第二章水準(zhǔn)測量課件.

1、第二章水準(zhǔn)測量和水準(zhǔn)儀主講人：土建系李敏電話程測量概念測量地面上各點高程的工作，稱為高程測量1、水準(zhǔn)測量(leveling)測量方法2、三角高程測量(trigonometric leveling)3、氣壓高程測量(air pressure leveling)(粗略)4、GPS測量。(GPS leveling)§ 2. 1 水準(zhǔn)測量原理一.水準(zhǔn)測量實質(zhì)： 利用水準(zhǔn)儀提供的 “水平視線力,測量兩 a 點間高差，從而由已知 點高程推算出未知點高Ha程.A后視點a后視讀數(shù)B前視點b前視讀數(shù)A、B兩點間高差 hAB=a-h=后視讀數(shù)-前視讀數(shù)B點的高程HB=HA+hA

2、BB點高程還可通過儀器的視線高程Hi計算詢進(jìn)方向水 準(zhǔn)犬玷氷準(zhǔn)面視線高程HHaHb=H 廠 bhab=a_bHbJI山!動 i tSiiii轉(zhuǎn)點TP (turning point)的概念轉(zhuǎn)點、：若兩點之間距離較遠(yuǎn)，或高差較大時，僅 安置一次儀器便不能測得它們的高差，這時需要加設(shè) 若干個臨時的立尺點，作為傳遞高程的過渡點.H、已知-prL)ri1、 /ILirl3wJ71JLmLi大木鼻如圖：若八B兩點間布設(shè)一些過渡點（轉(zhuǎn)點）1. 2. 3，將其分為n段，則用水準(zhǔn)儀分別測得各段高差為虬， h2. hn,則有：E 2-15 水hAB=hl+ h2+ hn=(aj-bJ + (a2-b2) +(an

3、-bn) =Ea-Eb口 hnnnlgirr卜 z1§ 2. 2. 1水準(zhǔn)儀的構(gòu)造及功能使用水準(zhǔn)儀分類按精度分：DS05. DS1、DS3、DS10、DS20D大地測量S水準(zhǔn)儀數(shù)字一表示儀器的精度，即每千米往、返測得高 差中數(shù)的中誤差（mm）.按構(gòu)造分：自數(shù)字水準(zhǔn)儀寄工程測量中常使用DS3型水準(zhǔn)儀，該儀器精度為土 3mm/km.一、DS3型水準(zhǔn)儀的構(gòu)造主要由窒運錢.水準(zhǔn)器、基座三部分組成。DS?水準(zhǔn)儀的構(gòu)造:乂器各部件的名稱缺口目鏡調(diào)焦螺旋符合水準(zhǔn)器影像觀測鏡DS3水準(zhǔn)儀的構(gòu)造:儀器各部件的名望遠(yuǎn)鏡制 動螺旋微傾螺旋望遠(yuǎn)鏡微動螺旋基座底板目鏡管水準(zhǔn)器管水準(zhǔn)器 校正螺釘圓水準(zhǔn)器 校正螺

4、絲DS 3微傾式水準(zhǔn)儀水準(zhǔn)儀主要由鑿辿、水準(zhǔn)器、墜三部分組成. 1、望遠(yuǎn)鏡(telescope)望遠(yuǎn)鏡由：物鏡、目鏡、調(diào)焦透鏡.十字絲分劃板 (上.中、下絲)組成.視準(zhǔn)軸物鏡的光心與十字絲交點的連線.2、水準(zhǔn)器(bubb 1 e)水準(zhǔn)管(bubble tube)或叫管水準(zhǔn)器：用來標(biāo)志視準(zhǔn) 軸是否水平的裝置，用于精平.圓水準(zhǔn)器(circular bubble):用來標(biāo)示儀器豎軸是 否鉛垂的裝置，用于粗平。特性：氣泡始終向高處移動.當(dāng)水準(zhǔn)管氣泡中心與零點重 此時水準(zhǔn)管軸處于水平位置；若氣西:氣泡居中水準(zhǔn)管圓弧中點o稱為I過零點與內(nèi)壁圓 弧的切線LL,稱 合時，； 泡不居中，則水準(zhǔn)管軸處于傾斜位置。

5、i|iii in I符合水準(zhǔn)器通過符合棱鏡的反射作用，使氣泡兩端的影 像反映在望遠(yuǎn)鏡旁的符合氣泡觀測器中，由觀察窗看氣泡兩端的0代水吊巫QU水沖墨個半像吻合，說明半像的吻合與否，來判斷科 氣泡居中.此時水準(zhǔn)管軸M管水準(zhǔn)器（水準(zhǔn)管） 水準(zhǔn)管2mm的弧長所對應(yīng)的水準(zhǔn)管分劃值水準(zhǔn)管圓弧半徑,p206265"DS3型水準(zhǔn)管分劃值要求不大于為20" /2mm圓水準(zhǔn)器頂面的內(nèi)壁被磨成球面 ,刻有圓分化圈，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) 器軸，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

6、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，-1（T /2mm,故只用于儀器的 整平.主要由軸座.腳螺旋和連接板構(gòu)成。調(diào)節(jié)儀器上的三個螺旋就可以使圓水準(zhǔn)氣泡居中。作用：放在轉(zhuǎn)點上，以防水準(zhǔn)尺下沉.1、水準(zhǔn)尺單面尺：僅有黑白相間的分劃。尺底為 零.雙面尺（直尺或板尺）；黑面尺（基本分 劃）、紅面尺（輔助分劃）；用于三.四等精度以下的水準(zhǔn)測量中.尺面分劃為lcm,每10cm處（E字形刻 劃的尖端）注有阿拉伯?dāng)?shù)字.2、尺墊2.3、水準(zhǔn)儀的使用操作程序：安置水準(zhǔn)儀一粗平一瞄準(zhǔn)水準(zhǔn)尺精平讀數(shù)1、安置水準(zhǔn)儀規(guī)牟2、骨水準(zhǔn)碁IH水冷界校正堺釘特合水屮格、管水準(zhǔn)界 校d «r目特調(diào)集嫦竟

7、4.精平方法：如圖所示，調(diào)節(jié)微傾螺旋，使 水準(zhǔn)管氣泡成像拋物線符石。(1)方法：米、分米,的格數(shù)，毫米估讀。(2 )規(guī)律：讀數(shù)在尺,精平后，用十字若成倒像的，從上往下讀；若成王讀。水準(zhǔn)尺讀數(shù)實例讀數(shù)：0. 712m0. 859m11瞄準(zhǔn)前視標(biāo)尺B的黑面讀數(shù)B兩點間高差(若使用的紅面，所得高差為hAB=a-b=后視讀數(shù)-詢視讀數(shù)他=紅血后視讀數(shù)-紅血前視讀數(shù)±()lOOui讀數(shù)然后重復(fù)前面的(3) (4) (5),精確瞄準(zhǔn)精平§ 2. 4水準(zhǔn)測量的實測方法-一、水準(zhǔn)測量的外業(yè)(一 )1 水準(zhǔn)點(Bench Mark)通過水準(zhǔn)測量方法獲得其高程的高程控制點, 稱為水準(zhǔn)點，一般用

8、BM表示。有永久性和臨時性 兩種。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.有些水準(zhǔn)點也可以設(shè)置在穩(wěn)定的墻上，稱為墻上水 準(zhǔn)點。（二）待定點高程的測量和計算檢核注意：（1）水準(zhǔn)儀安置在離前、后視距離大致相等之處。（2 ）為保證高程傳遞的準(zhǔn)確性，在相鄰測站的觀測過程 中，必須使轉(zhuǎn)點保持穩(wěn)定（離程不變）2、測站檢核測站檢核的方法有兩種:(1)變動儀器高法：即在同一測站上，改變儀器髙度在 10cm以上，兩次測定高差。若兩次測得高差之差在允許范圍內(nèi)(四等水準(zhǔn)測量為5mm,等外水準(zhǔn)測量為6mm),則取其平均值作為 該站的高差.例如：笫一次測

9、得高差：hl=1.236第二次測得高差：h2=1.238 兩次高差之差為2mm,則 該站平均高差為：BMh-1. 237m(2)雙面尺法：即在一測站上儀器高度不變，分別用水準(zhǔn)尺的 黑面、紅面各自測出兩點間的高差，若兩次測出的離差不超過容 許值，則取高差的平均值作為觀測的絡(luò)果.使用黑面讀數(shù)，得高差為hx=axbx使用紅面讀數(shù)，得高差為h紅=玄紅b紅雙面水準(zhǔn)尺：黑面尺的尺底為0. 000米，紅面尺的尺底有兩個 尺常數(shù)，一把尺為4. 687米，另一把尺為4.787米.因此紅面算得 的高差應(yīng)士 0.100m之后，再與黑面高差進(jìn)行比較，即A/t =力黑一(h 紅 土 0.100)= _h黑+ (力tr&

10、#177;0.100) =2水準(zhǔn)測量手簿水準(zhǔn)路線的布設(shè)形式1、閉合水準(zhǔn)路線(closed leveling 1 ine)由已知點BM1已知點BM1理論 _ 八'1 HM 17理論高差等于0,若實際高 差不等于0,則產(chǎn)生高差閉合差fh=少鈿-叢理論=工屜一 o=X/w!，J不能超過允許值，若超過就不符合要求測站點 號水準(zhǔn)尺讀數(shù)(n )高程(«)備注后視(a)前視(b)1BMA1. 134TP11.67711TP11. 444TP21. 324IIITP21. 822TP30.876IVTP31. 820TP41.435VTP41. 422BMB1. 304計算 檢杖EEa -

11、Sb-2、附合水準(zhǔn)路線(annexed level ing 1 ine)由已知點BM1已知點BM2對于附合水準(zhǔn)路線，實測高差:JBM2對于附合水準(zhǔn)路線，理論高差:力理論=（丹終丹始）fh =工代則-（H終H始）不能超過允許值，若超過就不符合要求3、支水準(zhǔn)路線（spur leveling line）由已知點BM1某一待定水準(zhǔn)點A。實際測量:h=工人=D徉+D返理論上:實際測量高差若不等于0 ,則產(chǎn)生高差閉合差fh =工勺主十工"返不能超過允許值，若超過就不符合要求4. 結(jié)點水準(zhǔn)網(wǎng)若測區(qū)范圍較大，或待求點高程較多時，可由若 干條單一水準(zhǔn)路線相互連接構(gòu)成如圖所示的形狀，稱為水準(zhǔn)網(wǎng)。單結(jié)點附

12、合水準(zhǔn)網(wǎng)獨立水準(zhǔn)網(wǎng)對于支水準(zhǔn)路線，有:fh -工俎+工力返對于支水準(zhǔn)路線，有:fh -工俎+工力返三、水準(zhǔn)測量的內(nèi)業(yè)(一)內(nèi)業(yè)進(jìn)行的工作步驟1高差閉合差的計算與校核(closing error)公式：故對于閉合水準(zhǔn)路線，右對于支水準(zhǔn)路線，有:fh -工俎+工力返對于支水準(zhǔn)路線，有:fh -工俎+工力返對于附合水準(zhǔn)路線，有:f遷 7H終-HQ對于支水準(zhǔn)路線，有:fh -工俎+工力返校核對于普通水準(zhǔn)測量:fh = ±40VL適用于平原區(qū)厶容=±12亦適用于山區(qū)，毎公里水準(zhǔn)路線的測站數(shù)超過16站式中，切容高差閉合差限差，單位：mm;L水準(zhǔn)路線長度，單位：km ;n測站數(shù)。2.高差

13、閉合差的分配和計算改正后的高差 高差閉合差的分配按與距離L或測站數(shù)n成正比原則，將高 差閉合差反號分配到各段高差上。按距離：或按測站數(shù):BM1«u_高差閉合差的檢核檢核:計算改正后的高差用測量最初得到的高差加上各段的改正數(shù)，得到 改正后的高差：&改=hf + vf3、計算各待定點改正后的高程用改正后的高差和已知點的高程，來計算各待定 點的高程。Hi = H- +人改（二）水準(zhǔn)測量內(nèi)業(yè)計算舉例【例】如圖按圖根水準(zhǔn)測量施測某附合水準(zhǔn)路線觀測成 果略圖。BM-A和BM-B為已知高程的水準(zhǔn)點，圖中箭頭表 示水準(zhǔn)測量前進(jìn)方向，路線上方的數(shù)字為測得的兩點間 的高差（以m為單位），路線下方

14、數(shù)字為該段路線的長度 （以km為單位），試計算待定點1. 2、3點的高程。1>高差閉合差的計算和校核 計算高差閉合差:fh =工力利（H 終H ,冶）=4.330 一 4.293 = 37（“） 校核高差閉合差（假設(shè)普通水準(zhǔn)測量）無容=±40VZ = ±40丿74 = ±IO8.8（/n/n）fh<fh故可進(jìn)行閉合差分配2、高差閉合差的分配和計算改正后的高差高差閉合差的調(diào)整：片=（一彳% 4）x 1 6 = SmniV-, = （3% 4）x 2.1 = -10.5 ® 10mm v5 =（一彳% 4）x 1 7 = -8.5 = -Sm/n v4 = （“% 4） x 2.0 = lOwzw*2.331BM-A -