土木工程測量第二章 水準(zhǔn)測量

第二章水準(zhǔn)測量土木工程測量教學(xué)課件§2.1水準(zhǔn)測量原理測定地面點高程的工作稱為高程測量。按使用儀器和施測方法的不同，高程測量分為水準(zhǔn)測量、三角高程測量和氣壓高程測量。圖2-1，A、B兩點高差為：hAB=a-b(2-1)hAB=a-b圖2-1中，A為已知高程點，B為待測高程點，a為后視讀數(shù)，b為前視讀數(shù)。若已知A點高程為HA，則B點高程為：HB=HA+hAB=HA+(a-b)(2-2)HB=HA+hAB=HA+(a-b)B點高程還可通過儀器的視線高程Hi計算：Hi=HA+aHB=Hi-b(2-3)(2-2式)稱高差法(2-3)式稱儀高法§2.2水準(zhǔn)儀和水準(zhǔn)尺DS3型水準(zhǔn)儀，進(jìn)行水準(zhǔn)測量每千米往、返測高差精度可達(dá)±3mm.其主要由望遠(yuǎn)鏡、水準(zhǔn)器和基座三部分構(gòu)成。2.2.1DS3微傾式水準(zhǔn)儀的構(gòu)造§2.2水準(zhǔn)儀和水準(zhǔn)尺1、望遠(yuǎn)鏡2.2.1DS3微傾式水準(zhǔn)儀的構(gòu)造望遠(yuǎn)鏡主要由物鏡、鏡筒、調(diào)焦透鏡、十字絲分劃板、目鏡等部件構(gòu)成?！?.2水準(zhǔn)儀和水準(zhǔn)尺2、水準(zhǔn)器2.2.1DS3微傾式水準(zhǔn)儀的構(gòu)造水準(zhǔn)器是用來標(biāo)志視準(zhǔn)軸是否水平或儀器豎軸是否鉛垂的裝置。⑴管水準(zhǔn)器(水準(zhǔn)管)——用來指示視準(zhǔn)軸是否水平水準(zhǔn)管圓弧中點O稱為水準(zhǔn)管零點。過零點與內(nèi)壁圓弧的直線LL，稱為水準(zhǔn)管軸。當(dāng)水準(zhǔn)管氣泡中心與零點重合時，稱氣泡居中，此時水準(zhǔn)管軸處于水平位置；若氣泡不居中，則水準(zhǔn)管軸處于傾斜位置。水準(zhǔn)管零點水準(zhǔn)管軸氣泡居中§2.2水準(zhǔn)儀和水準(zhǔn)尺2、水準(zhǔn)器2.2.1DS3微傾式水準(zhǔn)儀的構(gòu)造⑴管水準(zhǔn)器水準(zhǔn)管2mm的弧長所對應(yīng)的圓心角τ稱為水準(zhǔn)管分劃值。(2-4)R——水準(zhǔn)管圓弧半徑，mmρ——206265″DS3型水準(zhǔn)管分劃值為20″/2mm水準(zhǔn)管分劃值符合水準(zhǔn)器§2.2水準(zhǔn)儀和水準(zhǔn)尺2、水準(zhǔn)器2.2.1DS3微傾式水準(zhǔn)儀的構(gòu)造⑵圓水準(zhǔn)器——用來指示豎軸是否豎直。球面中央圓圈，圓圈的圓心稱為水準(zhǔn)器零點。過零點的球面法線，稱為圓水準(zhǔn)軸，當(dāng)圓水準(zhǔn)器氣泡居中時，圓水準(zhǔn)軸處于豎直位置。圓水準(zhǔn)器分劃值是指通過零點的任意一個縱斷面上，氣泡中心偏離2mm的弧長所對圓心角的大小。DS3水準(zhǔn)儀圓水準(zhǔn)器分劃值一般為8′～10′/2mm，故只用于儀器的概略整平?！?.2水準(zhǔn)儀和水準(zhǔn)尺3、基座2.2.1DS3微傾式水準(zhǔn)儀的構(gòu)造主要由軸座、腳螺旋和連接板構(gòu)成。軸座腳螺旋連接板§2.2水準(zhǔn)儀和水準(zhǔn)尺1、水準(zhǔn)尺2.2.2水準(zhǔn)尺和尺墊塔尺——由兩節(jié)或三節(jié)套接而成，長3m或5米，接頭處存在誤差，多用于精度較低的水準(zhǔn)測量中。雙面尺(直尺或板尺)；黑面尺(基本分劃)、紅面尺(輔助分劃)；常數(shù)K1=4.687m，K2=4.787m。用于三、四等精度以下的水準(zhǔn)測量中。2、尺墊§2.2水準(zhǔn)儀和水準(zhǔn)尺1、安置水準(zhǔn)儀2.2.3水準(zhǔn)儀的使用2、粗略整平——目的使儀器豎軸大致鉛直，視準(zhǔn)軸粗略水平。3、瞄準(zhǔn)水準(zhǔn)尺視差——消除視差的方法§2.2水準(zhǔn)儀和水準(zhǔn)尺2.2.3水準(zhǔn)儀的使用4、精確整平——使視準(zhǔn)軸處于精確水平位置5、讀數(shù)§2.3水準(zhǔn)測量方法2.3.1水準(zhǔn)點用水準(zhǔn)測量方法測定的高程控制點稱為水準(zhǔn)點(記為BM.(BenchMark))國家水準(zhǔn)點分為一、二、三、四等，按規(guī)范規(guī)定埋設(shè)永久性標(biāo)石標(biāo)志。圖根水準(zhǔn)點和施工測量水準(zhǔn)點常采用臨時性標(biāo)志。二、三等§2.3水準(zhǔn)測量方法2.3.2水準(zhǔn)測量的實施圖2-15轉(zhuǎn)點(TuringPoint),簡寫為TP§2.3水準(zhǔn)測量方法2.3.2水準(zhǔn)測量的實施每一測站可測得前、后視兩點間的高差，即： h1=a1-b1

h2=a2-b2 ……

hn=an-bn各式相加，得：

hAB=Σh=Σa-ΣbB點高程為：HB=HA+Σh (2-5)hAB=Σh=Σa-ΣbHB=HA+Σh§2.3水準(zhǔn)測量方法2.3.2水準(zhǔn)測量的實施§2.3水準(zhǔn)測量方法2.3.3水準(zhǔn)測量檢核1、測站檢核⑴變動儀高法——是在同一個測站上用兩次不同的儀器高度(>10cm)，測得兩次高差以相互比較進(jìn)行檢核。兩次所測高差之差不超過容許值(等外水準(zhǔn)測量容許值為6mm)。否則必須重測。⑵雙面尺法——:是儀器的高度不變，而立在前視點和后視點上的水準(zhǔn)尺分別用黑面和紅面各進(jìn)行一次讀數(shù)，測得兩次高差，相互進(jìn)行檢核。若同一水準(zhǔn)尺紅面與黑面讀數(shù)(加常數(shù)后)之差，不超過3mm；且兩次高差之差，又未超過5mm,則取其平均值作為該測站的觀測高差。否則，需要檢查原因，重新觀測?！?.3水準(zhǔn)測量方法2.3.3水準(zhǔn)測量檢核2、呢成果仰檢核⑴符合乳水準(zhǔn)醋路線高差壤閉合沉差fh=Σ賴h測-(慚H終-H始)只(歉2-孤6)fh=Σ養(yǎng)h測-(播H終-H始)⑵閉合蝦水準(zhǔn)匠路線高差舅閉合洲差fh=Σ訪h測(2瞎-7鎖)fh=Σ塞h測⑶支水漂準(zhǔn)路東線高差見閉合憐差fh=Σ算h往+Σ頂h返(2姨-8框)fh=Σ寫h往+Σ五h返§2.3水準(zhǔn)測量方法2.3.3水準(zhǔn)測量檢核2、站成果井檢核高差近閉合礙差是唐各種牽因素堪產(chǎn)生賞的測突量誤膀差，云故閉揭合差革的數(shù)些值應(yīng)逼該在賽容許嚷范圍易內(nèi)，塘否則閣應(yīng)檢嘴查原繪因，遭返工言重測銹。圖根水準(zhǔn)龜測量辭高差遠(yuǎn)閉合象差容鞭許值襪為：平地山地(2-9)四等水準(zhǔn)鉛測量瓦高差曠閉合繁差容矮許值船為：平地山地(2-10)式中豎：L為水嶺準(zhǔn)路齡線總紋長(km)；n為測頑站數(shù)§2.4水準(zhǔn)測量成果計算2.4.1附合水準(zhǔn)路線測量成果計算⑴高算差閉綠合差故的計溝算由式亭(2餡-6河)：fh=Σ潑h測-(昨HB-HA)=薪-9截.8播11奧-(憤32鄉(xiāng)豐.5飯09測-4水2.闖36司5)角=+防0.任04軌5m謙=+辣45色mm按山列地及卷圖根侍水準(zhǔn)帆精度牙計算弓閉合鳥差容恰許差單為：fh容=±誓12啞n1/舍2=±戴12乎×2嗎41/牲2=±5討8m肆m|fh|<添|fh容|，援符合誼圖根定水準(zhǔn)愿測量搖技術(shù)儉要求哈。

fh=Σ余h測-(冤HB-HA)=孫-9背.8椅11戲-(立32耕.5糖09刻-4拒2.螺36澤5)交=+駕0.貝04親5m由=+擺45經(jīng)mm§2.4水準(zhǔn)測量成果計算2.4.1附合水準(zhǔn)路線測量成果計算⑵閉惠合差廟調(diào)整閉合拌差的伏調(diào)整愉是按編與距雀離或吼與測友站數(shù)蓮成正枝比例飄反符反號分瞇配到丙各測臂段高撓差中竿。第顛i測咳段高揪差改金正數(shù)皺按下代式計誦算：式中麗：n——擁路線茶總測峰站數(shù)派；ni——芽第i曠段測拆站數(shù)辛；L——廈路線誓總長尊；Di——披第i楚段距肢離。由式混(2煩-1史1)工算出穩(wěn)第一埋段(透A～怨1)劫的改烤正數(shù)湯為：(2-11)或(2-12)其他崇各測些段改價正數(shù)霧按式金(2鏡-1閃1)似算出壘后列悲入表權(quán)2-位2中陰。改正優(yōu)數(shù)的?？偤秃膳c高慚差閉爽合差汪大小脫相等勒符號承相反。每形測段密實測止高差柳加相師應(yīng)的閥改正睛數(shù)便似得到漆改正四后的針高差慰?！?.4水準(zhǔn)測量成果計算2.4.1附合水準(zhǔn)路線測量成果計算⑶計話算各偵點高瓣程用改旨正后漫的高蠢差，拐由已組知水謙準(zhǔn)點跪A開暢始，糧逐點絲式算出帆各點世高程最，列眾入表兩2-彩2中秀。由殃計算滑得到譯的B園點高杏程應(yīng)卷與B興點的癢已知舌高程拿相等機(jī)，以獄此作謙為計款算檢籌核?？倻y夏站數(shù)實測真高差高差教閉合阿差閉合賞差容奴許按2黨-1遇1、占2-胖12何計算晃調(diào)整煌值實測那高差扁加改統(tǒng)正數(shù)A點懸已知登高程B點唐已知鬼高程42鼠.3焦65叼+改倡正后使高差§2.4水準(zhǔn)測量成果計算2.4.2閉合水準(zhǔn)路線測量成果計算閉合得水準(zhǔn)忌路線載高差麗閉合潤差按娘式(2詠-7續(xù))計算敗，若膊閉合溫差在櫻容許想值范蝕圍內(nèi)政，按淘上述或附合春水準(zhǔn)押路線檔相同參的方凳法調(diào)找整閉旋合差陣，并委計算康高程奴?！?.5微傾式水準(zhǔn)儀的檢驗與校正水準(zhǔn)夕儀有啊以下軍主要延軸線禮：視賴準(zhǔn)軸權(quán)、水鬧準(zhǔn)管藏軸、殘儀器擴(kuò)豎軸令和圓餅水準(zhǔn)茅器軸宜，以萍及十旁字絲蠶橫絲找，見皺圖2懶-1束8。各軸米線間幼應(yīng)滿欺足的樹幾何窯條件愿是:①圓水丟準(zhǔn)器籠l軸綁平行途儀器濕豎軸會；②十字首絲橫御絲垂軟直儀鄉(xiāng)豐器豎見軸；③水準(zhǔn)妻管軸濁平行盼視準(zhǔn)傻軸?！?.5微傾式水準(zhǔn)儀的檢驗與校正2.5.1圓水準(zhǔn)器軸平行儀器豎軸的檢驗校正⑴檢授驗§2.5微傾式水準(zhǔn)儀的檢驗與校正2.5.1圓水準(zhǔn)器軸平行儀器豎軸的檢驗校正⑵校還正§2.5微傾式水準(zhǔn)儀的檢驗與校正2.5.2十字絲橫絲垂直儀器豎軸的檢驗與校正⑴檢誓驗§2.5微傾式水準(zhǔn)儀的檢驗與校正2.5.2十字絲橫絲垂直儀器豎軸的檢驗與校正⑵校翻正改正脂偏移哲量的藍(lán)一半由?！?.5微傾式水準(zhǔn)儀的檢驗與校正2.5.3水準(zhǔn)管軸平行視準(zhǔn)軸的檢驗與校正⑴檢略驗在高壤差不罵大的擁地面泊上選沈擇相懼距8宏0m蝕左右邪的A田、B然兩點枝…實際癥測出艇的b勤’與馳計算鼓得到掏的b?！?應(yīng)相池等，擋則表赤明水窯準(zhǔn)管飄平行帖視準(zhǔn)盈軸否茶則，欠兩軸啄不平劣行，由其夾元角為史：b0’=a侍’+哀hAB(2嗚-1摩3)(2-14)DS賀3水宣準(zhǔn)儀膛的i販角不悶得大庫于2無0″裙，否抹則應(yīng)冤校正生。將儀獄器搬索至距唐A點厚2～峽3m往的Ⅱ伍處，換……B點扣尺上膨水平傳視線極的正教確讀奏數(shù)為潔：b’§2.5微傾式水準(zhǔn)儀的檢驗與校正2.5.3水準(zhǔn)管軸平行視準(zhǔn)軸的檢驗與校正⑵校世正儀器卷仍處票在Ⅱ股處，遍調(diào)節(jié)軋微傾頁螺旋渠，使迎中絲扎在B汽尺上舌的讀膠數(shù)移躁到b0’,這蒜時視符準(zhǔn)軸鞋處于摔水平馳位置牧，但駝水準(zhǔn)妥管氣悔泡不項居中貼(符貌合氣現(xiàn)泡不悟吻合頑)。屢…§2.6水準(zhǔn)測量誤差及其消減方法2.6.1儀器誤差⑴儀友器校憑正后代的殘忘余誤精差水準(zhǔn)號儀經(jīng)卡過校私正后達(dá)，不您可能墳絕對電滿足卻水準(zhǔn)繩管軸革平行翠視準(zhǔn)進(jìn)軸的屯條件肺，因艇而使詳讀數(shù)碑產(chǎn)生油誤差勵。這種殊誤差敲的影秩響與距野離成絮正比，只峽要觀除測時哄注意使前復(fù)、后油視距察離相售等，觀便可仗消除啟或減煙弱此拳項誤凳差的煉影響央。⑵水鄉(xiāng)豐準(zhǔn)尺棋誤差包括陣水準(zhǔn)映尺長耀度變軋化、填刻劃壤誤差舒和零漠點誤撲差等貪。精密賠水準(zhǔn)丸測量膜應(yīng)對緞水準(zhǔn)捐尺進(jìn)近行檢定，并掠對讀淋數(shù)進(jìn)既行尺長救誤差你改正。零點阿誤差在成閥對使割用水招準(zhǔn)尺池時，局可采性取設(shè)拌置偶數(shù)襲測站的方脖法來席消除激；也雙可在收前、央后視唱中使用為同一創(chuàng)根水秀準(zhǔn)尺來消燃除?！?.6水準(zhǔn)測量誤差及其消減方法2.6.2觀測誤差⑴水輸準(zhǔn)管工氣泡狂對中燃誤差水準(zhǔn)擾管氣樸泡居有中誤攜差一羽般為圣±0城.1供5τ毒″。亞符合乞水準(zhǔn)砍器，溜氣泡砌居中范精度熄可提紗高一尿倍。告由氣臥泡居毛中誤叉差引起起的狐讀數(shù)勁誤差搭為：⑵讀副數(shù)誤炕差—襪—估恰讀毫晴米數(shù)跌的誤持差，蠻與人雜眼分刊辨能詢力、胳望遠(yuǎn)知鏡放胖大率姐以及徒視線陰長度游有關(guān)扭。按載下式均計算渣：式中概：V——旦望遠(yuǎn)廟鏡放培大率佩；D——暖視線呆長；60墻″——佩人眼趣能分舟辨的喂最小庫角度陶；ρ——支20顫62討65扮″；τ——串水準(zhǔn)炒管分艦劃值表。(2-15)(2-16)為保雜證讀梯數(shù)精勸度，粘各等竊水準(zhǔn)眼測量摔對望匯遠(yuǎn)鏡寄放大渡率和躁最大財視線抵長有堵相應(yīng)夫規(guī)定犯?！?.6水準(zhǔn)測量誤差及其消減方法2.6.2觀測誤差⑶視批差影努響—袖—視評差對朋水準(zhǔn)演尺讀俯數(shù)會居產(chǎn)生濱較大涌誤差堪。應(yīng)聯(lián)仔細(xì)零調(diào)焦壞，避兩免出用現(xiàn)視夸差。⑷水我準(zhǔn)尺拖傾斜楚——微誤差異水準(zhǔn)起尺傾戒斜會蠶使讀門數(shù)增虜大，毯其誤猴差大勸小與牽尺傾蔑斜的精角度醬和在扎尺上漁的讀虛數(shù)大盆小有銳關(guān)?！?.6水準(zhǔn)測量誤差及其消減方法2.6.3外界條件影響⑴儀殿器下宮沉選擇孩堅實踩的地遣面作鈔測站括，并窮將腳陸架踏擋實。軍用雙桑面尺醒法進(jìn)憑行測乳站檢麗核時系，采趙用“后、活前、針前、您后”的進(jìn)觀測差程度墻，可體減小縮慧其影版響。⑵尺量墊下喬沉—峰—水平孩視線勝在尺襯上的育讀數(shù)董b，兆理論史上應(yīng)既改算孩為相笑應(yīng)水辛準(zhǔn)面墓截于縫水準(zhǔn)繁尺的櫻讀數(shù)蓄b’撤，兩唇者的腦差值潑c稱刮為地努球曲匙率差劃。測量療中當(dāng)前螞、后劉視距然相等時，騎通過針高差替計算租可消坡除該旺影響碌。⑶地樹球曲軟率的希影響(2-17)§2.6水準(zhǔn)測量誤差及其消減方法2.6.3外界條件影響⑷大海氣折隱光影塔響由于渴地面刮上空病氣密得度不忍均勻近，使以I光宰線發(fā)女生折彈射。母因而款水準(zhǔn)慰測量賄中，選實際朱的讀漆數(shù)不駱是水吩平視載線的未讀數(shù)玩，而濫是一濾向下互彎曲形視線匪的讀肆數(shù)。譽(yù)兩者劈燕之差吹稱為大氣祖折光浙差，用γ表示簡。在椒穩(wěn)定涌的氣駝象條嘆件下駁，大恭氣折留光差瞇約為脹地球述曲率堂差的1/陳7，即鼠：⑸溫宗度的柴影響(2-18)此項知誤差興可用前、柏后視絮距相妖等的方朵法來總消除晴。地球溜曲率族差和粘大氣罵折光葬差是色同時誦存在跪的兩邁者對臥讀數(shù)泰的共稅同影門響可捏用下撞式計敏算：(2-19)§2.7精密水準(zhǔn)儀和水準(zhǔn)尺2.7.1精密水準(zhǔn)儀構(gòu)造特點及讀數(shù)原理精密遞水準(zhǔn)潤儀主料要用雷于國疫家一象、二萌級水脅準(zhǔn)測腹量和也高精雨度的佳工程招測量破中，勉例如余建筑援物沉匙降觀調(diào)測，驚大型制精密增設(shè)備寺安裝親等測丈量工授作。精密鄭水準(zhǔn)勸儀的趟構(gòu)造俊與D父S3磁水準(zhǔn)免儀基爐本相搜同，政也是陪由望按遠(yuǎn)鏡沈、水馬準(zhǔn)器捏和基截座三糾部分僅組成策。其錫不同虧之點跡是：薄水準(zhǔn)凳管分紡劃值損較小況，一景般為10?！?榜2m捎m；望氧遠(yuǎn)鏡扁放大肯率較夢大，度一般引不小倘于40生倍；望名遠(yuǎn)鏡辭亮度館好，獨儀器結(jié)構(gòu)互穩(wěn)定，受溫殲度的導(dǎo)變化盜影響驅(qū)小等。為了秤提高常讀數(shù)陵精度胳，精訓(xùn)密水雪準(zhǔn)儀兆上設(shè)病有光欠學(xué)測微程器?！?.7精密水準(zhǔn)儀和水準(zhǔn)尺2.7.2精密水準(zhǔn)尺及讀數(shù)方法精密翅水準(zhǔn)邪