建筑工程測 第二章

1、2. .1 水準(zhǔn)測量原理水準(zhǔn)測量原理 1. 水準(zhǔn)測量基本原理水準(zhǔn)測量基本原理目的：目的：測定兩點(diǎn)的高差測定兩點(diǎn)的高差儀器：儀器：水準(zhǔn)儀水準(zhǔn)儀原理：原理：利用水準(zhǔn)儀提供的水平視線對豎立在兩點(diǎn)之利用水準(zhǔn)儀提供的水平視線對豎立在兩點(diǎn)之間的水準(zhǔn)尺進(jìn)行間的水準(zhǔn)尺進(jìn)行觀測觀測 ，并通過其，并通過其中一個點(diǎn)（中一個點(diǎn)（M M點(diǎn)）點(diǎn)）的高程推算另一的高程推算另一個點(diǎn)個點(diǎn)(N(N點(diǎn)點(diǎn)) )的高的高程。程。2. 水準(zhǔn)測量觀測方法水準(zhǔn)測量觀測方法 （1）高差法：）高差法： 在在M、N兩點(diǎn)間安置水準(zhǔn)儀，在兩點(diǎn)間安置水準(zhǔn)儀，在M、N兩兩點(diǎn)分別豎立水準(zhǔn)尺，利用水準(zhǔn)移的水平視線分別讀取點(diǎn)分別豎立水準(zhǔn)尺，利用水準(zhǔn)移的水平視線

2、分別讀取M點(diǎn)、點(diǎn)、N點(diǎn)上的讀數(shù)點(diǎn)上的讀數(shù)a、b，則兩點(diǎn)的高差為，則兩點(diǎn)的高差為則則N點(diǎn)的高程點(diǎn)的高程HN為為 a：后視讀數(shù)：后視讀數(shù)(后視觀測后視觀測讀數(shù)讀數(shù))；b：前視讀數(shù)前視讀數(shù)( (前視觀測前視觀測讀數(shù)讀數(shù)) )。M M：后視點(diǎn)后視點(diǎn)N N：前視點(diǎn)前視點(diǎn)永遠(yuǎn)是永遠(yuǎn)是后視減前視后視減前視bahMNMNMNhHH（2）視線高法（單站多測法）視線高法（單站多測法） 安置一次儀器可以測算多個點(diǎn)高程的方法。安置一次儀器可以測算多個點(diǎn)高程的方法。首先算出水準(zhǔn)儀的首先算出水準(zhǔn)儀的視線高程視線高程Hi，然后分別，然后分別計(jì)算出各個點(diǎn)的高程：計(jì)算出各個點(diǎn)的高程：bj為第為第j個前視點(diǎn)的讀數(shù)，個前視點(diǎn)的讀數(shù)

3、，Hj為第為第j個前視點(diǎn)的高程。個前視點(diǎn)的高程。這種方法常用于路線縱這種方法常用于路線縱斷面測量。斷面測量。大地水準(zhǔn)面大地水準(zhǔn)面MjbjHMHjHi大地水準(zhǔn)面大地水準(zhǔn)面MjbjHMHjHiaHHMijijbHH(j=1,2,3,)aHHMijijbHH(j=1,2,3,)3. . 連續(xù)水準(zhǔn)測量（路線水準(zhǔn)測量）連續(xù)水準(zhǔn)測量（路線水準(zhǔn)測量） 應(yīng)用前提應(yīng)用前提：兩待測點(diǎn)之間距離較遠(yuǎn)、高差較大，或中間兩待測點(diǎn)之間距離較遠(yuǎn)、高差較大，或中間有障礙。有障礙。方法：方法：加設(shè)若干個臨時立尺點(diǎn)（稱為加設(shè)若干個臨時立尺點(diǎn)（稱為轉(zhuǎn)點(diǎn)轉(zhuǎn)點(diǎn)ZD），依此），依此測定相鄰兩個點(diǎn)的高差，取各高差的代數(shù)和即得到起測定相鄰兩個

4、點(diǎn)的高差，取各高差的代數(shù)和即得到起終兩個點(diǎn)的高差。終兩個點(diǎn)的高差。則則M、N兩點(diǎn)的高差為兩點(diǎn)的高差為 niiniiniiMNbahh111),.,3 , 2 , 1(niiiibah2.2 水水 準(zhǔn)準(zhǔn) 儀儀1. 水準(zhǔn)儀：水準(zhǔn)儀：提供水平視線（平行大地水準(zhǔn)面）的設(shè)備提供水平視線（平行大地水準(zhǔn)面）的設(shè)備2. 水準(zhǔn)儀類型：水準(zhǔn)儀類型：（1）微傾式水準(zhǔn)儀）微傾式水準(zhǔn)儀 （2）自動安平水準(zhǔn)儀）自動安平水準(zhǔn)儀 （3）電子水準(zhǔn)儀）電子水準(zhǔn)儀3. 水準(zhǔn)儀的表示方法（國產(chǎn)儀器）水準(zhǔn)儀的表示方法（國產(chǎn)儀器） DSn：D表示大地測量表示大地測量S表示水準(zhǔn)儀，表示水準(zhǔn)儀，n為數(shù)字表示為數(shù)字表示儀器精度，數(shù)值儀器精度，

5、數(shù)值n越小越小,表示儀器精度越高。如表示儀器精度越高。如DS0.5,表示表示每公里往返測量高差中數(shù)的偶然中誤差每公里往返測量高差中數(shù)的偶然中誤差小于或小于或等于等于0.5mm 4. 常用水準(zhǔn)儀的等級劃分及主要用途常用水準(zhǔn)儀的等級劃分及主要用途一般工程一般工程水準(zhǔn)測量水準(zhǔn)測量國家三四等水國家三四等水準(zhǔn)測量及一般準(zhǔn)測量及一般工程水準(zhǔn)測量工程水準(zhǔn)測量國家二等測國家二等測量及其他精量及其他精密水準(zhǔn)測量密水準(zhǔn)測量國家一等水國家一等水準(zhǔn)測量及地準(zhǔn)測量及地震測量震測量主要用途主要用途儀器精度儀器精度DS10DS3DS1DS0.5儀器系列型號儀器系列型號一般工程一般工程水準(zhǔn)測量水準(zhǔn)測量國家三四等水國家三四等水

6、準(zhǔn)測量及一般準(zhǔn)測量及一般工程水準(zhǔn)測量工程水準(zhǔn)測量國家二等測國家二等測量及其他精量及其他精密水準(zhǔn)測量密水準(zhǔn)測量國家一等水國家一等水準(zhǔn)測量及地準(zhǔn)測量及地震測量震測量主要用途主要用途儀器精度儀器精度DS10DS3DS1DS0.5儀器系列型號儀器系列型號mm5 . 0mm1mm3mm10nS3普通水準(zhǔn)儀n1.水準(zhǔn)儀的構(gòu)造物鏡目鏡圓水準(zhǔn)器管水準(zhǔn)器水平制動螺旋腳螺旋準(zhǔn)星缺口校正螺絲n1.水準(zhǔn)儀的構(gòu)造水準(zhǔn)儀的構(gòu)造物鏡調(diào)焦螺旋腳螺旋水平微動螺旋目鏡調(diào)焦螺旋微傾螺旋三腳架nS3普通水準(zhǔn)儀主要為三部分：主要為三部分：（1）望遠(yuǎn)鏡望遠(yuǎn)鏡 （2）水準(zhǔn)器水準(zhǔn)器 （3）基座基座其中望遠(yuǎn)鏡為主要組成部分。其中望遠(yuǎn)鏡為主要組

7、成部分。水準(zhǔn)儀的主要結(jié)構(gòu)組成水準(zhǔn)儀的主要結(jié)構(gòu)組成望遠(yuǎn)鏡組成及其成像原理望遠(yuǎn)鏡組成及其成像原理望遠(yuǎn)鏡由望遠(yuǎn)鏡由物鏡、目鏡、對光凹透鏡和十字絲物鏡、目鏡、對光凹透鏡和十字絲四個四個主要部分組成。主要部分組成。成像原理：成像原理：目標(biāo)經(jīng)過物鏡和對光凹透鏡的作用，目標(biāo)經(jīng)過物鏡和對光凹透鏡的作用，在鏡筒內(nèi)造成倒立、縮小的實(shí)像，通過調(diào)節(jié)對光在鏡筒內(nèi)造成倒立、縮小的實(shí)像，通過調(diào)節(jié)對光凹透鏡，就可以使像清晰地成在十字絲平面上。凹透鏡，就可以使像清晰地成在十字絲平面上。（望遠(yuǎn)鏡的放大倍數(shù)望遠(yuǎn)鏡的放大倍數(shù)）視準(zhǔn)軸視準(zhǔn)軸n目鏡的作用：目鏡的作用：放大，人眼經(jīng)過目鏡，可以看到目標(biāo)放大，人眼經(jīng)過目鏡，可以看到目標(biāo)的小實(shí)

8、像與十字絲一起放大了的虛像。的小實(shí)像與十字絲一起放大了的虛像。n十字絲的作用：十字絲的作用：提供照準(zhǔn)目標(biāo)的標(biāo)準(zhǔn)。其中心交點(diǎn)提供照準(zhǔn)目標(biāo)的標(biāo)準(zhǔn)。其中心交點(diǎn)和物鏡光心的連線稱為視準(zhǔn)軸，即視線。玻璃片上和物鏡光心的連線稱為視準(zhǔn)軸，即視線。玻璃片上的上、下短絲稱為視距絲。水準(zhǔn)測量就是當(dāng)視線水的上、下短絲稱為視距絲。水準(zhǔn)測量就是當(dāng)視線水平時，用中間橫絲截取水準(zhǔn)尺讀數(shù)。平時，用中間橫絲截取水準(zhǔn)尺讀數(shù)。n視準(zhǔn)軸：視準(zhǔn)軸：十字絲中央交點(diǎn)和物鏡十字絲中央交點(diǎn)和物鏡 光心的連線光心的連線 （水準(zhǔn)儀四條軸線水準(zhǔn)儀四條軸線 之一之一）n豎軸：豎軸：望遠(yuǎn)鏡底部與基座相連的望遠(yuǎn)鏡底部與基座相連的 軸的中心線。軸的中心線。

9、 （水準(zhǔn)儀四條軸水準(zhǔn)儀四條軸 線之一線之一）視距絲視距絲橫絲橫絲水準(zhǔn)器水準(zhǔn)器:衡量衡量視線是否水平、豎軸是否鉛垂視線是否水平、豎軸是否鉛垂的標(biāo)志。的標(biāo)志。圓心是圓水準(zhǔn)器的零點(diǎn)，通過零點(diǎn)和球心的連線（點(diǎn)的法線），稱為圓水準(zhǔn)軸。 當(dāng)氣泡居中時，圓水準(zhǔn)軸就處于鉛垂位置。可使水準(zhǔn)儀的縱軸大致處于鉛垂位置水準(zhǔn)管 水準(zhǔn)管的零點(diǎn)水準(zhǔn)管軸 氣泡居中水準(zhǔn)管分劃值水準(zhǔn)管上兩相鄰分劃線間的圓?。ɑ￠L為2mm）所對的圓心角， R2水準(zhǔn)尺水準(zhǔn)尺用途：用途：用于水準(zhǔn)測量的目標(biāo)點(diǎn)觀測用于水準(zhǔn)測量的目標(biāo)點(diǎn)觀測種類：種類：塔尺和板尺兩種。塔尺是可以伸縮的塔尺和板尺兩種。塔尺是可以伸縮的 塔尺一般長塔尺一般長35米，由三節(jié)組成。

10、板尺一般米，由三節(jié)組成。板尺一般3米。米。水準(zhǔn)尺的刻度與標(biāo)注：水準(zhǔn)尺的刻度與標(biāo)注：精度比較：精度比較：板尺精度高于塔尺。板尺精度高于塔尺。用用 途：途：板尺一般常用于三、四等水準(zhǔn)板尺一般常用于三、四等水準(zhǔn)測量，而塔尺則用于等外水準(zhǔn)測量。測量，而塔尺則用于等外水準(zhǔn)測量。 使用注意事項(xiàng)：使用注意事項(xiàng)：使用前應(yīng)認(rèn)清尺子使用前應(yīng)認(rèn)清尺子刻劃線刻劃線與數(shù)字之間的位置關(guān)系，與數(shù)字之間的位置關(guān)系，是否為正、倒是否為正、倒數(shù)字，數(shù)字，尺底的數(shù)值尺底的數(shù)值。對于塔尺，當(dāng)使用。對于塔尺，當(dāng)使用兩節(jié)以上時應(yīng)注意兩節(jié)以上時應(yīng)注意兩節(jié)接口位置是否對兩節(jié)接口位置是否對準(zhǔn)、卡簧是否卡住準(zhǔn)、卡簧是否卡住。3.水準(zhǔn)儀的使用步驟

11、水準(zhǔn)儀的使用步驟n（1） 水準(zhǔn)儀的安置n 首先打開三腳架，安置三腳架要求高度適當(dāng)、架頭大致水平并牢固穩(wěn)妥。然后把水準(zhǔn)儀用中心連接螺旋連接到三腳架上，取水準(zhǔn)儀時必須握住儀器的堅(jiān)固部位，并確認(rèn)已牢固地連結(jié)在三腳架上之后才可放手。 1.安置儀器 2.粗平 3.瞄準(zhǔn)水淮尺 4.精平 5.讀數(shù)n（2） 粗平nA.先旋轉(zhuǎn)兩個腳螺旋，然后旋轉(zhuǎn)第三個腳螺旋；nB.旋轉(zhuǎn)兩個腳螺旋時必須作相對地轉(zhuǎn)動，即旋轉(zhuǎn)方向應(yīng)相反。nC.氣泡移動方向始終和左手大拇指移動方向一致。n（3） 瞄準(zhǔn)；n 準(zhǔn)星瞄準(zhǔn)、目鏡調(diào)焦、物鏡調(diào)焦、使十字絲豎絲照準(zhǔn)水準(zhǔn)尺。n（4） 精平；（自動安平水準(zhǔn)儀不須此步驟）n 調(diào)微傾螺旋，每次讀數(shù)前都使管

12、水準(zhǔn)氣泡居中。n（5） 讀數(shù)和記錄。視差1. 水準(zhǔn)點(diǎn)及其選擇 水準(zhǔn)測量必須要有已知水準(zhǔn)點(diǎn)（即其高程已知的點(diǎn)，用BM表示，如BM0、BM1等）水準(zhǔn)點(diǎn)選擇：結(jié)合測區(qū)內(nèi)水準(zhǔn)點(diǎn)的分布情況、被測點(diǎn)的分布以及地形地勢情況、所采取的路線形式選擇。水準(zhǔn)點(diǎn)類型：永久性和臨時性水準(zhǔn)點(diǎn)制成：依永久性及臨時性水準(zhǔn)點(diǎn)而制做。4.水準(zhǔn)測量外業(yè)施測2. 水準(zhǔn)路線布置水準(zhǔn)路線布置（1）閉合水準(zhǔn)路線）閉合水準(zhǔn)路線 高差閉合差：高差閉合差：（2）附合水準(zhǔn)路線）附合水準(zhǔn)路線 高差閉合差：高差閉合差：附合水準(zhǔn)路線附合水準(zhǔn)路線閉合水準(zhǔn)路線閉合水準(zhǔn)路線3測hfh)(始終測HHhfh（3）支水準(zhǔn)路線：）支水準(zhǔn)路線：從一水準(zhǔn)點(diǎn)出發(fā)，沿線測量

13、各待定從一水準(zhǔn)點(diǎn)出發(fā)，沿線測量各待定點(diǎn)，其線路既不閉合到原來的已知點(diǎn)，也不附合到點(diǎn)，其線路既不閉合到原來的已知點(diǎn)，也不附合到另一已知點(diǎn)。而是通過往返觀測來檢查觀測差。理另一已知點(diǎn)。而是通過往返觀測來檢查觀測差。理論上往返高差應(yīng)為絕對值相等而符號相反。論上往返高差應(yīng)為絕對值相等而符號相反。（4）結(jié)點(diǎn)水準(zhǔn)網(wǎng)：）結(jié)點(diǎn)水準(zhǔn)網(wǎng)：由若干條單水準(zhǔn)路線相互連接而成由若干條單水準(zhǔn)路線相互連接而成的圖形?？煞譃楦胶纤疁?zhǔn)網(wǎng)及獨(dú)立水準(zhǔn)網(wǎng)。的圖形?？煞譃楦胶纤疁?zhǔn)網(wǎng)及獨(dú)立水準(zhǔn)網(wǎng)。 往 測返支支 水水 準(zhǔn)準(zhǔn) 路路 線線測往 測返支支 水水 準(zhǔn)準(zhǔn) 路路 線線測往 測返支支 水水 準(zhǔn)準(zhǔn) 路路 線線往 測返支支 水水 準(zhǔn)準(zhǔn) 路路

14、 線線測返往hhfh3.普通水準(zhǔn)測量施測程序 在每一測站的水準(zhǔn)測量中，為了能及時發(fā)現(xiàn)觀測中的錯誤，通常采用雙面尺法或兩次儀器高法進(jìn)行觀測，以檢查高差測定中可能發(fā)生的錯誤。 雙面尺法為每一測站上用兩組不同的水準(zhǔn)尺面的讀數(shù)來測定相鄰兩點(diǎn)間的高差，兩次儀器高法為每一測站上用兩次不同儀器高度的水平視線來測定相鄰兩點(diǎn)間的高差。 國家三、四等水準(zhǔn)測量 一測站上水準(zhǔn)儀照準(zhǔn)雙面水準(zhǔn)尺的順序?yàn)椋?.照準(zhǔn)后視標(biāo)尺黑面，進(jìn)行視距絲、中絲讀數(shù)；2.照準(zhǔn)前視標(biāo)尺黑面，進(jìn)行中絲、視距絲讀數(shù)；3.照準(zhǔn)前視標(biāo)尺紅面，進(jìn)行中絲讀數(shù)；4.照準(zhǔn)后視標(biāo)尺紅面，進(jìn)行中絲讀數(shù)； 即“后前前后”（黑、黑、紅、紅）四等水準(zhǔn)測量每站觀測順序也

15、可為“后后前前”（黑、紅、黑、紅）。 等級儀器類型標(biāo)準(zhǔn)視線長度后前視距差后前視距差累計(jì)黑紅面讀數(shù)差黑紅面所測高差之差檢測間歇點(diǎn)高差之差三等S365m3.0m6.0m2.0mm3.0mm3.0mm四等S380m5.0m10.0m3.0mm5.0mm5.0mm5 水準(zhǔn)測量的誤差分析 1 儀器誤差視準(zhǔn)軸與水準(zhǔn)管軸不平行的誤差 視準(zhǔn)軸與水準(zhǔn)管軸 在豎直面上投影的夾角稱i角。aaaSitgiSx 1.i角對讀數(shù)的影響 iSxaaiSxbbABABbabaABhhxxbaxbxah)()()()()(babaABSSixxh0ABbahSS時，i角對高差的影響 水準(zhǔn)尺誤差 水準(zhǔn)尺刻劃不準(zhǔn)確，尺長變化、彎曲

16、等，會影響水準(zhǔn)測量的精度，因此，水準(zhǔn)尺需經(jīng)過檢驗(yàn)才能使用。一對水準(zhǔn)尺的零點(diǎn)差，可在一測段中使測站數(shù)為偶數(shù)的方法予以消除。 2 觀測誤差觀測誤差主要包括有：.精平誤差.調(diào)焦誤差.估讀誤差.水準(zhǔn)尺傾斜誤差 3 外界環(huán)境的影響水準(zhǔn)儀、水準(zhǔn)尺下沉誤差 若水準(zhǔn)儀在測站上隨安置時間的增加而下沉 ，采用“后前前后”的觀測程序可減少儀器下沉對高差的影響。 消除水準(zhǔn)尺下沉的影響 ，辦法有：踩實(shí)尺墊；觀測間隔間將水準(zhǔn)尺從尺墊上取下，以減小下沉量；采用往返觀測，取高差平均值的方法可減弱其對高差影響。 地球曲率和大氣折光的影響 前后視距離相等日照及風(fēng)力引起的誤差光照會造成儀器各部分受熱不均使軸線關(guān)系改變；風(fēng)大時會使儀

17、器抖動、不易精平等；消除和減弱其影響的方法：選擇好的天氣測量，給儀器打傘遮光等。6 水準(zhǔn)測量的成果計(jì)算測量結(jié)果校核測量結(jié)果校核 1）計(jì)算校核：檢查計(jì)算結(jié)果有無錯誤：高差計(jì)算結(jié)果；采用公式是否正確等。 2）測站校核：對每一站的觀測和記錄都及時地在現(xiàn)場進(jìn)行校核。校核方法有：變動儀器高法、雙面尺法或雙儀器法； 3）路線校核：根據(jù)計(jì)算的閉合差，與規(guī)定的允許誤差比較，判斷觀測精度是否合格。 平地 (L 為水準(zhǔn)路線總長度km） 山地 (n為測站總數(shù)）)(40容mmLfh)(12容mmnfh（1）高差閉合差計(jì)算高差閉合差計(jì)算 計(jì)算閉合差及閉合差允許值，寫在計(jì)算閉合差及閉合差允許值，寫在“路線校核路線校核”欄

18、內(nèi)。欄內(nèi)。（2）高差閉合差分配及高程計(jì)算）高差閉合差分配及高程計(jì)算 當(dāng)導(dǎo)線閉合差滿足技術(shù)要求時，可進(jìn)行閉合差分配。分配的原則：改正當(dāng)導(dǎo)線閉合差滿足技術(shù)要求時，可進(jìn)行閉合差分配。分配的原則：改正數(shù)數(shù)v與測站數(shù)與測站數(shù)n（或路線長度（或路線長度L）成正比，與閉合差反號，即）成正比，與閉合差反號，即 各點(diǎn)高程值各點(diǎn)高程值 H0：已知點(diǎn)的高程，已知點(diǎn)的高程，Hi為改正前的高程值。為改正前的高程值。nfvh每站11)(ijiivHH每站7 水準(zhǔn)儀的檢驗(yàn)與校正 水準(zhǔn)儀應(yīng)滿足的條件水準(zhǔn)儀的主要軸線 1、水準(zhǔn)儀應(yīng)滿足的主要條件有：q 水準(zhǔn)管的水準(zhǔn)軸應(yīng)與望遠(yuǎn)鏡的視準(zhǔn)軸平行2、水準(zhǔn)儀應(yīng)滿足的次要條件有：q 圓水準(zhǔn)器的水準(zhǔn)軸應(yīng)與儀器的旋轉(zhuǎn)軸平行q 十字絲的橫絲應(yīng)與儀器的旋轉(zhuǎn)軸垂直水準(zhǔn)管水準(zhǔn)軸望遠(yuǎn)鏡視準(zhǔn)軸圓水準(zhǔn)器水準(zhǔn)軸儀器旋轉(zhuǎn)軸1 水準(zhǔn)儀的檢驗(yàn)與校正圓水準(zhǔn)器水準(zhǔn)軸應(yīng)與儀器旋轉(zhuǎn)軸平行的檢驗(yàn)和校正（1）檢驗(yàn)原理 （2）檢驗(yàn)方法 先用腳螺旋將圓水準(zhǔn)器氣泡居中，然后將儀器旋轉(zhuǎn)，若氣泡仍在居中位置，則表明此項(xiàng)條件已得到滿足；若氣泡有了偏移，則表明條件沒有滿足。氣泡偏移弧長代表了儀器旋轉(zhuǎn)軸和水準(zhǔn)軸的交角的兩倍。 （3）校正校正工作可用裝在圓水準(zhǔn)器下面的校正螺釘來實(shí)現(xiàn)。