第02章水準(zhǔn)測(cè)量

1、第二章第二章 水準(zhǔn)測(cè)量水準(zhǔn)測(cè)量本章要求：掌握水準(zhǔn)測(cè)量的原理;了解DS3微傾式水準(zhǔn)儀的基本構(gòu)造;掌握水準(zhǔn)儀的操作方法；掌握水準(zhǔn)測(cè)量的外業(yè)觀測(cè)、記錄與計(jì)算;掌握水準(zhǔn)測(cè)量?jī)?nèi)業(yè)成果整理;了解水準(zhǔn)儀應(yīng)滿(mǎn)足的幾何條件及校檢方法;1. 了解水準(zhǔn)測(cè)量誤差來(lái)源。引述高程測(cè)量：測(cè)定地面點(diǎn)的高程的工作。分類(lèi)：三角高程測(cè)量，精度不高；1. 水準(zhǔn)測(cè)量，精度較高。2.1 2.1 水準(zhǔn)測(cè)量原理水準(zhǔn)測(cè)量原理 利用水準(zhǔn)儀提供的水平視線(xiàn)，借助水準(zhǔn)尺，測(cè)定兩點(diǎn)間的高差，進(jìn)而確定待定點(diǎn)的高程。HB = HA + hAB = HA +（a - b) 后視前進(jìn)方向前視aBbHihABAHAHB大地水準(zhǔn)面hAB = a b = 后視 -

2、前視 = HB - HAHA 已知Hi = HA + aHB = Hi b視線(xiàn)高法高差法2.2 DS2.2 DS3 3型水準(zhǔn)儀及其操作型水準(zhǔn)儀及其操作一、DS3型水準(zhǔn)儀的構(gòu)造二、水準(zhǔn)尺與尺墊三、水準(zhǔn)儀的操作儀器和工具水準(zhǔn)儀，水準(zhǔn)尺，尺墊 DS05 1 3 D：大地測(cè)量 S：水準(zhǔn)儀 下標(biāo)：測(cè)量精度，每千米距離高差中誤差限值一、DS3型水準(zhǔn)儀的構(gòu)造水準(zhǔn)器望遠(yuǎn)鏡基座1、基座作用：支撐儀器上部并與三腳架相連；組成： 軸座 腳螺旋：用于粗略整平 底板 三角壓板軸座腳螺旋底板三角壓板2、望遠(yuǎn)鏡：作用：瞄準(zhǔn)、讀數(shù)；組成： 物鏡 物鏡對(duì)光透鏡 目鏡 十字絲分劃板視距絲豎絲中絲視準(zhǔn)軸視準(zhǔn)軸：十字絲交點(diǎn)與物鏡光心

3、的連線(xiàn)。物鏡目鏡物鏡對(duì)光螺旋目鏡對(duì)光螺旋分劃板護(hù)罩制動(dòng)螺旋微動(dòng)螺旋微傾螺旋3、水準(zhǔn)器作用：整平，指示視準(zhǔn)軸是否水平或儀器豎軸是否豎直；組成： 管水準(zhǔn)器 圓水準(zhǔn)器（1）管水準(zhǔn)器-精確整平水準(zhǔn)管軸水準(zhǔn)管軸：過(guò)水準(zhǔn)管零點(diǎn)與內(nèi)表面相切的直線(xiàn)水準(zhǔn)管軸與視準(zhǔn)軸平行水準(zhǔn)管軸與視準(zhǔn)軸平行 水準(zhǔn)儀構(gòu)造滿(mǎn)足的主要條件LL符合水準(zhǔn)器觀測(cè)窗微傾螺旋管水準(zhǔn)器（2）圓水準(zhǔn)器-粗略整平圓水準(zhǔn)器靈敏度比管水準(zhǔn)器低，作為儀器整平操作過(guò)渡之用。圓水準(zhǔn)器軸：過(guò)圓水準(zhǔn)器零點(diǎn)的球面法線(xiàn)LL。圓水準(zhǔn)器軸應(yīng)與儀器豎軸平行水準(zhǔn)儀應(yīng)滿(mǎn)足幾何條件。LL水準(zhǔn)儀的軸線(xiàn)VVLL LLCC二.水準(zhǔn)尺與尺墊 水準(zhǔn)尺：優(yōu)質(zhì)木材或合金制成 分 類(lèi)：雙面尺，塔

4、尺 作 用：讀數(shù)尺墊：鑄鐵制成作用：放尺，防止尺 下沉和點(diǎn)位移 動(dòng)（轉(zhuǎn)點(diǎn)） 三、水準(zhǔn)儀的操作（4步）1安置水準(zhǔn)儀2、粗略整平： 目的：使圓氣泡居中 方法：轉(zhuǎn)腳螺旋，氣泡移動(dòng)方向與左手 大拇指運(yùn)動(dòng)方向一致。123圓水準(zhǔn)器3、瞄準(zhǔn)水準(zhǔn)尺（1）目鏡對(duì)光：十字絲清晰。（2）初步瞄準(zhǔn)：松制動(dòng)，用照門(mén)和準(zhǔn)星粗瞄水準(zhǔn)尺，擰緊制動(dòng)螺旋；（3）物鏡對(duì)光和精確瞄準(zhǔn)：轉(zhuǎn)動(dòng)物鏡對(duì)光螺旋，使象清晰；轉(zhuǎn)動(dòng)微動(dòng)螺旋，使象位于視場(chǎng)中央。（4）消除視差：（影響讀數(shù)的準(zhǔn)確性）視差視差：當(dāng)眼睛在目鏡端上下微微地移動(dòng)，發(fā)現(xiàn)十字絲和水準(zhǔn)尺影象有相對(duì)移動(dòng)現(xiàn)象。 原因原因：目標(biāo)成象平面與十字絲平面不重合。 消除方法消除方法：仔細(xì)反復(fù)對(duì)光。

5、 調(diào)微傾螺旋，使符合水準(zhǔn)器讀數(shù)窗中看到的水準(zhǔn)管氣泡嚴(yán)格居中。 用橫絲讀數(shù)，估讀到毫米。4、精平和讀數(shù)0.786 1.012 6.253小結(jié)：水準(zhǔn)測(cè)量原理：利用水準(zhǔn)儀提供的水平視線(xiàn)，借助水準(zhǔn)尺，測(cè)定兩點(diǎn)間的高差。DS3水準(zhǔn)儀構(gòu)造：基座、望遠(yuǎn)鏡、水準(zhǔn)器；DS3水準(zhǔn)儀使用方法：安置、粗平、瞄準(zhǔn)、精平、讀數(shù)；重要概念：視準(zhǔn)軸、視差2.3 普通水準(zhǔn)測(cè)量及其成果整理普通水準(zhǔn)測(cè)量及其成果整理 一、水準(zhǔn)點(diǎn) 二、水準(zhǔn)路線(xiàn) 三、普通水準(zhǔn)測(cè)量方法 四、水準(zhǔn)測(cè)量成果整理一、水準(zhǔn)點(diǎn)： 高程控制點(diǎn)BM：永久性，臨時(shí)性 注意：畫(huà)好略圖點(diǎn)之記432BMA2BMB二、水準(zhǔn)路線(xiàn)： (1)支水準(zhǔn)路線(xiàn)1BMA123BMA1(3)附合

6、水準(zhǔn)路線(xiàn)(4)水準(zhǔn)網(wǎng)(2)閉合水準(zhǔn)路線(xiàn)BMABMBBMC123三、普通水準(zhǔn)測(cè)量方法HAHB大地水準(zhǔn)面BIa1b1TP1TP2 IIa2b2 IIITP3a3b3IVa4b4hABA已知HA，求待定點(diǎn)B高程HB；設(shè)4站，3個(gè)轉(zhuǎn)點(diǎn)，連續(xù)測(cè)量?jī)牲c(diǎn)之間的高差。水準(zhǔn)測(cè)量手簿水準(zhǔn)測(cè)量手簿日期日期 ： 儀器：儀器： 觀測(cè)：觀測(cè)：班級(jí)班級(jí) ： 小組：小組： 記錄：記錄：測(cè)測(cè)站站測(cè)點(diǎn)測(cè)點(diǎn) 水準(zhǔn)尺讀數(shù)水準(zhǔn)尺讀數(shù)高高 差差高程高程(m)備備注注后后 視視(a)前前 視視(b)+計(jì)算檢核計(jì)算檢核 IBMATP1146711240.343IITP1TP2138516740.289IIITP2TP3186909430.9

7、26IVTP3BMB142512120.21327.35428.547a=6.146 b=4.953+1.482-0.289 28.547-27.354 +1.193 -4.953+1.193 -0.289h=+1.193水準(zhǔn)測(cè)量的檢核：1、計(jì)算檢核： h= a- b=HB-HA2、測(cè)站檢核：（1）變動(dòng)儀器高法：兩次儀器高相差在10cm以上；（2）雙面尺法：（略）儀器高度不變，利用紅黑面兩次測(cè)量高差；變動(dòng)儀器高法：變動(dòng)儀器高法：TP1A1a1a1b1b約10cm水準(zhǔn)測(cè)量手簿（變動(dòng)儀器高法）水準(zhǔn)測(cè)量手簿（變動(dòng)儀器高法）日期日期 ： 儀器：儀器： 觀測(cè)：觀測(cè)：班級(jí)班級(jí) ： 小組：小組： 記錄：記錄

8、：測(cè)站測(cè)站測(cè)點(diǎn)測(cè)點(diǎn)后視讀數(shù)后視讀數(shù)前視讀數(shù)前視讀數(shù)高高 差差(m)平均高差平均高差(m)高程高程(m)備注備注計(jì)計(jì) 算算檢檢 核核1BMATP125150964081123641.5511.5531.5522TP1TP215631387150616780.1760.1720.1743TP2TP313502100-0.75019561200-0.756-0.7534TP3TP409322024-1.09221971103-1.094-1.0935TP4BMB087607720.104088009820.1020.10315.35215.33514.56314.597-0.034-0,017-0.

9、017( a- b)/2 = -0.017h/2=-0.017 3、成果檢核： (1) 附合水準(zhǔn)路線(xiàn)BM7 fh= h測(cè) -（H8-H7） = h測(cè)-（H終-H始）1234BM8BM9123A12(2) 閉合水準(zhǔn)路線(xiàn)h理 =0fh= h測(cè)(3)支水準(zhǔn)路線(xiàn)h往理 = -h返理fh= h往測(cè)+ h返測(cè)小結(jié)：水準(zhǔn)路線(xiàn)：支水準(zhǔn)路線(xiàn)、閉合水準(zhǔn)路線(xiàn)、附合水準(zhǔn)路線(xiàn)；普通水準(zhǔn)測(cè)量方法；水準(zhǔn)測(cè)量的檢核：計(jì)算檢核、測(cè)站檢核、成果檢核；高差閉合差：實(shí)測(cè)高差與理論高差不相等產(chǎn)生的誤差，必須消除。四、水準(zhǔn)測(cè)量成果整理 1、高差閉合差的計(jì)算與檢核fh= h測(cè)-（H終-H始）(2) 閉合水準(zhǔn)路線(xiàn)fh= h測(cè)(1) 支水準(zhǔn)路

10、線(xiàn)fh= h往測(cè)+ h返測(cè)(3) 附合水準(zhǔn)路線(xiàn) 檢核（等外水準(zhǔn)測(cè)量）：)(40mmLfh容)(12mmnfh容平地：L為水準(zhǔn)線(xiàn)路的長(zhǎng)度，取Km為單位山地：N為單程測(cè)站數(shù) 2、高差閉合差的分配和計(jì)算改正后的高差分配原則：與測(cè)站數(shù)（或路線(xiàn)長(zhǎng)度）成正比分配原則：與測(cè)站數(shù)（或路線(xiàn)長(zhǎng)度）成正比反符號(hào)分配。反符號(hào)分配。ihhnnfviihhLLfvi湊整或hhfvi檢核： 改正后的高差：ihiivhh 3、高程計(jì)算H始H1H2H終ihHH后前 4、算例：A123B12站0.8km +2.785 1.3km18站-4.3691.1km13站+1.9800.7km11站+2.345HA=56.345mHB=

11、59.039m 附合水準(zhǔn)路線(xiàn)： 測(cè)段測(cè)段編號(hào)編號(hào)點(diǎn)點(diǎn)名名距離距離L(km)測(cè)站測(cè)站數(shù)數(shù)實(shí)實(shí) 測(cè)測(cè)高高 差差(m)改正數(shù)改正數(shù)(mm)改正后改正后的高差的高差(m)高程高程(m)備注123456789 輔助輔助計(jì)算計(jì)算1234A123B0.8 12 +2.7851.318-4.3691.113 +1.9800.711 +2.345A123B56.34559.0393.954 +2.741fh = 2.741 - (59.039 - 56.345) = + 47 mm- fh / n = - 47/54 = - 0.87(mm)(885412mmfh容-10-16-11-10+2.775-4.38

12、5+1.969+2.33559.12054.73556.704-47+2.694HAH1H2HA相等 閉合水準(zhǔn)路線(xiàn)： 支水準(zhǔn)路線(xiàn)：2111AAAhhh2211212hhh 即：支水準(zhǔn)路線(xiàn)，取其往返高差的絕對(duì)值的平均值為觀測(cè)成果，高差的符號(hào)以往測(cè)為準(zhǔn)。2.4 DS3型水準(zhǔn)儀的檢驗(yàn)與校正一、水準(zhǔn)儀的軸線(xiàn)及其應(yīng)滿(mǎn)足的幾何條件二、水準(zhǔn)儀的檢驗(yàn)與校正（略）一、水準(zhǔn)儀的軸線(xiàn)及其應(yīng)滿(mǎn)足的幾何條件1、水準(zhǔn)儀的軸線(xiàn)VVLL LLCC 1、圓水準(zhǔn)儀器軸LL 應(yīng)平行于儀器的豎軸VV。 2、十字絲的中絲（橫絲）應(yīng)垂直于儀器的豎軸VV。 3、水準(zhǔn)管軸LL應(yīng)平行于視準(zhǔn)軸CC。2、幾何條件：二、水準(zhǔn)儀的檢驗(yàn)與校正 1、圓水

13、準(zhǔn)器軸平行于儀器豎軸的檢驗(yàn)與校正:21）檢驗(yàn)：整平圓氣泡，轉(zhuǎn)180，若氣泡仍居中，條件滿(mǎn)足，否則，需校正。2）校正： 校正螺絲校一半，腳螺旋調(diào)一半。反復(fù)進(jìn)行圓水準(zhǔn)器固緊螺絲校正螺絲 2、十字絲橫絲應(yīng)垂直于儀器豎軸的檢驗(yàn)校正1)檢驗(yàn)：MMMM 2)校正3、水準(zhǔn)管軸平行于視準(zhǔn)軸的檢校ABS1iia1b1S2ib2(b2 )a2a2 hAB (1)在S1處用變儀高法測(cè)AB兩點(diǎn)高差，兩次高差之差不超過(guò)3mm，取平均值得hAB (2)在B點(diǎn)附近（約3米處）的S2點(diǎn)，讀得B尺讀數(shù)b2，求出A尺應(yīng)有讀數(shù)為： a2=b2+hAB 然后，讀A尺讀數(shù)a2 ，如果a2與a2相等，說(shuō)明兩軸平行，否則，存在角值 式中：

14、 h = a2 - a2； = 206265 對(duì)DS3級(jí)微傾水準(zhǔn)儀，i值不得大于20， 否則，需校正。 ABDhi校正： 轉(zhuǎn)微傾螺旋，使中絲對(duì)A尺正確讀數(shù)a2 ，此時(shí)，視準(zhǔn)軸水平，但氣泡偏。用撥針撥動(dòng)水準(zhǔn)管一端的上下兩個(gè)校正螺絲，使氣泡的兩個(gè)半象重合。2.5 水準(zhǔn)測(cè)量的誤差分析及注意事項(xiàng)一、儀器誤差：二、觀測(cè)誤差：三、外界條件的影響：四、水準(zhǔn)測(cè)量注意事項(xiàng)：一、儀器誤差：1、i角殘余誤差。使前后距離相等可抵消。2、水準(zhǔn)尺誤差： 刻劃、尺長(zhǎng)、彎曲： 檢驗(yàn)水準(zhǔn)尺 尺零點(diǎn)誤差：兩尺交替作前后視尺，并使測(cè)站為偶數(shù)，可抵消。二、觀測(cè)誤差：1、水準(zhǔn)管氣泡居中誤差：如D=50m，m= 0.36mm,居中立即讀

15、數(shù)。2、讀數(shù)誤差：如D=50m， mv= 0.5mmDm 215. 0 DVmV063、視差影響： 仔細(xì)對(duì)光4、水準(zhǔn)尺傾斜影響：220)/(2)21(1)cos1(cosbbbbbbb 如， ，b=2m時(shí) =2mmb0b3三、外界條件的影響：1、儀器下沉： 讀數(shù)變小，后、前、前、后觀測(cè)程序2、尺墊下沉： 讀數(shù)變大，往返觀測(cè)取平均3、地球曲率及大氣折光的影響AB大地水準(zhǔn)面與大地水準(zhǔn)面平行水平視線(xiàn)CrfRDc22RDRDr1427122RDRDRDrcf22243. 0142注：前后視距相等可抵消折光后的視線(xiàn)bbba4、溫度影響： 氣泡向溫度高的方向移動(dòng)，產(chǎn)生氣泡居中誤差； 風(fēng)影響儀器的穩(wěn)定； 物象跳動(dòng)影響讀數(shù)。2.6 自動(dòng)安平水準(zhǔn)儀 北京光學(xué)儀器廠(chǎng) 生產(chǎn)的AL100 水準(zhǔn)儀日本賓得產(chǎn)AL-240型日本賓得產(chǎn)自動(dòng)對(duì)焦自動(dòng)安平水準(zhǔn)儀日本索佳產(chǎn)數(shù)字水準(zhǔn)儀2.7 精密水準(zhǔn)儀簡(jiǎn)介 光學(xué)精密水準(zhǔn)儀 數(shù)字精密水準(zhǔn)儀 注：精密水準(zhǔn)儀應(yīng)使用配套的水準(zhǔn)尺 世界上最高精度的電子水準(zhǔn)儀，每公里往返水準(zhǔn)觀測(cè)精度達(dá)0.3mm，最小顯示0.01mm 先進(jìn)的感光讀數(shù)系統(tǒng)