園林測量-水準(zhǔn)測量

1、第第2章水準(zhǔn)測量章水準(zhǔn)測量水準(zhǔn)測量水準(zhǔn)測量儀器：水準(zhǔn)儀儀器：水準(zhǔn)儀(光學(xué)、電子光學(xué)、電子)核心：測定兩地之間的高差核心：測定兩地之間的高差關(guān)鍵：視線水平關(guān)鍵：視線水平本章學(xué)習(xí)要點(diǎn)：本章學(xué)習(xí)要點(diǎn)： 1、掌握水準(zhǔn)儀測量地面兩點(diǎn)間高差的原理和方法、掌握水準(zhǔn)儀測量地面兩點(diǎn)間高差的原理和方法 2、掌握水準(zhǔn)尺的讀數(shù)方法、掌握水準(zhǔn)尺的讀數(shù)方法 3、掌握水準(zhǔn)測量的記錄、校核方法、掌握水準(zhǔn)測量的記錄、校核方法 4、掌握自動(dòng)安平水準(zhǔn)儀的操作、掌握自動(dòng)安平水準(zhǔn)儀的操作水準(zhǔn)測量水準(zhǔn)測量利用儀器，提供利用儀器，提供水平視線水平視線，測，測定兩點(diǎn)間的高差，或已知一點(diǎn)高程，推算另定兩點(diǎn)間的高差，或已知一點(diǎn)高程，推算另一點(diǎn)的

2、高程。一點(diǎn)的高程。方法方法水準(zhǔn)測量、三角高程測量、水準(zhǔn)測量、三角高程測量、 GPS高程測量、氣壓高程測量高程測量、氣壓高程測量水準(zhǔn)測量水準(zhǔn)測量精度最高精度最高水準(zhǔn)測量水準(zhǔn)測量2.1 水準(zhǔn)測量原理水準(zhǔn)測量原理 水準(zhǔn)儀水平視線，讀取水平視線在標(biāo)尺上的讀數(shù)，水準(zhǔn)測量方向AB。A點(diǎn)后視點(diǎn)，A尺后視尺， 讀數(shù)a后視讀數(shù)。B點(diǎn)前視點(diǎn)，B尺前視尺， 讀數(shù)b前視讀數(shù)。AB高差 hAB=abA點(diǎn)高程HA已知， 求出B點(diǎn)高程 HB= HA + hAB視線高程 Hi= HA +aB點(diǎn)高程 HB= Hi b常用于施工測量，放樣點(diǎn)的高程。A，B兩點(diǎn)相距較遠(yuǎn)時(shí)，連續(xù)水準(zhǔn)測量。中間設(shè)置轉(zhuǎn)點(diǎn)(TP)，放置尺墊。h1=a1b1

3、， h2=a2b2， h3=a3b3， hn=anbn。hAB= h1 h2 h3 hn= hihAB=aibi（后視讀數(shù)和減去前視讀數(shù)和）（后視讀數(shù)和減去前視讀數(shù)和）2.2 水準(zhǔn)測量的儀器與工具水準(zhǔn)測量的儀器與工具 水準(zhǔn)儀，水準(zhǔn)尺，尺墊。DS3D：大地測量：大地測量S：水準(zhǔn)儀：水準(zhǔn)儀3：水準(zhǔn)儀精度，表示每：水準(zhǔn)儀精度，表示每km往返測量高差平往返測量高差平均數(shù)的中誤差，以毫米計(jì)。均數(shù)的中誤差，以毫米計(jì)。微傾式水準(zhǔn)儀 調(diào)整微傾螺旋管水準(zhǔn)氣泡居中水平視線水平視線(關(guān)鍵關(guān)鍵)，水準(zhǔn)儀望遠(yuǎn)鏡、水準(zhǔn)器、基座。1) 望遠(yuǎn)鏡望遠(yuǎn)鏡作用照準(zhǔn)豎立水準(zhǔn)尺并讀取水準(zhǔn)尺上的讀數(shù)。組成物鏡、調(diào)焦透鏡、十字絲分劃板、目

4、鏡。倒像望遠(yuǎn)鏡，正像望遠(yuǎn)鏡。視準(zhǔn)軸CC物鏡中心物鏡中心與十字絲分劃板中心十字絲分劃板中心連線。中絲讀取視準(zhǔn)軸CC與標(biāo)尺交點(diǎn)的讀數(shù)。上下絲讀取水準(zhǔn)儀到標(biāo)尺的距離( 視距)。十字絲分劃板結(jié)構(gòu)安裝在金屬圓環(huán)上，用四顆校正螺絲固定在望遠(yuǎn)鏡鏡筒上。倒像望遠(yuǎn)鏡成像原理放大倍數(shù)V=DS3水準(zhǔn)儀V一般為30視差：標(biāo)尺像沒成在十字絲分劃板上引起的讀數(shù)誤差消除：望遠(yuǎn)鏡對(duì)準(zhǔn)天空(或明亮背景)， 旋轉(zhuǎn)目鏡目鏡調(diào)焦螺旋，使十字絲分劃板清晰。 望遠(yuǎn)鏡對(duì)準(zhǔn)標(biāo)尺，旋轉(zhuǎn)物鏡物鏡調(diào)焦螺旋，使標(biāo)尺像清晰。望遠(yuǎn)鏡對(duì)準(zhǔn)天空(或明亮背景)旋轉(zhuǎn)目鏡調(diào)焦螺旋，使十字絲分劃板清晰。望遠(yuǎn)鏡對(duì)準(zhǔn)標(biāo)尺，旋轉(zhuǎn)物鏡調(diào)焦螺旋，使標(biāo)尺像清晰。管水準(zhǔn)器 軸L

5、L內(nèi)圓弧中點(diǎn)切切線，氣泡居中時(shí)，LL水平。管水準(zhǔn)器分格值內(nèi)圓弧2mm弧長所對(duì)圓心角。DS3的 =20。管水準(zhǔn)器軸LL望遠(yuǎn)鏡視準(zhǔn)軸CC，精確整平儀器。 2) 水準(zhǔn)器水準(zhǔn)器管水準(zhǔn)器安裝。管水準(zhǔn)器符合棱鏡系統(tǒng)，提高管水準(zhǔn)氣泡的居中精度。圓水準(zhǔn)器 軸LL內(nèi)圓弧中點(diǎn)的法法線，氣泡居中時(shí)，LL鉛垂。圓水準(zhǔn)器格值內(nèi)圓弧2mm弧長所對(duì)圓心角。DS3的 =810。圓水準(zhǔn)器軸LL豎軸VV，用于粗略整平儀器。3) 水準(zhǔn)尺與尺墊水準(zhǔn)尺與尺墊水準(zhǔn)尺：2m5m，有直尺、塔尺、折尺三種類型，常用直尺。直尺A、B尺，兩把一對(duì)， 每把有黑、紅兩面分劃與注記。A尺黑面分劃03m，紅面分劃4.687m7.687m。B尺黑面分劃03

6、m，紅面分劃4.787m7.787m。A、B尺黑面注記的零點(diǎn)差為0，紅面注記的零點(diǎn)差為0.1m。橫線：整數(shù)刻度橫線：整數(shù)刻度三角形：半數(shù)刻度三角形：半數(shù)刻度2.375m1.150m0.710m正像望遠(yuǎn)鏡觀測標(biāo)尺讀數(shù)尺墊轉(zhuǎn)點(diǎn)處放置水準(zhǔn)尺用。生鐵鑄成的三角形板座。2.3微傾式水準(zhǔn)儀的使用微傾式水準(zhǔn)儀的使用水準(zhǔn)測量操作步驟：粗平瞄準(zhǔn)精平讀數(shù) 粗平粗平旋轉(zhuǎn)腳螺旋，使圓水準(zhǔn)器氣泡居中。瞄準(zhǔn)：瞄準(zhǔn)：先目鏡對(duì)光，再物鏡對(duì)光，消除視差。粗略瞄準(zhǔn)：粗略瞄準(zhǔn)：松開制動(dòng)螺旋，照準(zhǔn)標(biāo)尺，使準(zhǔn)星、照門、標(biāo)尺在一直線上。精確瞄準(zhǔn)：精確瞄準(zhǔn)：擰緊制動(dòng)螺旋，從望遠(yuǎn)鏡觀察標(biāo)尺像，旋轉(zhuǎn)微動(dòng)螺旋，使十字絲豎絲位于標(biāo)尺中央。精平：精

7、平：旋轉(zhuǎn)微傾螺旋，使管水準(zhǔn)氣泡居中。管水準(zhǔn)氣泡偏離中點(diǎn)較大時(shí)，旋轉(zhuǎn)微傾螺旋的同時(shí)，從儀器側(cè)面觀測管水準(zhǔn)氣泡的移動(dòng)，使其大致居中，再從管水準(zhǔn)器觀察窗口查看符合情況。從管水準(zhǔn)器觀察窗口查看符合情況讀數(shù)：讀數(shù)：倒像望遠(yuǎn)鏡，從上向下讀，讀中絲所在的值中絲所在的值。m位與dm位直讀標(biāo)尺上的數(shù)字，cm為數(shù)格子，mm位估讀。紅黑面讀數(shù)差為6295-1608=4687。2.4 水準(zhǔn)測量的實(shí)施 1. 水準(zhǔn)點(diǎn)水準(zhǔn)點(diǎn) 測繪部門在全國各地埋設(shè)并測定的高程點(diǎn)稱測繪部門在全國各地埋設(shè)并測定的高程點(diǎn)稱水準(zhǔn)點(diǎn)，用水準(zhǔn)點(diǎn)，用BM（Bench Mark）表示。分永）表示。分永久性與臨時(shí)性久性與臨時(shí)性2種。種。永久水準(zhǔn)點(diǎn)永久水準(zhǔn)點(diǎn)

8、臨時(shí)水準(zhǔn)點(diǎn)臨時(shí)水準(zhǔn)點(diǎn) 通常待定點(diǎn)離水準(zhǔn)點(diǎn)通常待定點(diǎn)離水準(zhǔn)點(diǎn)較遠(yuǎn)較遠(yuǎn)或或高差很大高差很大，就需要連續(xù)多，就需要連續(xù)多次安置儀器才能測定兩點(diǎn)高差，例如下圖：次安置儀器才能測定兩點(diǎn)高差，例如下圖： 第第1站站 ：hA1 =a1- b1 第第2站站 ：h12 =a2- b2 第第3站站 ：h23 =a3- b3.第第n站站 ：hnB =an- bn - h=hAB =a -b已知已知HA，則，則 HB=HA+h2. 水準(zhǔn)測量外業(yè) （復(fù)合水準(zhǔn)測量）測站測站：安置儀器的位置稱為測站：安置儀器的位置稱為測站轉(zhuǎn)點(diǎn)轉(zhuǎn)點(diǎn)：兩站之間的：兩站之間的立尺點(diǎn)立尺點(diǎn)，僅起高，僅起高程傳遞作用，稱為轉(zhuǎn)點(diǎn)。程傳遞作用，稱為轉(zhuǎn)點(diǎn)

9、。112233nnA112233BABHBAN= H +hA假定水準(zhǔn)面設(shè)置轉(zhuǎn)點(diǎn)的目的是減少誤設(shè)置轉(zhuǎn)點(diǎn)的目的是減少誤差，還可測量差，還可測量不通視不通視的兩的兩點(diǎn)間的高程。點(diǎn)間的高程。ABHA 已知已知HB 未知未知大地水準(zhǔn)面大地水準(zhǔn)面TP1a1b1TP2a2b2測站測站測點(diǎn)測點(diǎn)水水 準(zhǔn)準(zhǔn) 尺尺 讀讀 數(shù)數(shù)后后 尺尺 (a)前尺前尺(b)高差高差(m)高程高程(m)1A1852TP10658+1.19421672TP21360+0.312水準(zhǔn)測量外業(yè)動(dòng)畫ABHA 已知已知HB 未知未知大地水準(zhǔn)面大地水準(zhǔn)面TP1TP2a4b4TP3測站測站測點(diǎn)測點(diǎn)水水 準(zhǔn)準(zhǔn) 尺尺 讀讀 數(shù)數(shù)后后 尺尺 (a)前尺

10、前尺(b)高差高差(m)高程高程(m)1A1852TP10658+1.19421672TP21360+0.31231029TP31472-0.44341754B1396+0.35871.63273.053由臨時(shí)水準(zhǔn)點(diǎn)由臨時(shí)水準(zhǔn)點(diǎn)BMA，測未知點(diǎn)，測未知點(diǎn)P，往測兩站，返測兩站，往測兩站，返測兩站。 外業(yè)結(jié)束，每人在室內(nèi)獨(dú)立進(jìn)行內(nèi)業(yè)計(jì)算外業(yè)結(jié)束，每人在室內(nèi)獨(dú)立進(jìn)行內(nèi)業(yè)計(jì)算水準(zhǔn)點(diǎn)水準(zhǔn)點(diǎn)水準(zhǔn)測量等級(jí)：一、二、三、四等與圖根水準(zhǔn)。一、二等為精密水準(zhǔn)測量，三、四等為普通水準(zhǔn)測量。為統(tǒng)一全國高程系統(tǒng)和滿足各種測量的需要國家各級(jí)測繪部門在全國各地埋設(shè)并測定了很多高程點(diǎn)稱水準(zhǔn)點(diǎn)(BM)，分地面點(diǎn)與墻上點(diǎn)。2.

11、5 水準(zhǔn)測量的校核及高程計(jì)算水準(zhǔn)測量的校核及高程計(jì)算水準(zhǔn)測量中，測得的高差總是不可避免含有誤差，必須采取水準(zhǔn)測量中，測得的高差總是不可避免含有誤差，必須采取措施進(jìn)行校核。措施進(jìn)行校核。水準(zhǔn)校核方法水準(zhǔn)校核方法（1）測站校核）測站校核改變儀器高法改變儀器高法雙面尺法雙面尺法（2）路線校核）路線校核閉合水準(zhǔn)路線閉合水準(zhǔn)路線附合水準(zhǔn)路線附合水準(zhǔn)路線支水準(zhǔn)路線支水準(zhǔn)路線一、測站校核一、測站校核 每站高差觀測兩次，以檢核觀測數(shù)據(jù)的正確性。1) 改變儀器高法兩次不同儀器高度的水平視線(改變儀器高度應(yīng)在10cm以上)測定相鄰兩點(diǎn)間的高差，圖根水準(zhǔn)測量兩次高差之差應(yīng)小于，否則應(yīng)重測。 2) 雙面尺法雙面尺法

12、讀取每一把水準(zhǔn)尺的黑面和紅面分劃讀數(shù)，前、后視尺的黑面讀數(shù)計(jì)算出一個(gè)高差，前后視尺的紅面讀數(shù)計(jì)算出另一個(gè)高差，兩次高差之差應(yīng)小于，否則應(yīng)重測。 瞄準(zhǔn)后視點(diǎn)水準(zhǔn)尺黑面分劃精平讀數(shù)； 瞄準(zhǔn)后視點(diǎn)水準(zhǔn)尺紅面分劃精平讀數(shù)； 瞄準(zhǔn)前視點(diǎn)水準(zhǔn)尺黑面分劃精平讀數(shù)； 瞄準(zhǔn)前視點(diǎn)水準(zhǔn)尺紅面分劃精平讀數(shù)。上述觀測順序簡稱為“后后前前”。 二、路線校核二、路線校核水準(zhǔn)路線水準(zhǔn)路線:水準(zhǔn)點(diǎn)之間進(jìn)行水準(zhǔn)測量所經(jīng)過的路線 。閉合水準(zhǔn)路線閉合水準(zhǔn)路線，附合水準(zhǔn)路線附合水準(zhǔn)路線，支水準(zhǔn)路線支水準(zhǔn)路線。檢核條件高差閉合差fh。閉合水準(zhǔn)路線：fh=hi0=hi 。附合水準(zhǔn)路線：fh=hi(HBM2 HBM1)。支水準(zhǔn)路線：fh=

13、h往h返。水準(zhǔn)測量成果處理水準(zhǔn)測量成果處理根據(jù)已知水準(zhǔn)點(diǎn)的高程，水準(zhǔn)路線高差觀測值，分配高差閉合差，計(jì)算出未知點(diǎn)的高程。附合水準(zhǔn)路線fh=hi(H終 H起)。閉合水準(zhǔn)路線fh=hi0=hi 。支水準(zhǔn)路線fh=h往h返。圖根水準(zhǔn)高差閉合差允許值fh允平坦地區(qū)平坦地區(qū) fh允允=40L(mm)或或=10n(mm) 山地fh允=12n(mm)fh fh允時(shí)，可以分配高差閉合差。原則：反號(hào)，按路線長Li(平坦)或測站數(shù)ni(山地)比例分配高差改正數(shù) Vi公式：hiifLLVhiifnnV例例2-1 按圖根水準(zhǔn)測量要求施測某附合水準(zhǔn)路線觀測成果，BMA和BMB為已知高程水準(zhǔn)點(diǎn)，箭頭為水準(zhǔn)測量前進(jìn)方向，路

14、線上方的數(shù)字為測得的兩點(diǎn)間的高差，路線下方數(shù)字為該段路線的長度，試計(jì)算待定點(diǎn)1，2，3點(diǎn)的高程。計(jì)算高差閉合差fh ，限差fh允。fh= hi(HB HA) =4.330-(49.579-45.286)=0.037m=37mm fh允=40L= 407.4=109mmfh fh允 ，可以分配閉合差。2.6 微傾式水準(zhǔn)儀的檢驗(yàn)與校正微傾式水準(zhǔn)儀的檢驗(yàn)與校正(1) 水準(zhǔn)儀的軸線及其應(yīng)滿足的條件水準(zhǔn)儀的軸線及其應(yīng)滿足的條件視準(zhǔn)軸CC、管水準(zhǔn)器軸LL、圓水準(zhǔn)器軸LL、豎軸VV。應(yīng)滿足三個(gè)條件： 圓水準(zhǔn)器軸LL豎軸VV 十字絲分劃板的橫絲豎軸VV； 管水準(zhǔn)器軸LL視準(zhǔn)軸CC。水準(zhǔn)儀的主要軸線 圓水準(zhǔn)器軸

15、LL豎軸VV旋轉(zhuǎn)腳螺旋圓水準(zhǔn)氣泡居中；儀器繞豎軸旋轉(zhuǎn)180，氣泡中心偏離圓水準(zhǔn)器零點(diǎn)時(shí)，關(guān)系不滿足，需要校正。旋轉(zhuǎn)腳螺旋調(diào)整氣泡偏移量的一半。松開圓水準(zhǔn)器固定螺絲，旋轉(zhuǎn)圓水準(zhǔn)器校正螺絲氣泡中心移到圓水準(zhǔn)器零點(diǎn) 。儀器再繞豎軸旋轉(zhuǎn)180，氣泡中心與圓水準(zhǔn)器的零點(diǎn)重合時(shí)，校正完畢，否則還需要重復(fù)前面的校正工作。勿忘擰緊固定螺絲。 十字絲分劃板橫絲豎軸VV整平儀器，十字絲橫絲一端對(duì)準(zhǔn)遠(yuǎn)處一明顯標(biāo)志點(diǎn)，旋緊制動(dòng)螺旋，旋轉(zhuǎn)微動(dòng)螺旋轉(zhuǎn)動(dòng)水準(zhǔn)儀標(biāo)志點(diǎn)始終在橫絲上移動(dòng)橫絲垂直于豎軸。否則，需要校正。旋下十字絲分劃板護(hù)罩用螺絲刀松開四個(gè)壓環(huán)螺絲按橫絲傾斜的反方向轉(zhuǎn)動(dòng)十字絲組件，再檢驗(yàn)。最后應(yīng)擰緊四個(gè)壓環(huán)螺絲。

16、水準(zhǔn)管軸LL視準(zhǔn)軸CC若不平行，則有i角。選擇場地：平坦，A，B兩點(diǎn)相距約80m，立尺。安置水準(zhǔn)儀于兩尺中間，觀測高差hAB=a1b1，不受i角影響。安置水準(zhǔn)儀距B點(diǎn)23m處，觀測高差hAB =a2b2 。兩次高差之差h= hABhAB?！?206265，弧秒值。i”應(yīng)小于20，否則應(yīng)校正。 80hShiAB2.7 自動(dòng)安平水準(zhǔn)儀自動(dòng)安平水準(zhǔn)儀 沒有管水準(zhǔn)器與微傾螺旋沒有管水準(zhǔn)器與微傾螺旋。設(shè)視準(zhǔn)軸水平時(shí)，水準(zhǔn)尺上的正確讀數(shù)為a，圓水準(zhǔn)器粗平，視準(zhǔn)軸相對(duì)于水平面將有微小傾斜角。無補(bǔ)償器時(shí)水準(zhǔn)尺上讀數(shù)設(shè)為a ,物鏡與目鏡間的補(bǔ)償器使進(jìn)入十字絲分劃板的光線偏轉(zhuǎn)。正確讀數(shù)光線經(jīng)補(bǔ)償器后正好通過十字絲

17、分劃板的橫絲，讀出視線水平時(shí)的正確讀數(shù)a 。天津歐波公司DS30自動(dòng)安平水準(zhǔn)儀2.8 電子水準(zhǔn)儀和條碼水準(zhǔn)尺電子水準(zhǔn)儀和條碼水準(zhǔn)尺 世界第一臺(tái)電子精密水準(zhǔn)儀徠卡NA2002,1990年推出。日本拓?fù)淇等毡就負(fù)淇礣opcon DL-101/1021994年推出。年推出。徠卡DNA03/10電子水準(zhǔn)儀模擬器光盤文件“電子水準(zhǔn)儀模擬器徠卡DNA系列DNASim.exe”2.9 水準(zhǔn)測量誤差來源及減弱措施水準(zhǔn)測量誤差來源及減弱措施 儀器誤差、操作誤差和外界環(huán)境的影響儀器誤差、操作誤差和外界環(huán)境的影響(1) 儀器誤差儀器誤差 1) 校正殘余誤差i角誤差 (大于20才需要校正 )，保持前、后視距相等。2)

18、 水準(zhǔn)尺誤差 檢驗(yàn)水準(zhǔn)尺每米間隔平均真長與名義長之差。在一水準(zhǔn)測段的觀測中安排偶數(shù)個(gè)測站予以消除。(2) 操作誤差操作誤差 1) 整平誤差設(shè)分劃值 =20/2mm，視線長為100m，氣泡偏離居中位置0.5格由此引起的讀數(shù)誤差為5mm 。每次讀尺前應(yīng)嚴(yán)格居中管水準(zhǔn)氣泡。2) 讀數(shù)誤差mm位數(shù)字十字絲橫絲在標(biāo)尺厘米分劃內(nèi)位置估讀望遠(yuǎn)鏡內(nèi)看到的橫絲寬度相對(duì)厘米分劃格寬度比例決定了估讀的精度，讀數(shù)誤差與望遠(yuǎn)鏡的放大倍數(shù)及視線長有關(guān)，視線愈長，讀數(shù)誤差愈大，規(guī)范規(guī)定，使用DS3水準(zhǔn)儀進(jìn)行四等水準(zhǔn)測量時(shí)，視線長80m。 3) 視差水準(zhǔn)尺像沒有準(zhǔn)確成在十字絲分劃板上，造成眼睛的觀察位置不同時(shí)，讀出的標(biāo)尺讀數(shù)也不同，由此產(chǎn)生讀數(shù)誤差。 按操作規(guī)定進(jìn)行目鏡對(duì)光，物鏡對(duì)光。(3) 外界條件的影響外界條件的影響1) 儀器下沉和尺墊下沉儀器或水準(zhǔn)尺安置在軟土或植被上產(chǎn)生下沉?！昂笄扒昂蟆钡挠^測順序，削弱儀器下沉的影響，往返觀測取觀測高差的中數(shù)，削弱尺墊下沉的影響。2）水準(zhǔn)尺傾斜讀數(shù)時(shí)，水準(zhǔn)尺應(yīng)豎直。水準(zhǔn)尺前后傾斜，在水準(zhǔn)儀