第2章水準測量.

1、第2章水準測量高程測量是測量地面點的高程工作。其方法有：水準測量 三角高程測量水準測量方法最簡便且精度較高，是最常用的方法。 2.1水準測量的原理水準測量的原理是利用水準儀提供的一條水平視 線，借助水準尺直接測定兩地面點之間的高差，從 而由已知點高程推算未知點高程。兩點間的高差二后視讀數一前視讀數hAB = a b ；Hb = Ha + hAB注：hAB表示B點相對于A點的髙度差，代表測W方向是由A點到B點.可為正值或負值.以上計算高程的方法稱為高差法。儀高法:設視線高程為HiHi= Ha + a-ia差法適用于水準路線測量。儀高法適用于施工測量中的抄平工作O2.2水準儀及其使用一、水準儀簡介

2、：水準儀按結構分為：微傾式水準儀自動安平水準儀電子水準儀微傾式水準儀自動安平水準儀按精度分為：高精度：DS05 ;DS1中等梢度：DS3低精度：DS10D和S是“大地”和“水準儀”的漢語拼音的第一個字母，其 下標表示儀器的精度，即每公里往返測高差之中誤差（mm）建筑施工量一般使用DS3型水準儀。根據水準測量原理，水準儀應具有提供一條水平視線和瞄準水準尺的條件。二、DS3級微傾式水準儀的構造水準儀的構造主要由望遠鏡、水準器、基座三部分組成。水平制動螺旋1望遠鏡微傾螺旋I缺口 |【準星I|物鏡對光螺旋|符合水準喘規(guī)察窗口目鏡對光螺旋水平微動螺旋符合水準器圓水準器DSs級微傾式水準儀視準軸CC:十字

3、絲交點與物鏡 光心的連線。放大率：物彖與物相對于人 眼的視祠之比。V =DS3型的放大率一般為28倍。 望遠鏡成像一般為倒像，安裝 轉像棱鏡后為正像。望遠鏡的視差現象:眼睛在目鏡端上下移動，若發(fā)現十字絲與物象a有相對的移 動，這種現象稱為視差。產生的原因是，物體沒有成像在十字絲分劃板的平面上。消除方法：反復調節(jié)物鏡調焦螺旋和目鏡調焦螺旋，使物象 與十字絲分劃板的平面重合。2.水準器水準器的主要作用是用來指示視線（視準軸）是否水平和儀器豎軸是否豎直。水準器是由玻璃器皿制成，且具有一定的弧度，其內注滿酒 精和乙醛的混合液體，經加熱密封，冷卻后形成一個氣泡。水準器分為管水準器（水準管）和圓水準器。(

4、1)管水準器(水準管)水準管的對稱分劃線的中點O稱為水準管的零點。水準管軸ZX;通過水準管的零點O的縱向切線。儀器制造上要保證LL/CC氣泡中心點與零點重合被稱為氣泡居中。水準管分劃值T"是衡量水準管靈敏度的指標即水準管上2mm弧所對的圓2 mm丁 =PR心角。水準管的靈敏度愈高，所提供的水平視線愈精確。符合水準器:為提高水準管氣泡居中的精度，在水準管上方裝有一組棱鏡，氣泡經棱鏡成像后，在觀察窗中可看到兩個半像。氣泡居氣泡不居9(2)圓水準器 圓球面的中央刻有一個分劃圈， 其圓心點O稱為圓水準器的零點。 圓水準器軸(LL通過圓水準 器零點O的球面法線。 氣泡位于分劃圈的中心圓水準器

5、氣泡居中。儀器制造上要保證LU VV VV儀器豎軸(旋轉軸)DS3型水準儀的圓水準器分劃值一亠為 872mm水準器的作用：粗平水準管的作用：精平3. 基座基座作用是支撐儀器上部, 并與三腳架相連接。水準儀的主要軸線應足的幾何關系:(1) 圓水準器W/7平行于豎軸VV,即LL/VV.(2) 視準軸CC平行于水準管軸LL,即CC/LL.三.自動安平水準儀自動安平水準儀和微傾式水準儀在構造上基本相同。不同的是自動安平水準儀在儀器整平后能自動提供一條水平視線。物鏡償 十字絲目鏡自動安平原理：視線水平時，水準尺讀數為a當視線傾斜a （小于40，） 時，十字絲由Z0點移到Z點，為使水平視線能通過Z點，在光

6、路上安置補償 器（一組棱鏡），使水平視線通過補償器后，偏移一個卩角，并滿足補償條 txa=dxp,則水平視線通過補償器折射后仍在十字絲交點處成像。 補償范圍為士 10左右。四、水準尺和尺墊水準尺有塔尺和雙面尺兩種 類型。塔尺：長度2m到5m,可以伸縮，一 般用于等外水準測量和地形測量.雙面尺（直尺）：長度為3m,兩根 尺為一對，尺的兩面分別以黑色和 紅色注記，故又稱為紅黑面尺， 黑面尺的底部為零，紅面尺的底 部一根為4.687m.另一根為 4.787m.雙面尺一般用于三四、 水準測量。尺墊：尺墊作轉點使用。由鑄鐵制 成，三角形狀，中央突起的半球放置 水準尺。五、DS3型微傾式水準儀的使用基本操

7、作步驟：左手拇指規(guī)則：氣泡移動方向與左手拇指轉動方向一致左右手同時轉動基座上的兩個腳螺旋，使氣泡向中軸移動; 轉動第三個腳螺旋使氣泡向中央移動。3、瞄準水準尺松開水平制動螺旋,在水平方向輕輕轉動儀器，通過望遠鏡上的缺口和準星初步瞄 準水準尺，旋緊水平制動螺旋；旋轉目鏡調焦螺旋，使十字絲清晰；旋轉物鏡調焦螺旋使水準尺成像清 晰；轉動水平微動螺旋，使水準尺影像的一側靠近十 字絲豎絲；眼睛略作上下移動，檢査十字絲與水準 尺分劃影像間是否有相對移動（視差）:如果存在 視差，則重新進行目鏡調焦與物鏡調焦，以消除視 差。4精平轉動微傾螺旋,使水準管氣泡居中,馬上讀數。水唯管氣泡5、讀數水準儀讀數應以中絲為

8、準，從小到大方向進行讀數，直接讀出米、分米 厘米，估讀毫米。微傾式水準儀的使用安置儀器-瞄準水準尺注記標精平讀數倒像0.373正像1.392自動安平水準儀使用與傾式 水準儀相同，不需精平。23普通水準測量一、水準點水準點用水準測量方法測定的高程控制點。水準點分為用永久水準點和臨時水準點。水準點的編號一般以BM打頭。1.閉合水準路線從一已知高程的水二、水準路線準點出發(fā)，經過若 干個待定水準點，最后又回到該已知 水準點的路線。2.附合水準路線從一已知高程的水準點出發(fā)，經過若聽韋到另一個BM.ARM.K3.支水準路線從一已知高程的水準點出發(fā)，經過若干個 待定水準點，既不閉合，也不附合的路線。三、水準

9、測量的實測方法w 5畔鮒誠襯驚=H A + （工 Q - 工 b）大地水準面1表2.1水準測量手簿注意事項：水準尺要豎直，轉點位置不能變動，可用步量使 前后視距離相等，視線長度應小于100米。觀測時要基本消除視差現象。每次讀數前都必須使符合水準管氣泡居中，果斷 讀數；由小數向大數方向讀至毫米。用鉛筆記錄，不得涂改。測點和讀數要對應。U!水準測量的檢核方法1.計算檢核A、B兩點之間的高差休B等于各測站高差的 代數和，也等于后視讀數之和減去前視讀數h .r = Zh = £a-£b2.測站檢核雙儀高法：在同一測站上，用兩次不同的儀 器高度（差應10cm左右），測出兩個高差, 進

10、行檢核。h =丄（/?'+ hf,）2hf = a -bfh = a - bccc”DS3級 =士6mm雙面尺法：在同一測站上，用雙而尺的黑而和紅面，測 出兩個高差，進行檢核。4685 4785a 一 b'DS3級 = h9 h "±6mm工- 0A =工h泌- Z h理=工%f h 養(yǎng)=±40平地f 艸=±12 y/n mm山地fh 九容(2)附合水準路線BM.A123BM.BA =方測 _( H B _ H A)(3)支水準路線 支水準路線應進行往 返觀測來檢核。fh = 2 h往+力返A = % + 返h = +如-人返) fh .

11、 = ±40 y/LmmJ h容五、水準測量的成果計算1.高差閉合差計算（1）閉合水準路線fh =另人測_藝力理=送h濃（2）附合水準路線fh=2h 測 _（日終-HQ2.閉合差容許值計算/ 容=±40 VIT/nm或 f h = ±12 y/n mm3閉合差調整調整原則:按距離（或測站數）成正比，反符號分憂。込=- X LL以公里為單位S L'或叭=-幾x n .s八1"=一幾4. 求改正后高差h =忙+S h = 2 h 理5. 計算各待定點的高程H、:=H始+兀H “=6 + h：£%=Hn+h；=H終表2.2閉合水準路線測量計算

12、點號測站數實測S5差改正數改正后高差高程A51.234-101.224125.2501126.47470.538-140.5242126.9986-1.125-12-1.1373125.8617 0.597-14-0.611A125.250£25+50-500輔 助 計fb =乞 h = + 50 mm/C12A O-53?加=±12石=±60,如BM.A Q97亠壯歹小 f h - /啊n=7、n=6表2.2閉合水準路線測量計算3BMA los 1 i-5knBM.Bl.Skn3 674m1.083m2.344n3.185n21.8knBM.A10km 1 15

13、km21.8kn31.2knBM.B點號距離實測高差改正數改正肩高差高程A1.02.344-102.334136.476113&8103.185-153.1702141.9801.81.083-181.0653143.0451怎 3.674-123686B139.3595.52.938-552.883輔 助 計 算fh =工 一(/殲一7/人)=十55 mmJh 井=±40 y/T = ±94 mm了h - fh*衣22附介水準路線測雖計算2344m3.185n1.083m3.674m六.水準測量的誤差分析n麴嘅聘是釆用一定方法減少或消除誤差水準測量的誤差包括儀器誤

14、差觀測誤差及外界條件的影響三個方面。1 儀器誤差(1)望遠鏡視準軸與水準管軸不平行所產生的誤差h応二 u廣W 二(a-Ad)-(b_Ab)前后視距離相等 = Aa IID h；DuPP/=(Din -p"収 i = 20rr; D后一D前=10m ;Ah=1mm結論：前后視距離相等.可 完全消除視準軸與水準竹軸 不平行所產生的誤差前后視距離不等h応二 u廣W 二(a-Ad)-(b_Ab)前后視距離相等p-206265秒Aa7KAbABh応二 u廣W 二(a-Ad)-(b_Ab)前后視距離相等h応二 u廣W 二(a-Ad)-(b_Ab)前后視距離相等（2）水準尺誤差包括：尺長誤差；分劃

15、誤差；零點誤差；彎曲誤差 和接頭誤差。2.觀測誤差h応二 u廣W 二(a-Ad)-(b_Ab)前后視距離相等h応二 u廣W 二(a-Ad)-(b_Ab)前后視距離相等經驗上水準管氣泡居中誤差為士0.15T,對于符合水 準器居中梢度可提高一倍。由此引起的整平誤差例：DbOOm ;t20"： mT土 0.75mmh応二 u廣W 二(a-Ad)-(b_Ab)前后視距離相等h応二 u廣W 二(a-Ad)-(b_Ab)前后視距離相等該項誤差與距離成正比，遠距離觀測更要精確居中。(2)讀數誤差該項誤差與視線長度.眼睛的分辨率、望遠鏡的放 大倍數、成像是否清晰、讀數的湊整誤差和視差影響有關。若僅考慮前三項影響，讀數誤差為± 60Sv望遠鏡的放大倍數將cose展開成級數，并取前兩項hh = O _ =22例：D=100m ; v = 28倍；mv=±1mm考慮到各方面因素的影響，