第三章_水準測量

1、水準測量原理水準測量原理水準儀的構造與使用水準儀的構造與使用水準測量外業(yè)工作水準測量外業(yè)工作水準測量內(nèi)業(yè)計算水準測量內(nèi)業(yè)計算水準儀的水準儀的檢驗與校正檢驗與校正水準測量的誤差分析水準測量的誤差分析其他水準儀簡介其他水準儀簡介第三章 水準測量水準測量原理：水準測量原理： 利用水準儀提供水平視線，利用水準儀提供水平視線，讀取水準尺的讀數(shù)，測定兩點讀取水準尺的讀數(shù)，測定兩點間的高差，由間的高差，由已知點已知點高程推求高程推求未知點高程。如圖：未知點高程。如圖： h hABAB = a b = a b H HB B = H = HA A + h + hABAB大地水準面HibHBHAhAB前進方向高差

2、法高差法Hi= HA+ aHB= Hi-b視線高法視線高法AB當當a ba b時，時，h hABAB為正，為正，B B高于高于A A ；當當a ba b時，時，h hABAB為負，為負，B B低于低于A A。a返回B水準儀水準儀水準尺水準尺后視讀數(shù)后視讀數(shù)前視讀數(shù)前視讀數(shù)前進方向前進方向水準儀的等級水準儀的等級 DSDS0505、DSDS1 1、DSDS3 3、DSDS1010、 DSDS2020 D D大地測量儀器大地測量儀器 S S水準儀水準儀 數(shù)字數(shù)字表示儀器的精度（即每公里往、返表示儀器的精度（即每公里往、返測得高差中數(shù)的中誤差（測得高差中數(shù)的中誤差（mmmm） 工程測量中常使用工程測

3、量中常使用DSDS3 3型水準儀，該儀器標稱精型水準儀，該儀器標稱精度為度為3mm/km3mm/km。水準儀的基本構造水準儀的基本構造目鏡水準管目鏡圓水準器校正螺釘微動螺旋制動螺旋對光螺旋物鏡準星缺口水準管圓水準器三腳架腳螺旋微傾螺旋望遠鏡：用來瞄準遠處的水準尺進行讀數(shù)；望遠鏡：用來瞄準遠處的水準尺進行讀數(shù)； 由由物鏡、目鏡、十字絲分劃板、調(diào)焦透鏡物鏡、目鏡、十字絲分劃板、調(diào)焦透鏡物鏡物鏡調(diào)焦透鏡調(diào)焦透鏡十字絲分劃板十字絲分劃板目鏡目鏡水準器水準器是用以指示視線水平或豎軸是否豎直的裝置。是用以指示視線水平或豎軸是否豎直的裝置。水準器水準器長水準管長水準管圓水準器圓水準器長水準管長水準管圓水準器

4、圓水準器圓水準軸圓水準軸水準軸水準軸圓水準器圓水準器圓水準器水準管軸圓水準器水準管軸圓水準器校正螺旋圓水準器校正螺旋圓水準器的作用：粗略整平圓水準器的作用：粗略整平氣泡氣泡液體液體長長 水水 準準 管管長水準管的作用：精確整平長水準管的作用：精確整平長水準管軸長水準管軸符合水準器符合水準器基座基座軸座軸座：承托儀器上部：承托儀器上部腳螺旋腳螺旋：調(diào)節(jié)腳螺旋使圓水準器氣泡居中：調(diào)節(jié)腳螺旋使圓水準器氣泡居中連接板連接板：連接三腳架：連接三腳架組成組成 軸座腳螺旋連接板水準尺水準尺黑面起點黑面起點0.000和和0.000米米紅面起點紅面起點4.687和和4.787米米實際的標尺實際的標尺觀測的標尺觀

5、測的標尺尺墊是在轉點上放置水準尺墊是在轉點上放置水準尺用的，可使轉點穩(wěn)固，尺用的，可使轉點穩(wěn)固，防止下沉。防止下沉。用鋼板或鑄鐵制成，為三用鋼板或鑄鐵制成，為三角形，中央有一突出的半角形，中央有一突出的半球體，下方有三個尖腳球體，下方有三個尖腳 用時把三個尖腳踩入土用時把三個尖腳踩入土中，把水準尺立在突出的中，把水準尺立在突出的圓頂上。圓頂上。尺墊尺墊水準儀的使用水準儀的使用（1 1）安置儀器）安置儀器 高度適中、架頭大致水平，固定儀器。高度適中、架頭大致水平，固定儀器。（2 2）粗略整平）粗略整平 目的：目的： 使圓水準氣泡居中，使圓水準氣泡居中， 視準軸粗略水平。視準軸粗略水平。 方法方法

6、（如圖所示）：如圖所示）：（3 3）瞄準水準尺）瞄準水準尺 目的：使目標和十字絲成像清晰。目的：使目標和十字絲成像清晰。 方法：方法： 初步瞄準初步瞄準（用準星對準目標）（用準星對準目標） 目鏡調(diào)焦目鏡調(diào)焦（使十字絲清晰）（使十字絲清晰） 物鏡調(diào)焦物鏡調(diào)焦（使目標成像清晰）（使目標成像清晰） 精確瞄準精確瞄準（使縱絲對準目標）（使縱絲對準目標）注意：瞄準時應消除視差。注意：瞄準時應消除視差。視差：當目鏡、物鏡對光不夠精細時，目標的影像不在視差：當目鏡、物鏡對光不夠精細時，目標的影像不在十字絲平面上，以致兩者不能同時被看清。十字絲平面上，以致兩者不能同時被看清。消除方法：仔細進行目鏡、物鏡調(diào)焦。

7、消除方法：仔細進行目鏡、物鏡調(diào)焦。（4 4）精確整平）精確整平 目的：使水準管氣泡居中，視準軸精確水平。目的：使水準管氣泡居中，視準軸精確水平。 方法：調(diào)節(jié)微傾螺旋，使氣泡影像符合。方法：調(diào)節(jié)微傾螺旋，使氣泡影像符合。（5 5）讀數(shù)）讀數(shù) 用十字絲橫絲在水準尺上按從小到大的方向讀數(shù)，用十字絲橫絲在水準尺上按從小到大的方向讀數(shù)，讀取米、分米、厘米、毫米（估讀數(shù)）四位數(shù)字。如讀讀取米、分米、厘米、毫米（估讀數(shù)）四位數(shù)字。如讀數(shù)為數(shù)為0.860m0.860m。注意：讀數(shù)前必須精平，注意：讀數(shù)前必須精平， 精平后立即讀數(shù)。精平后立即讀數(shù)。 用自動安平補償器代替水準管，只需將水準用自動安平補償器代替水準

8、管，只需將水準儀上的圓水準器氣泡居中，便可通過中絲讀到儀上的圓水準器氣泡居中，便可通過中絲讀到水平視線在水準尺上的讀數(shù)。水平視線在水準尺上的讀數(shù)。用設置在望遠鏡內(nèi)的用設置在望遠鏡內(nèi)的自動補償器自動補償器代替水準管而能自動代替水準管而能自動獲得水平視線的水準儀。獲得水平視線的水準儀。觀測時，用圓水準器使儀器粗略整平后，即可直接讀觀測時，用圓水準器使儀器粗略整平后，即可直接讀取水平視線讀數(shù)。取水平視線讀數(shù)。具有具有觀測速度快觀測速度快、精度高等優(yōu)點，被廣泛應用在各種、精度高等優(yōu)點，被廣泛應用在各種等級的水準測量中。等級的水準測量中。補償器有一定的補償器有一定的補償范圍補償范圍，應特別注意圓水準器的

9、氣，應特別注意圓水準器的氣泡居中。泡居中。要防止補償器貼靠周圍的部件，保證其處于要防止補償器貼靠周圍的部件，保證其處于正常工作正常工作狀態(tài)狀態(tài)。返回2BM1已知13閉合水準路線附合水準路線BM1BM2123BM1123往測返測支水準路線二、水準路線測量方法 當兩點相距較遠或高差較大時，需連續(xù)安置水準儀測定相當兩點相距較遠或高差較大時，需連續(xù)安置水準儀測定相鄰各點間的高差，最后取各個高差的代數(shù)和，可得到起終兩點鄰各點間的高差，最后取各個高差的代數(shù)和，可得到起終兩點間的高差。間的高差。B 如圖：如圖：A A、B B兩水準點之間，設兩水準點之間，設3 3個臨時性的轉點。個臨時性的轉點。 h1 =a1

10、-b1 h2 =a2-b2 h3 =a3-b3 h4 =a4-b4h1 =a1-b1 h2 =a2-b2 h3 =a3-b3 h4 =a4-b4 h hABAB= h1+h2+h3+h4= h1+h2+h3+h4ATP1TP2TP3a1b1a2b2a3b3a4b4b2b4A概念概念 測站：測站：測量儀器所安置的地點。測量儀器所安置的地點。 水準路線：水準路線：進行水準測量時所行走的路線。進行水準測量時所行走的路線。 后視：后視：水準路線的后視方向。水準路線的后視方向。 前視：前視：水準路線的前視方向。水準路線的前視方向。 視線高程：視線高程：后視高程后視高程+ +后視讀數(shù)。后視讀數(shù)。 視距：視

11、距：水準儀至標尺的水平距離。水準儀至標尺的水平距離。 水準點：水準點：水準測量的固定標志。水準測量的固定標志。 水準點高程：水準點高程：指標志點頂面的高程。指標志點頂面的高程。1.1.轉折點：轉折點：水準測量中起傳遞高程作用的中間點水準測量中起傳遞高程作用的中間點例：注意：為保證高程傳遞的準確性，在相鄰測站的觀測過注意：為保證高程傳遞的準確性，在相鄰測站的觀測過程中，必須使轉點保持穩(wěn)定。程中，必須使轉點保持穩(wěn)定。ATP1TP2TP32.142B1.2580.9281.2351.6641.4311.6722.074HA=123.446mHB大大 地地 水水 準準 面面前進方向測測站站點號點號 水

12、準尺讀數(shù)水準尺讀數(shù)后視（后視（a a） 前視（前視（b b）高差高差 （m m）高程（高程（m m）備備注注 ATP1TP1TP2TP2TP3 TP3 B 2.142 1.258+0.884 0.928 1.235-0.307 1.664 1.431 +0.233 1.672 2.074 -0.402計算計算檢核檢核 6.406 5.998測測站站點號點號 水準尺讀數(shù)水準尺讀數(shù)后視（后視（a a） 前視（前視（b b）高差高差 （m m）高程（高程（m m）備備注注 ab0.4080.408 0.408123.446123.854水 準 測 量 手 簿已知三、路線檢核的方法三、路線檢核的方法

13、高差閉合差就是高差的觀測值與理論值之差；高差閉合差就是高差的觀測值與理論值之差； 用用f fh h表示，即表示，即 f fh h=h=h測測 - h- h理理限差限差: :規(guī)范規(guī)范規(guī)定的的高差閉合差的允許值；用規(guī)定的的高差閉合差的允許值；用f fh h允允表示。表示。 水準測量要求：水準測量要求： 平地：平地： f fh h允允 40 40 （mmmm） LL水準路線的長度，單位水準路線的長度，單位kmkm。 山地：山地： f fh h允允 12 12 （mmmm） nn水準路線的測站數(shù)。水準路線的測站數(shù)。要求：要求： f fh h f fh h允允 Ln不同形式水準路線不同形式水準路線f f

14、h h的計算的計算 附和水準路線：附和水準路線： h測測=h1+h2+h3+ + hn h理理=H終終 H始始 fh = h測測 - h理理= h測測-（H終終 H始始） 閉合水準路線：閉合水準路線： h測測= h1+h2+h3+ + hn h理理= 0 fh = h測測 - h理理= h測測 支水準路線支水準路線： h測測= h往往+ h返返 h理理= 0 fh = h測測 - h理理= h往往+ h返返 一、附合水準路線的內(nèi)業(yè)計算 如圖為一附合水準路線：A、B為已知水準點，HA =65.376m ， HB =68.623m點1、2、3 為待測水準點，各測段高差、測站數(shù)、距離見下圖： kmL

15、nh0 . 18575. 1111kmLnh2 . 112036. 2222kmLnh4 . 114742. 1333kmLnh2 . 216446. 1444AB123前進方向備注測段 點名 距離 km測站數(shù)實測高差 m改正數(shù) m改正后的高差 m高程 m1234567891234A123B1.0 8 +1.5751.2 12 +2.0361.4 14 -1.7422.2 16 +1.4465.8 50 +3.315輔助計算-0.012-0.014-0.016-0.026-0.068+1.563+2.022-1.758+1.420 +3.24765.37666.93968.96167.2036

16、8.623mmfh68mmmmfh968 . 540允kmL8 . 5mmLfh12符合水準測量成果計算表已知已知1、計算閉合差：)(ABhHHhf)376.65623.68(315. 3m068.02、檢核：mmLfh40允mm968 . 540允hhff 故其精度符合要求。3、計算改正數(shù) 分配原則：按與測段距離（或測站數(shù)）成正比，并反其符號改正到各相應的高差上，得改正后高差。ihillfv按距離：按測站數(shù)：ihinnfv以第1測段為例，測段改正數(shù)為：11llfvhm012. 01)8 . 5068. 0(檢核：hfv4、計算改正后高差iiivhh改檢核：ABiHHh改以第1測段為例，改正后

17、的高差為：mvhh563. 1012. 0575. 1111測改5、計算高程改iiihHH1如：mhHHA939.66563.1376.6511改檢核：mHHBB623.66(（已知）算）否則說明高程計算有誤。二、閉合水準路線成果計算 1、計算閉合差： 2、檢核： 3、計算高差改正數(shù)： 閉合水準路線的計算與附合水準路線基本相同。測hfh允hhff ihillfvihinnfv 4、計算改正后高差： 5、計算各測點高程：iiivhh改改iiihHH1三、支水準路線成果計算11、計算閉合差：返往hhfh2、檢核：m021. 0396. 1375. 1mmnfh48161212允，故精度符合要求。3

18、、計算高差（取往、返測絕對值的平均值，其符號與往測相同）mhA386. 12)396. 1375. 1 (14、計算高程H1=186.785-1.386=185.399m(HA=186.785m)允hhffAmhA357. 11（往）mhA396. 11（返）n = 16站站一、水準儀的主要軸線及應滿足的條件 主要軸線：視準軸CC 水準管軸LL 儀器豎軸VV 圓水準器軸 幾何關系： 圓水準器軸/儀器豎軸 水準管軸/視準軸 十字絲橫絲 儀器豎軸LL 二、水準儀的檢驗和校正1、圓水準器軸/儀器豎軸的檢驗和校正目的：使圓水準器軸/儀器豎軸檢驗：用腳螺旋使圓水準器氣泡居中； 望遠鏡旋轉180度。 若氣

19、泡仍居中，滿足要求； 若氣泡不居中，需進行校正。校正： 用腳螺旋調(diào)氣泡偏離值的一半； 用圓水準器的校正螺旋再調(diào)一半。 2、十字絲橫絲 豎軸的檢校和校正 目的：使十字絲橫絲 豎軸檢驗：精平儀器，十字絲橫絲左邊對準墻上標志點p；水平微動，p點在橫絲上移動，說明十字絲橫絲位置正確；否則需要校正。校正：松開十字絲的固定螺旋；微微轉動十字絲環(huán)座， 至p點軌跡與橫絲重合； 擰緊十字絲的固定螺旋。十字絲固定螺旋十字絲固定螺旋3、水準管軸/視準軸的檢驗與校正 目的：使水準管軸/視準軸。 檢驗： 在平坦地面選相距80m左右A、B兩點，置水 準儀于中點C，用變動儀器高法（兩次高差之 差3mm）測定兩點之間 的高差h0=a1-b1； i角 視準軸與水準管軸之間的夾角； 前后視距相等可以消除。ABiia1a1b1C儀器搬B點附近，測得高差 h = a2b2； 若 h=h0，則水準管軸/視準軸； 若 h不等于h0，則存在i角。 如圖：022hba應 ABDi式中：DAB 為AB兩點之間的距離 206265 對于DS3水準儀，當 時，則需校正。02 i3、校正 轉動微傾螺旋，使 （此時視準軸水