1、學習情景學習情景2 2：建立高程控制網：建立高程控制網, ,進行高程控制測量進行高程控制測量工作情境描述：根據施工流程，建立完平面控制網然后進行高程控制網的建立，高程控制需按規范要求根據施工現場情況選取控制點并利用測量儀器將控制點高程引入到施工場地附近學習任務載體：高程控制建立教學內容以商丘工學院校園為學習任務載體。學習任務查閱標準等文獻資料，擬定高程控制實施方案水準儀的使用高程控制網的建立觀測數據記錄、處理和分析學習目標正確識讀工程圖紙，準確從中獲取相關信息根據工程類型制定高程控制網的方案，并分 析實施的可行性水準路線的布設、施測、計算與分析2.1水準測量原理高差法：設水準測量是由A向B進行

2、的，則A點為后視點，A點尺上的讀數a稱為后視讀數；B點為前視點，B點尺上的讀數b稱為前視讀數。因此，高差等于后視讀數減去前視讀數。 ABabHAHBhABHi大地水準面前進方向圖2-1 水準測量原理 bahAB ABABhHH 2.2 DS3水準儀和水準測量的工具一、水準儀的構造（一）望遠鏡望遠鏡是構成水平視線，瞄準目標并對水準尺進行讀數的主要部件。主要有物鏡、對光透鏡、十字絲網和目鏡構成。各部作用：物鏡 成縮小倒立實像；對光透鏡 使像落在十字絲分劃板上；十字絲 對準目標，讀取水準尺上讀數；目鏡 是使十字絲網目標清晰，目鏡對光螺旋調節十字絲清晰度；十字絲分劃板構造：由縱絲、橫絲、中絲組成。十字

3、絲交點與物鏡光心的連線，稱為望遠鏡的視準軸。 （二）水準器 水準器是整平儀器的裝置，有管水準器（水準管）和圓水準器兩種。1水準管 用來對水準儀進行精確整平。2圓水準器 用來對水準儀進行粗略整平。（三）基座 起承上啟下的作用。主要有腳螺旋、軸座、地板和三角壓板構成。用腳螺旋，可粗平儀器。 二水準尺（一）雙面水準尺：可用于三、四等水準測量，分黑紅兩面，黑面以零起算，倒字注記，紅面從4.687或4.787起算（零點差），正字注記，零點差為4.687和4.787的兩根水準組成一對。（二）塔尺：僅用于等外水準測量中，注記有正字和倒字兩種。三尺墊 尺墊由生鐵鑄成，一般為三角形或圓形底板中央有一個突起的半球

4、形圓頂，下有三尖腳，使用時將三尖腳伸入地下、踩實。然后將水準尺立于半球形的頂部，以防水準尺下沉和點位移動。2.3 水準儀的使用基本操作步驟為：安置儀器粗平調焦與照準精平與讀數。一、安置儀器和粗平 調腳架，高度適當，撐穩，架頭目估大致水平（盡量使前、后視距離相等）。然后取出水準儀，用連接螺旋將儀器固定在三腳架上，固定，用腳螺旋使圓水準器氣泡居中，稱為粗平。（注意：氣泡運動方向始終與左手大拇指指向一致）二、調焦與照準1.目鏡調焦（使十字絲成像清晰）2.粗略照準（照門和準星連線對準水準尺）3.物鏡調焦（使水準尺的像最清晰）4. 精確照準（十字絲縱絲照準水準尺邊緣或中央）5.消除視差：反復仔細調節物鏡

5、、目鏡調焦螺旋，直至尺像與十字絲分劃板平面重合。三、精平與讀數 輕動微傾螺旋，使氣泡兩端的像重合（注意：旋轉方向與左半側氣泡投影像的移動方向一致），立即根據中絲讀取讀數。讀至毫米，一般讀四位數。讀完后在檢查氣泡是否居中，如不居中，應再次精平，重新讀數。 2.4 水準測量的施測方法一、水準點和水準路線（一）水準點水準點是水準測量中測高程的依據，用BM表示（水準測量中已知高程的點，稱為水準點）。水準點有兩種：永久性水準點（須做點之記，以便尋找使用）臨時性水準點（二）水準路線 在水準測量中，為了避免觀測、記錄和計算中發生人為誤差，并保證測量成果達到一定的精度要求，必須布設某種形式的水準路線，利用一定

6、的條件來檢驗所測成果的正確性。一般有以下三種形式：1.閉合水準路線：檢驗條件h理=02.附合水準路線：檢驗條件h理=HB-HA3.支水準路線：檢驗條件h往理=h返理三、水準測量的測站檢驗方法：目的：防止在測站上出現問題，過程控制依據：“邊工作邊校核”方法：1.雙面尺法 （h5mm）2.雙儀器高法 （h5mm） 設變儀高約10cm3.雙儀回法 （h5mm）如兩次測的高差之差超過5mm，需重測。四、水準測量成果計算 成果計算時，要先檢查野外觀測手薄，計算各點間高差，經檢核無誤，計算高差閉合差。若符合精度要求，調整閉合差，最后求出各點的高程。（一）、水準測量精度要求：fh容=40 （mm） 平地fh

7、容=12 （mm） 山地其中：Lkm，水準路線長 n測站數nL16站時，用山地公式。如設計單位根據工程性質有具體要求，應按精度要求施測。 1.主要服務方面制、小地區的首級高程控國家高程控制網的加密、21 2.施測方法和要求(1)使用DS3水準儀，紅黑雙面水準尺施測(2)觀測程序為：后(黑) 前(黑) 前(紅) 后(紅)(3)限差要求(三、四等水準測量限差)47874687NO.1NO.2一一對雙面水準尺，紅面起點一根為對雙面水準尺，紅面起點一根為4.687m4.687m，另一根為，另一根為4.787m4.787m。(1) (2) (9) (11)(4) (5) (10) (12) 后后 前前后

8、后-前前后后01前前02后后-前前后后02前前01后后-前前(3) (6) (15)(8) (7) (16)(14) (13) (17)1.5871.5871.2131.2131.4001.4000.7550.7550.3790.3790.5670.5675.2555.2556.1876.18737.437.437.637.6-0.2-0.2-0.2-0.2-1-10 0+0.833+0.833+0.932+0.932+1+1+0.8325+0.83252.1112.1111.7371.7371.9241.9242.1862.1861.8111.8111.9981.9986.7866.7866

9、.6116.61137.437.4 37.5 37.5-0.1-0.1-0.3-0.3-1-10 0-0.074-0.074 -0.175-0.175+1+1-0.0745-0.0745A轉轉1轉轉1轉轉2 視距部分：視距部分： 后視距離后視距離(9)(1)(2) 前視距離前視距離(10)(4)(5) 前、后視距差前、后視距差(11)(9)(10) 前、后視距累積差前、后視距累積差(12)本站本站(11)十前站十前站(12)高差部分：高差部分： 黑面所測高差黑面所測高差(15)(3)(6) 紅面所測高差紅面所測高差(16)(8)(7) 前視尺黑紅面讀數差前視尺黑紅面讀數差(13)(6)+K1(

10、7) 后視尺黑紅面讀數差后視尺黑紅面讀數差(14)(3)+K2(8) 后尺與前尺讀數差之差后尺與前尺讀數差之差(17)=(14)(13) 應等于黑紅面應等于黑紅面所測高差之差，即所測高差之差，即 (17)(15)(16)0.1(1)(1)計算檢核計算檢核差差同同一一水水準準尺尺黑黑紅紅面面讀讀數數前前后后視視距距累累計計差差前前后后視視距距差差(2)(2)測站檢核：黑、紅面高差之差的計算測站檢核：黑、紅面高差之差的計算(3)(3)路線檢核：水準路線閉合差的計算路線檢核：水準路線閉合差的計算2.5三角高程測量原理 三角高程測量是根據兩點間的水平距離和垂直角，計算兩點間的高差。ABivD hAB

11、tanD大地水準面大地水準面HAHB A、B兩點間的高差hAB為：viDhABAB tan B點的高程HB為：viDHhHHABAABAB tan2三角高程測量的對向觀測 三角高程測量一般應進行對向觀測，亦稱直、反覘觀測。 三角高程測量對向觀測，所求得的高差較差不應大于0.4D（m），其中D為水平距離，以km為單位。若符合要求，取兩次高差的平均值作為最終高差。3三角高程測量的施測 （1）將安置經緯儀在測站A上，量儀器高i和覘標高v。 （2）用十字絲的中絲瞄準B點覘標頂端，盤左、盤右觀測，讀取豎直度盤讀數L和R，計算出垂直角。 （3）將經緯儀搬至B點，同法對A點進行觀測。4三角高程測量的計算BA

12、36.286622310 28.53 52. 1 76. 2 04.52 36.28614859 38.50 48. 1 20. 3 10.52 06. 0 11. 007.52 72.10579.1575三角高程測量的精度等級 （1）用測距儀或全站儀測定A、B兩點間的水平距離（或斜距），稱為光電測距三角高程，其精度可達到四等水準測量的精度要求。 （2）用鋼尺測定A、B兩點間的水平距離，稱為經緯儀三角高程，其精度一般只能滿足圖根高程的精度要求 。m05. 02pDWh6三角高程控制測量 用三角高程測量方法測定平面控制點的高程時，可組成閉合或附合的三角高程路線。 用對向觀測所得高差平均值，計算閉

13、合或附合路線的高差閉合差的容許值為：式中 D 各邊的水平距離，km。 當Wh不超過Whp時，按與邊長成正比原則，將Wh反符號分配到個高差之中，然后用改正后的高差，從起算點推算各點高程。返回返回2.6 2.6 地球曲率和大氣折光對高差的影響地球曲率和大氣折光對高差的影響 設地球曲率影響設地球曲率影響的改正，稱球差改的改正，稱球差改正正c，其值從第，其值從第1 1章章可知：可知： RDc22式中式中R為地球曲率半徑，為地球曲率半徑，D為兩點間水平距。為兩點間水平距。由于大氣折光造成瞄準目標光線為曲線，從圖中可看出：由于大氣折光造成瞄準目標光線為曲線，從圖中可看出：ivciRRhABrNMPQA B

14、球 差 改 正氣 差 改 正Dah= D tan a+ i-v+ c-rA Bh= M P + P Q -N BA Bh = D tan a+ i+ c-v-rA B水準面RDRDKcf2243. 02)1 (球差改正與氣差改正后在一起稱為兩差改正球差改正與氣差改正后在一起稱為兩差改正f式中式中K為大氣垂直折光系數，它隨氣溫、氣壓、日照、地為大氣垂直折光系數，它隨氣溫、氣壓、日照、地面情況而改變，一般取平均值面情況而改變，一般取平均值K=0.14。 RDK22大氣折光影響的改正，稱為氣差改正大氣折光影響的改正，稱為氣差改正， 恒為負值。恒為負值。氣差改正的公式為氣差改正的公式為 兩點間距離較遠

15、時，三角高程測量計算公式為：兩點間距離較遠時，三角高程測量計算公式為： fviDhtan 三角高程測量一般采用往返觀測，又稱對向觀測，取往返平均三角高程測量一般采用往返觀測，又稱對向觀測，取往返平均值可以消除兩差的影響。因為值可以消除兩差的影響。因為 由由1站觀測站觀測2點：點： h12=Dtan1+i1-v2+f 由由2站觀測站觀測1點：點： h21=Dtan2+ i2-v 1+f 22)tantan(21)(212121212112vviiDDhhh從上面公式看出兩差從上面公式看出兩差f自動消除了。自動消除了。 返往返取平均得：返往返取平均得：2.7附合水準路線測量（案例教學）附合水準路線

16、的計算 下圖是一附合水準路線等外水準測量示意圖，A、B為已知高程的水準點，1、2、3為待定高程的水準點，h1、h2、h3和h4為各測段觀測高差，n1、n2、n3和n4為各測段測站數，L1、L2、L3和L4為各測段長度。現已知HA65.376m，HB68.623m，各測段站數、長度及高差均注于圖中。h11.575mh22.036mh31.742mh41.446mn18L11.0kmn212L21.2kmn314L31.4kmn416L42.2kmBMA123BMB圖 附合水準路線示意圖1填寫觀測數據和已知數據mm68m068. 0m)376.65m623.68(m315. 3)( ABmhHHhWmm968 . 54040 LWph2計算高差閉合差根據附合水準路線的測站數及路線長度計算每公里測站數 （站/km）16（站/km）故高差閉合差容許值采用平地公式計算。等外水準測量平地高差閉合差容許值Whp的計算公式為： mm68m068. 0m)376.65m623.68(m315. 3)( ABmhHHhW6 . 8km8 . 550 站站Lnmm968 . 54040 LWhp因|fh|fhp|，說明觀測成果精度符合要求，可對高差閉合差進行調整。如果|fh|fhp|，說明觀測成果不符合要求，必須重新測量。3調整高差閉合差高差閉合差調整的原則和方法，是按與測站數或測段長度成正比例