工程測量一水準(zhǔn)測量

工程測量一水準(zhǔn)測量第一頁，共六十五頁，2022年，8月28日水準(zhǔn)測量原理：

利用一條水平視線，讀取兩點(diǎn)上水準(zhǔn)尺的讀數(shù)，測定兩點(diǎn)間的高差，由已知點(diǎn)高程推求未知點(diǎn)高程。如圖：hAB=a–bhAB=后視讀數(shù)-前視讀數(shù)

大地水準(zhǔn)面HibHBHAhAB前進(jìn)方向ABa當(dāng)a>b時，hAB為正，B高于A；當(dāng)a<b時，hAB

為負(fù)，B低于A。第二頁，共六十五頁，2022年，8月28日高差法儀器高（視線高）法hAB=a–bHB=HA+hABHi=HA+aHB=Hi-b利用高差計算高程。（安置一次儀器測定一個前視點(diǎn)高程時采用）利用視線高計算高程。（安置一次儀器測定多個前視點(diǎn)高程時采用）第三頁，共六十五頁，2022年，8月28日一、水準(zhǔn)儀1、水準(zhǔn)儀的等級

DS05、DS1、DS3、DS10

D—大地測量儀器

S—水準(zhǔn)儀

數(shù)字

—

表示儀器的精度，即每公里往、返測得高差中數(shù)的中誤差（mm）。水準(zhǔn)儀的作用是提供一條水平視線；工程測量中常使用DS3型水準(zhǔn)儀，該儀器標(biāo)稱精度為±3mm/km。第四頁，共六十五頁，2022年，8月28日目鏡水準(zhǔn)管目鏡圓水準(zhǔn)器校正螺釘微動螺旋制動螺旋對光螺旋物鏡準(zhǔn)星缺口水準(zhǔn)管圓水準(zhǔn)器三腳架腳螺旋2、DS3型水準(zhǔn)儀的主要由望遠(yuǎn)鏡、水準(zhǔn)器、基座三部分組成。構(gòu)造微傾螺旋第五頁，共六十五頁，2022年，8月28日（1）望遠(yuǎn)鏡：用來瞄準(zhǔn)遠(yuǎn)處的水準(zhǔn)尺進(jìn)行讀數(shù)；由物鏡、目鏡、十字絲分劃板、調(diào)焦透鏡、調(diào)焦螺旋組成；視準(zhǔn)軸：物鏡中心與十字絲交點(diǎn)的連線。第六頁，共六十五頁，2022年，8月28日（2）水準(zhǔn)器水準(zhǔn)器的作用：整平儀器，使視準(zhǔn)軸處于水平位置。①圓水準(zhǔn)器

作用：粗略整平結(jié)構(gòu)：如圖所示精度：一般為

8＇~10＇/2mm

（氣泡中心偏離零點(diǎn)2mm

所對的圓心角）

第七頁，共六十五頁，2022年，8月28日②管水準(zhǔn)器

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所對的圓心角。公式：

分析：R越大，τ越小，靈敏度越高。

DS3:R=20.6265米τ=20″

第八頁，共六十五頁，2022年，8月28日符合水準(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：由一個管水準(zhǔn)器和一個棱鏡組構(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的方向反映在顯示面上，B

端半影像從另一個棱鏡開始按A端同樣方式反映在顯示窗上。第九頁，共六十五頁，2022年，8月28日（3）基座軸座：承托儀器上部腳螺旋：調(diào)節(jié)腳螺旋使圓水準(zhǔn)器氣泡居中連接板：連接三腳架組成軸座腳螺旋連接板第十頁，共六十五頁，2022年，8月28日二、水準(zhǔn)尺和尺墊1、水準(zhǔn)尺塔尺：可以伸縮，一般全長2m、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

僅在轉(zhuǎn)點(diǎn)處豎立水準(zhǔn)尺時使用，防止點(diǎn)位移動和水準(zhǔn)尺下沉。第十一頁，共六十五頁，2022年，8月28日三、儀器的使用一、安置儀器

（1）在測站上松開三腳架架腿的固定螺旋，按需要的高度調(diào)整架腿長度，再擰緊固定螺旋，張開三腳架將架腿踩實，并使三腳架架頭大致水平。（2）從儀器箱中取出水準(zhǔn)儀，用連接螺旋將水準(zhǔn)儀固定在三腳架架頭上。第十二頁，共六十五頁，2022年，8月28日二、粗略整平通過調(diào)節(jié)腳螺旋使圓水準(zhǔn)器氣泡居中。

第十三頁，共六十五頁，2022年，8月28日第十四頁，共六十五頁，2022年，8月28日三、瞄準(zhǔn)水準(zhǔn)尺（1）目鏡調(diào)焦轉(zhuǎn)動目鏡對光螺旋，使十字絲成像清晰。（2）初步瞄準(zhǔn)通過望遠(yuǎn)鏡筒上方的照門和準(zhǔn)星瞄準(zhǔn)水準(zhǔn)尺，旋緊制動螺旋。（3）物鏡調(diào)焦轉(zhuǎn)動物鏡對光螺旋，使水準(zhǔn)尺的成像清晰。第十五頁，共六十五頁，2022年，8月28日（4）精確瞄準(zhǔn)

轉(zhuǎn)動微動螺旋，使十字絲的豎絲瞄準(zhǔn)水準(zhǔn)尺邊緣或中央。第十六頁，共六十五頁，2022年，8月28日（5）消除視差

眼睛在目鏡端上下移動，有時可看見十字絲的中絲與水準(zhǔn)尺影像之間相對移動，這種現(xiàn)象叫視差。產(chǎn)生視差的原因是水準(zhǔn)尺的尺像與十字絲平面不重合。視差的存在將影響讀數(shù)的正確性，必須予消除。消除視差的方法是仔細(xì)地轉(zhuǎn)動物鏡對光螺旋，直至尺像與十字絲平面重合。第十七頁，共六十五頁，2022年，8月28日四、精確整平轉(zhuǎn)動微傾螺旋，使氣泡兩端的影像嚴(yán)密吻合,此時水準(zhǔn)管氣泡居中，視線即為水平視線第十八頁，共六十五頁，2022年，8月28日第十九頁，共六十五頁，2022年，8月28日五、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。注意：讀數(shù)前必須精平，精平后立即讀數(shù)。第二十頁，共六十五頁，2022年，8月28日圖形：水準(zhǔn)儀讀數(shù)實例水準(zhǔn)儀讀數(shù)實例6.2521.4770.725

bc

a第二十一頁，共六十五頁，2022年，8月28日水準(zhǔn)測量

一、水準(zhǔn)點(diǎn)我們將用水準(zhǔn)測量的方法測定的高程控制點(diǎn)，稱為水準(zhǔn)點(diǎn)。水準(zhǔn)點(diǎn)記為BM(BenchMark)。

水準(zhǔn)點(diǎn)有永久性水準(zhǔn)點(diǎn)和臨時性水準(zhǔn)點(diǎn)兩種。第二十二頁，共六十五頁，2022年，8月28日國家等級永久性水準(zhǔn)點(diǎn)第二十三頁，共六十五頁，2022年，8月28日國家等級永久性水準(zhǔn)點(diǎn)第二十四頁，共六十五頁，2022年，8月28日建筑工地上的永久性水準(zhǔn)點(diǎn)第二十五頁，共六十五頁，2022年，8月28日（2）臨時性水準(zhǔn)點(diǎn)第二十六頁，共六十五頁，2022年，8月28日一、一個測站的水準(zhǔn)測量工作ABab1、安置儀器于AB之間，立尺于A、B點(diǎn)上；2、粗略整平；3、瞄準(zhǔn)A尺，精平、讀數(shù)a，記錄1.568m；4、瞄準(zhǔn)B尺，精平、讀數(shù)b，記錄1.471m；5、計算：hAB=a–b=1.568-1.471=0.115m

即B點(diǎn)比A點(diǎn)高0.115m。

hBA=

–

hAB=–0.115m，即A點(diǎn)比B點(diǎn)低0.115m。第二十七頁，共六十五頁，2022年，8月28日當(dāng)已知高程的水準(zhǔn)點(diǎn)距欲測定高程點(diǎn)較遠(yuǎn)或高差較大時，不能安置一次儀器即可測得兩點(diǎn)間的高差。這時需要在兩點(diǎn)間加設(shè)若干個立尺點(diǎn)，分段設(shè)站，連續(xù)進(jìn)行觀測。提出問題：解決方法：加設(shè)的這些立尺點(diǎn)并不需要測定其高程，它們只起傳遞高程的作用，故稱之為轉(zhuǎn)點(diǎn)，用TP（TurningPoint）表示。二、水準(zhǔn)測量實施方法第二十八頁，共六十五頁，2022年，8月28日例：注意：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(diǎn)保持穩(wěn)定（高程不變）。ATP1TP2TP32.142B1.2580.9281.2351.6641.4311.6722.074ⅠⅡⅣⅢHA=123.446mHB大地水準(zhǔn)面前進(jìn)方向第二十九頁，共六十五頁，2022年，8月28日測站點(diǎn)號

水準(zhǔn)尺讀數(shù)后視（a）前視（b）高差（m）高程（m）備注ⅣⅢ

Ⅱ

Ⅰ

ATP1TP1TP2TP2TP3

TP3B

2.142

1.258+0.884

0.928

1.235-0.307

1.664

1.431

+0.233

1.672

2.074

-0.402計算檢核Σ

6.4065.998測站點(diǎn)號

水準(zhǔn)尺讀數(shù)后視（a）前視（b）高差（m）高程（m）備注∑a－∑b＝0.4080.408

0.408123.446123.854水準(zhǔn)測量手簿已知第三十頁，共六十五頁，2022年，8月28日（一）、計算檢核目的：檢核計算高差和高程計算是否正確。檢核條件：如上表所示：等式條件成立，說明計算正確。第三十一頁，共六十五頁，2022年，8月28日（二）、測站檢核目的：保證前后視讀數(shù)的正確。方法：變動儀器高法、雙面尺法1、變動儀器高法在同一測站上變動儀器高（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。第三十二頁，共六十五頁，2022年，8月28日二、成果檢核

水準(zhǔn)測量時，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；計算檢核只能發(fā)現(xiàn)每頁計算是否有誤；在水準(zhǔn)測量的施測過程中,測站檢核只能檢核一個測站上是否存在錯誤或誤差是否超限；對一條水準(zhǔn)路線來講必須進(jìn)行成果檢核。第三十三頁，共六十五頁，2022年，8月28日在一般的工程測量中，水準(zhǔn)路線布設(shè)形式主要有以下三種形式：1．附合水準(zhǔn)路線2．閉合水準(zhǔn)路線3．支水準(zhǔn)路線1、水準(zhǔn)路線的布設(shè)形式第三十四頁，共六十五頁，2022年，8月28日BMABMBh1h2h3h4CDE1．附合水準(zhǔn)路線（1）附合水準(zhǔn)路線的布設(shè)方法從已知高程的水準(zhǔn)點(diǎn)BMA出發(fā)，沿待定高程的水準(zhǔn)點(diǎn)C、D、E進(jìn)行水準(zhǔn)測量，最后附合到另一已知高程的水準(zhǔn)點(diǎn)BMB所構(gòu)成的水準(zhǔn)路線，稱為附合水準(zhǔn)路線。第三十五頁，共六十五頁，2022年，8月28日各測段高差代數(shù)和與其理論值的差值，稱為高差閉合差，即（2）成果檢核

從理論上講，附合水準(zhǔn)路線各測段高差代數(shù)和應(yīng)等于兩個已知高程的水準(zhǔn)點(diǎn)之間的高差，即?-=ABthHHh)(ABmthmhHHhhhW--=-=????mh?thhhW第三十六頁，共六十五頁，2022年，8月28日2．閉合水準(zhǔn)路線（1）閉合水準(zhǔn)路線的布設(shè)方法

從已知高程的水準(zhǔn)點(diǎn)BMA出發(fā)，沿各待定高程的水準(zhǔn)點(diǎn)1、2、3、4進(jìn)行水準(zhǔn)測量，最后又回到原出發(fā)點(diǎn)BMA的環(huán)形路線，稱為閉合水準(zhǔn)路線。BMAh1h2h3h4h51234第三十七頁，共六十五頁，2022年，8月28日（2）成果檢核

從理論上講，閉合水準(zhǔn)路線各測段高差代數(shù)和應(yīng)等于零即如果不等于零，則高差閉合差為?=0thh?=mhhf第三十八頁，共六十五頁，2022年，8月28日3．支水準(zhǔn)路線（1）支水準(zhǔn)路線的布設(shè)方法

從已知高程的水準(zhǔn)點(diǎn)BMA出發(fā)，沿待定高程的水準(zhǔn)點(diǎn)1進(jìn)行水準(zhǔn)測量，這種既不閉合又不附合的水準(zhǔn)路線，稱為支水準(zhǔn)路線。支水準(zhǔn)路線要進(jìn)行往返測量，以資檢核。BMA1hfhb第三十九頁，共六十五頁，2022年，8月28日2、檢核的主要內(nèi)容閉合差：觀測值與理論值的差值。高差閉合差就是高差的觀測值與理論值之差；用fh表示，即fh=∑h測

-∑h理限差：《規(guī)范》規(guī)定的的高差閉合差的允許值；用fh允表示。等外水準(zhǔn)測量要求：平地：fh允≤±40（mm）

L—水準(zhǔn)路線的長度，單位km。山地：fh允≤±12（mm）

n—水準(zhǔn)路線的測站數(shù)。要求：fh≤fh允

第四十頁，共六十五頁，2022年，8月28日一、符合水準(zhǔn)路線的內(nèi)業(yè)計算如圖為一符合水準(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)方向第四十一頁，共六十五頁，2022年，8月28日備注測段點(diǎn)名距離

km測站數(shù)實測高差

m改正數(shù)

m改正后的高差

m高程

m123456789Σ1234A123B1.08+1.5751.212+2.0361.414-1.7422.216+1.4465.850+3.315輔助計算-0.012-0.014-0.016-0.026-0.068+1.563+2.022-1.758+1.420

+3.24765.37666.93968.96167.20368.623符合水準(zhǔn)測量成果計算表已知已知第四十二頁，共六十五頁，2022年，8月28日1、計算閉合差：2、檢核：故其精度符合要求。第四十三頁，共六十五頁，2022年，8月28日3、閉合差的調(diào)整

分配原則：按與測段距離（或測站數(shù)）成正比，并反其符號改正到各相應(yīng)的高差上，得改正后高差。按距離：按測站數(shù)：以第1測段為例，測段改正數(shù)為：檢核：第四十四頁，共六十五頁，2022年，8月28日4、計算改正后高差檢核：以第1測段為例，改正后的高差為：5、計算高程如：檢核：否則說明高程計算有誤。第四十五頁，共六十五頁，2022年，8月28日二、閉合水準(zhǔn)路線成果計算

1、計算閉合差：

2、檢核：

3、計算高差改正數(shù)：

閉合水準(zhǔn)路線的計算與附合水準(zhǔn)路線基本相同。

4、計算改正后高差：

5、計算各測點(diǎn)高程：第四十六頁，共六十五頁，2022年，8月28日三、支水準(zhǔn)路線成果計算11、計算閉合差：2、檢核：，故精度符合要求。3、計算高差（取往、返測絕對值的平均值，其符號與往測相同）4、計算高程H1=186.785-1.386=185.399m(HA=186.785m)An=16站第四十七頁，共六十五頁，2022年，8月28日一、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)軸十字絲橫絲豎軸視準(zhǔn)軸水準(zhǔn)管軸支點(diǎn)微傾螺旋第四十八頁，共六十五頁，2022年，8月28日二、水準(zhǔn)儀的檢驗和校正1、圓水準(zhǔn)器的檢驗和校正目的：使圓水準(zhǔn)器軸//儀器豎軸檢驗：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。

第四十九頁，共六十五頁，2022年，8月28日2、十字絲橫絲的檢校和校正目的：使十字絲橫絲豎軸

檢驗：

①精平儀器，十字絲橫絲左邊對準(zhǔn)墻上標(biāo)志點(diǎn)p；②水平微動，p點(diǎn)在橫絲上移動，說明十字絲橫絲位置正確；否則需要校正。

MMMM第五十頁，共六十五頁，2022年，8月28日校正：①松開十字絲的固定螺旋；②微微轉(zhuǎn)動十字絲環(huán)座，至p點(diǎn)軌跡與橫絲重合；③擰緊十字絲的固定螺旋。十字絲固定螺旋第五十一頁，共六十五頁，2022年，8月28日3、水準(zhǔn)管軸的檢驗與校正目的：使水準(zhǔn)管軸//視準(zhǔn)軸。檢驗：①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，用變動儀器高法（兩次高差之差≤3mm）測定兩點(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。ABiia1a1b1CΔΔ第五十二頁，共六十五頁，2022年，8月28日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//視準(zhǔn)軸；若h不等于h0，則存在i角。如圖：式中：DAB為AB兩點(diǎn)之間的距離

b2b2應(yīng)ABiiia1a1a2b1C2ΔΔΔ第五十三頁，共六十五頁，2022年，8月28日對于DS3水準(zhǔn)儀，當(dāng)時，則需校正。3、校正①轉(zhuǎn)動微傾螺旋，使（此時視準(zhǔn)軸水平，水準(zhǔn)管氣泡不居中）。②調(diào)節(jié)水準(zhǔn)管校正螺絲，使符合氣泡居中。第五十四頁，共六十五頁，2022年，8月28日誤差來源：

儀器誤差+觀測誤差+外界條件的影響

一、儀器誤差

1、儀器校正后的殘余誤差—主要是i角誤差。（前后視距相等可消除）

2、水準(zhǔn)尺誤差—包括刻劃不準(zhǔn)、尺長變化、尺身彎曲等誤差。（作業(yè)前必須檢驗，前后視尺交替使用、測站數(shù)為偶數(shù)可減弱或消除）第五十五頁，共六十五頁，2022年，8月28日二、觀測誤差

1、視差（仔細(xì)調(diào)焦可消除）

2、讀數(shù)誤差（減小視線長度、讀數(shù)認(rèn)真果斷）

3、水準(zhǔn)氣泡居中誤差（符合后立即讀數(shù)）

4、水準(zhǔn)尺傾斜的影響（認(rèn)真扶尺、氣泡居中）三、外界條件的影響

1、儀器下沉（踩緊腳架、減少觀測時間）

2、尺墊下沉（尺墊踩實、往返測取中數(shù)）

3、地球曲率和大氣折光（前后視距相等可消除）

4、大氣溫度和風(fēng)力（打傘遮陽、選擇好的天氣）第五十六頁，共六十五頁，2022年，8月28日(7)測量者要嚴(yán)格執(zhí)行操作規(guī)程，工作要細(xì)心，加強(qiáng)校核。注意事項(1)測量過程中應(yīng)盡量用目估或步測保持前、后視距基本相等。

(2)儀器腳架要踩牢，觀測速度要快，以減少儀器下沉。(3)估數(shù)要準(zhǔn)確，讀數(shù)時要仔細(xì)對光，消除視差。(4)檢查塔尺相接處是否嚴(yán)密。保證扶尺豎直。(5)記錄要原始，字跡整齊、清楚，端正。

(6)讀數(shù)時，記錄員要復(fù)誦，以便核對。

第五十七頁，共六十五頁，2022年，8月28日精密水準(zhǔn)儀主要用于一、二等水準(zhǔn)測量和精密工程測量。特點(diǎn)：1、結(jié)構(gòu)精密、性能穩(wěn)定、測量精度高；2、望遠(yuǎn)鏡放大率不小于40倍；3、水準(zhǔn)管分劃值為10"/2mm；4、采用光學(xué)測微器讀數(shù)，可直接到0.1mm，估讀到0.01mm；5、配專用精密水準(zhǔn)尺；操作方法與DS3水準(zhǔn)儀基本相同。第五十八頁，共六十五頁，2022年，8月28日

自動安平水準(zhǔn)儀自動安平水準(zhǔn)儀利用自動安平補(bǔ)償器代替水準(zhǔn)管，使視準(zhǔn)軸水平。特點(diǎn)：1、視準(zhǔn)軸自動安平；2、