第3章水準(zhǔn)測量修改新1

第三章水準(zhǔn)測量§3.1

水準(zhǔn)測量原理§3.2水準(zhǔn)儀構(gòu)造及使用§3.3水準(zhǔn)測量的施測方法§3.4水準(zhǔn)測量的校核與高程計(jì)算§3.5水準(zhǔn)儀類型簡介§3.6水準(zhǔn)儀的檢驗(yàn)與校正內(nèi)容提要

§3.1水準(zhǔn)測量原理一、水準(zhǔn)測量概述獲得某點(diǎn)的高程；一般測高差，根據(jù)已知點(diǎn)的高程，求算未知點(diǎn)的高程

水準(zhǔn)測量（采用水準(zhǔn)儀和水準(zhǔn)尺根據(jù)水平視線測定兩點(diǎn)的高差，適用于平坦地區(qū)）

三角高程測量（用經(jīng)緯儀和測距儀測定垂直角和距離，按照三角原理計(jì)算兩點(diǎn)間的高差，適用于非平坦地區(qū)）二、水準(zhǔn)測量原理

利用水準(zhǔn)儀提供水平視線，讀取水準(zhǔn)尺的讀數(shù)，測定兩點(diǎn)間的高差，根據(jù)已知點(diǎn)高程推求未知點(diǎn)高程。如圖：視線高法Hi=HA+aHB=Hi－b高差法當(dāng)a>b時(shí)，hAB為正，B高于A；當(dāng)a<b時(shí)，hAB

為負(fù)，B低于A。hAB=a–bHB=HA+hAB

高差法：利用高差計(jì)算高程。（安置一次儀器測定一個(gè)前視點(diǎn)高程時(shí)采用）

視線高法：利用視線高計(jì)算高程。（安置一次儀器測定多個(gè)前視點(diǎn)高程時(shí)采用）

水準(zhǔn)測量所使用的儀器、工具：水準(zhǔn)儀水準(zhǔn)尺尺墊一、水準(zhǔn)儀的分類按構(gòu)造來分

可分為三類，即微傾水準(zhǔn)儀，自動(dòng)安平水準(zhǔn)儀和激光水準(zhǔn)儀。按精度指標(biāo)劃分

我國水準(zhǔn)儀按照儀器所能達(dá)到的每公里往返高差平均數(shù)的中誤差這一精度來劃分，共分四個(gè)精度等級(jí)：一等水準(zhǔn)測量：DS0.5二等水準(zhǔn)測量：DS1

三、四等水準(zhǔn)測量：DS3一般工程測量使用：DS10

本節(jié)主要介紹DS3型水準(zhǔn)儀。

§3.2水準(zhǔn)儀構(gòu)造及使用二、微傾水準(zhǔn)儀構(gòu)造主要由望遠(yuǎn)鏡、水準(zhǔn)器、基座三部分組成。1.望遠(yuǎn)鏡：是水準(zhǔn)儀的主要部件，是用來瞄準(zhǔn)目標(biāo)的。它是由物鏡、對(duì)光透鏡、十字絲分劃板及目鏡組成。它們固定在一個(gè)鏡筒內(nèi)，當(dāng)轉(zhuǎn)動(dòng)調(diào)焦螺旋時(shí)，可使凹透鏡做前后移動(dòng)，達(dá)到物像清晰的目的。十字絲分劃板裝在十字絲環(huán)上，通過校正螺旋固定在十字絲環(huán)上。瞄準(zhǔn)目標(biāo)或在水準(zhǔn)尺上讀數(shù)時(shí)，以十字絲交點(diǎn)為準(zhǔn)。

視準(zhǔn)軸：物鏡中心與十字絲交點(diǎn)的連線。放大率一般為25~30倍。2、水準(zhǔn)器

水準(zhǔn)器是利用液體受重力作用后氣泡居最高處的特性，使水準(zhǔn)器的一條特定的直線位于水平或豎直的一種裝置。水準(zhǔn)器的作用：整平儀器，使視準(zhǔn)軸處于水平位置。（氣泡中心偏離零點(diǎn)2mm所對(duì)的圓心角）①圓水準(zhǔn)器

裝在托板上作為粗略整平用。圓水準(zhǔn)器是用一個(gè)玻璃盒制成，裝在金屬外殼內(nèi)。玻璃的內(nèi)表面磨成球面。中央刻有一小圓圈。圓圈中心與它所在球心的連線叫做圓水準(zhǔn)器軸。當(dāng)氣泡位于小圓圈中央時(shí)，圓水準(zhǔn)器軸處于鉛錘位置。精度：一般為8＇~10＇/2mm②

管水準(zhǔn)器(OLL（1）水準(zhǔn)管：

由玻璃圓管制成，其縱面方向內(nèi)表面被磨成一定半徑的圓弧，管內(nèi)注滿酒精和乙醚，加熱封閉冷卻以后，管內(nèi)形成空隙為液體的蒸汽充滿，為水準(zhǔn)氣泡。水準(zhǔn)管的零點(diǎn)：水準(zhǔn)管表面刻有2mm間隔的分劃線，分劃線與水準(zhǔn)管的圓弧中點(diǎn)O對(duì)稱，O點(diǎn)稱為水準(zhǔn)管的零點(diǎn)。水準(zhǔn)管)

水準(zhǔn)管軸：通過水準(zhǔn)管的零點(diǎn)作圓弧的切線，稱水準(zhǔn)管軸。

氣泡居中：氣泡的中點(diǎn)與水準(zhǔn)管的零點(diǎn)重合時(shí)，稱氣泡居中。

作用：精確整平結(jié)構(gòu)：如圖所示精度：一般τ=20″/2mm

水準(zhǔn)管的分劃值τ：氣泡中心偏離零點(diǎn)2mm所對(duì)的圓心角。公式：DS3:R=20.6265米，τ=20″分析：R越大，τ越小，則用以導(dǎo)致儀器某部分成為水平位置或豎直位置及測定傾斜角的精度也就越高。即靈敏度越高。③符合水準(zhǔn)器作用：調(diào)整水準(zhǔn)儀觀測視線處于水平狀態(tài)的精密整平裝置。構(gòu)成：由一個(gè)管水準(zhǔn)器和一個(gè)棱鏡組構(gòu)成。應(yīng)用原理：利用光學(xué)反射原理，使水準(zhǔn)氣泡A端半影像按1、2、3、4的方向反映在顯示窗上，B端半影像從另一個(gè)棱鏡開始按A端同樣方式反映在顯示窗上。軸座：承托儀器腳螺旋：粗略整平連接板：連三角架3、基座三、水準(zhǔn)尺和尺墊1、水準(zhǔn)尺塔尺：可以伸縮，一般全長3m、5m，用于等外水準(zhǔn)測量。雙面尺：不可伸縮，一般全長3m，用于三、四等水準(zhǔn)測量。2、尺墊三角形鑄鐵,中央有一突起的半球頂。僅在轉(zhuǎn)點(diǎn)處豎立水準(zhǔn)尺時(shí)使用，防止點(diǎn)位移動(dòng)和水準(zhǔn)尺下沉。四、微傾水準(zhǔn)儀的使用1、安置儀器高度適中、架頭大致水平，固定儀器，使腳螺旋處于螺絲的中間位置。2、粗略整平

目的：使圓水準(zhǔn)氣泡居中，豎軸大致鉛垂。

操作步驟①：固定兩個(gè)架腿，調(diào)整第三個(gè)架腿前后左右移動(dòng)，使圓水準(zhǔn)氣泡脫離圓水準(zhǔn)器邊緣。注意氣泡移動(dòng)方向與架腿移動(dòng)方向相反。

操作步驟②：調(diào)整腳螺旋使圓水準(zhǔn)器氣泡居中。注意氣泡移動(dòng)方向與左手大拇指移動(dòng)方向相同?！白笫执竽粗阜ā闭剑簹馀菀苿?dòng)的方向與左手大拇指轉(zhuǎn)動(dòng)腳螺旋的方向一致。3、瞄準(zhǔn)水準(zhǔn)尺目的：使目標(biāo)和十字絲成像清晰。步驟：①初步瞄準(zhǔn)（用準(zhǔn)星對(duì)準(zhǔn)目標(biāo)）(制動(dòng)螺旋)

②目鏡調(diào)焦（使十字絲清晰）（目鏡調(diào)焦）③物鏡調(diào)焦（目標(biāo)成像清晰）（對(duì)光螺旋）④精確瞄準(zhǔn)（縱絲對(duì)準(zhǔn)目標(biāo)）（水平微動(dòng)）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。4、精確整平目的：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。5、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。如圖的讀數(shù)0.860m注意：讀數(shù)前必須精平，精平后立即讀數(shù)。

幾個(gè)概念1、測站：測量儀器所安置的地點(diǎn)。2、水準(zhǔn)路線：進(jìn)行水準(zhǔn)測量時(shí)所行走的路線。3、后視：水準(zhǔn)路線的后視方向。4、前視：水準(zhǔn)路線的前視方向。5、視線高程：后視高程+后視讀數(shù)。6、視距：水準(zhǔn)儀至標(biāo)尺的水平距離。7、水準(zhǔn)點(diǎn)：水準(zhǔn)測量的固定標(biāo)志。8、水準(zhǔn)點(diǎn)高程：指標(biāo)志點(diǎn)頂面的高程。9、轉(zhuǎn)折點(diǎn)：水準(zhǔn)測量中起傳遞高程作用的中間點(diǎn)?！?．3水準(zhǔn)測量的方法

一、連續(xù)水準(zhǔn)測量

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)間的高差。如圖：A、B兩水準(zhǔn)點(diǎn)之間，設(shè)3個(gè)臨時(shí)性的轉(zhuǎn)點(diǎn)。A、B兩點(diǎn)高差計(jì)算的一般公式：hAB==ATP1TP2TP3a1b1a2b2a3b3a4b4b2b4A二、水準(zhǔn)測量作業(yè)應(yīng)注意的事項(xiàng)1．在水準(zhǔn)測量過程中，前后視距大致相等，且視線長度不能大于100米。2．轉(zhuǎn)點(diǎn)上，尺墊不能移動(dòng)。3．讀數(shù)時(shí)，符合水準(zhǔn)氣泡應(yīng)居中，注意消除視差。扶尺員要將尺子扶直，觀測過程中，不能碰動(dòng)腳架。§3．4水準(zhǔn)測量的校核與計(jì)算高程

1.閉合水準(zhǔn)路線閉合水準(zhǔn)路線閉合差的計(jì)算：∑h測=h1+h2+h3+·····+hn∑h理=0fh=∑h測－∑h理=∑h測一、水準(zhǔn)路線的布設(shè)形式及閉合差的概念水準(zhǔn)測量時(shí)，一般將已知水準(zhǔn)點(diǎn)和待測水準(zhǔn)點(diǎn)組成一條水準(zhǔn)路線2.附合水準(zhǔn)路線

附和水準(zhǔn)路線閉合差的計(jì)算：

∑h測=h1+h2+h3+······+hn∑h理=H終–H始

fh=∑h測－∑h理=∑h測－（H終–H始）3.支水準(zhǔn)路線支水準(zhǔn)路線閉合差的計(jì)算：∑h測=∑h往+∑h返∑h理=0fh=∑h測－∑h理=∑h往+∑h返

二、水準(zhǔn)測量的精度

在水準(zhǔn)測量中，由于儀器本身的誤差，水準(zhǔn)尺本身長度的誤差，讀數(shù)誤差等因素的影響，使測得的高差值總含有誤差。根據(jù)各種誤差的產(chǎn)生規(guī)律和實(shí)踐總結(jié)，規(guī)范中規(guī)定了誤差的允許范圍。用fh容表示。

不同的測量等級(jí)，誤差的允許范圍不同。就普通水準(zhǔn)測量而言，高差閉合差的允許值為：

平坦地區(qū)：

山區(qū)：

三、水準(zhǔn)測量的校核方法與平差

１、測站檢核目的：保證前后視讀數(shù)的正確。（1）變動(dòng)儀器高法

在同一測站上變動(dòng)儀器高（10cm左右），兩次測出高差；等外水準(zhǔn)測量其差值|Δh|≤6mm，取其平均值作為最后結(jié)果。（2）雙面尺法采用黑紅面的水準(zhǔn)尺，利用雙面的零點(diǎn)差檢核觀測質(zhì)量。在水準(zhǔn)測量的施測過程中，測站檢核只能檢核一個(gè)測站上是否存在錯(cuò)誤或誤差是否超限；計(jì)算檢核只能發(fā)現(xiàn)每頁計(jì)算是否有誤；對(duì)一條水準(zhǔn)路線來講必須進(jìn)行路線檢核。

2、路線校核與平差

（1）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為待測水準(zhǔn)點(diǎn)，各測段高差、測站數(shù)、距離見下圖：AB123前進(jìn)方向點(diǎn)號(hào)

距離（km）高差（m）改正數(shù)（mm）改正后高差（m）高程（米）BM10.95-1.960-12-1.972200.0001198.0281.2-1.420-16-1.4362196.5920.75+1.805-10+1.7953198.3871．101.628-15+1.613BM1200.0004+0.053-530Σ閉合水準(zhǔn)測量成果計(jì)算§3.5水準(zhǔn)儀的檢驗(yàn)與校正（2）

管水準(zhǔn)器軸

用LL表示（3）

豎軸

用VV表示（4）圓水準(zhǔn)器軸

用LL表示

它們應(yīng)滿足的軸線關(guān)系：CC平行于LL，VV平行于LL，十字絲橫絲應(yīng)垂直于VV。

一、水準(zhǔn)儀主要軸線及其應(yīng)滿足關(guān)系（1）視準(zhǔn)軸物鏡光心與十字絲交點(diǎn)的連線構(gòu)成望遠(yuǎn)鏡的視準(zhǔn)軸，可觀測的視線即為視準(zhǔn)軸的沿長線。用CC表示二、水準(zhǔn)儀的檢驗(yàn)和校正1、圓水準(zhǔn)器的檢驗(yàn)和校正目的：使圓水準(zhǔn)器軸//儀器豎軸檢驗(yàn)：

①用腳螺旋使圓水準(zhǔn)器氣泡居中；②望遠(yuǎn)鏡旋轉(zhuǎn)180度。若氣泡仍居中，滿足要求；若氣泡不居中，需進(jìn)行校正。

校正：①用腳螺旋調(diào)氣泡偏離值的一半；②用圓水準(zhǔn)器的校正螺旋再調(diào)一半。

②儀器搬A點(diǎn)附近，測得高差h=a2－b2；若h=h0，則水準(zhǔn)管軸//視