第三章_水準(zhǔn)測(cè)量

1、水準(zhǔn)測(cè)量原理水準(zhǔn)測(cè)量原理水準(zhǔn)儀的構(gòu)造與使用水準(zhǔn)儀的構(gòu)造與使用水準(zhǔn)測(cè)量外業(yè)工作水準(zhǔn)測(cè)量外業(yè)工作水準(zhǔn)測(cè)量?jī)?nèi)業(yè)計(jì)算水準(zhǔn)測(cè)量?jī)?nèi)業(yè)計(jì)算水準(zhǔn)儀的水準(zhǔn)儀的檢驗(yàn)與校正檢驗(yàn)與校正水準(zhǔn)測(cè)量的誤差分析水準(zhǔn)測(cè)量的誤差分析其他水準(zhǔn)儀簡(jiǎn)介其他水準(zhǔn)儀簡(jiǎn)介第三章 水準(zhǔn)測(cè)量水準(zhǔn)測(cè)量原理：水準(zhǔn)測(cè)量原理： 利用水準(zhǔn)儀提供水平視線，利用水準(zhǔn)儀提供水平視線，讀取水準(zhǔn)尺的讀數(shù)，測(cè)定兩點(diǎn)讀取水準(zhǔn)尺的讀數(shù)，測(cè)定兩點(diǎn)間的高差，由間的高差，由已知點(diǎn)已知點(diǎn)高程推求高程推求未知點(diǎn)高程。如圖：未知點(diǎn)高程。如圖： h hABAB = a b = a b H HB B = H = HA A + h + hABAB大地水準(zhǔn)面HibHBHAhAB前進(jìn)方向高差

2、法高差法Hi= HA+ aHB= Hi-b視線高法視線高法AB當(dāng)當(dāng)a ba b時(shí)，時(shí)，h hABAB為正，為正，B B高于高于A A ；當(dāng)當(dāng)a ba b時(shí)，時(shí)，h hABAB為負(fù)，為負(fù)，B B低于低于A A。a返回B水準(zhǔn)儀水準(zhǔn)儀水準(zhǔn)尺水準(zhǔn)尺后視讀數(shù)后視讀數(shù)前視讀數(shù)前視讀數(shù)前進(jìn)方向前進(jìn)方向水準(zhǔn)儀的等級(jí)水準(zhǔn)儀的等級(jí) DSDS0505、DSDS1 1、DSDS3 3、DSDS1010、 DSDS2020 D D大地測(cè)量?jī)x器大地測(cè)量?jī)x器 S S水準(zhǔn)儀水準(zhǔn)儀 數(shù)字?jǐn)?shù)字表示儀器的精度（即每公里往、返表示儀器的精度（即每公里往、返測(cè)得高差中數(shù)的中誤差（測(cè)得高差中數(shù)的中誤差（mmmm） 工程測(cè)量中常使用工程測(cè)

3、量中常使用DSDS3 3型水準(zhǔn)儀，該儀器標(biāo)稱(chēng)精型水準(zhǔn)儀，該儀器標(biāo)稱(chēng)精度為度為3mm/km3mm/km。水準(zhǔn)儀的基本構(gòu)造水準(zhǔn)儀的基本構(gòu)造目鏡水準(zhǔn)管目鏡圓水準(zhǔn)器校正螺釘微動(dòng)螺旋制動(dòng)螺旋對(duì)光螺旋物鏡準(zhǔn)星缺口水準(zhǔn)管圓水準(zhǔn)器三腳架腳螺旋微傾螺旋望遠(yuǎn)鏡：用來(lái)瞄準(zhǔn)遠(yuǎn)處的水準(zhǔn)尺進(jìn)行讀數(shù)；望遠(yuǎn)鏡：用來(lái)瞄準(zhǔn)遠(yuǎn)處的水準(zhǔn)尺進(jìn)行讀數(shù)； 由由物鏡、目鏡、十字絲分劃板、調(diào)焦透鏡物鏡、目鏡、十字絲分劃板、調(diào)焦透鏡物鏡物鏡調(diào)焦透鏡調(diào)焦透鏡十字絲分劃板十字絲分劃板目鏡目鏡水準(zhǔn)器水準(zhǔn)器是用以指示視線水平或豎軸是否豎直的裝置。是用以指示視線水平或豎軸是否豎直的裝置。水準(zhǔn)器水準(zhǔn)器長(zhǎng)水準(zhǔn)管長(zhǎng)水準(zhǔn)管圓水準(zhǔn)器圓水準(zhǔn)器長(zhǎng)水準(zhǔn)管長(zhǎng)水準(zhǔn)管圓水準(zhǔn)器

4、圓水準(zhǔn)器圓水準(zhǔn)軸圓水準(zhǔn)軸水準(zhǔn)軸水準(zhǔn)軸圓水準(zhǔn)器圓水準(zhǔn)器圓水準(zhǔn)器水準(zhǔn)管軸圓水準(zhǔn)器水準(zhǔn)管軸圓水準(zhǔn)器校正螺旋圓水準(zhǔn)器校正螺旋圓水準(zhǔn)器的作用：粗略整平圓水準(zhǔn)器的作用：粗略整平氣泡氣泡液體液體長(zhǎng)長(zhǎng) 水水 準(zhǔn)準(zhǔn) 管管長(zhǎng)水準(zhǔn)管的作用：精確整平長(zhǎng)水準(zhǔn)管的作用：精確整平長(zhǎng)水準(zhǔn)管軸長(zhǎng)水準(zhǔn)管軸符合水準(zhǔn)器符合水準(zhǔn)器基座基座軸座軸座：承托儀器上部：承托儀器上部腳螺旋腳螺旋：調(diào)節(jié)腳螺旋使圓水準(zhǔn)器氣泡居中：調(diào)節(jié)腳螺旋使圓水準(zhǔn)器氣泡居中連接板連接板：連接三腳架：連接三腳架組成組成 軸座腳螺旋連接板水準(zhǔn)尺水準(zhǔn)尺黑面起點(diǎn)黑面起點(diǎn)0.000和和0.000米米紅面起點(diǎn)紅面起點(diǎn)4.687和和4.787米米實(shí)際的標(biāo)尺實(shí)際的標(biāo)尺觀測(cè)的標(biāo)尺觀

5、測(cè)的標(biāo)尺尺墊是在轉(zhuǎn)點(diǎn)上放置水準(zhǔn)尺墊是在轉(zhuǎn)點(diǎn)上放置水準(zhǔn)尺用的，可使轉(zhuǎn)點(diǎn)穩(wěn)固，尺用的，可使轉(zhuǎn)點(diǎn)穩(wěn)固，防止下沉。防止下沉。用鋼板或鑄鐵制成，為三用鋼板或鑄鐵制成，為三角形，中央有一突出的半角形，中央有一突出的半球體，下方有三個(gè)尖腳球體，下方有三個(gè)尖腳 用時(shí)把三個(gè)尖腳踩入土用時(shí)把三個(gè)尖腳踩入土中，把水準(zhǔn)尺立在突出的中，把水準(zhǔn)尺立在突出的圓頂上。圓頂上。尺墊尺墊水準(zhǔn)儀的使用水準(zhǔn)儀的使用（1 1）安置儀器）安置儀器 高度適中、架頭大致水平，固定儀器。高度適中、架頭大致水平，固定儀器。（2 2）粗略整平）粗略整平 目的：目的： 使圓水準(zhǔn)氣泡居中，使圓水準(zhǔn)氣泡居中， 視準(zhǔn)軸粗略水平。視準(zhǔn)軸粗略水平。 方法方法

6、（如圖所示）：如圖所示）：（3 3）瞄準(zhǔn)水準(zhǔn)尺）瞄準(zhǔn)水準(zhǔn)尺 目的：使目標(biāo)和十字絲成像清晰。目的：使目標(biāo)和十字絲成像清晰。 方法：方法： 初步瞄準(zhǔn)初步瞄準(zhǔn)（用準(zhǔn)星對(duì)準(zhǔn)目標(biāo)）（用準(zhǔn)星對(duì)準(zhǔn)目標(biāo)） 目鏡調(diào)焦目鏡調(diào)焦（使十字絲清晰）（使十字絲清晰） 物鏡調(diào)焦物鏡調(diào)焦（使目標(biāo)成像清晰）（使目標(biāo)成像清晰） 精確瞄準(zhǔn)精確瞄準(zhǔn)（使縱絲對(duì)準(zhǔn)目標(biāo)）（使縱絲對(duì)準(zhǔn)目標(biāo)）注意：瞄準(zhǔn)時(shí)應(yīng)消除視差。注意：瞄準(zhǔn)時(shí)應(yīng)消除視差。視差：當(dāng)目鏡、物鏡對(duì)光不夠精細(xì)時(shí)，目標(biāo)的影像不在視差：當(dāng)目鏡、物鏡對(duì)光不夠精細(xì)時(shí)，目標(biāo)的影像不在十字絲平面上，以致兩者不能同時(shí)被看清。十字絲平面上，以致兩者不能同時(shí)被看清。消除方法：仔細(xì)進(jìn)行目鏡、物鏡調(diào)焦。

7、消除方法：仔細(xì)進(jìn)行目鏡、物鏡調(diào)焦。（4 4）精確整平）精確整平 目的：使水準(zhǔn)管氣泡居中，視準(zhǔn)軸精確水平。目的：使水準(zhǔn)管氣泡居中，視準(zhǔn)軸精確水平。 方法：調(diào)節(jié)微傾螺旋，使氣泡影像符合。方法：調(diào)節(jié)微傾螺旋，使氣泡影像符合。（5 5）讀數(shù)）讀數(shù) 用十字絲橫絲在水準(zhǔn)尺上按從小到大的方向讀數(shù)，用十字絲橫絲在水準(zhǔn)尺上按從小到大的方向讀數(shù)，讀取米、分米、厘米、毫米（估讀數(shù)）四位數(shù)字。如讀讀取米、分米、厘米、毫米（估讀數(shù)）四位數(shù)字。如讀數(shù)為數(shù)為0.860m0.860m。注意：讀數(shù)前必須精平，注意：讀數(shù)前必須精平， 精平后立即讀數(shù)。精平后立即讀數(shù)。 用自動(dòng)安平補(bǔ)償器代替水準(zhǔn)管，只需將水準(zhǔn)用自動(dòng)安平補(bǔ)償器代替水準(zhǔn)

8、管，只需將水準(zhǔn)儀上的圓水準(zhǔn)器氣泡居中，便可通過(guò)中絲讀到儀上的圓水準(zhǔn)器氣泡居中，便可通過(guò)中絲讀到水平視線在水準(zhǔn)尺上的讀數(shù)。水平視線在水準(zhǔn)尺上的讀數(shù)。用設(shè)置在望遠(yuǎn)鏡內(nèi)的用設(shè)置在望遠(yuǎn)鏡內(nèi)的自動(dòng)補(bǔ)償器自動(dòng)補(bǔ)償器代替水準(zhǔn)管而能自動(dòng)代替水準(zhǔn)管而能自動(dòng)獲得水平視線的水準(zhǔn)儀。獲得水平視線的水準(zhǔn)儀。觀測(cè)時(shí)，用圓水準(zhǔn)器使儀器粗略整平后，即可直接讀觀測(cè)時(shí)，用圓水準(zhǔn)器使儀器粗略整平后，即可直接讀取水平視線讀數(shù)。取水平視線讀數(shù)。具有具有觀測(cè)速度快觀測(cè)速度快、精度高等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用在各種、精度高等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用在各種等級(jí)的水準(zhǔn)測(cè)量中。等級(jí)的水準(zhǔn)測(cè)量中。補(bǔ)償器有一定的補(bǔ)償器有一定的補(bǔ)償范圍補(bǔ)償范圍，應(yīng)特別注意圓水準(zhǔn)器的

9、氣，應(yīng)特別注意圓水準(zhǔn)器的氣泡居中。泡居中。要防止補(bǔ)償器貼靠周?chē)牟考?，保證其處于要防止補(bǔ)償器貼靠周?chē)牟考ＷC其處于正常工作正常工作狀態(tài)狀態(tài)。返回2BM1已知13閉合水準(zhǔn)路線附合水準(zhǔn)路線BM1BM2123BM1123往測(cè)返測(cè)支水準(zhǔn)路線二、水準(zhǔn)路線測(cè)量方法 當(dāng)兩點(diǎn)相距較遠(yuǎn)或高差較大時(shí)，需連續(xù)安置水準(zhǔn)儀測(cè)定相當(dāng)兩點(diǎn)相距較遠(yuǎn)或高差較大時(shí)，需連續(xù)安置水準(zhǔn)儀測(cè)定相鄰各點(diǎn)間的高差，最后取各個(gè)高差的代數(shù)和，可得到起終兩點(diǎn)鄰各點(diǎn)間的高差，最后取各個(gè)高差的代數(shù)和，可得到起終兩點(diǎn)間的高差。間的高差。B 如圖：如圖：A A、B B兩水準(zhǔn)點(diǎn)之間，設(shè)兩水準(zhǔn)點(diǎn)之間，設(shè)3 3個(gè)臨時(shí)性的轉(zhuǎn)點(diǎn)。個(gè)臨時(shí)性的轉(zhuǎn)點(diǎn)。 h1 =a1

10、-b1 h2 =a2-b2 h3 =a3-b3 h4 =a4-b4h1 =a1-b1 h2 =a2-b2 h3 =a3-b3 h4 =a4-b4 h hABAB= h1+h2+h3+h4= h1+h2+h3+h4ATP1TP2TP3a1b1a2b2a3b3a4b4b2b4A概念概念 測(cè)站：測(cè)站：測(cè)量?jī)x器所安置的地點(diǎn)。測(cè)量?jī)x器所安置的地點(diǎn)。 水準(zhǔn)路線：水準(zhǔn)路線：進(jìn)行水準(zhǔn)測(cè)量時(shí)所行走的路線。進(jìn)行水準(zhǔn)測(cè)量時(shí)所行走的路線。 后視：后視：水準(zhǔn)路線的后視方向。水準(zhǔn)路線的后視方向。 前視：前視：水準(zhǔn)路線的前視方向。水準(zhǔn)路線的前視方向。 視線高程：視線高程：后視高程后視高程+ +后視讀數(shù)。后視讀數(shù)。 視距：視

11、距：水準(zhǔn)儀至標(biāo)尺的水平距離。水準(zhǔn)儀至標(biāo)尺的水平距離。 水準(zhǔn)點(diǎn)：水準(zhǔn)點(diǎn)：水準(zhǔn)測(cè)量的固定標(biāo)志。水準(zhǔn)測(cè)量的固定標(biāo)志。 水準(zhǔn)點(diǎn)高程：水準(zhǔn)點(diǎn)高程：指標(biāo)志點(diǎn)頂面的高程。指標(biāo)志點(diǎn)頂面的高程。1.1.轉(zhuǎn)折點(diǎn)：轉(zhuǎn)折點(diǎn)：水準(zhǔn)測(cè)量中起傳遞高程作用的中間點(diǎn)水準(zhǔn)測(cè)量中起傳遞高程作用的中間點(diǎn)例：注意：為保證高程傳遞的準(zhǔn)確性，在相鄰測(cè)站的觀測(cè)過(guò)注意：為保證高程傳遞的準(zhǔn)確性，在相鄰測(cè)站的觀測(cè)過(guò)程中，必須使轉(zhuǎn)點(diǎn)保持穩(wěn)定。程中，必須使轉(zhuǎn)點(diǎn)保持穩(wěn)定。ATP1TP2TP32.142B1.2580.9281.2351.6641.4311.6722.074HA=123.446mHB大大 地地 水水 準(zhǔn)準(zhǔn) 面面前進(jìn)方向測(cè)測(cè)站站點(diǎn)號(hào)點(diǎn)號(hào) 水

12、準(zhǔn)尺讀數(shù)水準(zhǔn)尺讀數(shù)后視（后視（a a） 前視（前視（b b）高差高差 （m m）高程（高程（m m）備備注注 ATP1TP1TP2TP2TP3 TP3 B 2.142 1.258+0.884 0.928 1.235-0.307 1.664 1.431 +0.233 1.672 2.074 -0.402計(jì)算計(jì)算檢核檢核 6.406 5.998測(cè)測(cè)站站點(diǎn)號(hào)點(diǎn)號(hào) 水準(zhǔn)尺讀數(shù)水準(zhǔn)尺讀數(shù)后視（后視（a a） 前視（前視（b b）高差高差 （m m）高程（高程（m m）備備注注 ab0.4080.408 0.408123.446123.854水 準(zhǔn) 測(cè) 量 手 簿已知三、路線檢核的方法三、路線檢核的方法

13、高差閉合差就是高差的觀測(cè)值與理論值之差；高差閉合差就是高差的觀測(cè)值與理論值之差； 用用f fh h表示，即表示，即 f fh h=h=h測(cè)測(cè) - h- h理理限差限差: :規(guī)范規(guī)范規(guī)定的的高差閉合差的允許值；用規(guī)定的的高差閉合差的允許值；用f fh h允允表示。表示。 水準(zhǔn)測(cè)量要求：水準(zhǔn)測(cè)量要求： 平地：平地： f fh h允允 40 40 （mmmm） LL水準(zhǔn)路線的長(zhǎng)度，單位水準(zhǔn)路線的長(zhǎng)度，單位kmkm。 山地：山地： f fh h允允 12 12 （mmmm） nn水準(zhǔn)路線的測(cè)站數(shù)。水準(zhǔn)路線的測(cè)站數(shù)。要求：要求： f fh h f fh h允允 Ln不同形式水準(zhǔn)路線不同形式水準(zhǔn)路線f f

14、h h的計(jì)算的計(jì)算 附和水準(zhǔn)路線：附和水準(zhǔn)路線： h測(cè)測(cè)=h1+h2+h3+ + hn h理理=H終終 H始始 fh = h測(cè)測(cè) - h理理= h測(cè)測(cè)-（H終終 H始始） 閉合水準(zhǔn)路線：閉合水準(zhǔn)路線： h測(cè)測(cè)= h1+h2+h3+ + hn h理理= 0 fh = h測(cè)測(cè) - h理理= h測(cè)測(cè) 支水準(zhǔn)路線支水準(zhǔn)路線： h測(cè)測(cè)= h往往+ h返返 h理理= 0 fh = h測(cè)測(cè) - h理理= h往往+ h返返 一、附合水準(zhǔn)路線的內(nèi)業(yè)計(jì)算 如圖為一附合水準(zhǔn)路線：A、B為已知水準(zhǔn)點(diǎn)，HA =65.376m ， HB =68.623m點(diǎn)1、2、3 為待測(cè)水準(zhǔn)點(diǎn)，各測(cè)段高差、測(cè)站數(shù)、距離見(jiàn)下圖： kmL

15、nh0 . 18575. 1111kmLnh2 . 112036. 2222kmLnh4 . 114742. 1333kmLnh2 . 216446. 1444AB123前進(jìn)方向備注測(cè)段 點(diǎn)名 距離 km測(cè)站數(shù)實(shí)測(cè)高差 m改正數(shù) m改正后的高差 m高程 m1234567891234A123B1.0 8 +1.5751.2 12 +2.0361.4 14 -1.7422.2 16 +1.4465.8 50 +3.315輔助計(jì)算-0.012-0.014-0.016-0.026-0.068+1.563+2.022-1.758+1.420 +3.24765.37666.93968.96167.2036

16、8.623mmfh68mmmmfh968 . 540允kmL8 . 5mmLfh12符合水準(zhǔn)測(cè)量成果計(jì)算表已知已知1、計(jì)算閉合差：)(ABhHHhf)376.65623.68(315. 3m068.02、檢核：mmLfh40允mm968 . 540允hhff 故其精度符合要求。3、計(jì)算改正數(shù) 分配原則：按與測(cè)段距離（或測(cè)站數(shù)）成正比，并反其符號(hào)改正到各相應(yīng)的高差上，得改正后高差。ihillfv按距離：按測(cè)站數(shù)：ihinnfv以第1測(cè)段為例，測(cè)段改正數(shù)為：11llfvhm012. 01)8 . 5068. 0(檢核：hfv4、計(jì)算改正后高差iiivhh改檢核：ABiHHh改以第1測(cè)段為例，改正后

17、的高差為：mvhh563. 1012. 0575. 1111測(cè)改5、計(jì)算高程改iiihHH1如：mhHHA939.66563.1376.6511改檢核：mHHBB623.66(（已知）算）否則說(shuō)明高程計(jì)算有誤。二、閉合水準(zhǔn)路線成果計(jì)算 1、計(jì)算閉合差： 2、檢核： 3、計(jì)算高差改正數(shù)： 閉合水準(zhǔn)路線的計(jì)算與附合水準(zhǔn)路線基本相同。測(cè)hfh允hhff ihillfvihinnfv 4、計(jì)算改正后高差： 5、計(jì)算各測(cè)點(diǎn)高程：iiivhh改改iiihHH1三、支水準(zhǔn)路線成果計(jì)算11、計(jì)算閉合差：返往hhfh2、檢核：m021. 0396. 1375. 1mmnfh48161212允，故精度符合要求。3

18、、計(jì)算高差（取往、返測(cè)絕對(duì)值的平均值，其符號(hào)與往測(cè)相同）mhA386. 12)396. 1375. 1 (14、計(jì)算高程H1=186.785-1.386=185.399m(HA=186.785m)允hhffAmhA357. 11（往）mhA396. 11（返）n = 16站站一、水準(zhǔn)儀的主要軸線及應(yīng)滿足的條件 主要軸線：視準(zhǔn)軸CC 水準(zhǔn)管軸LL 儀器豎軸VV 圓水準(zhǔn)器軸 幾何關(guān)系： 圓水準(zhǔn)器軸/儀器豎軸 水準(zhǔn)管軸/視準(zhǔn)軸 十字絲橫絲 儀器豎軸LL 二、水準(zhǔn)儀的檢驗(yàn)和校正1、圓水準(zhǔn)器軸/儀器豎軸的檢驗(yàn)和校正目的：使圓水準(zhǔn)器軸/儀器豎軸檢驗(yàn)：用腳螺旋使圓水準(zhǔn)器氣泡居中； 望遠(yuǎn)鏡旋轉(zhuǎn)180度。 若氣

19、泡仍居中，滿足要求； 若氣泡不居中，需進(jìn)行校正。校正： 用腳螺旋調(diào)氣泡偏離值的一半； 用圓水準(zhǔn)器的校正螺旋再調(diào)一半。 2、十字絲橫絲 豎軸的檢校和校正 目的：使十字絲橫絲 豎軸檢驗(yàn)：精平儀器，十字絲橫絲左邊對(duì)準(zhǔn)墻上標(biāo)志點(diǎn)p；水平微動(dòng)，p點(diǎn)在橫絲上移動(dòng)，說(shuō)明十字絲橫絲位置正確；否則需要校正。校正：松開(kāi)十字絲的固定螺旋；微微轉(zhuǎn)動(dòng)十字絲環(huán)座， 至p點(diǎn)軌跡與橫絲重合； 擰緊十字絲的固定螺旋。十字絲固定螺旋十字絲固定螺旋3、水準(zhǔn)管軸/視準(zhǔn)軸的檢驗(yàn)與校正 目的：使水準(zhǔn)管軸/視準(zhǔn)軸。 檢驗(yàn)： 在平坦地面選相距80m左右A、B兩點(diǎn)，置水 準(zhǔn)儀于中點(diǎn)C，用變動(dòng)儀器高法（兩次高差之 差3mm）測(cè)定兩點(diǎn)之間 的高差h0=a1-b1； i角 視準(zhǔn)軸與水準(zhǔn)管軸之間的夾角； 前后視距相等可以消除。ABiia1a1b1C儀器搬B點(diǎn)附近，測(cè)得高差 h = a2b2； 若 h=h0，則水準(zhǔn)管軸/視準(zhǔn)軸； 若 h不等于h0，則存在i角。 如圖：022hba應(yīng) ABDi式中：DAB 為AB兩點(diǎn)之間的距離 206265 對(duì)于DS3水準(zhǔn)儀，當(dāng) 時(shí)，則需校正。02 i3、校正 轉(zhuǎn)動(dòng)微傾螺旋，使 （此時(shí)視準(zhǔn)軸水