002第二章水準(zhǔn)測(cè)量資料課件

第二章水準(zhǔn)測(cè)量第二章水準(zhǔn)測(cè)量◆水準(zhǔn)測(cè)量原理◆水準(zhǔn)測(cè)量的方法與成果整理◆水準(zhǔn)儀軸線的檢驗(yàn)與校正◆自動(dòng)安平水準(zhǔn)儀和精密水準(zhǔn)儀

學(xué)習(xí)要點(diǎn)一.高程測(cè)量概述§2-1高程測(cè)量概述1.高程測(cè)量測(cè)定地面點(diǎn)高程的工作（測(cè)高差定高程）2.高程測(cè)量的方法水準(zhǔn)測(cè)量——用水準(zhǔn)儀進(jìn)行高程測(cè)量的工作。是高程測(cè)量的主要方法使用儀器：水準(zhǔn)儀

水準(zhǔn)儀的主要功能是能指出一條水平視線。其它高程測(cè)量方法：三角高程測(cè)量3.4.高程系統(tǒng)、等級(jí)3.高程系統(tǒng)

我國(guó)國(guó)家高程系統(tǒng)：黃海高程系

1956年黃海高程系(水準(zhǔn)原點(diǎn)H=72.289米）

我國(guó)國(guó)家高程基準(zhǔn)：

1985年國(guó)家高程基準(zhǔn)(水準(zhǔn)原點(diǎn)H=72.260米)

地方高程系統(tǒng)

上海：吳淞高程系4.水準(zhǔn)測(cè)量的等級(jí)（1）國(guó)家分一、二、三、四等、圖根（按精度要求、控制范圍）（2）城市分二、三、四等、圖根二.水準(zhǔn)測(cè)量原理§2-1水準(zhǔn)測(cè)量原理▲高差=后視讀數(shù)-前視讀數(shù)：1.水準(zhǔn)測(cè)量原理

hAB>0，高差為正，前視點(diǎn)高；

hAB<0，高差為負(fù)，前視點(diǎn)低。

高差必須帶“+、

-”號(hào)；

hAB的下標(biāo)次序必須與測(cè)量的前進(jìn)方向一致。

例：已知hAB=+1.436m則hBA=-1.436m大地水準(zhǔn)面

hABABHAHB=HA+hAB水平視線水準(zhǔn)尺水準(zhǔn)尺ab前進(jìn)方向水準(zhǔn)儀的主要軸線：望遠(yuǎn)鏡視準(zhǔn)軸（俗稱視線），用于觀察尺子，取讀數(shù)水準(zhǔn)管軸，水準(zhǔn)管是水平狀態(tài)指示器。用于把其軸置平儀器要求這兩個(gè)軸平行。從而可以借助水準(zhǔn)器把視線置平2.連續(xù)安置水準(zhǔn)儀的測(cè)量方法2.連續(xù)高程測(cè)量

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(2-2-7)hAB測(cè)量?jī)x器綜述特點(diǎn)：精度高能在野外條件下長(zhǎng)期穩(wěn)定使用自動(dòng)化程度高，操作方便發(fā)展過(guò)程：精密機(jī)械光學(xué)+精密機(jī)械微電子+光學(xué)+精密機(jī)械一.水準(zhǔn)測(cè)量的儀器與工具2-3水準(zhǔn)測(cè)量的儀器及工具一、水準(zhǔn)尺、尺墊

直尺：雙面(黑、紅)水準(zhǔn)尺，尺常數(shù)4.687m、4.787m，用于三等以下水準(zhǔn)路線測(cè)量。塔尺：可伸縮，伸足為3米、

5米，用于一般工程測(cè)量。尺墊：轉(zhuǎn)點(diǎn)立尺用。2.水準(zhǔn)儀二、水準(zhǔn)儀精度系列：

S05S1S3S10

型號(hào)下標(biāo)：毫米數(shù)，表示1公里水準(zhǔn)測(cè)量的中誤差(由儀器引起的)。構(gòu)造：一般構(gòu)件(基座)望遠(yuǎn)鏡與視差水準(zhǔn)器S3水準(zhǔn)儀外型望遠(yuǎn)鏡與視差望遠(yuǎn)鏡與視差●測(cè)量望遠(yuǎn)鏡及十字絲上絲下絲豎絲橫絲望遠(yuǎn)鏡的十字絲測(cè)量望遠(yuǎn)鏡視準(zhǔn)軸：十字絲分劃中心與物鏡光心的連線。物鏡的作用：把目標(biāo)成象（拉近）。目鏡的作用：把十字絲（和目標(biāo)象）放大。十字絲固定不動(dòng)。為了讓儀器適用于不同視力的人，目鏡可以前后調(diào)節(jié)，稱為目鏡調(diào)焦。調(diào)焦鏡的作用：使遠(yuǎn)近不同的目標(biāo)都能成象于十字絲面上。移動(dòng)調(diào)焦鏡稱為物鏡調(diào)焦。視差：如果目標(biāo)象沒(méi)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。物鏡調(diào)焦可以消除視差。視差

●視差：

望遠(yuǎn)鏡內(nèi)目標(biāo)像與十字絲分劃板未重合。

現(xiàn)象：觀測(cè)時(shí)，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)。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，且無(wú)視差。水準(zhǔn)器圓水準(zhǔn)器靈敏度8/2mm用于儀器粗平

管水準(zhǔn)器靈敏度20/2mm用于儀器精平水準(zhǔn)器水準(zhǔn)器分圓形和管形兩種管水準(zhǔn)器是個(gè)玻璃容器，其縱剖面上內(nèi)側(cè)呈圓弧形?？虅澗€對(duì)稱中點(diǎn)處的切線就是水準(zhǔn)管軸?！皻馀菥又小奔此疁?zhǔn)管軸水平。圓水準(zhǔn)器是個(gè)玻璃容器，上面有同心圓的刻劃。上蓋的內(nèi)表面是圓球形，同心圓圓心處的曲率半徑就是圓水準(zhǔn)器的軸。“氣泡居中”即水準(zhǔn)器的軸垂直。水準(zhǔn)管圓水準(zhǔn)器軸

水準(zhǔn)管的精度：管子內(nèi)壁光滑，液體與內(nèi)壁的附著力小，則氣泡對(duì)傾斜反映的靈敏度高曲率半徑大，格值小則精度高氣泡長(zhǎng)，兩端清晰，讀數(shù)誤差小則精度高格值是相鄰分劃線之間的弧所對(duì)的圓心角。設(shè)弧長(zhǎng)為2毫米，曲率半徑為R毫米，則格值一般秒符合棱鏡系統(tǒng)把水準(zhǔn)氣泡兩端成象在一起便于觀察。若直接用肉眼觀察則因?yàn)椴Ａв泻穸?，斜視時(shí)會(huì)產(chǎn)生視差要同時(shí)觀察氣泡的兩端才能判斷氣泡是否居中用符合棱鏡系統(tǒng)觀察，可以避免上述缺點(diǎn)。判斷“氣泡居中”的精度約可提高一倍。觀察窗二.水準(zhǔn)儀使用三、水準(zhǔn)儀使用操作程序與方法安置——粗平——瞄準(zhǔn)——精平——讀數(shù)

安置時(shí)考慮前、后視等距(原因）；

粗平時(shí)掌握“左手大拇指法”；

瞄準(zhǔn)時(shí)包括消除視差；在精平狀態(tài)下(符合氣泡符合時(shí))讀數(shù)；讀數(shù)估讀至毫米。符合氣泡符合尚未符合符合氣泡符合，水準(zhǔn)管軸與視線水平。左手大拇指法“左手大拇指法”整平：氣泡移動(dòng)的方向與左手大拇指轉(zhuǎn)動(dòng)腳螺旋的方向一致。

abc粗平的操作普通水準(zhǔn)尺水準(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)的小數(shù)“估讀”。區(qū)格式分劃便于從遠(yuǎn)處觀察并讀數(shù)。讀數(shù)

bc瞄準(zhǔn)與讀數(shù)水準(zhǔn)測(cè)量的瞄準(zhǔn)與讀數(shù)acb

a0.7256.2531.4782-4水準(zhǔn)測(cè)量的方法及成果處理一、水準(zhǔn)點(diǎn)和水準(zhǔn)線路（一）水準(zhǔn)點(diǎn)埋設(shè)在永久、固定的地點(diǎn)按等級(jí)不同，埋設(shè)的要求不同2.水準(zhǔn)路線3.支水準(zhǔn)路線BM.ATBM1TBM2TBM1BM.ATBM2TBM3TBM41.閉合水準(zhǔn)路線2.附合水準(zhǔn)路線BM.ABM.BTBM1TBM2TBM3（二）水準(zhǔn)路線三種水準(zhǔn)路線的布置形式1.水準(zhǔn)測(cè)量的方法二、水準(zhǔn)測(cè)量的方法

BMABMB1.4441.324TP2h2=+0.1201.8220.876TP3h3=+0.9461.8201.435TP4h4=+0.3851.4221.304h5=+0.118前進(jìn)方向1.1341.677TP1h1=-0.543水準(zhǔn)測(cè)量記錄表水準(zhǔn)測(cè)量的記錄水準(zhǔn)測(cè)量記錄表∑12345BMA1.134TP11.677-0.543TP11.444TP21.324+0.120TP21.822TP30.876+0.946TP31.820TP41.435+0.385TP41.422BMB1.304+0.118

76426616+1.026（一）、兩次儀器高法已知HA，求HBa1b1a2b2h1=a1-b1h2=a2-b2h1-h2f=±5mm水準(zhǔn)測(cè)量記錄（兩次儀器法）（二）、雙面尺法已知HA，求HBa1b1a2b2h1=a1-b1h2=a2-b2h1-h2f=±5mm水準(zhǔn)測(cè)量記錄（雙面尺法）3.水準(zhǔn)測(cè)量的檢核三、水準(zhǔn)測(cè)量的檢核兩種方法：(1)兩次儀器高法

h-h5mm(2)雙面尺法①紅黑面讀數(shù)差3mm

②h黑-h紅5mm)（一）測(cè)站檢核對(duì)每一站高差進(jìn)行檢核，保證每一站高差正確。路線檢核（二）路線檢核——對(duì)整條路線的總高差進(jìn)行檢核2.支水準(zhǔn)路線BM.ATBM1TBM2TBM1BM.ATBM2TBM3TBM41.閉合水準(zhǔn)路線3.附合水準(zhǔn)路線BM.ABM.BTBM1TBM2TBM3h允=40

Lmm或h允=12

nmm(2-4-5)，(2-4-6)檢核公式h理=0fh=h測(cè)

fhfh允fh=h往+h返

fhfh允檢核公式h理=h終-h始fh=h測(cè)-h理

fhfh允四.水準(zhǔn)測(cè)量成果整理五、水準(zhǔn)測(cè)量成果整理計(jì)算步驟：

高差閉合差的計(jì)算

路線閉合差檢驗(yàn)

閉合差分配：

計(jì)算每公里（每站）高差改正數(shù)計(jì)算測(cè)段高差改正數(shù)

計(jì)算改正后高差

計(jì)算各點(diǎn)高程水準(zhǔn)測(cè)量成果整理A123B+2.3311.6KM+2.8132.1KM-2.2441.7KM+1.4302.0KMHA=45.286MHB=49.579M水準(zhǔn)測(cè)量成果整理三、四等水準(zhǔn)測(cè)量測(cè)站技術(shù)要求四等水準(zhǔn)測(cè)量記錄2023/7/29第二章水準(zhǔn)測(cè)量36檢校的時(shí)間：購(gòu)進(jìn)儀器之后長(zhǎng)途運(yùn)輸之后項(xiàng)目開(kāi)工之后出現(xiàn)問(wèn)題之后檢校目的：使儀器各種軸系關(guān)系處于正常狀態(tài)。

§2-6水準(zhǔn)儀的檢驗(yàn)和校正

2023/7/2937一、微傾式水準(zhǔn)儀的檢驗(yàn)和校正水準(zhǔn)儀的主要軸、線：視準(zhǔn)軸CC水準(zhǔn)管軸LL儀器豎軸VV圓水準(zhǔn)器軸LL十字絲橫絲（中絲）軸線之間應(yīng)滿足的幾何條件LL∥VV橫絲⊥VVLL∥CC（最重要）2023/7/29第二章水準(zhǔn)測(cè)量38（一）圓水準(zhǔn)器軸平行于儀器豎軸的檢驗(yàn)和校正

目的使LL∥VV

，圓水準(zhǔn)器氣泡居中時(shí)，豎軸位于鉛垂位置。檢驗(yàn)（1）旋轉(zhuǎn)腳螺旋使圓水準(zhǔn)器氣泡居中（2）將望遠(yuǎn)鏡水平方向繞豎軸旋轉(zhuǎn)180°，若氣泡仍居中，則LL∥VV

，若氣泡偏離，則需進(jìn)行校正。2023/7/29第二章水準(zhǔn)測(cè)量39（二）十字絲橫絲垂直于儀器豎軸的檢驗(yàn)和校正目的

使橫絲⊥VV

，當(dāng)儀器粗略整平后，橫絲基本水平，用橫絲上任意位置所得讀數(shù)均相同。

檢驗(yàn)水準(zhǔn)儀整平后，先用十字絲橫絲的一端切準(zhǔn)一個(gè)點(diǎn)狀目標(biāo)P

，若P點(diǎn)始終在橫絲上移動(dòng)，說(shuō)明橫絲已與豎軸垂直；若P點(diǎn)移動(dòng)的軌跡離開(kāi)了橫絲，則說(shuō)明橫絲與豎軸不垂直，需要校正。圖2-272023/7/2940（三）i角誤差的檢驗(yàn)和校正

l

i角：水準(zhǔn)管軸和視準(zhǔn)軸在垂直面上的投影的夾角。

l交叉誤差：上述兩軸在水平面上投影的夾角。在等外水準(zhǔn)

測(cè)量中可忽略其影響

為使LL∥CC，兩軸在水平面和垂直面的投影都應(yīng)平行。

l

i角檢驗(yàn)：是水準(zhǔn)儀檢校中最重要的一項(xiàng)，

l

i角檢驗(yàn)?zāi)康?/p>

當(dāng)水準(zhǔn)管氣泡符合時(shí)，視準(zhǔn)軸就處于水平位置，使讀數(shù)正確。

2023/7/29第二章水準(zhǔn)測(cè)量41檢驗(yàn)方法：（圖

2-29）

l

在平坦之地選相距60～80m的A、B兩點(diǎn)，在兩點(diǎn)打入木樁；

l

水準(zhǔn)儀置于

I點(diǎn)（A、B兩點(diǎn)的中點(diǎn)），用雙儀高法測(cè)得A

B兩點(diǎn)的高差h1=a1-b1l

把將儀器搬至

II點(diǎn)（距B點(diǎn)略大于2米），

測(cè)得A、B兩點(diǎn)高差h2=a2-b2l

如果h2=h1，說(shuō)明水準(zhǔn)管軸與視準(zhǔn)軸平行，即i=0。如果h2≠h1則說(shuō)明存在i角誤差：式中Δ=h2-h1=a2-a2′兩點(diǎn)所測(cè)高差之差；

DAB——A、B兩點(diǎn)間的距離；

ρ″——206265″。當(dāng)Δ或i角為正時(shí)，視線向上傾斜，反之向下傾斜。對(duì)于DS3水準(zhǔn)儀，要求i角不大于20，否則應(yīng)進(jìn)行校正。

a2

a2′

a12023/7/2942（四）水準(zhǔn)管軸和視準(zhǔn)軸交叉誤差的檢驗(yàn)和校正由于交叉誤差的影響較小，所以一般工程水準(zhǔn)測(cè)量中可不進(jìn)行此項(xiàng)檢驗(yàn)。對(duì)于精密水準(zhǔn)測(cè)量，則應(yīng)進(jìn)行交叉誤差的檢驗(yàn)。如果需要進(jìn)行這項(xiàng)檢驗(yàn)時(shí)，應(yīng)安排在i角檢驗(yàn)校正之前進(jìn)行。因?yàn)檫@兩項(xiàng)檢?；ハ嘤杏绊懀玦角的檢校最為重要，應(yīng)在最后進(jìn)行。2023/7/29第二章水準(zhǔn)測(cè)量43§2-7水準(zhǔn)測(cè)量的誤差分析

為了保證測(cè)量成果的精度，需要分析研究產(chǎn)生誤差的原因，并采取措施消除或減小誤差的影響。

主要的誤差來(lái)源：儀器觀測(cè)者外界條件2023/7/2944一、儀器誤差

l

儀器校正后的殘余誤差（i角誤差

）

此項(xiàng)誤差與儀器至立尺點(diǎn)的距離成正比。

l

在測(cè)量中，保持前視和后視的距離相等，可消除該項(xiàng)誤差。

l

因某種原因某一測(cè)站的前視（或后視）距離較大，得到補(bǔ)償。那么就在下一測(cè)站上使后視（或前視）距離較大，可使誤差

l

水準(zhǔn)尺的誤差

l

尺長(zhǎng)誤差

：尺長(zhǎng)變化、彎曲引起的誤差，通常限制彎曲度、施加改正數(shù)消除。

l

刻劃誤差：刻劃不準(zhǔn)確引起的誤差，可施加改正數(shù)消除。

l零點(diǎn)誤差：尺底的刻劃值與理論值之差，可采用偶數(shù)站或使用一根水準(zhǔn)尺消除。2023/7/2945二、觀測(cè)誤差氣泡居中的誤差 氣泡居中的精度即水準(zhǔn)管的靈敏度，它主要決定于水準(zhǔn)管的分劃值。為了減小氣泡居中誤差的影響，應(yīng)對(duì)視線長(zhǎng)加以限制，觀測(cè)時(shí)應(yīng)盡量使氣泡精確地居中或符合。讀數(shù)誤差 估讀的誤差與人眼的分辨能力、望遠(yuǎn)鏡的放大率以及視線的長(zhǎng)度有關(guān)。視差影響