工程水準(zhǔn)測(cè)量基礎(chǔ)知識(shí)教案

1、水準(zhǔn)測(cè)量基礎(chǔ)知識(shí)培訓(xùn)教案第一節(jié) 水準(zhǔn)測(cè)量原理及工程測(cè)量基礎(chǔ)概念、工程測(cè)量的重要性一、水準(zhǔn)測(cè)量原理水準(zhǔn)測(cè)量是利用水準(zhǔn)儀提供的水平視線，借助于帶有分劃的水準(zhǔn)尺，直接測(cè)定地面上兩點(diǎn)間的高差，然后根據(jù)已知點(diǎn)高程和測(cè)得的高差，推算出未知點(diǎn)高程。ABabHAHBhABHi大地水準(zhǔn)面前進(jìn)方向圖2-1 水準(zhǔn)測(cè)量原理如圖2-1所示， A、B兩點(diǎn)間高差hAB為 （2-1）設(shè)水準(zhǔn)測(cè)量是由A向B進(jìn)行的，則A點(diǎn)為后視點(diǎn)，A點(diǎn)尺上的讀數(shù)a稱為后視讀數(shù)；B點(diǎn)為前視點(diǎn)，B點(diǎn)尺上的讀數(shù)b稱為前視讀數(shù)。因此，高差等于后視讀數(shù)減去前視讀數(shù)。1 / 56鐵路線路的縱斷面測(cè)量設(shè)計(jì)就是把鐵路線路的各點(diǎn)中樁的高程測(cè)量出來(lái)，并繪制到一定比例

2、尺的圖上進(jìn)行縱斷面的拉坡設(shè)計(jì)、豎曲線設(shè)計(jì)、設(shè)計(jì)高程計(jì)算等。在工程建設(shè)的設(shè)計(jì)、施工和管理各階段中進(jìn)行測(cè)量工作的理論、方法和技術(shù)，稱為“工程測(cè)量”。工程測(cè)量是測(cè)繪科學(xué)與技術(shù)在國(guó)民經(jīng)濟(jì)和國(guó)防建設(shè)中的直接應(yīng)用，是綜合性的應(yīng)用測(cè)繪科學(xué)與技術(shù)。按工程建設(shè)的進(jìn)行程序，工程測(cè)量可分為規(guī)劃設(shè)計(jì)階段的測(cè)量，施工興建階段的測(cè)量和竣工后的運(yùn)營(yíng)管理階段的測(cè)量。規(guī)劃設(shè)計(jì)階段的測(cè)量主要是提供地形資料。取得地形資料的方法是，在所建立的控制測(cè)量的基礎(chǔ)上進(jìn)行地面測(cè)圖或航空攝影測(cè)量。施工興建階段的測(cè)量的主要任務(wù)是，按照設(shè)計(jì)要求在實(shí)地準(zhǔn)確地標(biāo)定建筑物各部分的平面位置和高程，作為施工與安裝的依據(jù)。 一般也要求先建立施工控制網(wǎng)，然后根據(jù)

3、工程的要求進(jìn)行各種測(cè)量工作?？⒐ず蟮臓I(yíng)運(yùn)管理階段的測(cè)量，包括竣工測(cè)量以及為監(jiān)視工程安全狀況的變形觀測(cè)與維修養(yǎng)護(hù)等測(cè)量工作。按工程測(cè)量所服務(wù)的工程種類，也可分為建筑工程測(cè)量、線路測(cè)量、橋梁與隧道測(cè)量、礦山測(cè)量、城市測(cè)量和水利工程測(cè)量等。此外，還將用于大型設(shè)備的高精度定位和變形觀測(cè)稱為高精度工程測(cè)量；將攝影測(cè)量技術(shù)應(yīng)用于工程建設(shè)稱為工程攝影測(cè)量。工程測(cè)量是直接為工程建設(shè)服務(wù)的，它的服務(wù)和應(yīng)用范圍包括城建、地質(zhì)、鐵路、交通、房地產(chǎn)管理、水利電力、能源、航天和國(guó)防等各種工程建設(shè)部門。無(wú)論是工程進(jìn)程各階段的測(cè)量工作，還是不同工程的測(cè)量工作，都需要根據(jù)誤差分析和測(cè)量平差理論選擇適當(dāng)?shù)臏y(cè)量手段，并對(duì)測(cè)量成果

4、進(jìn)行處理和分析，也就是說(shuō)，測(cè)量數(shù)據(jù)處理也是工程測(cè)量的重要內(nèi)容。在當(dāng)代國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)中，測(cè)量技術(shù)的應(yīng)用十分廣泛。在很多工程建設(shè)中，從規(guī)劃、勘測(cè)、設(shè)計(jì)、施工及管理和運(yùn)營(yíng)階段等的決策和實(shí)施都需要有力的測(cè)繪技術(shù)保障。在研究地球自然和人文現(xiàn)象，解決人口、資源、環(huán)境和災(zāi)害等社會(huì)可持續(xù)發(fā)展中的重大問(wèn)題以及國(guó)民經(jīng)濟(jì)和國(guó)防建設(shè)的重大抉擇同樣需要測(cè)繪技術(shù)提供技術(shù)支撐和數(shù)據(jù)保障。二、計(jì)算未知點(diǎn)高程1高差法測(cè)得A、B兩點(diǎn)間高差hAB后，如果已知A點(diǎn)的高程HA，則B點(diǎn)的高程HB為： （2-2）這種直接利用高差計(jì)算未知點(diǎn)B高程的方法，稱為高差法。2視線高法如圖2-1所示，B點(diǎn)高程也可以通過(guò)水準(zhǔn)儀的視線高程Hi來(lái)計(jì)算，即 （

5、2-3）這種利用儀器視線高程Hi計(jì)算未知點(diǎn)B點(diǎn)高程的方法，稱為視線高法。在施工測(cè)量中，有時(shí)安置一次儀器，需測(cè)定多個(gè)地面點(diǎn)的高程，采用視線高法就比較方便。第二節(jié) 水準(zhǔn)測(cè)量的儀器和工具水準(zhǔn)測(cè)量所使用的儀器為水準(zhǔn)儀，工具有水準(zhǔn)尺和尺墊。國(guó)產(chǎn)水準(zhǔn)儀按其精度分，有DS05，DS1，DS3，DSZ2及DS10等幾種型號(hào)。05、1、3和10表示水準(zhǔn)儀精度等級(jí)。 圖1 DSZ2自動(dòng)安平水準(zhǔn)儀一 、DSZ2型精密自動(dòng)安平水準(zhǔn)儀的構(gòu)造DSZ2主要由望遠(yuǎn)鏡、水準(zhǔn)器及基座三部分組成。1望遠(yuǎn)鏡望遠(yuǎn)鏡是用來(lái)精確瞄準(zhǔn)遠(yuǎn)處目標(biāo)并對(duì)水準(zhǔn)尺進(jìn)行讀數(shù)的。它主要由物鏡、目鏡、對(duì)光透鏡和十字絲分劃板組成。（1）十字絲分劃板 是為了瞄準(zhǔn)

6、目標(biāo)和讀數(shù)用的。上絲下絲中絲豎絲十字絲分劃板（2）物鏡和目鏡 物鏡和目鏡多采用復(fù)合透鏡組，目標(biāo)AB經(jīng)過(guò)物鏡成像后形成一個(gè)倒立而縮小的實(shí)像ab，移動(dòng)對(duì)光透鏡，可使不同距離的目標(biāo)均能清晰地成像在十字絲平面上。再通過(guò)目鏡的作用，便可看清同時(shí)放大了的十字絲和目標(biāo)影象ab。（3）視準(zhǔn)軸 十字絲交點(diǎn)與物鏡光心的連線，稱為視準(zhǔn)軸CC。視準(zhǔn)軸的延長(zhǎng)線即為視線，水準(zhǔn)測(cè)量就是在視準(zhǔn)軸水平時(shí)，用十字絲的中絲在水準(zhǔn)尺上截取讀數(shù)的。2水準(zhǔn)器（1）圓水準(zhǔn)器 圓水準(zhǔn)器裝在水準(zhǔn)儀基座上，用于粗略整平。圓水準(zhǔn)器頂面的玻璃內(nèi)表面研磨成球面，球面的正中刻有圓圈，其圓心稱為圓水準(zhǔn)器的零點(diǎn)。過(guò)零點(diǎn)的球面法線LL，稱為圓水準(zhǔn)器軸。圓水準(zhǔn)

7、器軸LL平行于儀器豎軸VV。氣泡LL圖2-7 圓水準(zhǔn)器氣泡中心偏離零點(diǎn)2mm時(shí)豎軸所傾斜的角值，稱為圓水準(zhǔn)器的分劃值，一般為810，精度較低。3基座基座的作用是支承儀器的上部，并通過(guò)連接螺旋與三腳架連接。它主要由軸座、腳螺旋、底板和三腳壓板構(gòu)成。轉(zhuǎn)動(dòng)腳螺旋，可使圓水準(zhǔn)氣泡居中。 二、水準(zhǔn)尺和尺墊1水準(zhǔn)尺水準(zhǔn)尺是進(jìn)行水準(zhǔn)測(cè)量時(shí)與水準(zhǔn)儀配合使用的標(biāo)尺。常用的水準(zhǔn)尺有塔尺和雙面尺兩種。（1）塔尺 是一種逐節(jié)縮小的組合尺，其長(zhǎng)度為2m5m，有兩節(jié)或三節(jié)連接在一起，尺的底部為零點(diǎn)，尺面上黑白格相間，每格寬度為1cm，有的為0.5cm，在米和分米處有數(shù)字注記。（2）雙面水準(zhǔn)尺 尺長(zhǎng)為5m，兩根尺為一對(duì)。尺

8、的雙面均有刻劃，一面為黑白相間，稱為黑面尺（也稱主尺）；另一面為紅白相間，稱為紅面尺（也稱輔尺）。兩面的刻劃均為1cm，在分米處注有數(shù)字。2尺墊尺墊是由生鐵鑄成。一般為三角形板座，其下方有三個(gè)腳，可以踏入土中。尺墊上方有一突起的半球體，水準(zhǔn)尺立于半球頂面。尺墊用于轉(zhuǎn)點(diǎn)處。第三節(jié) 水準(zhǔn)儀的使用微傾式水準(zhǔn)儀的基本操作程序?yàn)椋喊仓脙x器、粗略整平、瞄準(zhǔn)水準(zhǔn)尺、精確整平和讀數(shù)。一、安置儀器（1）在測(cè)站上松開三腳架架腿的固定螺旋，按需要的高度調(diào)整架腿長(zhǎng)度，再擰緊固定螺旋，張開三腳架將架腿踩實(shí)，并使三腳架架頭大致水平。（2）從儀器箱中取出水準(zhǔn)儀，用連接螺旋將水準(zhǔn)儀固定在三腳架架頭上。二、粗略整平通過(guò)調(diào)節(jié)腳螺

9、旋使圓水準(zhǔn)器氣泡居中。具體操作步驟如下。（1）如圖2-10所示，用兩手按箭頭所指的相對(duì)方向轉(zhuǎn)動(dòng)腳螺旋1和2，使氣泡沿著1、2連線方向由a移至b。圖2-10 粗略整平（2）用左手按箭頭所指方向轉(zhuǎn)動(dòng)腳螺旋3，使氣泡由b移至中心。整平時(shí)，氣泡移動(dòng)的方向與左手大拇指旋轉(zhuǎn)腳螺旋時(shí)的移動(dòng)方向一致，與右手大拇指旋轉(zhuǎn)腳螺旋時(shí)的移動(dòng)方向相反。三、瞄準(zhǔn)水準(zhǔn)尺（1）目鏡調(diào)焦 松開制動(dòng)螺旋，將望遠(yuǎn)鏡轉(zhuǎn)向明亮的背景，轉(zhuǎn)動(dòng)目鏡對(duì)光螺旋，使十字絲成像清晰。（2）初步瞄準(zhǔn) 通過(guò)望遠(yuǎn)鏡筒上方的照門和準(zhǔn)星瞄準(zhǔn)水準(zhǔn)尺，旋緊制動(dòng)螺旋。（3）物鏡調(diào)焦 轉(zhuǎn)動(dòng)物鏡對(duì)光螺旋，使水準(zhǔn)尺的成像清晰。（4）精確瞄準(zhǔn) 轉(zhuǎn)動(dòng)微動(dòng)螺旋，使十字絲的豎絲瞄

10、準(zhǔn)水準(zhǔn)尺邊緣或中央，如圖2-11所示。圖2-11 精確瞄準(zhǔn)與讀數(shù)（5）消除視差 眼睛在目鏡端上下移動(dòng)，有時(shí)可看見十字絲的中絲與水準(zhǔn)尺影像之間相對(duì)移動(dòng)，這種現(xiàn)象叫視差。產(chǎn)生視差的原因是水準(zhǔn)尺的尺像與十字絲平面不重合，如圖2-12a所示。視差的存在將影響讀數(shù)的正確性，應(yīng)予消除。消除視差的方法是仔細(xì)地轉(zhuǎn)動(dòng)物鏡對(duì)光螺旋，直至尺像與十字絲平面重合，如圖2-12b所示。 a）存在視差 b）沒(méi)有視差圖2-12 視差現(xiàn)象四、精確整平精確整平簡(jiǎn)稱精平。眼睛觀察水準(zhǔn)氣泡觀察窗內(nèi)的氣泡影像，用右手緩慢地轉(zhuǎn)動(dòng)微傾螺旋，使氣泡兩端的影像嚴(yán)密吻合。此時(shí)視線即為水平視線。微傾螺旋的轉(zhuǎn)動(dòng)方向與左側(cè)半氣泡影像的移動(dòng)方向一致，如

11、圖2-13所示。圖2-13 精確整平五、讀數(shù)符合水準(zhǔn)器氣泡居中后，應(yīng)立即用十字絲中絲在水準(zhǔn)尺上讀數(shù)。讀數(shù)時(shí)應(yīng)從小數(shù)向大數(shù)讀，如果從望遠(yuǎn)鏡中看到的水準(zhǔn)尺影像是倒像，在尺上應(yīng)從上到下讀取。直接讀取米、分米和厘米，并估讀出毫米，共四位數(shù)。如圖2-11所示，讀數(shù)是1.336m。讀數(shù)后再檢查符合水準(zhǔn)器氣泡是否居中，若不居中，應(yīng)再次精平，重新讀數(shù)。第四節(jié) 水準(zhǔn)測(cè)量的方法一、水準(zhǔn)點(diǎn)用水準(zhǔn)測(cè)量的方法測(cè)定的高程控制點(diǎn)，稱為水準(zhǔn)點(diǎn)，記為BM(Bench Mark)。水準(zhǔn)點(diǎn)有永久性水準(zhǔn)點(diǎn)和臨時(shí)性水準(zhǔn)點(diǎn)兩種。（1）永久性水準(zhǔn)點(diǎn) 國(guó)家等級(jí)永久性水準(zhǔn)點(diǎn)，如圖2-14所示。有些永久性水準(zhǔn)點(diǎn)的金屬標(biāo)志也可鑲嵌在穩(wěn)定的墻角上，

12、稱為墻上水準(zhǔn)點(diǎn)，如圖2-15所示。建筑工地上的永久性水準(zhǔn)點(diǎn)，其形式如圖2-16a所示。 圖2-14 國(guó)家等級(jí)水準(zhǔn)點(diǎn)圖2-15 墻上水準(zhǔn)點(diǎn)（2）臨時(shí)性水準(zhǔn)點(diǎn) 臨時(shí)性的水準(zhǔn)點(diǎn)可用地面上突出的堅(jiān)硬巖石或用大木樁打入地下，樁頂釘以半球狀鐵釘，作為水準(zhǔn)點(diǎn)的標(biāo)志，如圖2-16b所示。圖2-16 建筑工程水準(zhǔn)點(diǎn)a）永久性水準(zhǔn)點(diǎn) b）臨時(shí)性水準(zhǔn)點(diǎn)二、水準(zhǔn)路線及成果檢核在水準(zhǔn)點(diǎn)間進(jìn)行水準(zhǔn)測(cè)量所經(jīng)過(guò)的路線，稱為水準(zhǔn)路線。相鄰兩水準(zhǔn)點(diǎn)間的路線稱為測(cè)段。在一般的工程測(cè)量中，水準(zhǔn)路線布設(shè)形式主要有以下三種形式。1附合水準(zhǔn)路線（1）附合水準(zhǔn)路線的布設(shè)方法 如圖2-17所示，從已知高程的水準(zhǔn)點(diǎn)BM.A出發(fā)，沿待定高程的水準(zhǔn)

13、點(diǎn)1、2、3進(jìn)行水準(zhǔn)測(cè)量，最后附合到另一已知高程的水準(zhǔn)點(diǎn)BM.B所構(gòu)成的水準(zhǔn)路線，稱為附合水準(zhǔn)路線。BMABMBh1h2h3h4123圖2-17 附合水準(zhǔn)路線（2）成果檢核 從理論上講，附合水準(zhǔn)路線各測(cè)段高差代數(shù)和應(yīng)等于兩個(gè)已知高程的水準(zhǔn)點(diǎn)之間的高差，即各測(cè)段高差代數(shù)和與其理論值的差值，稱為高差閉合差，即 （2-5）2閉合水準(zhǔn)路線（1）閉合水準(zhǔn)路線的布設(shè)方法 如圖2-18所示，從已知高程的水準(zhǔn)點(diǎn)BM.A出發(fā)，沿各待定高程的水準(zhǔn)點(diǎn)1、2、3、4進(jìn)行水準(zhǔn)測(cè)量，最后又回到原出發(fā)點(diǎn)BM.A的環(huán)形路線，稱為閉合水準(zhǔn)路線。BMAh1h2h3h4h51234圖2-18 閉合水準(zhǔn)路線（2）成果檢核 從理論上講

14、，閉合水準(zhǔn)路線各測(cè)段高差代數(shù)和應(yīng)等于零，即如果不等于零，則高差閉合差為： （2-6）3支水準(zhǔn)路線（1）支水準(zhǔn)路線的布設(shè)方法 如圖2-19所示，從已知高程的水準(zhǔn)點(diǎn)BM.A出發(fā)，沿待定高程的水準(zhǔn)點(diǎn)1進(jìn)行水準(zhǔn)測(cè)量，這種既不閉合又不附合的水準(zhǔn)路線，稱為支水準(zhǔn)路線。支水準(zhǔn)路線要進(jìn)行往返測(cè)量，以資檢核。BMA1hfhb圖2-19 支水準(zhǔn)路線（2）成果檢核 從理論上講，支水準(zhǔn)路線往測(cè)高差與返測(cè)高差的代數(shù)和應(yīng)等于零。如果不等于零，則高差閉合差為： （2-7）各種路線形式的水準(zhǔn)測(cè)量，其高差閉合差均不應(yīng)超過(guò)容許值，否則即認(rèn)為觀測(cè)結(jié)果不符合要求。三、水準(zhǔn)測(cè)量的施測(cè)方法轉(zhuǎn)點(diǎn)用TP(Turning Point)表示，在

15、水準(zhǔn)測(cè)量中它們起傳遞高程的作用。如圖2-20所示，已知水準(zhǔn)點(diǎn)BM.A的高程為HA，現(xiàn)欲測(cè)定B點(diǎn)的高程HB。AHABHBhAB大地水準(zhǔn)面D1000mTP1TP4TP3h1TP2進(jìn)行方向h22.3120.4502.4240.5582.0141.2231.9011.1081.9550.7402.0770.866h32.4130.9012.2870.771h40.4180.5332.4672.350h5圖2-20 水準(zhǔn)測(cè)量的施測(cè)1觀測(cè)與記錄表2-1 水準(zhǔn)測(cè)量手簿測(cè)站測(cè)點(diǎn)水準(zhǔn)尺讀數(shù)/m高差/m高程/m備注后視讀數(shù)前視讀數(shù)+12345671BM.A1.4530.580132.815TP.10.8732TP

16、.12.5320.770TP.21.7623TP.21.3721.337TP.30.0354TP.30.8740.929TP.41.8035TP.41.0200.564B1.584134.009計(jì)算檢核7.2516.0572.6871.493ab=1.194h=1.194hAB=HBHA=1.1942計(jì)算與計(jì)算檢核（1）計(jì)算 每一測(cè)站都可測(cè)得前、后視兩點(diǎn)的高差，即將上述各式相加，得則B點(diǎn)高程為：（2）計(jì)算檢核 為了保證記錄表中數(shù)據(jù)的正確，應(yīng)對(duì)后視讀數(shù)總和減前視讀數(shù)總和、高差總和、B點(diǎn)高程與A點(diǎn)高程之差進(jìn)行檢核，這三個(gè)數(shù)字應(yīng)相等。3水準(zhǔn)測(cè)量的測(cè)站檢核（1）變動(dòng)儀器高法 是在同一個(gè)測(cè)站上用兩次不同

17、的儀器高度，測(cè)得兩次高差進(jìn)行檢核。要求：改變儀器高度應(yīng)大于10cm，兩次所測(cè)高差之差不超過(guò)容許值（例如等外水準(zhǔn)測(cè)量容許值為±6mm），取其平均值作為該測(cè)站最后結(jié)果，否則須要重測(cè)。（2）雙面尺法 分別對(duì)雙面水準(zhǔn)尺的黑面和紅面進(jìn)行觀測(cè)。利用前、后視的黑面和紅面讀數(shù)，分別算出兩個(gè)高差。如果不符值不超過(guò)規(guī)定的限差（例如四等水準(zhǔn)測(cè)量容許值為±5mm），取其平均值作為該測(cè)站最后結(jié)果，否則須要重測(cè)。第五節(jié) 水準(zhǔn)測(cè)量的成果計(jì)算一、附合水準(zhǔn)路線的計(jì)算例2-1 圖2-21是一附合水準(zhǔn)路線等外水準(zhǔn)測(cè)量示意圖，A、B為已知高程的水準(zhǔn)點(diǎn)，1、2、3為待定高程的水準(zhǔn)點(diǎn)，h1、h2、h3和h4為各測(cè)段觀

18、測(cè)高差，n1、n2、n3和n4為各測(cè)段測(cè)站數(shù)，L1、L2、L3和L4為各測(cè)段長(zhǎng)度?，F(xiàn)已知HA65.376m，HB68.623m，各測(cè)段站數(shù)、長(zhǎng)度及高差均注于圖2-21中。h11.575mh22.036mh31.742mh41.446mn18L11.0kmn212L21.2kmn314L31.4kmn416L42.2kmBMA123BMB圖2-21 附合水準(zhǔn)路線示意圖1填寫觀測(cè)數(shù)據(jù)和已知數(shù)據(jù)將點(diǎn)號(hào)、測(cè)段長(zhǎng)度、測(cè)站數(shù)、觀測(cè)高差及已知水準(zhǔn)點(diǎn)A、B的高程填入附合水準(zhǔn)路線成果計(jì)算表2-6中有關(guān)各欄內(nèi)。 表2-6 水準(zhǔn)測(cè)量成果計(jì)算表點(diǎn)號(hào)距離/km測(cè)站數(shù)實(shí)測(cè)高差/m改正數(shù)/mm改正后高差/m高程/m點(diǎn)號(hào)備注

19、123456789BM.A1.081.575121.56365.376BM.A166.93911.2122.036142.022268.96121.4141.742161.758367.20332.2161.446261.420BM.B68.623BM.B5.8503.315683.247輔助計(jì)算 |Wh|<|Whp|2計(jì)算高差閉合差根據(jù)附合水準(zhǔn)路線的測(cè)站數(shù)及路線長(zhǎng)度計(jì)算每公里測(cè)站數(shù)（站/km）16（站/km）故高差閉合差容許值采用平地公式計(jì)算。等外水準(zhǔn)測(cè)量平地高差閉合差容許值Whp的計(jì)算公式為： 因|fh|<|fhp|，說(shuō)明觀測(cè)成果精度符合要求，可對(duì)高差閉合差進(jìn)行調(diào)整。如果|fh

20、|fhp|，說(shuō)明觀測(cè)成果不符合要求，必須重新測(cè)量。3調(diào)整高差閉合差高差閉合差調(diào)整的原則和方法，是按與測(cè)站數(shù)或測(cè)段長(zhǎng)度成正比例的原則，將高差閉合差反號(hào)分配到各相應(yīng)測(cè)段的高差上，得改正后高差，即 或 （2-8）式中 vi第i測(cè)段的高差改正數(shù)（mm）； 、水準(zhǔn)路線總測(cè)站數(shù)與總長(zhǎng)度； ni、Li第i測(cè)段的測(cè)站數(shù)與測(cè)段長(zhǎng)度。本例中，各測(cè)段改正數(shù)為：計(jì)算檢核： 將各測(cè)段高差改正數(shù)填入表2-6中第5欄內(nèi)。4計(jì)算各測(cè)段改正后高差各測(cè)段改正后高差等于各測(cè)段觀測(cè)高差加上相應(yīng)的改正數(shù)，既 （2-9）式中 第i段的改正后高差（m）。本例中，各測(cè)段改正后高差為：計(jì)算檢核： 將各測(cè)段改正后高差填入表2-6中第6欄內(nèi)。5計(jì)

21、算待定點(diǎn)高程根據(jù)已知水準(zhǔn)點(diǎn)A的高程和各測(cè)段改正后高差，即可依次推算出各待定點(diǎn)的高程，即計(jì)算檢核： 最后推算出的B點(diǎn)高程應(yīng)與已知的B點(diǎn)高程相等，以此作為計(jì)算檢核。將推算出各待定點(diǎn)的高程填入表2-6中第7欄內(nèi)。二、閉合水準(zhǔn)路線成果計(jì)算閉合水準(zhǔn)路線成果計(jì)算的步驟與附合水準(zhǔn)路線相同。三、支線水準(zhǔn)路線的計(jì)算例2-2 圖2-22是一支線水準(zhǔn)路線等外水準(zhǔn)測(cè)量示意圖，A為已知高程的水準(zhǔn)點(diǎn)，其高程HA為45.276m，1點(diǎn)為待定高程的水準(zhǔn)點(diǎn)，hf和hf為往返測(cè)量的觀測(cè)高差。nf和nb為往、返測(cè)的測(cè)站數(shù)共16站，則1點(diǎn)的高程計(jì)算如下。hf2.532mhb2.520mBMA1圖2-22 支線水準(zhǔn)路線示意圖1計(jì)算高差

22、閉合2計(jì)算高差容許閉合差測(cè)站數(shù)：因|fh|fhp|，故精確度符合要求。3計(jì)算改正后高差取往測(cè)和返測(cè)的高差絕對(duì)值的平均值作為A和1兩點(diǎn)間的高差，其符號(hào)和往測(cè)高差符號(hào)相同，即4計(jì)算待定點(diǎn)高程第六節(jié) 微傾式水準(zhǔn)儀的檢驗(yàn)與校正一、水準(zhǔn)儀應(yīng)滿足的幾何條件根據(jù)水準(zhǔn)測(cè)量的原理，水準(zhǔn)儀必須能提供一條水平的視線，它才能正確地測(cè)出兩點(diǎn)間的高差。為此，水準(zhǔn)儀在結(jié)構(gòu)上應(yīng)滿足如圖2-23所示的條件。圖2-23 水準(zhǔn)儀的軸線（1）圓水準(zhǔn)器軸LL應(yīng)平行于儀器的豎軸VV；（2）十字絲的中絲應(yīng)垂直于儀器的豎軸VV；（3）水準(zhǔn)管軸LL 應(yīng)平行于視準(zhǔn)軸CC 。水準(zhǔn)儀應(yīng)滿足上述各項(xiàng)條件，在水準(zhǔn)測(cè)量之前，應(yīng)對(duì)水準(zhǔn)儀進(jìn)行認(rèn)真的檢驗(yàn)與校正

23、。二、水準(zhǔn)儀的檢驗(yàn)與校正1圓水準(zhǔn)器軸LL平行于儀器的豎軸VV的檢驗(yàn)與校正（1）檢驗(yàn)方法 旋轉(zhuǎn)腳螺旋使圓水準(zhǔn)器氣泡居中，然后將儀器繞豎軸旋轉(zhuǎn)180，如果氣泡仍居中，則表示該幾何條件滿足；如果氣泡偏出分劃圈外，則需要校正。 （2）校正方法 校正時(shí)，先調(diào)整腳螺旋，使氣泡向零點(diǎn)方向移動(dòng)偏離值的一半，此時(shí)豎軸處于鉛垂位置。然后，稍旋松圓水準(zhǔn)器底部的固定螺釘，用校正針撥動(dòng)三個(gè)校正螺釘，使氣泡居中，這時(shí)圓水準(zhǔn)器軸平行于儀器豎軸且處于鉛垂位置。圓水準(zhǔn)器校正螺釘?shù)慕Y(jié)構(gòu)如圖2-25 所示。此項(xiàng)校正，需反復(fù)進(jìn)行，直至儀器旋轉(zhuǎn)到任何位置時(shí)，圓水準(zhǔn)器氣泡皆居中為止。最后旋緊固定螺釘。2十字絲中絲垂直于儀器的豎軸的檢驗(yàn)與

24、校正（1）檢驗(yàn)方法 安置水準(zhǔn)儀，使圓水準(zhǔn)器的氣泡嚴(yán)格居中后，先用十字絲交點(diǎn)瞄準(zhǔn)某一明顯的點(diǎn)狀目標(biāo)M，如圖2-26a所示，然后旋緊制動(dòng)螺旋，轉(zhuǎn)動(dòng)微動(dòng)螺旋，如果目標(biāo)點(diǎn)M不離開中絲，如圖2-26b所示，則表示中絲垂直于儀器的豎軸；如果目標(biāo)點(diǎn)M離開中絲，如圖2-26c所示，則需要校正。MMM(a)(b)(c)圖2-26 十字絲中絲垂直于儀器的豎軸的檢驗(yàn)（2）校正方法 松開十字絲分劃板座的固定螺釘轉(zhuǎn)動(dòng)十字絲分劃板座，使中絲一端對(duì)準(zhǔn)目標(biāo)點(diǎn)M，再將固定螺釘擰緊。此項(xiàng)校正也需反復(fù)進(jìn)行。3水準(zhǔn)管軸平行于視準(zhǔn)軸的檢驗(yàn)與校正（1）檢驗(yàn)方法 如圖2-28所示，在較平坦的地面上選擇相距約80m的A、B兩點(diǎn)，打下木樁或放

25、置尺墊。用皮尺丈量，定出AB的中間點(diǎn)C。1）在C點(diǎn)處安置水準(zhǔn)儀，用變動(dòng)儀器高法，連續(xù)兩次測(cè)出A、B兩點(diǎn)的高差，若兩次測(cè)定的高差之差不超過(guò)3mm，則取兩次高差的平均值hAB作為最后結(jié)果。由于距離相等，視準(zhǔn)軸與水準(zhǔn)管軸不平行所產(chǎn)生的前、后視讀數(shù)誤差x1相等，故高差hAB不受視準(zhǔn)軸誤差的影響。a1b1x1x1iiABCABia2b2a2xD圖2-28 水準(zhǔn)管軸平行于視準(zhǔn)軸的檢驗(yàn)2）在離B點(diǎn)大約3m左右的D點(diǎn)處安置水準(zhǔn)儀，精平后讀得B點(diǎn)尺上的讀數(shù)為b2，因水準(zhǔn)儀離B點(diǎn)很近，兩軸不平行引起的讀數(shù)誤差x2可忽略不計(jì)。根據(jù)b2和高差hAB算出A點(diǎn)尺上視線水平時(shí)的應(yīng)讀讀數(shù)為：然后，瞄準(zhǔn)A點(diǎn)水準(zhǔn)尺，讀出中絲的讀

26、數(shù)a2，如果a2與a2相等，表示兩軸平行。否則存在角，其角值為： （2-10）式中 DABA、B兩點(diǎn)間的水平距離（m）；i視準(zhǔn)軸與水準(zhǔn)管軸的夾角（）；一弧度的秒值，=206 265。對(duì)于DS3型水準(zhǔn)儀來(lái)說(shuō)，角值不得大于20，如果超限，則需要校正。（2）校正方法 轉(zhuǎn)動(dòng)微傾螺旋，使十字絲的中絲對(duì)準(zhǔn)A點(diǎn)尺上應(yīng)讀讀數(shù)a2，用校正針先撥松水準(zhǔn)管一端左、右校正螺釘，如圖2-29所示，再撥動(dòng)上、下兩個(gè)校正螺釘，使偏離的氣泡重新居中，最后要將校正螺釘旋緊。此項(xiàng)校正工作需反復(fù)進(jìn)行，直至達(dá)到要求為止。圖2-29 水準(zhǔn)管的校正第七節(jié) 水準(zhǔn)測(cè)量誤差與注意事項(xiàng)一、儀器誤差1、水準(zhǔn)管軸與視準(zhǔn)軸不平行誤差水準(zhǔn)管軸與視準(zhǔn)軸不

27、平行，雖然經(jīng)過(guò)校正，仍然可存在少量的殘余誤差。這種誤差的影響與距離成正比，只要觀測(cè)時(shí)注意使前、后視距離相等，便可消除此項(xiàng)誤差對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響。2、水準(zhǔn)尺誤差由于水準(zhǔn)尺刻劃不準(zhǔn)確、尺長(zhǎng)變化、彎曲等原因，會(huì)影響水準(zhǔn)測(cè)量的精度。因此，水準(zhǔn)尺要經(jīng)過(guò)檢核才能使用。二、觀測(cè)誤差1水準(zhǔn)管氣泡的居中誤差由于氣泡居中存在誤差，致使視線偏離水平位置，從而帶來(lái)讀數(shù)誤差。為減小此誤差的影響，每次讀數(shù)時(shí)，都要使水準(zhǔn)管氣泡嚴(yán)格居中。2估讀水準(zhǔn)尺的誤差水準(zhǔn)尺估讀毫米數(shù)的誤差大小與望遠(yuǎn)鏡的放大倍率以及視線長(zhǎng)度有關(guān)。在測(cè)量作業(yè)中，應(yīng)遵循不同等級(jí)的水準(zhǔn)測(cè)量對(duì)望遠(yuǎn)鏡放大倍率和最大視線長(zhǎng)度的規(guī)定，以保證估讀精度。3視差的影響誤差當(dāng)存

28、在視差時(shí)，由于十字絲平面與水準(zhǔn)尺影像不重合，若眼睛的位置不同，便讀出不同的讀數(shù)，而產(chǎn)生讀數(shù)誤差。因此，觀測(cè)時(shí)要仔細(xì)調(diào)焦，嚴(yán)格消除視差。4水準(zhǔn)尺傾斜的影響誤差水準(zhǔn)尺傾斜，將使尺上讀數(shù)增大，從而帶來(lái)誤差。如水準(zhǔn)尺傾斜330，在水準(zhǔn)尺上1m處讀數(shù)時(shí)，將產(chǎn)生2mm的誤差。為了減少這種誤差的影響，水準(zhǔn)尺必須扶直。三、外界條件的影響誤差1水準(zhǔn)儀下沉誤差由于水準(zhǔn)儀下沉，使視線降低，而引起高差誤差。如采用“后、前、前、后”的觀測(cè)程序，可減弱其影響。2尺墊下沉誤差如果在轉(zhuǎn)點(diǎn)發(fā)生尺墊下沉，將使下一站的后視讀數(shù)增加，也將引起高差的誤差。采用往返觀測(cè)的方法，取成果的中數(shù)，可減弱其影響。為了防止水準(zhǔn)儀和尺墊下沉，測(cè)站和

29、轉(zhuǎn)點(diǎn)應(yīng)選在土質(zhì)實(shí)處，并踩實(shí)三腳架和尺墊，使其穩(wěn)定。3地球曲率及大氣折光的影響大地水準(zhǔn)面BAbababaHAHB圖2-30 地球曲率及大氣折光的影響如圖2-30所示，A、B為地面上兩點(diǎn)，大地水準(zhǔn)面是一個(gè)曲面，如果水準(zhǔn)儀的視線ab平行于大地水準(zhǔn)面，則A、B兩點(diǎn)的正確高差為：但是，水平視線在水準(zhǔn)尺上的讀數(shù)分別為a、b。a、a之差與b、b之差，就是地球曲率對(duì)讀數(shù)的影響，用c表示。由式（1-12）知： （2-11）式中 D水準(zhǔn)儀到水準(zhǔn)尺的距離（km）； R地球的平均半徑，R=6 371km。由于大氣折光的影響，視線是一條曲線，在水準(zhǔn)尺上的讀數(shù)分別為a、b。a、a之差與b、b之差，就是大氣折光對(duì)讀數(shù)的影響

30、，用r表示。在穩(wěn)定的氣象條件下，r約為c的1/7，即 （2-12）地球曲率和大氣折光的共同影響為： （2-13）地球曲率和大氣折光的影響，可采用使前、后視距離相等的方法來(lái)消除。4、溫度的影響誤差溫度的變化不僅會(huì)引起大氣折光的變化，而且當(dāng)烈日照射水準(zhǔn)管時(shí)，由于水準(zhǔn)管本身和管內(nèi)液體溫度的升高，氣泡向著溫度高的方向移動(dòng)，從而影響了水準(zhǔn)管軸的水平，產(chǎn)生了氣泡居中誤差。所以，測(cè)量中應(yīng)隨時(shí)注意為儀器打傘遮陽(yáng)。第八章 豎曲線設(shè)計(jì)與設(shè)計(jì)高程計(jì)算在縱坡變坡點(diǎn)處，考慮視距要求和行車的平穩(wěn)，設(shè)置豎曲線予以緩和。一、豎曲線的基本要素i'ii2i1 圖2-41、變坡角：i= i1- i2 i1，i2帶符號(hào)，上坡

31、時(shí)為“+”，小坡為“-” i為“+”時(shí)凸形曲線i為“-”時(shí)凹形曲線 當(dāng) i2%時(shí)應(yīng)設(shè)豎曲線2、半徑R：盡量采用大半徑 采用50M的倍數(shù) R最小=500M3、切線長(zhǎng)：T=T1=T2=L/2=R*i/24、曲線長(zhǎng)：L= R*i=2T 最小長(zhǎng)度不小于該公路的計(jì)算行車速度5、外距： E=T2 /2R6、距起點(diǎn)X處的標(biāo)高 Y=X2 /2R 設(shè)計(jì)時(shí) 凸形：設(shè)計(jì)高=切線高-Y 凹形：設(shè)計(jì)高=切線高+Y 圖2-5第九章 精密水準(zhǔn)儀、自動(dòng)安平水準(zhǔn)儀和電子水準(zhǔn)儀一、精密水準(zhǔn)儀簡(jiǎn)介1精密水準(zhǔn)儀精密水準(zhǔn)儀與一般水準(zhǔn)儀比較，其特點(diǎn)是能夠精密地整平視線和精確地讀取讀數(shù)。為此，在結(jié)構(gòu)上應(yīng)滿足：（1）水準(zhǔn)器具有較高的靈敏度。

32、如DS1水準(zhǔn)儀的管水準(zhǔn)器值為10/2mm。（2）望遠(yuǎn)鏡具有良好的光學(xué)性能。如DS1水準(zhǔn)儀望遠(yuǎn)鏡的放大倍數(shù)為38倍，望遠(yuǎn)鏡的有效孔徑47mm，視場(chǎng)亮度較高。十字絲的中絲刻成楔形，能較精確地瞄準(zhǔn)水準(zhǔn)尺的分劃。（3）具有光學(xué)測(cè)微器裝置?？芍苯幼x取水準(zhǔn)尺一個(gè)分格（1cm或0.5cm）的1/100單位（0.1mm或0.05mm），提高讀數(shù)精度。（4）視準(zhǔn)軸與水準(zhǔn)軸之間的聯(lián)系相對(duì)穩(wěn)定。精密水準(zhǔn)儀均采用鋼構(gòu)件，并且密封起來(lái)，受溫度變化影響小。2精密水準(zhǔn)尺精密水準(zhǔn)儀必須配有精密水準(zhǔn)尺。這種尺一般是在木質(zhì)尺身的槽內(nèi)，安有一根因瓦合金帶。帶上標(biāo)有刻劃，數(shù)字注在木尺上。精密水準(zhǔn)尺須與精密水準(zhǔn)儀配套使用。精密水準(zhǔn)尺上

33、的分劃注記形式一般有兩種：一種是尺身上刻有左右兩排分劃，右邊為基本分劃，左邊為輔助分劃。基本分劃的注記從零開始，輔助分劃的注記從某一常數(shù)K開始，K稱為基輔差。 另一種是尺身上兩排均為基本劃分，其最小分劃為10mm，但彼此錯(cuò)開5mm。尺身一側(cè)注記米數(shù)，另一種側(cè)注記分米數(shù)。尺身標(biāo)有大、小三角形，小三角形表示半分米處，大三角形表示分米的起始線。這種水準(zhǔn)尺上的注記數(shù)字比實(shí)際長(zhǎng)度增大了一倍，即5cm注記為1dm。因此使用這種水準(zhǔn)尺進(jìn)行測(cè)量時(shí)，要將觀測(cè)高差除以2才是實(shí)際高差。3精密水準(zhǔn)儀的操作方法精密水準(zhǔn)儀的操作方法與一般水準(zhǔn)儀基本相同，只是讀數(shù)方法有些差異。在水準(zhǔn)儀精平后，十字絲中絲往往不恰好對(duì)準(zhǔn)水準(zhǔn)尺

34、上某一整分劃線，這時(shí)就要轉(zhuǎn)動(dòng)測(cè)微輪使視線上、下平行移動(dòng)，十字絲的楔形絲正好夾住一個(gè)整分劃線，被夾住的分劃線讀數(shù)為m、dm、cm。此時(shí)視線上下平移的距離則由測(cè)微器讀數(shù)窗中讀出mm。實(shí)際讀數(shù)為全部讀數(shù)的一半。二、自動(dòng)安平水準(zhǔn)儀自動(dòng)安平水準(zhǔn)儀與微傾式水準(zhǔn)儀的區(qū)別在于：自動(dòng)安平水準(zhǔn)儀沒(méi)有水準(zhǔn)管和微傾螺旋，而是在望遠(yuǎn)鏡的光學(xué)系統(tǒng)中裝置了補(bǔ)償器。1視線自動(dòng)安平的原理當(dāng)圓水準(zhǔn)器氣泡居中后，視準(zhǔn)軸仍存在一個(gè)微小傾角，在望遠(yuǎn)鏡的光路上安置一補(bǔ)償器，使通過(guò)物鏡光心的水平光線經(jīng)過(guò)補(bǔ)償器后偏轉(zhuǎn)一個(gè)角，仍能通過(guò)十字絲交點(diǎn)，這樣十字絲交點(diǎn)上讀出的水準(zhǔn)尺讀數(shù)，即為視線水平時(shí)應(yīng)該讀出的水準(zhǔn)尺讀數(shù)。由于無(wú)需精平，這樣不僅可以縮

35、短水準(zhǔn)測(cè)量的觀測(cè)時(shí)間，而且對(duì)于施工場(chǎng)地地面的微小震動(dòng)、松軟土地的儀器下沉以及大風(fēng)吹刮等原因，引起的視線微小傾斜，能迅速自動(dòng)安平儀器，從而提高了水準(zhǔn)測(cè)量的觀測(cè)精度。2自動(dòng)安平水準(zhǔn)儀的使用使用自動(dòng)安平水準(zhǔn)儀時(shí)，首先將圓水準(zhǔn)器氣泡居中，然后瞄準(zhǔn)水準(zhǔn)尺，等待24秒后，即可進(jìn)行讀數(shù)。有的自動(dòng)安平水準(zhǔn)儀配有一個(gè)補(bǔ)償器檢查按鈕，每次讀數(shù)前按一下該按鈕，確認(rèn)補(bǔ)償器能正常作用再讀數(shù)。三、電子水準(zhǔn)儀簡(jiǎn)介電子水準(zhǔn)儀的主要優(yōu)點(diǎn)是：（1）操作簡(jiǎn)捷，自動(dòng)觀測(cè)和記錄，并立即用數(shù)字顯示測(cè)量結(jié)果。（2）整個(gè)觀測(cè)過(guò)程在幾秒鐘內(nèi)即可完成，從而大大減少觀測(cè)錯(cuò)誤和誤差。（3）儀器還附有數(shù)據(jù)處理器及與之配套的軟件，從而可將觀測(cè)結(jié)果輸入計(jì)算機(jī)進(jìn)入后處理，實(shí)現(xiàn)測(cè)量工作自動(dòng)化和流水線作業(yè)，大大提高功效。1電子水準(zhǔn)儀的觀測(cè)精度電子水準(zhǔn)儀的觀測(cè)精度高，如瑞士徠卡公司開發(fā)的NA2000型電子水準(zhǔn)儀的分辨力為0.1mm，每千米往返測(cè)得高差中數(shù)的偶然中誤差為2.0mm；NA3003型電子水準(zhǔn)儀的分辨力為0.01mm，每千米往返測(cè)得高差中數(shù)的偶然中誤差為0.4mm。2電子水