第二章 水準測量

第二章水準測量徐卓揆公路工程學院2-1.水準測量原理2-2.水準測量的儀器和工具2-3.水準測量的實施及成果整理普通水準測量三、四等水準測量2-4.水準儀的檢驗與校正2-5.精密水準儀與自動安平水準儀2-6.水準測量的誤差及注意事項引言高程測量測量地面上各點高程,

根據(jù)已知點高程，測定該點與未知點的高差，然后計算出未知點的高程的方法。方法可分為：水準測量精度高,用途廣---主要方法三角高程測量氣壓高程測量2-1.水準測量原理水準測量原理

利用水準儀提供的“水平視線”，測量兩點間高差，從而由已知點高程推算出未知點高程。大地水準面

hABA

BHAHB=HA+hAB水平視線水準尺水準尺ab前進方向A——后視點a——后視讀數(shù)B——前視點b——前視讀數(shù)1、A、B兩點間高差2.B點的高程3.視線高程大地水準面AB后視前視前進方向HAHiHBabhab水準尺水準尺轉(zhuǎn)點TP(turningpoint)的概念

若A、B兩點間布設(shè)一些過渡點（轉(zhuǎn)點）1、2、3…，將其分為n段，則用水準儀分別測得各段高差為h1，h2…h(huán)n，則有：hAB=h1+h2++hn

=(a1-b1)+(a2-b2)++(an-bn)=a-b2-2水準測量的儀器和工具水準儀水準尺和尺墊水準儀的使用2-2水準測量的儀器和工具

--水準儀望遠鏡用于觀察水準尺并讀取水準尺上讀數(shù)水準器圓水準器（粗平）符合（管）水準器（精平）基座連接儀器和三腳架，基座上另有三個腳螺旋，一個圓水準器用于整平儀器。望遠鏡水準器2-2水準測量的儀器和工具

--水準儀豎軸視準軸水準管軸圓水準器軸水準尺木質(zhì)—有雙面尺和塔尺，一般是3m，也有5m鋁合金—通常是塔尺結(jié)構(gòu)，一般是3m銦剛尺—通常是單面尺，一般是3m或是2m雙面尺的紅面尺底刻劃：一把為4687mm，另一把為4787mm。2-2水準測量的儀器和工具

--水準尺與尺墊尺墊放在轉(zhuǎn)點上，以防水準尺下沉安置儀器粗略整平：使用腳螺旋使圓水準器氣泡居中2-2水準測量的儀器和工具

--水準儀的使用

氣泡移動方向與左手大拇指運動的方向一致

a123b312c312安置儀器粗略整平瞄準水準尺：使用粗瞄器瞄準水準尺，消除視差2-2水準測量的儀器和工具

--水準儀的使用視差：概念：眼睛在目鏡端上下移動時，十字絲與目標像有相對運動。產(chǎn)生原因：目標像平面與十字絲平面不重合。消除方法：反復交替調(diào)節(jié)目鏡和物鏡對光螺旋。安置儀器粗略整平瞄準水準尺精平：微調(diào)微傾螺旋使水準管氣泡居中2-2水準測量的儀器和工具

--水準儀的使用安置儀器粗略整平瞄準水準尺精平精平讀數(shù)：用十字絲橫絲讀取水準尺上刻度讀數(shù)，讀四位。2-2水準測量的儀器和工具

--水準儀的使用

精平后，用十字絲的中絲在水準尺上讀數(shù)。1．方法：米、分米看尺面上的注記，厘米數(shù)尺面上的格數(shù)，毫米估讀。2．規(guī)律：讀數(shù)在尺面上由小到大的方向讀。故儀器若成倒像的，從上往下讀；若成正像，即從下往上讀。

bc

a0.7256.2521.4772-3水準測量的實施和成果整理基本概念水準測量的實施測量中的檢核方法成果整理三、四等水準測量水準點--BM(BenchMark)

標定要求:穩(wěn)定、安全、便于保存和使用分類:基本水準標石---一、二等水準點

普通水準標石---三、四等水準點

墻角水準標志---三、四等水準點

臨時水準標志---水準(木樁、巖石、屋腳等)

點之記水準點與附近固定建筑物或其它地物的關(guān)系圖2-3水準測量的實施和成果整理

--基本概念通過水準測量方法獲得其高程的高程控制點，稱為水準點，一般用BM表示。有永久性和臨時性兩種。2-3水準測量的實施和成果整理

--基本概念水準路線

在兩水準點之間進行水準測量所經(jīng)過的路線閉合水準路線附合水準路線支水準路線水準網(wǎng)3.支水準路線BM

1

2

1BM

2

3

41.閉合水準路線2.附合水準路線BM1BM2

1

2

32-3水準測量的實施和成果整理

--水準測量的實施轉(zhuǎn)點（ZD、TP）

當兩點距離太遠或高差太大時,需分段測量,此時需加設(shè)轉(zhuǎn)點作為傳遞高程的過渡點.

h1=a1-b1 h2=a2-b2 h3=a3-b3 .......+)hn=an-bnhAB=∑h=∑a-∑bHB=HA+∑h實施步驟：在Ⅰ處安置儀器后視，精平并讀數(shù)記錄前視，精平并讀數(shù)記錄搬站，將儀器從Ⅰ處搬至Ⅱ處，按以上步驟逐站測量至BMB點2-3水準測量的實施和成果整理

--水準測量的實施觀測與記錄2-3水準測量的實施和成果整理

--水準測量的實施要求及注意事項：(1).檢校儀器,選擇v>20,τ<25"的儀器.(2).前后視距盡可能相等,視距<100m,最大<150m.(3).轉(zhuǎn)點要選在土質(zhì)堅硬的地面上,并放置尺墊(4).搬站時,前視尺墊不允許移動,且在觀測過程中不允許碰動,否則由此站到起點的全部觀測成果報廢.(5).儀器搬動轉(zhuǎn)站時,后視尺墊才允許移動.(6).視線高出地面0.3m.2-3水準測量的實施和成果整理

--水準測量的實施2-3水準測量的實施和成果整理

--測量中的檢核方法檢核(1).計算檢核：∑hAB=∑h=∑a-∑b=HB-HA

(2).測站檢核(同一測站)

a)雙儀高法:改變儀器高度>10cm,若h<±6mm,取平均值作為最后結(jié)果.b)雙面尺法:(3).成果檢核：高差閉合差fh：fh=h測

-h已知

閉合路線、附合路線、支水準路線的理論fh=？若fh<fh允,則成果可用,否則應(yīng)檢查原因.2-3水準測量的實施和成果整理

--水準測量成果整理目的：消除fh，求出正確高差步驟：

1.計算fh

2.若fhfh容，則對測量值進行調(diào)整根據(jù)按比例分配原則檢核：v＝－fh

3.計算改正后高差：

高程檢核：【例】如圖按圖根水準測量施測某附合水準路線觀測成果略圖。BM-A和BM-B為已知高程的水準點，圖中箭頭表示水準測量前進方向，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。水準測量成果整理實例第一步計算高差閉合差：第二步計算限差：故可進行閉合差分配第三步計算每km改正數(shù)：

第四步計算各段高差改正數(shù)：。第五步計算各段改正后高差后，計算1、2、3各點的高程。改正后高差=改正前高差+改正數(shù)Vi

四舍五入后，使：故有：V1=-8mm，V2=-11mm，V3=-8mm，V4=-10mm。故可得：H1=HBM-A+(h1+V1)=45.286+2.323=47.609(m)H2=H1+(h2+V2)=47.509+2.802=50.411(m)H3=H2+(h3+V3)=50.311-2.252=48.159(m)HBM-B=H3+(h4+V4)=48.059+1.420=49.579(m)2-3水準測量的實施和成果整理

--水準測量成果整理當所求水準點的精度要求較高時，普通水準測量就達不到精度要求，因此必須采取高等級的水準測量方法。三、四等水準測量，除用于國家高程控制網(wǎng)的加密外，還常用作小地區(qū)的首級高程控制，以及工程建設(shè)地區(qū)內(nèi)工程測量和變形觀測的基本控制。三、四等水準常用雙面水準尺。兩尺黑面尺底均為0，紅面尺底一根為4.687m，一根為4.787m。視線長度和讀數(shù)誤差的限差及高差閉合差的規(guī)定2-3水準測量的實施和成果整理

--三、四等水準測量等級標準視線長度（m）前后視距差（m）前后視距累計差（m）紅黑面讀數(shù)差（mm）紅黑面高差之差(mm)三四65803.05.05.010.02.03.03.05.02-3水準測量的實施和成果整理

--三、四等水準測量后前前后（黑黑紅紅）①后視黑面：讀下、上、中絲③前視紅面：讀中絲②前視黑面：讀下、上、中絲④后視紅面：讀中絲①后黑：上下中②前黑：上下中④后紅：中③前紅：中第二站前進方向不動

當測站觀測記錄完畢隨即計算，完成后才能搬站?。。。?！1.前、后視距：D視距＝100×（下－上）m2.后視中絲（黑面）－前視中絲（黑面）＝h13.后視中絲（紅面）－前視中絲（紅面）＝h24.兩高差之差h1-h2≤5±100mm5.計算高差平均數(shù)：

h平＝(h1+h2±0.1m)/2

當測站觀測記錄完畢隨即計算，完成后才能搬站！?。。。?/p>

簡單檢核：3、3、5、5、101.前、后視距差：△D＝D后－D前≤3m前、后視距累積差：∑△D≤10m黑紅面讀數(shù)差≤3mm兩次高差相差≤5mm17=15-1618=(15+16)/22-4DS3級水準儀的檢驗與校正水準儀應(yīng)該滿足的條件圓水準器軸平行于儀器豎軸的檢驗校正十字絲橫絲應(yīng)垂直于儀器豎軸的檢驗校正視準軸平行于水準管軸的檢驗校正圓水準器軸平行于儀器豎軸十字絲橫絲應(yīng)垂直于儀器豎軸視準軸平行于水準管軸2-4DS3級水準儀的檢驗與校正

--水準儀應(yīng)該滿足的條件檢驗：先用腳螺旋使圓水準器氣泡居中，然后旋轉(zhuǎn)180度，檢查氣泡是否居中校正：旋轉(zhuǎn)腳螺旋使氣泡向零點移動偏距的一半，然后使用撥針撥動三個校正螺旋，使氣泡移動到零點；反復進行檢驗圖校正圖水準器結(jié)構(gòu)圖2-4DS3級水準儀的檢驗與校正

--圓水準器軸平行于儀器豎軸的檢驗校正校正：旋下十字絲分劃板護罩，用螺絲刀松開四個壓環(huán)螺絲，按橫絲傾斜的反方向轉(zhuǎn)動十字絲組件；反復進行檢驗校正檢驗：整平儀器后，用十字絲橫絲的一端對準遠處一明顯標志點P，旋轉(zhuǎn)微動檢查點P是否始終落在中絲上2-4DS3級水準儀的檢驗與校正

--十字絲橫絲垂直于儀器豎軸的檢驗校正檢驗：分別將儀器安置在相距80米左右的兩點中間和靠近其中一個點，測定兩點間高差，檢查兩次高差較差是否超過3毫米校正：求出A點的正確讀數(shù)，調(diào)節(jié)微傾螺旋使中絲對準正確讀數(shù)，此時水準氣泡必偏離中心；然后調(diào)節(jié)校正螺絲使氣泡的影像符合2-4DS3級水準儀的檢驗與校正

--視準軸平行于水準管軸的檢驗校正2-5.精密水準儀與自動安平水準儀精密水準儀器精密水準儀器操作方法自動安平原理2-6.水準測量誤差分析及注意事項概述儀器誤差觀測誤差外界環(huán)境的影響水準測量注意事項水準測量誤差一、儀器誤差

1.儀器校正后的殘余誤差

2.水準尺誤差二、觀測誤差

1.水準管氣泡居中誤差

2.讀數(shù)誤差

3.水準尺傾斜誤差

4.視差影響三、外界環(huán)境的影響

1.儀器下沉

2.尺墊下沉

3.地球曲率及大氣折光影響

4.溫度的影響水準測量注意事項2-6.水準測量誤差分析及注意事項

--概述儀器校正后的殘余誤差誤差來源：視準軸與管水準器軸不平行消減辦法：前后視距相等；對儀器進行檢校vDi角2-6.水準測量誤差分析及注意事項

--儀器誤差水準尺誤差誤差來源：刻劃不準確；尺長變化；零點磨損等消減辦法：對水準尺進行檢驗（0.5mm）在觀測中安排偶數(shù)站a1b1b2a2v1v2v12-6.水準測量誤差分析及注意事項

--儀器誤差水準管氣泡居中誤差誤差來源：人眼的局限性；水準管壁與液體間的摩擦和粘滯作用力（與水準管的靈敏度和視距有關(guān)）消減辦法：嚴格檢查氣泡居中；加改正數(shù)i角i角Di角vi1角2-6.水準測量誤差分析及注意事項

--觀測誤差讀數(shù)誤差誤差來源：人眼的局限性；視距的長度；望遠鏡的放大率消減辦法：仔細讀數(shù)，多次讀數(shù)取平均值；控制視距；規(guī)定望遠鏡的放大率V——望遠鏡的放大倍率60″——人眼的最大分辯能力2-6.水準測量誤差分析及注意事項

--觀測誤差水準尺傾斜誤差誤差來源：水準尺豎立不直消減辦法：水準尺上安裝水準器，保證水準尺豎直；控制最大讀數(shù)（小于2.7m，大于0.3m）aa′2-6.水準測量誤差分析及