1、工程測量 第二章 水準測量第1頁，共42頁，2022年，5月20日，20點11分，星期三水準測量原理： 利用水準儀提供水平視線，讀取水準尺的讀數(shù)，測定兩點間的高差，有已知點高程推求未知點高程。如圖： hAB = a b HB = HA + hAB大地水準面HibHBHAhAB前進方向高差法Hi= HA+ aHB= Hi-b視線高法AB當a b時，hAB 為正，B高于A ；當a b時， hAB 為負，B低于A。a第2頁，共42頁，2022年，5月20日，20點11分，星期三 高差法：利用高差計算高程。（安置一次儀器測定一個前視點高程時采用） 視線高法：利用視線高計算高程。（安置一次儀器測定多個前

2、視點高程時采用） 水準測量所使用的儀器、工具： 水準儀 水準尺 尺墊返回第3頁，共42頁，2022年，5月20日，20點11分，星期三一、水準儀1、水準儀的等級 DS05、DS1、DS3、DS10、 DS20 D大地測量儀器 S水準儀 數(shù)字 表示儀器的精度，即每公里往、返 測得高差中數(shù)的中誤差（mm）。水準儀的作用是提供一條水平視線； 工程測量中常使用DS3型水準儀，該儀器 標稱精度為3mm/km。第4頁，共42頁，2022年，5月20日，20點11分，星期三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2、DS3型水準儀的主要由望遠鏡、水準器、基

3、座三部分組成。構(gòu)造微傾螺旋第5頁，共42頁，2022年，5月20日，20點11分，星期三（1）望遠鏡：用來瞄準遠處的水準尺進行讀數(shù)； 由物鏡、目鏡、十字絲分劃板、調(diào)焦透鏡、 調(diào)焦螺旋組成；放大率一般為2530倍。視準軸：物鏡中心 與十字絲交點的連線。第6頁，共42頁，2022年，5月20日，20點11分，星期三（2）水準器水準器的作用：整平儀器，使視準軸處于水平位置。圓水準器 作用：粗略整平 結(jié)構(gòu)：如圖所示 精度：一般為 8 10/2mm （氣泡中心偏離零點2mm 所對的圓心角）第7頁，共42頁，2022年，5月20日，20點11分，星期三管水準器 作用：精確整平結(jié)構(gòu)：如圖所示 精度：一般=

4、20/2mm 水準管的分劃值： 氣泡中心偏離零點2mm所對的圓心角。 公式： 分析： R越大，越小，靈敏度越高。 DS3 : R=20.6265米 =20 第8頁，共42頁，2022年，5月20日，20點11分，星期三（3）基座軸座：承托儀器上部腳螺旋：調(diào)節(jié)腳螺旋使圓水準器氣泡居中連接板：連接三腳架組成 軸座腳螺旋連接板第9頁，共42頁，2022年，5月20日，20點11分，星期三二、水準尺和尺墊1、水準尺塔尺 ：可以伸縮，一般全長3m、5m， 用于等外水準測量。雙面尺：不可伸縮，一般全長3m， 用于三、四等水準測量。2、尺墊 僅在轉(zhuǎn)點處豎立水準尺時使用， 防止點位移動和水準尺下沉。返回第10

5、頁，共42頁，2022年，5月20日，20點11分，星期三一、操作步驟1、安置儀器 高度適中、架頭大致水平，固定儀器。 2、粗略整平 目的： 使圓水準氣泡居中， 視準軸粗略水平。 方法（如圖所示）：第11頁，共42頁，2022年，5月20日，20點11分，星期三3、瞄準水準尺 目的：使目標和十字絲成像清晰。 方法： 初步瞄準（用準星對準目標） 目鏡調(diào)焦（使十字絲清晰） 物鏡調(diào)焦（使目標成像清晰） 精確瞄準（使縱絲對準目標）注意：瞄準時應(yīng)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。第12頁，共42頁，2022

6、年，5月20日，20點11分，星期三4、精確整平目的：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。第13頁，共42頁，2022年，5月20日，20點11分，星期三5、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。如圖的讀數(shù) 0.860m注意：讀數(shù)前必須精平， 精平后立即讀數(shù)。第14頁，共42頁，2022年，5月20日，20點11分，星期三二、一個測站的水準測量工作ABab1、安置儀器于AB之間， 立尺于A、B點上；2、粗略整平；3、瞄準A尺，精平、讀數(shù)a， 記錄1.568m；4、瞄準B尺，精平、讀數(shù)b， 記錄1.47

7、1m；5、計算：hAB = a b = 1.568-1.471=0.115m 即B點比A點高0.115m。 hBA = hAB= 0.115m，即 A點比B點低0.115m。第15頁，共42頁，2022年，5月20日，20點11分，星期三三、概念1、測站：測量儀器所安置的地點。2、水準路線：進行水準測量時所行走的路線。3、后視：水準路線的后視方向。4、前視：水準路線的前視方向。5、視線高程：后視高程+后視讀數(shù)。6、視距：水準儀至標尺的水平距離。7、水準點：水準測量的固定標志。8、 水準點高程：指標志點頂面的高程。9、轉(zhuǎn)折點：水準測量中起傳遞高程作用的中間點。水準點返回第16頁，共42頁，202

8、2年，5月20日，20點11分，星期三一、連續(xù)水準測量 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，可得到起終兩點間的高差。B如圖：A、B兩水準點之間，設(shè)3個臨時性的轉(zhuǎn)點。 h1 =a1-b1 h2 =a2-b2 h3 =a3-b3 h4 =a4-b4 hAB= h1+h2+h3+h4ATP1TP2TP3a1b1a2b2a3b3a4b4b2b4AA、B兩點高差計算的一般公式：hAB= =n為測站數(shù)第17頁，共42頁，2022年，5月20日，20點11分，星期三例：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(zhuǎn)點保持穩(wěn)定（高程不變）。

9、ATP1TP2TP32.142B1.2580.9281.2351.6641.4311.6722.074HA=123.446mHB大 地 水 準 面前進方向第18頁，共42頁，2022年，5月20日，20點11分，星期三測站點號 水準尺讀數(shù)后視（a） 前視（b）高差 （m）高程（m）備注 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計算檢核 6.406 5.998測站點號 水準尺讀數(shù)后視（a） 前視（b）高差 （m）高程（m）備注 ab0.4080.

10、408 0.408123.446123.854水 準 測 量 手 簿已知第19頁，共42頁，2022年，5月20日，20點11分，星期三（二）、計算檢核 目的：檢核計算高差和高程計算是否正確。 檢核條件： 如上表所示：等式條件成立，說明計算正確。第20頁，共42頁，2022年，5月20日，20點11分，星期三二、成果檢核 水準測量時，一般將已知水準點和待 測水準點組成一條水準路線； 在水準測量的施測過程中，測站檢核 只能檢核一個測站上是否存在錯誤或誤 差是否超限； 計算檢核只能發(fā)現(xiàn)每頁計算是否有誤； 對一條水準路線來講必須進行成果檢核。第21頁，共42頁，2022年，5月20日，20點11分，

11、星期三1、水準路線的布設(shè)形式 附合水準路線（見圖1） 閉合水準路線（見圖2） 支水準路線（見圖3）BMABMB1234圖1123圖3BMA1234圖2BMA第22頁，共42頁，2022年，5月20日，20點11分，星期三2、檢核的主要內(nèi)容閉合差：觀測值與理論值的差值。 高差閉合差就是高差的觀測值與理論值之差； 用fh表示，即 fh=h測 - h理限差：規(guī)范規(guī)定的的高差閉合差的允許值； 用fh允表示。 等外水準測量要求： 平地： fh允40 （mm） L水準路線的長度，單位km。 山地： fh允12 （mm） n水準路線的測站數(shù)。要求： fh fh允 第23頁，共42頁，2022年，5月20日，

12、20點11分，星期三3、不同形式水準路線fh的計算 附合水準路線： h測=h1+h2+h3+ + hn h理=H終 H始 fh = h測 - h理= h測-（H終 H始） 閉合水準路線： h測= h1+h2+h3+ + hn h理= 0 fh = h測 - h理= h測 支水準路線： h測= h往+ h返 h理= 0 fh = h測 - h理= h往+ h返 返回第24頁，共42頁，2022年，5月20日，20點11分，星期三一、符合水準路線的內(nèi)業(yè)計算 如圖為一符合水準路線：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

13、離見下圖： AB123前進方向第25頁，共42頁，2022年，5月20日，20點11分，星期三備注測段 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 +3.24765.37666.93968.96167.20368.623符合水準測量成果計算表已知已知第26頁，共42頁，2022年，5月20日，

14、20點11分，星期三1、計算閉合差：2、檢核：故其精度符合要求。第27頁，共42頁，2022年，5月20日，20點11分，星期三3、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(yīng)的高差上，得改正后高差。按距離：按測站數(shù)：以第1測段為例，測段改正數(shù)為：檢核：第28頁，共42頁，2022年，5月20日，20點11分，星期三4、計算改正后高差檢核：以第1測段為例，改正后的高差為：5、計算高程如：檢核：否則說明高程計算有誤。第29頁，共42頁，2022年，5月20日，20點11分，星期三二、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

15、路線的計算與附合水準路線基本相同。 4、計算改正后高差： 5、計算各測點高程：第30頁，共42頁，2022年，5月20日，20點11分，星期三三、支水準路線成果計算11、計算閉合差：2、檢核：，故精度符合要求。3、計算高差（取往、返測絕對值的平均值，其符號與往測相同）4、計算高程H1=186.785-1.386=185.399m(HA=186.785m)返回An = 16站第31頁，共42頁，2022年，5月20日，20點11分，星期三一、水準儀的主要軸線及應(yīng)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(guān)系： 圓水準器軸/儀器豎軸 水準管軸/視準軸 十字絲橫絲

16、 豎軸視準軸水準管軸支點微傾螺旋第32頁，共42頁，2022年，5月20日，20點11分，星期三二、水準儀的檢驗和校正1、圓水準器的檢驗和校正目的：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(zhuǎn)180度。 若氣泡仍居中，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。 第33頁，共42頁，2022年，5月20日，20點11分，星期三2、十字絲橫絲的檢校和校正 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。

17、 校正： 松開十字絲的固定螺旋； 微微轉(zhuǎn)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。P十字絲固定螺旋第34頁，共42頁，2022年，5月20日，20點11分，星期三3、水準管軸的檢驗與校正 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第35頁，共42頁，2022年，5月20日，20點11分，星期三儀器搬A點附近，測得高差 h = a2b2； 若 h=h0，則水準管軸/視準

18、軸； 若 h不等于h0，則存在i角。 如圖：式中：DAB 為AB兩點之間的距離 b2b2應(yīng)ABiiia1a1a2b1C2第36頁，共42頁，2022年，5月20日，20點11分，星期三 對于DS3水準儀，當 時，則需校正。3、校正 轉(zhuǎn)動微傾螺旋，使 （此時視準軸水平，水準管氣泡不居中）。 調(diào)節(jié)水準管校正螺絲，使符合氣泡居中。返回第37頁，共42頁，2022年，5月20日，20點11分，星期三誤差來源： 儀器誤差 + 觀測誤差 + 外界條件的影響 一、儀器誤差 1、儀器校正后的殘余誤差主要是i角誤差。 （前后視距相等可消除） 2、水準尺誤差 包括刻劃不準、尺長變化、 尺身彎曲等誤差。（作業(yè)前必須檢驗，前后視 尺交替使用、測站數(shù)為偶數(shù)可減弱或消除）第38頁，共42頁，2022年，5月20日，20點11分，星期三二、