水準(zhǔn)測量土木工程測量教學(xué)課件1水準(zhǔn)測量土木工程測量教學(xué)課件1本章摘要

本章主要介紹水準(zhǔn)測量原理、水準(zhǔn)儀的基本構(gòu)造和使用、水準(zhǔn)測量的實施方法和成果計算、檢核等內(nèi)容。2本章摘要2測定地面點高程的工作稱為高程測量。按使用儀器和施測方法的不同，高程測量分為水準(zhǔn)測量是精密測量地面點高程最主要的方法。3測定地面點高程的工作稱為高程測量。水準(zhǔn)測量是精密測量地面點高§2.1水準(zhǔn)測量原理圖示圖2-1，A、B兩點高差為：hAB=a-b(2-1)hAB=a-b圖2-1中，A為已知高程點，B為待測高程點，a為后視讀數(shù)，b為前視讀數(shù)。hAB可正可負(fù)。當(dāng)a>b時，hAB為正，B點高于A點；當(dāng)a<b時hAB為負(fù)，即B點低于A點。注意h的下標(biāo)。若已知A點高程為HA，則B點高程為：HB=HA+hAB=HA+(a-b)(2-2)HB=HA+hAB=HA+(a-b)B點高程還可通過儀器的視線高程Hi計算：Hi=HA+aHB=Hi-b(2-3)(2-2式)稱高差法(2-3)式稱儀高法4§2.1水準(zhǔn)測量原理圖示圖2-1，A、B兩點高差§2.2水準(zhǔn)儀和水準(zhǔn)尺DS3型水準(zhǔn)儀，進行水準(zhǔn)測量每千米往、返測高差精度可達±3mm.其主要由望遠鏡、水準(zhǔn)器和基座三部分構(gòu)成。2.2.1DS3微傾式水準(zhǔn)儀的構(gòu)造5§2.2水準(zhǔn)儀和水準(zhǔn)尺DS3型水準(zhǔn)儀，進行水準(zhǔn)測望遠鏡主要由物鏡、鏡筒、調(diào)焦透鏡、十字絲分劃板、目鏡等部件構(gòu)成。2.2.1DS3微傾式水準(zhǔn)儀的構(gòu)造1、望遠鏡6望遠鏡主要由物鏡、鏡筒、調(diào)焦透鏡、十字絲分劃板、目鏡等部件構(gòu)2、水準(zhǔn)器水準(zhǔn)器是用來標(biāo)志視準(zhǔn)軸是否水平或儀器豎軸是否鉛垂的裝置。⑴管水準(zhǔn)器(水準(zhǔn)管)——用來指示視準(zhǔn)軸是否水平水準(zhǔn)管圓弧中點O稱為水準(zhǔn)管零點。過零點與內(nèi)壁圓弧的直線LL，稱為水準(zhǔn)管軸。當(dāng)水準(zhǔn)管氣泡中心與零點重合時，稱氣泡居中，此時水準(zhǔn)管軸處于水平位置；若氣泡不居中，則水準(zhǔn)管軸處于傾斜位置。水準(zhǔn)管零點水準(zhǔn)管軸氣泡居中2.2.1DS3微傾式水準(zhǔn)儀的構(gòu)造72、水準(zhǔn)器水準(zhǔn)器是用來標(biāo)志視準(zhǔn)軸是否水平或儀器豎軸是否鉛垂的2、水準(zhǔn)器⑴管水準(zhǔn)器水準(zhǔn)管2mm的弧長所對應(yīng)的圓心角τ稱為水準(zhǔn)管分劃值。(2-4)R——水準(zhǔn)管圓弧半徑，mmρ——206265″DS3型水準(zhǔn)管分劃值為20″/2mm水準(zhǔn)管分劃值2.2.1DS3微傾式水準(zhǔn)儀的構(gòu)造符合水準(zhǔn)器(提高氣泡居中精度)82、水準(zhǔn)器⑴管水準(zhǔn)器水準(zhǔn)管2mm的弧長所對應(yīng)的圓心角τ稱為水2、水準(zhǔn)器⑵圓水準(zhǔn)器——用來指示豎軸是否豎直。球面中央圓圈，圓圈的圓心稱為水準(zhǔn)器零點。過零點的球面法線，稱為圓水準(zhǔn)軸，當(dāng)圓水準(zhǔn)器氣泡居中時，圓水準(zhǔn)軸處于豎直位置。圓水準(zhǔn)器分劃值是指通過零點的任意一個縱斷面上，氣泡中心偏離2mm的弧長所對圓心角的大小。DS3水準(zhǔn)儀圓水準(zhǔn)器分劃值一般為8′～10′/2mm，故只用于儀器的概略整平。2.2.1DS3微傾式水準(zhǔn)儀的構(gòu)造92、水準(zhǔn)器⑵圓水準(zhǔn)器——用來指示豎軸是否豎直。球面中央圓圈，3、基座主要由軸座、腳螺旋和連接板構(gòu)成。基座用于支承儀器的上部并通過連接螺旋使儀器與三腳架相連。調(diào)節(jié)基座上的三個腳螺旋可使圓水準(zhǔn)器氣泡居中。軸座腳螺旋連接板2.2.1DS3微傾式水準(zhǔn)儀的構(gòu)造103、基座主要由軸座、腳螺旋和連接板構(gòu)成。軸座腳螺旋連接板2.1、水準(zhǔn)尺塔尺——由兩節(jié)或三節(jié)套接而成，長3m或5米，接頭處存在誤差，多用于精度較低的水準(zhǔn)測量中。2、尺墊2.2.2水準(zhǔn)尺和尺墊雙面尺(直尺或板尺)；黑面尺(基本分劃)、紅面尺(輔助分劃)；常數(shù)K1=4.687m，K2=4.787m。用于三、四等精度以下的水準(zhǔn)測量中。111、水準(zhǔn)尺塔尺——由兩節(jié)或三節(jié)套接而成，長3m或5米，接頭處1、安置水準(zhǔn)儀2、粗略整平——目的使儀器豎軸大致鉛直，視準(zhǔn)軸粗略水平。動畫3、瞄準(zhǔn)水準(zhǔn)尺視差——消除視差的方法2.2.3水準(zhǔn)儀的使用121、安置水準(zhǔn)儀2、粗略整平——目的使儀器豎軸大致鉛直，視準(zhǔn)軸4、精確整平——使視準(zhǔn)軸處于精確水平位置5、讀數(shù)0.5cm/格2.2.3水準(zhǔn)儀的使用134、精確整平——使視準(zhǔn)軸處于精確水平位置5、讀數(shù)0.5cm/2.2.3水準(zhǔn)儀的使用142.2.3水準(zhǔn)儀的使用14§2.3水準(zhǔn)測量方法用水準(zhǔn)測量方法測定的高程控制點稱為水準(zhǔn)點(記為BM.(BenchMark))國家水準(zhǔn)點分為一、二、三、四等，按規(guī)范規(guī)定埋設(shè)永久性標(biāo)石標(biāo)志。圖根水準(zhǔn)點和施工測量水準(zhǔn)點常采用臨時性標(biāo)志。二、三等2.3.1水準(zhǔn)點15§2.3水準(zhǔn)測量方法用水準(zhǔn)測量方法測定的高程控制圖2-15轉(zhuǎn)點(TuringPoint)：每站之間的立尺點，僅起高程傳遞作用，稱為轉(zhuǎn)點，簡寫為TP。測站：安置儀器的位置稱為測站。2.3.2水準(zhǔn)測量的實施16圖2-152.3.2水準(zhǔn)測量的實施16每一測站可測得前、后視兩點間的高差，即： h1=a1-b1

h2=a2-b2 ……

hn=an-bn各式相加，得：

hAB=Σh=Σa-ΣbB點高程為：HB=HA+Σh (2-5)hAB=Σh=Σa-ΣbHB=HA+Σh2.3.2水準(zhǔn)測量的實施17每一測站可測得前、后視兩點間的高差，即： h1=a1-b12.3.2水準(zhǔn)測量的實施ab1.3460.9790.3851.2591.2780.7120.6530.5661.8640.5470.7121.2114.5544.1214.1210.4330.43354.63954.2060.433HB=54.206+0.433=54.639182.3.2水準(zhǔn)測量的實施ab1.3460.9790.381、測站檢核⑴變動儀高法——是在同一個測站上用兩次不同的儀器高度(>10cm)，測得兩次高差以相互比較進行檢核。兩次所測高差之差不超過容許值(等外水準(zhǔn)測量容許值為6mm)。否則必須重測。⑵雙面尺法——是儀器的高度不變，而前視和后視上的水準(zhǔn)尺分別用黑和紅面各進行一次讀數(shù)，測得兩次高差，相互進行檢核。若同一水準(zhǔn)尺紅面與黑面讀數(shù)(加常數(shù)后)之差，不超過3mm；且兩次高差之差，又未超過5mm,則取其平均值作為該測站的觀測高差。否則，需要檢查原因，重新觀測。2.3.3水準(zhǔn)測量檢核紅黑面零點差相差100mm，兩個高差也應(yīng)相差l00mm，應(yīng)在紅面高差中加或減100mm后再與黑面高差比較。每次讀數(shù)時均應(yīng)使符合水準(zhǔn)氣泡嚴(yán)密吻合，每個轉(zhuǎn)點均應(yīng)安放尺墊，但所有已知水準(zhǔn)點和待求高程點上不能放置尺墊。191、測站檢核⑴變動儀高法——是在同一個測站上用兩次不同的儀器2、成果檢核⑴符合水準(zhǔn)路線檢核條件為高差閉合差fh=Σh測-(H終-H始) ⑵閉合水準(zhǔn)路線檢核條件為高差閉合差fh=Σh測⑶支水準(zhǔn)路線高差閉合差

fh=Σh往+Σh返 (2-8)fh=Σh往+Σh返2.3.3水準(zhǔn)測量檢核202、成果檢核⑴符合水準(zhǔn)路線檢核條件為fh=Σh測-(H終-H2、成果檢核高差閉合差是各種因素產(chǎn)生的測量誤差，故閉合差的數(shù)值應(yīng)該在容許范圍內(nèi)，否則應(yīng)檢查原因，返工重測。圖根水準(zhǔn)測量高差閉合差容許值為：平地山地(2-9)四等水準(zhǔn)測量高差閉合差容許值為：平地山地(2-10)式中：L為水準(zhǔn)路線總長(km)；n為測站數(shù)2.3.3水準(zhǔn)測量檢核212、成果檢核高差閉合差是各種因素產(chǎn)生的測量誤差，故閉合差的數(shù)§2.4水準(zhǔn)測量成果計算⑴高差閉合差的計算由式(2-6)：fh=Σh測-(HB-HA)=-9.811-(32.509-42.365)=+0.045m=+45mm按山地及圖根水準(zhǔn)精度計算閉合差容許差為：fh容=±12n1/2=±12×241/2=±58mm|fh|<|fh容|，符合圖根水準(zhǔn)測量技術(shù)要求。

fh=Σh測-(HB-HA)=-9.811-(32.509-42.365)=+0.045m=+45mm2.4.1附合水準(zhǔn)路線測量成果計算22§2.4水準(zhǔn)測量成果計算⑴高差閉合差的計算按山地⑵閉合差調(diào)整閉合差的調(diào)整是按與距離或與測站數(shù)成正比例反符號分配到各測段高差中。第i測段高差改正數(shù)按下式計算：式中：n——路線總測站數(shù)；ni——第i段測站數(shù)；

L——路線總長；Di——第i段距離。由式(2-11)算出第一段(A～1)的改正數(shù)為：(2-11)或(2-12)其他各測段改正數(shù)按式(2-11)算出后列入表2-2中。改正數(shù)的總和與高差閉合差大小相等符號相反。每測段實測高差加相應(yīng)的改正數(shù)便得到改正后的高差。2.4.1附合水準(zhǔn)路線測量成果計算23⑵閉合差調(diào)整式中：n——路線總測站數(shù)；ni——第i段測站數(shù)；⑶計算各點高程用改正后的高差，由已知水準(zhǔn)點A開始，逐點算出各點高程，列入表2-2中。由計算得到的B點高程應(yīng)與B點的已知高程相等，以此作為計算檢核。

總測站數(shù)實測高差高差閉合差閉合差容許按2-11、2-12計算調(diào)整值實測高差加改正數(shù)A點已知高程B點已知高程42.365+改正后高差24⑶計算各點高程

總測站數(shù)實測高差高差閉合差閉合差容許按2-閉合水準(zhǔn)路線高差閉合差按式(2-7)計算，若閉合差在容許值范圍內(nèi)，按上述附合水準(zhǔn)路線相同的方法調(diào)整閉合差，并計算高程。2.4.2閉合水準(zhǔn)路線測量成果計算25閉合水準(zhǔn)路線高差閉合差按式(2-7)計算，若閉合差在容許值范§2.5微傾式水準(zhǔn)儀的檢驗與校正各軸線間應(yīng)滿足的幾何條件是:①圓水準(zhǔn)器l軸平行儀器豎軸；②十字絲橫絲垂直儀器豎軸；③水準(zhǔn)管軸平行視準(zhǔn)軸。四條主要軸線:視準(zhǔn)軸CC、水準(zhǔn)管軸LL、圓水準(zhǔn)器軸L′L′儀器豎軸VV水準(zhǔn)儀之所以能提供一條水準(zhǔn)路線，取決于儀器本身的構(gòu)造特點，主要表現(xiàn)在軸線間應(yīng)滿足的幾何條件：26§2.5微傾式水準(zhǔn)儀的檢驗與校正各軸線間應(yīng)滿足的⑴檢驗2.5.1圓水準(zhǔn)器軸平行儀器豎軸的檢驗校正27⑴檢驗2.5.1圓水準(zhǔn)器軸平行儀器豎軸的檢驗校正27⑵校正2.5.1圓水準(zhǔn)器軸平行儀器豎軸的檢驗校正28⑵校正2.5.1圓水準(zhǔn)器軸平行儀器豎軸的檢驗校正28⑴檢驗2.5.2十字絲橫絲垂直儀器豎軸的檢驗與校正29⑴檢驗2.5.2十字絲橫絲垂直儀器豎軸的檢驗與校正29⑵校正改正偏移量的一半。2.5.2十字絲橫絲垂直儀器豎軸的檢驗與校正30⑵校正2.5.2十字絲橫絲垂直儀器豎軸的檢驗與校正30⑴檢驗在高差不大的地面上選擇相距80m左右的A、B兩點…實測的b’與計算得到的b’0應(yīng)相等，則表明水準(zhǔn)管平行視準(zhǔn)軸否則，兩軸不平行，其夾角為：b0’=a’+hAB(2-13)(2-14)DS3水準(zhǔn)儀的i角不得大于20″，否則應(yīng)校正。將儀器搬至距A點2～3m的Ⅱ處，……B點尺上水平視線的正確讀數(shù)為：b’正確讀數(shù)2.5.3水準(zhǔn)管軸平行視準(zhǔn)軸的檢驗與校正31⑴檢驗在高差不大的地面上選擇相距80m左右的A、B兩點…實測⑵校正儀器仍處在Ⅱ處，調(diào)節(jié)微傾螺旋，使中絲在B尺上的讀數(shù)移到b0’,這時視準(zhǔn)軸處于水平位置，但水準(zhǔn)管氣泡不居中(符合氣泡不吻合)。…2.5.3水準(zhǔn)管軸平行視準(zhǔn)軸的檢驗與校正32⑵校正儀器仍處在Ⅱ處，調(diào)節(jié)微傾螺旋，使中絲在B尺上的讀數(shù)移到§2.6水準(zhǔn)測量誤差及其消減方法水準(zhǔn)測量的誤差 包括水準(zhǔn)儀本身的⑴儀器誤差、人為的⑵觀測誤差以及⑶外界條件的影響三個方面。33§2.6水準(zhǔn)測量誤差及其消減方法水準(zhǔn)測量的誤差 ⑴儀器校正后的殘余誤差水準(zhǔn)儀經(jīng)過校正后，不可能絕對滿足水準(zhǔn)管軸平行視準(zhǔn)軸的條件，因而使讀數(shù)產(chǎn)生誤差。這種誤差的影響與距離成正比，只要觀測時注意使前、后視距離相等，便可消除或減弱此項誤差的影響。⑵水準(zhǔn)尺誤差包括水準(zhǔn)尺長度變化、刻劃誤差和零點誤差等。精密水準(zhǔn)測量應(yīng)對水準(zhǔn)尺進行檢定，并對讀數(shù)進行尺長誤差改正。零點誤差在成對使用水準(zhǔn)尺時，可采取設(shè)置偶數(shù)測站的方法來消除；也可在前、后視中使用同一根水準(zhǔn)尺來消除。2.6.1儀器誤差34⑴儀器校正后的殘余誤差水準(zhǔn)儀經(jīng)過校正后，不可能絕對滿足水準(zhǔn)管⑴水準(zhǔn)管氣泡對中誤差水準(zhǔn)管氣泡居中誤差一般為±0.15τ″。符合水準(zhǔn)器，氣泡居中精度可提高一倍。由氣泡居中誤差引起的讀數(shù)誤差為：⑵讀數(shù)誤差——估讀毫米數(shù)的誤差，與人眼分辨能力、望遠鏡放大率以及視線長度有關(guān)。按下式計算：式中：V——望遠鏡放大率；D——視線長；60″——人眼能分辨的最小角度；ρ——206265″；τ——水準(zhǔn)管分劃值。(2-15)(2-16)為保證讀數(shù)精度，各等水準(zhǔn)測量對望遠鏡放大率和最大視線長有相應(yīng)規(guī)定。2.6.2觀測誤差35⑴水準(zhǔn)管氣泡對中誤差水準(zhǔn)管氣泡居中誤差一般為±0.15τ″。⑶視差影響——視差對水準(zhǔn)尺讀數(shù)會產(chǎn)生較大誤差。應(yīng)仔細(xì)調(diào)焦，避免出現(xiàn)視差。⑷水準(zhǔn)尺傾斜——誤差水準(zhǔn)尺傾斜會使讀數(shù)增大，其誤差大小與尺傾斜的角度和在尺上的讀數(shù)大小有關(guān)。2.6.2觀測誤差36⑶視差影響——視差對水準(zhǔn)尺讀數(shù)會產(chǎn)生較大誤差。應(yīng)仔細(xì)調(diào)焦，避⑴儀器下沉選擇堅實的地面作測站，并將腳架踏實。用雙面尺法進行測站檢核時，采用“后、前、前、后”的觀測程度，可減小其影響。⑵尺墊下沉——水平視線在尺上的讀數(shù)b，理論上應(yīng)改算為相應(yīng)水準(zhǔn)面截于水準(zhǔn)尺的讀數(shù)b’，兩者的差值c稱為地球曲率差。測量中當(dāng)前、后視距相等時，通過高差計算可消除該影響。⑶地球曲率的影響(2-17)2.6.3外界條件影響

37⑴儀器下沉選擇堅實的地面作測站，并將腳架踏實。用雙面尺法進行⑷大氣折光影響由于地面上空氣密度不均勻，使I光線發(fā)生折射。因而水準(zhǔn)測量中，實際的讀數(shù)不是水平視線的讀數(shù)，而是一向下彎曲視線的讀數(shù)。兩者之差稱為大氣折光差，用γ表示。在穩(wěn)定的氣象條件下，大氣折光差約為地球曲率差的1/7，即：⑸溫度的影響(2-18)此項誤差可用前、后視距相等的方法來消除。地球曲率差和大氣折光差是同時存在的兩者對讀數(shù)的共同影響可用下式計算：(2-19)2.6.3外界條件影響

38⑷大氣折光影響由于地面上空氣密度不均勻，使I光線發(fā)生折射。因§2.7精密水準(zhǔn)儀和水準(zhǔn)尺精密水準(zhǔn)儀主要用于高等級高程控制測量和精密工程測量中，例如國家一、二等精密水準(zhǔn)測量、高層建筑物沉降觀測、大型精密設(shè)備安裝等測量工作。39§2.7精密水準(zhǔn)儀和水準(zhǔn)尺精密水準(zhǔn)儀主要用于高等精密水準(zhǔn)儀的特點：水準(zhǔn)管分劃值較小，一般設(shè)計為10?/2mm；望遠鏡亮度好，放大率較大，不小于40倍；儀器整體結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，受溫度變化的影響小；為了提高讀數(shù)精度，精密水準(zhǔn)儀上還設(shè)有光學(xué)測微器讀數(shù)系統(tǒng)。2.7.1精密水準(zhǔn)儀構(gòu)造特點及讀數(shù)原理40精密水準(zhǔn)儀的特點：2.7.1精密水準(zhǔn)儀構(gòu)造特點及讀數(shù)原理精密水準(zhǔn)儀必須配有精密水準(zhǔn)尺。這種水準(zhǔn)尺一般是在木質(zhì)尺身的槽內(nèi)，引張一根因瓦合金帶。在帶上標(biāo)有刻劃，數(shù)字注在木尺上。1.97m1.54mm1.97154/2=0.98577m1.48m6.50mm1.48650m基本分劃，分劃值1cm輔助分劃，分劃值1cm2.7.2精密水準(zhǔn)尺及讀數(shù)方法41精密水準(zhǔn)儀必須配有精密水準(zhǔn)尺。這種水準(zhǔn)尺一般是在木質(zhì)尺身的槽§2.8自動安平水準(zhǔn)儀和激光掃平儀42§2.8自動安平水準(zhǔn)儀和激光掃平儀42用自動補償器代替水準(zhǔn)管，只需將水準(zhǔn)儀上的圓水準(zhǔn)器氣泡居中，便可通過中絲讀到水平視線在水準(zhǔn)尺上的讀數(shù)。2.8.1自動安平水準(zhǔn)儀的基本原理43用自動補償器代替水準(zhǔn)管，只需將水準(zhǔn)儀上的圓水準(zhǔn)器氣泡居中，便結(jié)構(gòu)形式較多，國產(chǎn)DSZ3型采用懸吊棱鏡組借助重力作用達到補償。2.8.2自動安平補償器44結(jié)構(gòu)形式較多，國產(chǎn)DSZ3型采用懸吊棱鏡組借助重力作用達到補2.8.2自動安平補償器452.8.2自動安平補償器45激光掃平儀是一種新型的自動安平平面的定位儀器。2.8.3激光掃平儀46激光掃平儀是一種新型的自動安平平面的定位儀器。2.8.3測量地面上兩點之間的高差。即首先測定B點對A點的高差hAB，然后用公式HB=HA+hAB計算待定點高程。水準(zhǔn)測量的實質(zhì)：47測量地面上兩點之間的高差。水準(zhǔn)測量的實質(zhì)：47兩點間的高差等于后視讀數(shù)減前視讀數(shù)高差可正可負(fù)，其正、負(fù)視前后視點的高低而定高差為正，表示前視點B高于后視點A高差為負(fù)，表示前視點B低于后視點AhAB詳解:48兩點間的高差等于后視讀數(shù)減前視讀數(shù)hAB詳解:48習(xí)題與思考題2、3、4、5、6、7、8、949習(xí)題與思考題2、3、4、5、6、7、8、949本章結(jié)束50本章結(jié)束507.1.1地下水圖7-10地下水的類型§5.2sAs§10.2工程地質(zhì)測繪517.1.1地下水圖7-10地下水的類型§5.2sAs§緒論第一章第二章第三章第四章第一部分課程目錄52緒論第一章第二章第三章第四章第一部分課程目錄52一帆風(fēng)順祝同學(xué)們53一帆風(fēng)順祝同學(xué)們53祝同學(xué)們節(jié)日快樂54祝同學(xué)們節(jié)日快樂54水準(zhǔn)測量土木工程測量教學(xué)課件55水準(zhǔn)測量土木工程測量教學(xué)課件1本章摘要

本章主要介紹水準(zhǔn)測量原理、水準(zhǔn)儀的基本構(gòu)造和使用、水準(zhǔn)測量的實施方法和成果計算、檢核等內(nèi)容。56本章摘要2測定地面點高程的工作稱為高程測量。按使用儀器和施測方法的不同，高程測量分為水準(zhǔn)測量是精密測量地面點高程最主要的方法。57測定地面點高程的工作稱為高程測量。水準(zhǔn)測量是精密測量地面點高§2.1水準(zhǔn)測量原理圖示圖2-1，A、B兩點高差為：hAB=a-b(2-1)hAB=a-b圖2-1中，A為已知高程點，B為待測高程點，a為后視讀數(shù)，b為前視讀數(shù)。hAB可正可負(fù)。當(dāng)a>b時，hAB為正，B點高于A點；當(dāng)a<b時hAB為負(fù)，即B點低于A點。注意h的下標(biāo)。若已知A點高程為HA，則B點高程為：HB=HA+hAB=HA+(a-b)(2-2)HB=HA+hAB=HA+(a-b)B點高程還可通過儀器的視線高程Hi計算：Hi=HA+aHB=Hi-b(2-3)(2-2式)稱高差法(2-3)式稱儀高法58§2.1水準(zhǔn)測量原理圖示圖2-1，A、B兩點高差§2.2水準(zhǔn)儀和水準(zhǔn)尺DS3型水準(zhǔn)儀，進行水準(zhǔn)測量每千米往、返測高差精度可達±3mm.其主要由望遠鏡、水準(zhǔn)器和基座三部分構(gòu)成。2.2.1DS3微傾式水準(zhǔn)儀的構(gòu)造59§2.2水準(zhǔn)儀和水準(zhǔn)尺DS3型水準(zhǔn)儀，進行水準(zhǔn)測望遠鏡主要由物鏡、鏡筒、調(diào)焦透鏡、十字絲分劃板、目鏡等部件構(gòu)成。2.2.1DS3微傾式水準(zhǔn)儀的構(gòu)造1、望遠鏡60望遠鏡主要由物鏡、鏡筒、調(diào)焦透鏡、十字絲分劃板、目鏡等部件構(gòu)2、水準(zhǔn)器水準(zhǔn)器是用來標(biāo)志視準(zhǔn)軸是否水平或儀器豎軸是否鉛垂的裝置。⑴管水準(zhǔn)器(水準(zhǔn)管)——用來指示視準(zhǔn)軸是否水平水準(zhǔn)管圓弧中點O稱為水準(zhǔn)管零點。過零點與內(nèi)壁圓弧的直線LL，稱為水準(zhǔn)管軸。當(dāng)水準(zhǔn)管氣泡中心與零點重合時，稱氣泡居中，此時水準(zhǔn)管軸處于水平位置；若氣泡不居中，則水準(zhǔn)管軸處于傾斜位置。水準(zhǔn)管零點水準(zhǔn)管軸氣泡居中2.2.1DS3微傾式水準(zhǔn)儀的構(gòu)造612、水準(zhǔn)器水準(zhǔn)器是用來標(biāo)志視準(zhǔn)軸是否水平或儀器豎軸是否鉛垂的2、水準(zhǔn)器⑴管水準(zhǔn)器水準(zhǔn)管2mm的弧長所對應(yīng)的圓心角τ稱為水準(zhǔn)管分劃值。(2-4)R——水準(zhǔn)管圓弧半徑，mmρ——206265″DS3型水準(zhǔn)管分劃值為20″/2mm水準(zhǔn)管分劃值2.2.1DS3微傾式水準(zhǔn)儀的構(gòu)造符合水準(zhǔn)器(提高氣泡居中精度)622、水準(zhǔn)器⑴管水準(zhǔn)器水準(zhǔn)管2mm的弧長所對應(yīng)的圓心角τ稱為水2、水準(zhǔn)器⑵圓水準(zhǔn)器——用來指示豎軸是否豎直。球面中央圓圈，圓圈的圓心稱為水準(zhǔn)器零點。過零點的球面法線，稱為圓水準(zhǔn)軸，當(dāng)圓水準(zhǔn)器氣泡居中時，圓水準(zhǔn)軸處于豎直位置。圓水準(zhǔn)器分劃值是指通過零點的任意一個縱斷面上，氣泡中心偏離2mm的弧長所對圓心角的大小。DS3水準(zhǔn)儀圓水準(zhǔn)器分劃值一般為8′～10′/2mm，故只用于儀器的概略整平。2.2.1DS3微傾式水準(zhǔn)儀的構(gòu)造632、水準(zhǔn)器⑵圓水準(zhǔn)器——用來指示豎軸是否豎直。球面中央圓圈，3、基座主要由軸座、腳螺旋和連接板構(gòu)成。基座用于支承儀器的上部并通過連接螺旋使儀器與三腳架相連。調(diào)節(jié)基座上的三個腳螺旋可使圓水準(zhǔn)器氣泡居中。軸座腳螺旋連接板2.2.1DS3微傾式水準(zhǔn)儀的構(gòu)造643、基座主要由軸座、腳螺旋和連接板構(gòu)成。軸座腳螺旋連接板2.1、水準(zhǔn)尺塔尺——由兩節(jié)或三節(jié)套接而成，長3m或5米，接頭處存在誤差，多用于精度較低的水準(zhǔn)測量中。2、尺墊2.2.2水準(zhǔn)尺和尺墊雙面尺(直尺或板尺)；黑面尺(基本分劃)、紅面尺(輔助分劃)；常數(shù)K1=4.687m，K2=4.787m。用于三、四等精度以下的水準(zhǔn)測量中。651、水準(zhǔn)尺塔尺——由兩節(jié)或三節(jié)套接而成，長3m或5米，接頭處1、安置水準(zhǔn)儀2、粗略整平——目的使儀器豎軸大致鉛直，視準(zhǔn)軸粗略水平。動畫3、瞄準(zhǔn)水準(zhǔn)尺視差——消除視差的方法2.2.3水準(zhǔn)儀的使用661、安置水準(zhǔn)儀2、粗略整平——目的使儀器豎軸大致鉛直，視準(zhǔn)軸4、精確整平——使視準(zhǔn)軸處于精確水平位置5、讀數(shù)0.5cm/格2.2.3水準(zhǔn)儀的使用674、精確整平——使視準(zhǔn)軸處于精確水平位置5、讀數(shù)0.5cm/2.2.3水準(zhǔn)儀的使用682.2.3水準(zhǔn)儀的使用14§2.3水準(zhǔn)測量方法用水準(zhǔn)測量方法測定的高程控制點稱為水準(zhǔn)點(記為BM.(BenchMark))國家水準(zhǔn)點分為一、二、三、四等，按規(guī)范規(guī)定埋設(shè)永久性標(biāo)石標(biāo)志。圖根水準(zhǔn)點和施工測量水準(zhǔn)點常采用臨時性標(biāo)志。二、三等2.3.1水準(zhǔn)點69§2.3水準(zhǔn)測量方法用水準(zhǔn)測量方法測定的高程控制圖2-15轉(zhuǎn)點(TuringPoint)：每站之間的立尺點，僅起高程傳遞作用，稱為轉(zhuǎn)點，簡寫為TP。測站：安置儀器的位置稱為測站。2.3.2水準(zhǔn)測量的實施70圖2-152.3.2水準(zhǔn)測量的實施16每一測站可測得前、后視兩點間的高差，即： h1=a1-b1

h2=a2-b2 ……

hn=an-bn各式相加，得：

hAB=Σh=Σa-ΣbB點高程為：HB=HA+Σh (2-5)hAB=Σh=Σa-ΣbHB=HA+Σh2.3.2水準(zhǔn)測量的實施71每一測站可測得前、后視兩點間的高差，即： h1=a1-b12.3.2水準(zhǔn)測量的實施ab1.3460.9790.3851.2591.2780.7120.6530.5661.8640.5470.7121.2114.5544.1214.1210.4330.43354.63954.2060.433HB=54.206+0.433=54.639722.3.2水準(zhǔn)測量的實施ab1.3460.9790.381、測站檢核⑴變動儀高法——是在同一個測站上用兩次不同的儀器高度(>10cm)，測得兩次高差以相互比較進行檢核。兩次所測高差之差不超過容許值(等外水準(zhǔn)測量容許值為6mm)。否則必須重測。⑵雙面尺法——是儀器的高度不變，而前視和后視上的水準(zhǔn)尺分別用黑和紅面各進行一次讀數(shù)，測得兩次高差，相互進行檢核。若同一水準(zhǔn)尺紅面與黑面讀數(shù)(加常數(shù)后)之差，不超過3mm；且兩次高差之差，又未超過5mm,則取其平均值作為該測站的觀測高差。否則，需要檢查原因，重新觀測。2.3.3水準(zhǔn)測量檢核紅黑面零點差相差100mm，兩個高差也應(yīng)相差l00mm，應(yīng)在紅面高差中加或減100mm后再與黑面高差比較。每次讀數(shù)時均應(yīng)使符合水準(zhǔn)氣泡嚴(yán)密吻合，每個轉(zhuǎn)點均應(yīng)安放尺墊，但所有已知水準(zhǔn)點和待求高程點上不能放置尺墊。731、測站檢核⑴變動儀高法——是在同一個測站上用兩次不同的儀器2、成果檢核⑴符合水準(zhǔn)路線檢核條件為高差閉合差fh=Σh測-(H終-H始) ⑵閉合水準(zhǔn)路線檢核條件為高差閉合差fh=Σh測⑶支水準(zhǔn)路線高差閉合差

fh=Σh往+Σh返 (2-8)fh=Σh往+Σh返2.3.3水準(zhǔn)測量檢核742、成果檢核⑴符合水準(zhǔn)路線檢核條件為fh=Σh測-(H終-H2、成果檢核高差閉合差是各種因素產(chǎn)生的測量誤差，故閉合差的數(shù)值應(yīng)該在容許范圍內(nèi)，否則應(yīng)檢查原因，返工重測。圖根水準(zhǔn)測量高差閉合差容許值為：平地山地(2-9)四等水準(zhǔn)測量高差閉合差容許值為：平地山地(2-10)式中：L為水準(zhǔn)路線總長(km)；n為測站數(shù)2.3.3水準(zhǔn)測量檢核752、成果檢核高差閉合差是各種因素產(chǎn)生的測量誤差，故閉合差的數(shù)§2.4水準(zhǔn)測量成果計算⑴高差閉合差的計算由式(2-6)：fh=Σh測-(HB-HA)=-9.811-(32.509-42.365)=+0.045m=+45mm按山地及圖根水準(zhǔn)精度計算閉合差容許差為：fh容=±12n1/2=±12×241/2=±58mm|fh|<|fh容|，符合圖根水準(zhǔn)測量技術(shù)要求。

fh=Σh測-(HB-HA)=-9.811-(32.509-42.365)=+0.045m=+45mm2.4.1附合水準(zhǔn)路線測量成果計算76§2.4水準(zhǔn)測量成果計算⑴高差閉合差的計算按山地⑵閉合差調(diào)整閉合差的調(diào)整是按與距離或與測站數(shù)成正比例反符號分配到各測段高差中。第i測段高差改正數(shù)按下式計算：式中：n——路線總測站數(shù)；ni——第i段測站數(shù)；

L——路線總長；Di——第i段距離。由式(2-11)算出第一段(A～1)的改正數(shù)為：(2-11)或(2-12)其他各測段改正數(shù)按式(2-11)算出后列入表2-2中。改正數(shù)的總和與高差閉合差大小相等符號相反。每測段實測高差加相應(yīng)的改正數(shù)便得到改正后的高差。2.4.1附合水準(zhǔn)路線測量成果計算77⑵閉合差調(diào)整式中：n——路線總測站數(shù)；ni——第i段測站數(shù)；⑶計算各點高程用改正后的高差，由已知水準(zhǔn)點A開始，逐點算出各點高程，列入表2-2中。由計算得到的B點高程應(yīng)與B點的已知高程相等，以此作為計算檢核。

總測站數(shù)實測高差高差閉合差閉合差容許按2-11、2-12計算調(diào)整值實測高差加改正數(shù)A點已知高程B點已知高程42.365+改正后高差78⑶計算各點高程

總測站數(shù)實測高差高差閉合差閉合差容許按2-閉合水準(zhǔn)路線高差閉合差按式(2-7)計算，若閉合差在容許值范圍內(nèi)，按上述附合水準(zhǔn)路線相同的方法調(diào)整閉合差，并計算高程。2.4.2閉合水準(zhǔn)路線測量成果計算79閉合水準(zhǔn)路線高差閉合差按式(2-7)計算，若閉合差在容許值范§2.5微傾式水準(zhǔn)儀的檢驗與校正各軸線間應(yīng)滿足的幾何條件是:①圓水準(zhǔn)器l軸平行儀器豎軸；②十字絲橫絲垂直儀器豎軸；③水準(zhǔn)管軸平行視準(zhǔn)軸。四條主要軸線:視準(zhǔn)軸CC、水準(zhǔn)管軸LL、圓水準(zhǔn)器軸L′L′儀器豎軸VV水準(zhǔn)儀之所以能提供一條水準(zhǔn)路線，取決于儀器本身的構(gòu)造特點，主要表現(xiàn)在軸線間應(yīng)滿足的幾何條件：80§2.5微傾式水準(zhǔn)儀的檢驗與校正各軸線間應(yīng)滿足的⑴檢驗2.5.1圓水準(zhǔn)器軸平行儀器豎軸的檢驗校正81⑴檢驗2.5.1圓水準(zhǔn)器軸平行儀器豎軸的檢驗校正27⑵校正2.5.1圓水準(zhǔn)器軸平行儀器豎軸的檢驗校正82⑵校正2.5.1圓水準(zhǔn)器軸平行儀器豎軸的檢驗校正28⑴檢驗2.5.2十字絲橫絲垂直儀器豎軸的檢驗與校正83⑴檢驗2.5.2十字絲橫絲垂直儀器豎軸的檢驗與校正29⑵校正改正偏移量的一半。2.5.2十字絲橫絲垂直儀器豎軸的檢驗與校正84⑵校正2.5.2十字絲橫絲垂直儀器豎軸的檢驗與校正30⑴檢驗在高差不大的地面上選擇相距80m左右的A、B兩點…實測的b’與計算得到的b’0應(yīng)相等，則表明水準(zhǔn)管平行視準(zhǔn)軸否則，兩軸不平行，其夾角為：b0’=a’+hAB(2-13)(2-14)DS3水準(zhǔn)儀的i角不得大于20″，否則應(yīng)校正。將儀器搬至距A點2～3m的Ⅱ處，……B點尺上水平視線的正確讀數(shù)為：b’正確讀數(shù)2.5.3水準(zhǔn)管軸平行視準(zhǔn)軸的檢驗與校正85⑴檢驗在高差不大的地面上選擇相距80m左右的A、B兩點…實測⑵校正儀器仍處在Ⅱ處，調(diào)節(jié)微傾螺旋，使中絲在B尺上的讀數(shù)移到b0’,這時視準(zhǔn)軸處于水平位置，但水準(zhǔn)管氣泡不居中(符合氣泡不吻合)。…2.5.3水準(zhǔn)管軸平行視準(zhǔn)軸的檢驗與校正86⑵校正儀器仍處在Ⅱ處，調(diào)節(jié)微傾螺旋，使中絲在B尺上的讀數(shù)移到§2.6水準(zhǔn)測量誤差及其消減方法水準(zhǔn)測量的誤差 包括水準(zhǔn)儀本身的⑴儀器誤差、人為的⑵觀測誤差以及⑶外界條件的影響三個方面。87§2.6水準(zhǔn)測量誤差及其消減方法水準(zhǔn)測量的誤差 ⑴儀器校正后的殘余誤差水準(zhǔn)儀經(jīng)過校正后，不可能絕對滿足水準(zhǔn)管軸平行視準(zhǔn)軸的條件，因而使讀數(shù)產(chǎn)生誤差。這種誤差的影響與距離成正比，只要觀測時注意使前、后視距離相等，便可消除或減弱此項誤差的影響。⑵水準(zhǔn)尺誤差包括水準(zhǔn)尺長度變化、刻劃誤差和零點誤差等。精密水準(zhǔn)測量應(yīng)對水準(zhǔn)尺進行檢定，并對讀數(shù)進行尺長誤差改正。零點誤差在成對使用水準(zhǔn)尺時，可采取設(shè)置偶數(shù)測站的方法來消除；也可在前、后視中使用同一根水準(zhǔn)尺來消除。2.6.1儀器誤差88⑴儀器校正后的殘余誤差水準(zhǔn)儀經(jīng)過校正后，不可能絕對滿足水準(zhǔn)管⑴水準(zhǔn)管氣泡對中誤差水準(zhǔn)管氣泡居中誤差一般為±0.15τ″。符合水準(zhǔn)器，氣泡居中精度可提高一倍。由氣泡居中誤差引起的讀數(shù)誤差為：⑵讀數(shù)誤差——估讀毫米數(shù)的誤差，與人眼分辨能力、望遠鏡放大率以及視線長度有關(guān)。按下式計算：式中：V——望遠鏡放大率；D——視線長；60″——人眼能分辨的最小角度；ρ——206265″；τ——水準(zhǔn)管分劃值。(2-15)(2-16)為保證讀數(shù)精度，各等水準(zhǔn)測量對望遠鏡放大率和最大視線長有相應(yīng)規(guī)定。2.6.2觀測誤差89⑴水準(zhǔn)管氣泡對中誤差水準(zhǔn)管氣泡居中誤差一般為±0.15τ″。⑶視差影響——視差對水準(zhǔn)尺讀數(shù)會產(chǎn)生較大誤差。應(yīng)仔細(xì)調(diào)焦，避免出現(xiàn)視差。⑷水準(zhǔn)尺傾斜——誤差水準(zhǔn)尺傾斜會使讀數(shù)增大，其誤差大小與尺傾斜的角度和在尺上的讀數(shù)大小有關(guān)。2.6.2觀測誤差90⑶視差影響——視差對水準(zhǔn)尺讀數(shù)會產(chǎn)生較大誤差。應(yīng)仔細(xì)調(diào)焦，避⑴儀器下沉選擇堅實的地面作測站，并將腳架踏實。用雙面尺法進行測站檢核時，采用“后、前、前、后”的觀測程度，可減小其影響。⑵尺墊下沉——水平視線在尺上的讀數(shù)b，理論上應(yīng)改算為相應(yīng)水準(zhǔn)面截于水準(zhǔn)尺的讀數(shù)b’，兩者的差值c稱為地球曲率差。測量中當(dāng)前、后視距相等時，通過高差計算可消除該影響。⑶地球曲率的影響(2-17)2.6.3外界條件影響

91⑴儀器下沉選擇堅實的地面作測站，并將腳架踏實。用雙面尺法進行⑷大氣折光影響由于地