-水準(zhǔn)測(cè)量課件

第二章水準(zhǔn)測(cè)量§2-1高程測(cè)量概述791一、高程原點(diǎn)我國采用黃海平均海水面作為全國高程系統(tǒng)的基準(zhǔn)面，在青島設(shè)立驗(yàn)潮站和“青島水準(zhǔn)原點(diǎn)”,其高程為72.2604m這個(gè)高程基準(zhǔn)面和水準(zhǔn)原點(diǎn)稱為：“1985國家高程基準(zhǔn)”

青島觀象山水準(zhǔn)原點(diǎn)792793二、高程測(cè)量的方法

水準(zhǔn)測(cè)量—用水準(zhǔn)儀進(jìn)行高差測(cè)量,是高程測(cè)量的主要方法。

三角高程測(cè)量－用經(jīng)緯儀、測(cè)距儀或全站儀測(cè)定兩點(diǎn)間的高差。

GNSS高程測(cè)量－用GNSS接收機(jī)，收取衛(wèi)星信號(hào)，測(cè)定點(diǎn)的高程。795四、水準(zhǔn)測(cè)量的等級(jí)

分一、二、三、四等（按精度要求或控制范圍）一等水準(zhǔn)測(cè)量:

作為國家的高程控制,建立統(tǒng)一的高程基準(zhǔn),科學(xué)研究(地殼形變、地面沉降、精密測(cè)量）二等水準(zhǔn)測(cè)量:

作為大城市的高程控制；地面沉降；精密工程測(cè)量三、四等水準(zhǔn)測(cè)量:作為小地區(qū)高程控制；普通工程測(cè)量；地形測(cè)量§2-2水準(zhǔn)測(cè)量原理測(cè)量A、B

兩點(diǎn)間的高差h，在A、B

上豎立水準(zhǔn)尺，用水準(zhǔn)儀構(gòu)成一條水平視線，該視線在兩尺上取得讀數(shù)a

和b

。則A與B

的高程之差：hAB

=

a

–

b（高差

h

有正有負(fù)）如已知A點(diǎn)高程為HA

，則B點(diǎn)的高程：

HB=

HA+

hAB796797水準(zhǔn)測(cè)量原理當(dāng)Da=Db

時(shí)，水準(zhǔn)儀至兩支水準(zhǔn)尺等距

中間法水準(zhǔn)測(cè)量（消除水準(zhǔn)面曲率影響）799連續(xù)水準(zhǔn)測(cè)量（連續(xù)安置水準(zhǔn)儀的測(cè)量方法）

兩點(diǎn)間距離較長(zhǎng)或高差較大時(shí)，在兩點(diǎn)間設(shè)若干個(gè)轉(zhuǎn)點(diǎn)，分段測(cè)量高差，取各分段高差的總和。hAB

=

h1

+

h2

+

….

+

hn

=

(a1-b1)+(a2-b2)+….+(an-bn)

=

a

-

b一.水準(zhǔn)測(cè)量的儀器與工具7910§2-3水準(zhǔn)尺和水準(zhǔn)儀水準(zhǔn)尺和尺墊

單面尺－水準(zhǔn)尺僅一面有分劃

雙面尺－(黑面,紅面，尺常數(shù)

4.687m或4.787m）用于三等以下水準(zhǔn)測(cè)量。

塔尺－可伸縮，總長(zhǎng)為3米、

5米，用于一般工程測(cè)量。

尺墊－在轉(zhuǎn)點(diǎn)上立尺用。

尺墊—

轉(zhuǎn)點(diǎn)處立水準(zhǔn)尺，用生鐵鑄成中間突起的三角形基座，防止立尺沉降和高程變動(dòng)7911

S3水準(zhǔn)儀－

主要用于地形測(cè)量和普通工程測(cè)量

7913S3水準(zhǔn)儀屬于微傾式水準(zhǔn)儀

按圓水準(zhǔn)器初步置平儀器→旋轉(zhuǎn)微傾螺旋→管水準(zhǔn)器氣泡居中→視線水平7914微傾置平系統(tǒng)：

微傾螺旋管水準(zhǔn)器符合棱鏡水準(zhǔn)氣泡觀察鏡791515水準(zhǔn)管及符合棱鏡結(jié)構(gòu)圖三、水準(zhǔn)儀的使用安置水準(zhǔn)儀,用連接螺旋把儀器固定在三腳架上。（一）粗平根據(jù)圓水準(zhǔn)器氣泡，用腳螺旋粗略置平儀器；（二）瞄準(zhǔn)將望遠(yuǎn)鏡對(duì)準(zhǔn)水準(zhǔn)尺，進(jìn)行目鏡和物鏡調(diào)焦，使十字絲和尺像清晰；（三）精平旋轉(zhuǎn)微傾螺旋，使水準(zhǔn)管氣泡嚴(yán)格居中；（四）讀數(shù)按十字絲的中橫絲在水準(zhǔn)尺上讀數(shù)。7917水準(zhǔn)尺讀數(shù)方法：

用十字絲的橫絲在水準(zhǔn)尺上讀數(shù)：

米,分米,厘米,毫米每次讀四位數(shù),首位米數(shù)是“0”也必須讀數(shù)和記錄，例如：

0875表示是0.875米，或875毫米。7918尺上讀數(shù)1575水準(zhǔn)管的校正螺絲像片7919圓水準(zhǔn)器腳螺旋（一）粗平用連接螺旋把儀器固定在三腳架上，固定兩個(gè)架腿，動(dòng)第三個(gè)架腿，使三腳架架頭大致水平；轉(zhuǎn)動(dòng)腳螺旋，使圓水準(zhǔn)器的氣泡居中。（二）瞄準(zhǔn)物鏡的作用：使目標(biāo)成象。目鏡的作用：使十字絲和目標(biāo)象放大。十字絲固定。為了使儀器適用于不同視力的人旋轉(zhuǎn)目鏡可以使其前后移動(dòng)，稱為目鏡調(diào)焦。轉(zhuǎn)動(dòng)物鏡調(diào)焦螺旋，使遠(yuǎn)近不同的目標(biāo)都能成象于十字絲平面上，稱為物鏡調(diào)焦。視差：如果目標(biāo)象沒有落在十字絲面上，則當(dāng)觀測(cè)員的眼睛上下左右移動(dòng)時(shí)，會(huì)感到目標(biāo)象與十字絲之間有相對(duì)錯(cuò)動(dòng)。這種現(xiàn)象稱為視差，視差影響瞄準(zhǔn)的精度。重新進(jìn)行目鏡調(diào)焦和物鏡調(diào)焦，使其都十分清晰，可以消除視差。7921水準(zhǔn)管的校正螺絲像片7922目鏡調(diào)焦環(huán)缺口和準(zhǔn)星物鏡調(diào)焦螺旋水平方向微動(dòng)螺旋圓水準(zhǔn)器水準(zhǔn)管微傾螺旋腳螺旋氣泡符合觀察鏡視差7923視差現(xiàn)象：改變眼睛與目鏡的相對(duì)位置，十字絲與目標(biāo)的像有相對(duì)移動(dòng)視差產(chǎn)生原因：望遠(yuǎn)鏡內(nèi)目標(biāo)像與十字絲分劃板未重合。消除視差的步驟：目鏡調(diào)焦，使十字絲最清晰；物鏡調(diào)焦，使目標(biāo)像最清晰，消除視差。

（用區(qū)格式水準(zhǔn)尺）7925（四）讀數(shù)水準(zhǔn)尺的分劃不是線劃式而是區(qū)格式的。區(qū)格的邊緣是分劃的位置，區(qū)格內(nèi)的毫米數(shù)用“估讀”方法。水準(zhǔn)尺讀數(shù)：1.575（1575）瞄準(zhǔn)與讀數(shù)7926

bc對(duì)水準(zhǔn)尺的瞄準(zhǔn)與讀數(shù)（望遠(yuǎn)鏡正像）

a讀數(shù)0745讀數(shù)6254讀數(shù)15357929四、自動(dòng)安平水準(zhǔn)儀（一）自動(dòng)安平水準(zhǔn)儀的特點(diǎn)沒有水準(zhǔn)管和微傾螺旋，望遠(yuǎn)鏡和支架連成一體；2.測(cè)量時(shí)，只需根據(jù)圓水準(zhǔn)器粗平儀器，視線的精平由補(bǔ)償器完成。7930（二）自動(dòng)安平水準(zhǔn)儀基本原理（利用重力的補(bǔ)償器使視線精平）補(bǔ)償條件：DSZ2自動(dòng)安平水準(zhǔn)儀79317932ZeissKoni007自動(dòng)安平水準(zhǔn)儀補(bǔ)償器結(jié)構(gòu)ZeissReni002A精密自動(dòng)安平水準(zhǔn)儀7933002A自動(dòng)安平水準(zhǔn)儀內(nèi)部結(jié)構(gòu)

（光學(xué)部件的光路和補(bǔ)償器）7934目鏡物鏡

重力補(bǔ)償器圓水準(zhǔn)器7935用自動(dòng)安平水準(zhǔn)儀沿山區(qū)道路進(jìn)行精密水準(zhǔn)測(cè)量§2-4水準(zhǔn)測(cè)量的方法及成果處理一、水準(zhǔn)點(diǎn)和水準(zhǔn)路線（一）水準(zhǔn)點(diǎn)永久性水準(zhǔn)點(diǎn)埋設(shè)要求：

地基穩(wěn)固地點(diǎn)隱蔽能長(zhǎng)期保存又便于觀測(cè)7936（二）水準(zhǔn)路線1.支水準(zhǔn)路線2.閉合水準(zhǔn)路線3.符合水準(zhǔn)路線7937（高程已知點(diǎn)和待定點(diǎn)的各種布置形式）二、水準(zhǔn)測(cè)量方法（一）兩次儀器高法(安置兩次儀器，高差＞10cm)已知HA，求HB，兩次測(cè)得高差：7938a1bab2h1

=

a1

-

b1

h2

=

a2

-

b2h1-

h2

=

f

≤±5mm21容許高差之差：高差取平均

兩次儀器高法

每站觀測(cè)兩次高差，以檢核觀測(cè)數(shù)據(jù)的正確性,兩次不同儀器高度的水平視線，對(duì)后視和前視水準(zhǔn)尺讀數(shù)。(改變儀器高度應(yīng)在10cm以上)兩次高差之差應(yīng)小于5mm，否則應(yīng)重測(cè)；觀測(cè)成果合格，則取兩次高差之平均數(shù)，觀測(cè)步驟（順序）：后視－前視－(改變儀器高）前視－后視上述觀測(cè)順序簡(jiǎn)稱為:“后—前—前—后”79397940測(cè)站點(diǎn)號(hào)水準(zhǔn)尺讀數(shù)高差平距高差改正后高差高程后視前視1BM.A113413.4281011TP11677-0.5431554-0.543-0.5432TP114441624TP21324+0.1201508+0.116+0.118表2-2水準(zhǔn)測(cè)量記錄(兩次儀器高法)二、水準(zhǔn)測(cè)量方法（二）雙面尺法（用黑紅雙面水準(zhǔn)尺，在尺子兩面讀數(shù)）

已知HA，求HB7941a1b1a2b2h1=

a1-

b1h2=

a2-

b2h1-

h2

=

f

≤±5mm雙面尺法讀取每一支水準(zhǔn)尺的黑面和紅面分劃讀數(shù)，前、后視尺的黑面讀數(shù)計(jì)算出一個(gè)高差，前、后視尺的紅面讀數(shù)計(jì)算出另一個(gè)高差，兩次高差之差應(yīng)小于5mm，否則應(yīng)重測(cè)。觀測(cè)成果合格，則取其平均數(shù)。觀測(cè)步驟（順序）：①瞄準(zhǔn)后視點(diǎn)水準(zhǔn)尺黑面分劃→精平→讀數(shù)；②瞄準(zhǔn)前視點(diǎn)水準(zhǔn)尺黑面分劃→精平→讀數(shù)；③瞄準(zhǔn)前視點(diǎn)水準(zhǔn)尺紅面分劃→精平→讀數(shù)。④瞄準(zhǔn)后視點(diǎn)水準(zhǔn)尺紅面分劃→精平→讀數(shù)；上述觀測(cè)順序簡(jiǎn)稱為：“后—前—前—后”79427943測(cè)站點(diǎn)號(hào)水準(zhǔn)尺讀數(shù)高差平均高差改正后高差高程后視前視1BM.A11253.6885911（4785）TP1（4786）0876+0.2495661+0.250+0.2502TP113186103（4786）BM.B（4785）1006+0.3125792+0.311+0.3124.253

表2-3水準(zhǔn)測(cè)量記錄（雙面尺法）三、水準(zhǔn)測(cè)量成果整理（一）高差閉合差計(jì)算0（閉合水準(zhǔn)）HB–HA=H終-H始（附合水準(zhǔn)）無（支水準(zhǔn)）支水準(zhǔn)路線無閉合差，所以采用往、返觀測(cè)79447945A123B+2.331m1.6km+2.813m2.1km-2.244m1.7km+1.430m2.0kmHA=45.286mHB=49.579m高差閉合差計(jì)算數(shù)例：高差閉合差的允許值（L以公里為單位）7946（二）高差閉合差的分配按水準(zhǔn)路線測(cè)段長(zhǎng)度為比例分配高差閉合差：每公里分配值測(cè)段分配值，l

i為測(cè)段長(zhǎng)（km）7947水準(zhǔn)測(cè)量成果整理數(shù)例：點(diǎn)號(hào)

距

離

（km）

測(cè)得高差（

m）

改

正

值（

m）

改正后高差（m）

高

程

（

m）

BM.A

45.286

1.6

+2.331

-0.008

+2.323

BM.1

47.609

2.1

+2.813

-0.011

+2.802

BM.2

50.411

1.7

-2.244

-0.008

-2.252

BM.3

48.159

2.0

+1.430

-0.010

+1.420

BM.BΣ

49.579

7.4

+4.330

-0.037

+4.293

水準(zhǔn)儀的軸線：

望遠(yuǎn)鏡視準(zhǔn)軸水準(zhǔn)管軸縱軸圓水準(zhǔn)軸7948§2-5水準(zhǔn)儀的軸線及其應(yīng)滿足的條件水準(zhǔn)儀的軸線:

視準(zhǔn)軸：十字絲分劃中心與物鏡光心的連線CC1

水準(zhǔn)管軸：經(jīng)過水準(zhǔn)管零點(diǎn)的切線L

L1

縱軸:儀器旋轉(zhuǎn)軸V

V1

圓水準(zhǔn)軸:

經(jīng)過圓水準(zhǔn)管零點(diǎn)的法線L'

L‘17949水準(zhǔn)儀軸線應(yīng)滿足的條件:（1）圓水準(zhǔn)器軸平行于儀器縱軸：

L′L′1∥

V

V1（2）十字絲的橫絲垂直于縱軸（3）水準(zhǔn)管軸平行于視準(zhǔn)軸：

L

L1

∥

C

C179501（一）精密水準(zhǔn)尺精密水準(zhǔn)尺特點(diǎn)：木質(zhì)尺身因瓦鋼帶分劃式長(zhǎng)度刻劃左右兩列注字7951§2-6精密水準(zhǔn)儀和電子水準(zhǔn)儀一、精密水準(zhǔn)儀和水準(zhǔn)尺水準(zhǔn)管格值小(τ=

7～10″),氣泡長(zhǎng),符合精度高；望遠(yuǎn)鏡放大倍率大：

V＝30×～40×瞄準(zhǔn)精度高：（≈15″/

V）測(cè)微器精細(xì),讀數(shù)精度高：高倍率放大＋

楔形絲夾準(zhǔn)分劃

＋

平行玻璃測(cè)微7952（二）精密水準(zhǔn)儀7953WILDN3、精密水準(zhǔn)尺WILDN3

精密水準(zhǔn)儀精密水準(zhǔn)尺WILD

N3

精密水準(zhǔn)儀的內(nèi)部結(jié)構(gòu)7954精密水準(zhǔn)儀和水準(zhǔn)尺水準(zhǔn)尺：因瓦鋼帶+分劃式刻劃讀數(shù)：高倍瞄準(zhǔn)+平行玻璃板測(cè)微分劃尺79557956二、電子水準(zhǔn)儀和條碼水準(zhǔn)尺（電子水準(zhǔn)儀又稱數(shù)字水準(zhǔn)儀）電子水準(zhǔn)儀功能：

①具有自動(dòng)安平功能；②自動(dòng)顯示水平視線讀數(shù)和視距；通過物鏡獲取水準(zhǔn)尺圖象，通過儀器的圖像處理系統(tǒng)，將圖象信息轉(zhuǎn)換成數(shù)字顯示，和數(shù)據(jù)記錄；③能與計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)通訊。因此，基本避免了人為的觀測(cè)誤差（視差、水準(zhǔn)器精平誤差、瞄準(zhǔn)誤差、讀數(shù)誤差和記錄差錯(cuò)）。電子水準(zhǔn)儀圖7957電子水準(zhǔn)儀－SDL30M條碼尺測(cè)量鍵7958要求豎絲位于條碼帶上電子水準(zhǔn)儀對(duì)條碼尺的瞄準(zhǔn)7959條碼水準(zhǔn)尺的豎立、支撐和尺墊放置。7960天寶Dini12精密電子水準(zhǔn)儀7961

Dinil2的主要特點(diǎn):水準(zhǔn)測(cè)量精度0.3mm

/

km～0.7mm

/

km；PCMCIA

數(shù)據(jù)存貯或在線數(shù)據(jù)存貯,靜態(tài)的30cm電子視場(chǎng);補(bǔ)償器置平精度：

0.2″/

0.5″望遠(yuǎn)鏡放大倍率：

32×

/26×字母與數(shù)字鍵盤；能進(jìn)行線路平差計(jì)算。

7962

主要特點(diǎn):

0.4mm～1.0mm/km

PCMCIA卡數(shù)據(jù)存貯和內(nèi)部數(shù)據(jù)存貯

1°20′的電子視場(chǎng)

補(bǔ)償器置平精度：

0.3″/0.5″

放大倍率：

32×

/30×字母數(shù)字輸入鍵盤

5m

標(biāo)尺

1°20′的視場(chǎng)角

Topcon

DL-101/102電子水準(zhǔn)儀7963主要特點(diǎn)測(cè)量精度：

0.6mm～1.0mm/km內(nèi)部數(shù)據(jù)存貯：

2000個(gè)點(diǎn)觀測(cè)數(shù)據(jù)電子視場(chǎng)：

1°20′補(bǔ)償器置平精度：

0.3″放大倍率：

32×

索佳SDL30電子水準(zhǔn)儀其改進(jìn)型號(hào)為SDL1XSDL1X在進(jìn)行遙控觀測(cè)7964遙控器7965電子水準(zhǔn)儀SDL1X的測(cè)量屏幕

(與傳統(tǒng)的水準(zhǔn)測(cè)量記錄格式相似)B-后視F-前視