建筑工程測量2水準測量實用教案

1、本章(bn zhn)內(nèi)容2.12.1 水準測量原理2.22.2 水準測量儀器和工具2.32.3 水準儀的使用2.42.4 水準測量的施測方法2.52.5 水準測量的成果計算2.62.6 水準儀的檢校與校正2.72.7 水準測量誤差與注意事項2.82.8 其他(qt)(qt)水準儀簡介第1頁/共62頁第一頁，共63頁。2.12.1 水準測量原理(yunl)(yunl)2.1.1 高程測量的方法1. 氣壓高程測量：利用(lyng)地面高度不同、大氣的壓力也不同，氣壓與海拔高度成比例的原理來測定高程。此法簡便，但精度很低。通常用在登山探險、資源考察方面。測定地面(dmin)點高程的工作就叫高程測量。

2、第2頁/共62頁第二頁，共63頁。2.2.三角高程測量：根據(jù)幾何原理測定高差(o (o ch)ch)。（精度較水準測量低，但傳遞快，平原、 山區(qū)均可用，特別適用于山區(qū)）。 h=Dh=Dtantan hAB= h+i-v hAB= h+i-v HB=HA HB=HAhABhAB ihDABhABV第3頁/共62頁第三頁，共63頁。3. 3. 水準測量 利用水準儀提供的水平視線來測定兩點間的高差(o ch)(o ch)。精度較高，但山區(qū)不適用。4. GPS4. GPS衛(wèi)星定位系統(tǒng)測定 通過接收衛(wèi)星信號, ,利用電磁波空中距離后方交會來測定高程。 全天候，不受地形限制，但精度不如水準測量。第4頁/共

3、62頁第四頁，共63頁。 利用水準儀提供的水平視線,在鉛垂的水準尺上讀數(shù),由于(yuy)水平視線與水準面以及標尺構(gòu)成矩形,因而有hAB = a-b 即 高差=后視讀數(shù)-前視讀數(shù)HB=HA+ hAB=(HA+a)-b=Hi-bb2.1.2 水準測量原理(yunl)h hABABa前視后視水平視線第5頁/共62頁第五頁，共63頁。2.22.2水準測量儀器(yq)(yq)和工具水準儀的類別(libi)(libi) 精密水準儀DS05DS05、DS1DS1按精度分: :普通水準儀 DS3DS3（重點學習）工程水準儀 DS10DS10電子水準儀 （精密、自動安平）按性能分： 自動安平水準儀（有精密、有普

4、通）微傾式水準儀激光水準儀DD大地測量儀器SS水準儀系列0505、1 1、3 3、1010往返觀測1 1公里高差中數(shù)中誤差（）第6頁/共62頁第六頁，共63頁。電子(dinz)水準儀第7頁/共62頁第七頁，共63頁。自動(zdng)安平水準儀第8頁/共62頁第八頁，共63頁。DS3普通(ptng)水準儀第9頁/共62頁第九頁，共63頁。 1. 1.望遠鏡 作用：提供一條清晰的視線 分三部分 2. 2.水準器 作用：整平視線 3. 3.基座(j zu) (j zu) 作用：支承上部2.2.1 DS32.2.1 DS3水準儀的構(gòu)造(guzo)(guzo)第10頁/共62頁第十頁，共63頁。微傾螺旋

5、(luxun)制動(zh dn)螺旋調(diào)焦(dio jio)螺旋微動螺旋各部件名稱物鏡目鏡水準管圓水準器腳螺旋制動螺旋粗瞄器第11頁/共62頁第十一頁，共63頁。望遠鏡的構(gòu)成: 由物鏡(wjng)、目鏡、十字絲、調(diào)焦透鏡四個部分構(gòu)成物鏡(wjng)的作用：成像，把目標成像于望遠鏡內(nèi)。目鏡的作用：把目標的像放大。十字絲的作用：用于精確瞄準目標。調(diào)焦透鏡的作用：使遠近不同的物體都能夠成像于十字絲板上。望遠鏡視準軸：物鏡(wjng)光心與十字絲的連線。1. 望遠鏡的構(gòu)造(guzo)第12頁/共62頁第十二頁，共63頁。十字(sh z)絲板十字絲板第13頁/共62頁第十三頁，共63頁。水準(shuzhn

6、)管分劃值2. 水準器 水準器分:圓水準器 作用是：粗略整平儀器(yq)。水準管 作用是：精確整平視線。第14頁/共62頁第十四頁，共63頁。符合(fh)式水準管第15頁/共62頁第十五頁，共63頁。微傾螺旋(luxun)水準管的符合影像(yn xin)及氣泡居中第16頁/共62頁第十六頁，共63頁。 腳螺旋的操作規(guī)律：氣泡往高處(o ch)走，腳螺旋順時針轉(zhuǎn)升高，逆時針轉(zhuǎn)為降低。 腳螺旋的作用：調(diào)平基座，粗略整平儀器。3. 基座(j zu)及腳螺旋第17頁/共62頁第十七頁，共63頁。2.2.2 水準(shuzhn)標尺和尺墊尺墊第18頁/共62頁第十八頁，共63頁。水準(shuzhn)尺種

7、類 普通水準尺 ： 3米單面、雙面尺(紅、黑面) 精密(jngm)水準尺 （配精密(jngm)水準儀用） 條碼尺 (配電子水準儀用) 第19頁/共62頁第十九頁，共63頁。2.3 水準儀的使用(shyng)精平 根據(jù)水準測量原理的要求,水準儀必須提供一條(y tio)水平視線,瞄準目標,進行讀數(shù)。也就是說，讀數(shù)前必須把視線調(diào)成水平。第20頁/共62頁第二十頁，共63頁。1. 安置水準(shuzhn)儀（將水準(shuzhn)儀安裝到腳架上）2. 粗略整平（用腳螺旋或腳架使圓氣泡居中）3. 瞄準水準(shuzhn)尺（粗瞄-對光-精瞄-消除視差）4. 精確整平（用微傾螺旋使符合氣泡影像居中）5.

8、 讀數(shù)（讀取中絲所切的標尺高度）水準儀的安置(nzh)及使用第21頁/共62頁第二十一頁，共63頁。用腳架粗平用腳螺旋(luxun)粗平調(diào)微傾螺旋(luxun)精平瞄準(mio zhn)標尺第22頁/共62頁第二十二頁，共63頁。讀數(shù)(dsh)瞄準(mio zhn)讀數(shù)記錄立尺第23頁/共62頁第二十三頁，共63頁。第24頁/共62頁第二十四頁，共63頁。什么是視差？當眼睛在目鏡處稍微上下移動時，發(fā)現(xiàn)標尺的讀數(shù)（像）也有相對移動的現(xiàn)象稱為視差。視差產(chǎn)生的原因：主要是由于調(diào)焦不準確，目標的像沒有落在十字絲平面上（兩者不重合）。視差消除的方法：重新進行目鏡、物鏡精確(jngqu)調(diào)焦，使十字絲與目

9、標成像都清晰。十字(sh z)絲平面標尺(bioch)的像視準軸關(guān)于視差的問題第25頁/共62頁第二十五頁，共63頁。2.42.4 水準測量的施測方法(fngf)(fngf)2.4.1 2.4.1 水準點與水準路線形式 1. 1. 水準點: :用水準測量方法測定高程的高程控制點。 2. 2. 水準測量等級：一般分為一、二、三、四等和圖根水準。 一、二、三、四等水準點為永久點，圖根點一般是臨時水準點。 根據(jù)水準點等級不同(b tn)(b tn)，埋設(shè)要求也不同(b tn),(b tn),見書中P15P15。第26頁/共62頁第二十六頁，共63頁。閉合(b h)(b h)水準路線單一形式附合水準路

10、線支水準路線水準網(wǎng)環(huán)形網(wǎng)結(jié)點網(wǎng)3. 水準(shuzhn)路線形式第27頁/共62頁第二十七頁，共63頁。已知點支水準路線已知點閉合水準路線已知點1 1已知點2 2附合水準路線單一(dny)路線形式第28頁/共62頁第二十八頁，共63頁。2.4.2 水準測量外業(yè)工作(gngzu) 水準測量外業(yè)工作包括：選點、埋石、觀測高差。1. 選點、埋石或打樁 (圖上初選-實地定點-埋石或打樁)選點要求:盡可能沿平坦道路布設(shè)(b sh)，要求土質(zhì)堅硬，便于長期保存和使用的地方。等級水準點要埋設(shè)標石。第29頁/共62頁第二十九頁，共63頁。水準點布設(shè)(b sh)(沿道路布設(shè)(b sh)第30頁/共62頁第三十頁

11、，共63頁。單面觀測法后視點A1，前視點A2（1)在兩點中間(zhngjin)安置水準儀（2)粗平（3)先瞄后視點A1（4)精平（5)讀記中絲讀數(shù)2.345m（6)轉(zhuǎn)瞄前視點A2（7)精平（8)讀記中絲讀數(shù)量0.345m （9)計算兩點高差 h=2.345-0.345 =2.000m2.3452.3450.3450.345測點讀數(shù)高差（m）后視讀數(shù)（m）前視讀數(shù)（m）A1A22.3452.3450.3450.3452.0002.0002. 兩點高差(o ch)的觀測第31頁/共62頁第三十一頁，共63頁。雙面觀測(gunc)(gunc)法( (紅黑面觀測(gunc)(gunc)法) )（1）在

12、兩點中間安置水準儀（2）粗平（3）瞄準后視點(sh din)（黑面）（4）精平（5）讀數(shù)A1（黑）2.345m（6）轉(zhuǎn)過紅面再讀數(shù)A1（紅）7.032m（7) 轉(zhuǎn)瞄前視點(sh din)(黑面)（8) 精平（9) 讀數(shù)A2(黑)0.345m（10)轉(zhuǎn)過紅面再讀A2(紅)5.032m（11)計算黑紅面高差第32頁/共62頁第三十二頁，共63頁。方向方向點名點名標尺讀數(shù)標尺讀數(shù)K K+黑黑 - 紅紅高差高差中數(shù)中數(shù)黑面黑面紅面紅面后后A1A1前前A2A2后后-前前等級等級觀測順序觀測順序等級水準 后前前后等外水準 后后前前測站檢核方法：可用雙面尺觀測或測站檢核方法：可用雙面尺觀測或變動儀器高觀測變

13、動儀器高觀測. .注意：由后視轉(zhuǎn)向前視時，水準管注意：由后視轉(zhuǎn)向前視時，水準管氣泡居中才能氣泡居中才能(cinng)(cinng)讀數(shù)，若讀數(shù)，若圓水準器氣泡不居中，不能再調(diào)腳圓水準器氣泡不居中，不能再調(diào)腳螺旋。螺旋。2.3457.0320.3455.0302.3457.0320.3455.0300+22.0002.002-22.001第33頁/共62頁第三十三頁，共63頁。3. 水準路線(lxin)的觀測（圖根） 測站、后視點、前視點 轉(zhuǎn)點：在水準測量中起傳遞高程作用的臨時立尺點。 觀測方法:從已知點開始按兩點間高差觀測方法一站一站地往前測，直到閉合回來或符合到另一已知點上。 記錄(jl)計

14、算第34頁/共62頁第三十四頁，共63頁。4. 水準測量技術(shù)(jsh)要求等級等級最大視距最大視距前后視距差前后視距差黑黑+K-+K-紅紅紅黑面高紅黑面高差之差差之差路線閉合差路線閉合差四等四等80m80m5m5m3mm3mm5mm5mm20 20 或或6 6圖根圖根100m100m10m10m4mm4mm6mm6mm40 40 或或1212后視點(sh (sh didin)n)前視距離(jl)(jl)后視距離前視點第35頁/共62頁第三十五頁，共63頁。5. 觀測(gunc)成果檢核 測站高差檢核 可用雙面尺觀測或變動儀器(yq)高觀測來檢核. 路線閉合差檢核 閉合或附合路線測完后，計算路線

15、閉合差與允許閉合差比較，若不合格，分析原因，重測。閉合路線高差(o ch)(o ch)閉合差 fh =h fh =h附合路線高差(o ch)(o ch)閉合差 fh =h- fh =h-（H H終-H-H始）第36頁/共62頁第三十六頁，共63頁。2.5 水準測量的成果(chnggu)計算l 水準測量的目的是要得到各待定水準點的準確高程。l 外業(yè)測出來(ch li)(ch li)的是各站高差, ,并且, ,由于各方面的原因, ,高差觀測值是帶有誤差的，必須通過誤差處理, ,求出準確高差, ,然后再計算出各個水準點的高程。l水準測量成果計算的內(nèi)容包括: :l 1. 1. 計算誤差（路線閉合差），

16、并進行精度評定。l2. 2. 誤差分配，求出改正后的各段高差。l3. 3. 計算出各點高程。第37頁/共62頁第三十七頁，共63頁。2.5.1 2.5.1 水準測量計算(j (j sun)sun)步驟：1. 對外業(yè)記錄計算進行全面檢查。2. 繪出計算略圖。 P19圖2.193. 繪好計算表格。 P19表2.24. 填入有關(guān)數(shù)據(jù)。5. 計算路線閉合差，并評定(pngdng)精度。6. 分配閉合差，計算改正后高差。7. 計算各點高程。計算實例第38頁/共62頁第三十八頁，共63頁。閉合(b h)差計算閉合差=觀測(gunc)值-理論值1. 閉合路線閉合差fh=h觀- h理= h觀2. 附合路線閉合

17、差fh=h觀-（H終-H始） h h理=0=0 h h理= H= H終- H - H 始第39頁/共62頁第三十九頁，共63頁。精度(jn d)評定 允許誤差參照技術(shù)要求,圖根級規(guī)定(gudng)如下: 平坦地區(qū) fh容= () 山區(qū) fh容= () 若fh fh容 ，則合格L路線長度,以km為單位(dnwi)；n測站總數(shù)。第40頁/共62頁第四十頁，共63頁。閉合(b h)差分配原則 由于水準路線測量誤差的大小是與測站數(shù)或距離成正比的。因此，閉合差分配(fnpi)原則是：反號，按與測站數(shù)或距離成正比分配(fnpi)。即每站(或每公里)高差改正數(shù) V1= - fh/n 或 V1= - fh/

18、S V1一個站或一公里的改正數(shù)； n 全路線測站數(shù)總和； S全路線總長，以公里為單位。 若這一段有5 個站，則這一段的改正數(shù)為5V1 ；若這一段長是0.5公里,則這段改正數(shù)為0.5V1。第41頁/共62頁第四十一頁，共63頁。1. 附合水準(shuzhn)路線計算點點名名測站測站數(shù)數(shù)高差高差高程（高程（m m）點名點名觀測值觀測值（m m）改正數(shù)改正數(shù)（mmmm）改正后高改正后高差（差（m m）A A2 2+2.150+2.150+6+6+2.156+2.15680.00080.000A A82.15682.156B BB B2 2-1.506-1.506+6+6-1.500-1.50080.

19、65680.656C CC C3 3-0.502-0.502+9+9-0.493-0.493D D80.16380.163D D3 3+1.828+1.828+9+9+1.837+1.83782.00082.000E EE E1010+1.970+1.970+30+30+2.000+2.000 輔助計算輔助計算: : h =h = +1.970+1.970m m h h = = +1.970+1.970 2.000 =-0.03=-30 2.000 =-0.03=-30 h h容容 = = 1212 = = 38 38 h h 合格合格 每站改正數(shù)每站改正數(shù)V1 =V1 = - - h h /

20、 / n=- -30/10=+3 n=- -30/10=+3第42頁/共62頁第四十二頁，共63頁。2. 閉合(b h)水準路線計算=48第43頁/共62頁第四十三頁，共63頁。2.6.1 水準儀的主要軸系及應(yīng)滿足(mnz)的幾何關(guān)系主要軸系 1. 儀器的豎軸2. 望遠鏡視準軸3. 圓水準器軸4. 水準管軸應(yīng)滿足(mnz)的幾何關(guān)系 1. 豎軸圓水準器軸2. 水準管軸視準軸（主要條件）3. 十字絲應(yīng)水平2.62.6 水準儀的檢校與校正(jiozhng)(jiozhng)第44頁/共62頁第四十四頁，共63頁。2.6.2 水準儀檢驗(jinyn)與校正檢驗原理：檢驗方法：粗平后轉(zhuǎn)180觀察氣泡(

21、qpo)偏離情況。校正方法：各調(diào)一半1.豎軸圓水準器軸的檢校2.2.十字(sh z)(sh z)絲橫絲的檢校第45頁/共62頁第四十五頁，共63頁。3. 水準(shuzhn)管軸視準軸的檢校（i角的檢校） 檢驗原理： 檢驗方法：中端點法（1)1)在平坦地段量一段距離80m80m，定兩點A A和B B，并立上水準尺。（2 2）先在中點安儀器，測出ABAB兩點的正確高差hAB=a1-b1hAB=a1-b1（改變(gibin)(gibin)儀器高測兩次取中數(shù)）（3 3）把儀器搬到離端點A A或B B約3m3m處安置，再測高差 hAB=a2-b2hAB=a2-b2第46頁/共62頁第四十六頁，共63頁

22、。 若中點與端點所測高差相等，則i i角為0 0，說明水準管軸視準軸。 若不等，說明條件不滿足，如果差值大于4 4則要校正。( (或i=i=h h/D i/D i角2020則要校正) ) 校正方法：在端點校正。先計算b2b2正= a2 = a2 hAB hAB ，然后調(diào)微傾螺旋使中絲對準正確讀數(shù)，此時(c sh)(c sh)水準管氣泡不居中，再校正水準管。反復(fù)進行。第47頁/共62頁第四十七頁，共63頁。關(guān)于(guny)i(guny)i角的問題 什么是i角？ i角是水準管軸不平行視準軸所形成的小角。 i角對標尺(bioch)讀數(shù)和高差的影響 與距離成正比，距離越大，對讀數(shù)的影響越大。若前后視距

23、離相等，則i角對前后視讀數(shù)的影響相等。對高差沒有影響。若 D1=D2 1 =2則 h=(a+1) (b+ 2)= a - b i角誤差是儀器的殘余誤差，屬于系統(tǒng)誤差。 消除方法：可以通過中間法（即前后視距相等）消除其對高差的影響。第48頁/共62頁第四十八頁，共63頁。 i i角檢驗(jinyn)(jinyn)舉例 兩點距離80m，中間站測得兩點高差h1=+0.235m, h2=+0.231m,搬到后視點附近(fjn)后,測得后視讀數(shù)為1.053m,前視讀數(shù)為0.810m,問儀器i角有多大？視線偏上或偏下？如何校正？ 解:正確高差h=+0.233m, 端點測得高差h=1.053-0.810=+

24、0.243mh 所以有i角存在， h= h - h = -10 i角= h/D=-10206265/80000=-26 視線偏下。第49頁/共62頁第四十九頁，共63頁。校正:先計算正確的前視讀數(shù) b正=a-h=1.053-0.233=0.820 m 然后用微傾螺旋(luxun)使中絲對準確0.820 m處,此時再用校正針調(diào)水準管校正螺釘使氣泡居中即可。 校正后還需再檢驗一次，直到符合要求為止。第50頁/共62頁第五十頁，共63頁。2.7 水準(shuzhn)測量誤差與注意事項2.7.1 2.7.1 水準測量誤差來源1.1.儀器、工具殘余誤差 主要有：i i角誤差，標尺分劃誤差，尺零點差，十字

25、絲中絲不水平誤差等。2.2.人為誤差( (觀測誤差) )氣泡居中誤差，讀數(shù)(dsh)(dsh)誤差，調(diào)焦誤差、立尺誤差等。3.3.外界環(huán)境影響風、氣溫、大氣折光、地球曲率、光線明暗等。第51頁/共62頁第五十一頁，共63頁。 1.1.作業(yè)前儀器、工具要檢校合格；2.2.儀器盡可能放在中間（前后視距相等）；3.3.讀數(shù)前一定要注意水準管氣泡居中；4.4.觀測時注意消除視差，估讀要準確；5.5.測站檢核(jin h)(jin h)，計算檢核(jin h)(jin h)，防止出錯；6.6.立尺要直、穩(wěn)；7.7.選擇合適的觀測時間。 前后視距相等，可以消減i i角誤差、地球曲率和大氣折光對高差的影響。2.7.2 水準測量時應(yīng)注意(zh y)的問題第52頁/共62頁第五十二頁，共63頁。2.8 2.8 其他(qt)(qt)水準儀簡介2.8.1 2.8.1 精密(jngm)(jngm)水準儀介紹