(zhǔn)儀的使用水準(zhǔn)儀的安置安置方法

打開三腳架并使高度適中，目估使架頭大致水平，腳架伸縮螺旋擰緊適度。架腿安置穩(wěn)固。打開儀器箱取出水準(zhǔn)儀，置于三腳架頭上用連接螺旋將儀器牢固地固連在三腳架頭上。第二十八頁，共70頁。水準(zhǔn)儀的使用儀器粗平

氣泡未居中而位于a處，則先按圖上箭頭所指的方向用兩手同時相對轉(zhuǎn)動腳螺旋①和②，氣泡將沿①和②連線方向移動，使氣泡移到b的位置。然后單獨轉(zhuǎn)動腳螺旋③，氣泡將沿①和②連線垂線方向移動，使氣泡居中。如有偏差可重復(fù)進行。原則：氣泡移動的方向始終和左手大拇指移動的方向一致。粗平方法：（左手法則）第二十九頁，共70頁。水準(zhǔn)儀的使用調(diào)焦和照準(zhǔn)將望遠(yuǎn)鏡對準(zhǔn)明亮目標(biāo)，旋轉(zhuǎn)目鏡，使十字絲成像清晰第三十頁，共70頁。水準(zhǔn)儀的使用調(diào)焦和照準(zhǔn)轉(zhuǎn)動照準(zhǔn)部使準(zhǔn)星、照門、目標(biāo)（尺）共一線，然后制動望遠(yuǎn)鏡。水準(zhǔn)尺粗略瞄準(zhǔn)第三十一頁，共70頁。水準(zhǔn)儀的使用調(diào)焦和照準(zhǔn)轉(zhuǎn)動物鏡調(diào)焦螺旋，使目標(biāo)成像清晰。物鏡調(diào)焦第三十二頁，共70頁。水準(zhǔn)儀的使用精平轉(zhuǎn)動微傾螺旋使符合水準(zhǔn)管氣泡符合，即成U形。第三十三頁，共70頁。水準(zhǔn)儀的使用讀數(shù)在氣泡成U形后即可讀數(shù)。讀數(shù)規(guī)則由小向大方向讀取。讀數(shù)前應(yīng)消除視差視差現(xiàn)象：產(chǎn)生視差的原因：視差的危害：消除視差方法：第三十四頁，共70頁。水準(zhǔn)儀的使用第三十五頁，共70頁。水準(zhǔn)儀的使用水準(zhǔn)尺的讀數(shù)第三十六頁，共70頁。水準(zhǔn)測量的方法水準(zhǔn)點水準(zhǔn)點：水準(zhǔn)測量的方法測定其高程的控制點。水準(zhǔn)點分：永久點、臨時點。點之記：記錄水準(zhǔn)點位的略圖。第三十七頁，共70頁。水準(zhǔn)測量的方法水準(zhǔn)測量的方法（線路觀測方法）AB12hA1h2BhABh12hAB=∑h=hA1+h12+h2B=(a1-b1)+(a2-b2)+(a3-b3)=∑a－∑b多測站水準(zhǔn)測量原理第三十八頁，共70頁。水準(zhǔn)測量的方法

水準(zhǔn)測量的方法（測站觀測方法）雙儀高法a→←ba′→←b′為進行測站檢核，各測站的觀測采用兩次儀器高法或雙面尺法。第三十九頁，共70頁。水準(zhǔn)測量的方法

水準(zhǔn)測量的方法（測站觀測方法）雙面尺法雙面尺法：是儀器高度保持不變，分別對尺子的黑面、紅面進行觀測。第四十頁，共70頁。水準(zhǔn)測量的方法雙儀高法記錄計算測站點名后視讀數(shù)/mm前視讀數(shù)/mm高程/m1A53.428TP12TP1TP23TP2TP31134113416771677-0.5431011101115541554-0.543高差/m-0.543平均高差/m1444144413241324+0.1201624162415081508+0.116+0.1181822182208760876+0.9461710171007640764+0.946+0.946A123第四十一頁，共70頁。水準(zhǔn)測量的方法第四十二頁，共70頁。水準(zhǔn)測量的方法

水準(zhǔn)路線成果計算水準(zhǔn)路線水準(zhǔn)測量所經(jīng)過的路線，稱為水準(zhǔn)路線。水準(zhǔn)路線常布設(shè)成閉合水準(zhǔn)路線、附合水準(zhǔn)路線和往返支水準(zhǔn)路線等。A123＞＞＞＞B12＞＞第四十三頁，共70頁。水準(zhǔn)測量的方法

水準(zhǔn)路線成果計算附合水準(zhǔn)路線的計算MN12＞＞＞MN段實測值高差與MN兩點已知高差的差值，稱高差閉合差。涵義：表達(dá)式：測段M—11—22—N高差h1h2h3測站數(shù)n1n2n3距離L1L2L31、計算高差閉合差第四十四頁，共70頁。水準(zhǔn)測量的方法

水準(zhǔn)路線成果計算附合水準(zhǔn)路線的計算MN12＞＞＞測段M—11—22—N高差h1h2h3測站數(shù)n1n2n3距離L1L2L3分配方法：將閉合差反號后，按與距離或測站數(shù)成正比分配于各測段。表達(dá)式：條件：閉合差不大于限差。2、高差閉合差的分配第四十五頁，共70頁。水準(zhǔn)測量的方法

水準(zhǔn)路線成果計算附合水準(zhǔn)路線的計算MN12＞＞＞3、未知點高程計算測段M—11—22—N觀測高差h1h2h3改正數(shù)v1v2v3改正高差h1+v1h2+v2h2+v2表達(dá)式：計算檢核：第四十六頁，共70頁。水準(zhǔn)測量的方法閉合水準(zhǔn)路線的計算A123＞＞＞＞

閉合水準(zhǔn)路線成果計算，除閉合差的計算形式與附合水準(zhǔn)不同外，改正數(shù)的計算、改正后高差計算、待定點高程計算均與附合水準(zhǔn)計算方法一樣。閉合差的計算：水準(zhǔn)路線成果計算第四十七頁，共70頁。水準(zhǔn)測量的方法水準(zhǔn)路線成果計算支線水準(zhǔn)路線的計算

支線水準(zhǔn)路線成果計算是取往返測高差的平均值，作為高差的最或是值（改正后高差），然后進行高程的計算。高差閉合差是用往返測高差的差值進行與限差比較的。高差的計算：第四十八頁，共70頁。水準(zhǔn)測量成果計算實例點號長度/km測量高差/m123456+2.331+2.813-2.244+1.4301.62.11.72.0-8-11-8-10+2.323+2.802-2.252+1.42045.28647.60950.41148.15949.579A010203B∑7.4+4.330-37+4.2931.6+2.3312.1+2.8131.7-2.2442.0+1.430AB010203＞＞＞＞改正數(shù)/m改正后高差/m高程/mHB-HA=49.579-45.286=+4.293fh=∑h-(HB-HA)=+4.330-4.293=+37mm<f允計算說明第四十九頁，共70頁。水準(zhǔn)測量成果計算實例第五十頁，共70頁。水準(zhǔn)測量誤差的主要來源水準(zhǔn)測量的誤差來源與減弱措施誤差來源誤差分項主要措施水準(zhǔn)管軸不平行于視準(zhǔn)軸儀器架在兩標(biāo)尺中間儀器和工具誤差水準(zhǔn)尺分劃誤差使用檢驗合格標(biāo)尺水準(zhǔn)尺零點誤差采用偶數(shù)測站視差調(diào)焦使成象最佳讀數(shù)誤差放大倍數(shù)、視距符合要求觀測誤差水準(zhǔn)管氣泡居中誤差使符合氣泡嚴(yán)格居中水準(zhǔn)尺傾斜誤差標(biāo)尺豎直儀器及尺墊下沉誤差踏實三角架及尺墊外界條件的影響地球曲率及大氣折光的影響儀器架在兩標(biāo)尺中間大氣溫度和風(fēng)力的影響選擇良好的觀測時段第五十一頁，共70頁。水準(zhǔn)測量誤差的主要來源水準(zhǔn)測量誤差包括儀器誤差、觀測誤差、外界環(huán)境的影響三個方面第五十二頁，共70頁。水準(zhǔn)測量誤差的主要來源第五十三頁，共70頁。水準(zhǔn)測量誤差的主要來源第五十四頁，共70頁。水準(zhǔn)測量誤差的主要來源——水準(zhǔn)管氣泡居中的誤差符合水準(zhǔn)器：第五十五頁，共70頁。水準(zhǔn)測量誤差的主要來源——水準(zhǔn)尺零點誤差

前、后兩水準(zhǔn)尺的零點不一致。如由于尺子的磨損等原因，可以采用高程點之間測量偶數(shù)站的方法。第五十六頁，共70頁。水準(zhǔn)測量誤差的主要來源——水準(zhǔn)尺豎立不直的誤差一個測站：一條水準(zhǔn)路線：對讀數(shù)的影響：和高差的大小有關(guān)第五十七頁，共70頁。水準(zhǔn)測量誤差的主要來源——儀器升沉誤差儀器下沉：采用后前前后的觀測程序、作業(yè)很熟練、硬的路面觀測可減小誤差第五十八頁，共70頁。水準(zhǔn)測量誤差的主要來源——水準(zhǔn)尺下沉往返觀測取平均可減小尺子的升沉誤差第五十九頁，共70頁。水準(zhǔn)測量誤差的主要來源1）視線高出地面0.3m，

2）選擇合適的天氣（陰天、晚上、無風(fēng)等）

3）避開不利的環(huán)境（日出后、日落前半小時、

中午、大風(fēng)等）在晴天，地面溫度高，空氣的密度較上面的稀，光線向上折射?！髿庹酃獾挠绊懙诹?，共70頁。水準(zhǔn)儀的主要軸線主要軸線：視準(zhǔn)軸CC水準(zhǔn)管軸LL儀器豎軸VV圓水準(zhǔn)器軸水準(zhǔn)儀的檢驗與校正第六十一頁，共70頁。水準(zhǔn)儀的檢驗與校正1、水準(zhǔn)儀應(yīng)滿足的主要條件