第2章水準(zhǔn)測(cè)量2

§2.1水準(zhǔn)測(cè)量原理

一．高程測(cè)量概述

1．高程測(cè)量(heightleveling)

測(cè)定地面點(diǎn)高程的工作。測(cè)定待測(cè)點(diǎn)和已知點(diǎn)間的高差。根據(jù)已知點(diǎn)高程，計(jì)算出另一點(diǎn)的高程。

2．高程測(cè)量常用方法 水準(zhǔn)測(cè)量(leveling)三角高程測(cè)量(trigonometricleveling)氣壓高程測(cè)量(airpressureleveling)GPS高程測(cè)量(GPSleveling)2024/11/61二．水準(zhǔn)測(cè)量原理1．水準(zhǔn)測(cè)量原理（圖2－1） 利用水準(zhǔn)儀(level)所提供的水平視線(horizontalsight)，并借助水準(zhǔn)尺(levelstaff)測(cè)定地面上待測(cè)點(diǎn)與已知高程點(diǎn)的高差，再由已知點(diǎn)高程和所測(cè)得的高差計(jì)算出待測(cè)點(diǎn)的高程。2024/11/62二、高程計(jì)算公式（1）計(jì)算公式：

hAB＝后視讀數(shù)－前視讀數(shù)＝a－b

（2－1）

HB＝HA＋hAB

（2－2）（2）視線高程法計(jì)算公式：

HB＝（HA＋a）－b＝Hi－b

（2－3）

Hi

稱為視線高程(elevationofsight)。

Hi＝HA＋a2024/11/63三、視線高程法的作用

當(dāng)架設(shè)一次水準(zhǔn)儀，依次觀測(cè)多個(gè)前視點(diǎn)B1、B2、…Bn時(shí)，采用視線高程Hi計(jì)算就非常方便。

2024/11/64Hi＝HA＋aHB1＝Hi－b1HB2＝Hi－b2……HBn＝Hi－bn四、轉(zhuǎn)點(diǎn)(turningpoint)的作用2024/11/655當(dāng)已知點(diǎn)A與待測(cè)點(diǎn)B距離不遠(yuǎn)，高差不大時(shí)，只需安置一次水準(zhǔn)儀即可測(cè)得高差hAB。若A、B距離較遠(yuǎn)或高差較大，則需要在A、B之間設(shè)立若干個(gè)臨時(shí)立尺點(diǎn)（轉(zhuǎn)點(diǎn)，TP點(diǎn)），用以傳遞高程。HB=HA+hAB§2.2測(cè)量?jī)x器和工具一．水準(zhǔn)測(cè)量的主要儀器和工具

水準(zhǔn)儀(level)

水準(zhǔn)尺(levelstaff)

尺墊(staffplate)2024/11/662024/11/672024/11/682024/11/692024/11/6102024/11/6112024/11/6122024/11/6132024/11/6142.水準(zhǔn)尺和尺墊2024/11/615尺墊2024/11/616二、圓水準(zhǔn)器與讀數(shù)窗口1.圓水準(zhǔn)器(circularbubble)2.目鏡讀數(shù)窗口2024/11/617三、水準(zhǔn)儀的操作步驟 （1）安置 （2）粗平 （3）瞄準(zhǔn) （4）精平與讀數(shù)

注：AT－G4/G6采用傾斜補(bǔ)償系統(tǒng)，自動(dòng)安平，無(wú)需人工“精平”即可直接讀數(shù)2024/11/618步驟（1）安置：目估使架頭大致水平；

2024/11/619步驟（2）粗平：圓水準(zhǔn)器氣泡移動(dòng)方向與左手 （右手）大拇指轉(zhuǎn)動(dòng)方向相同（相 反）；

2024/11/620步驟（3）瞄準(zhǔn)：

注意消除視差

步驟（4）精平和讀數(shù)

（讀數(shù)方法）。

（注：AT－ G6采用傾斜補(bǔ)償系統(tǒng)能自動(dòng)安平，無(wú)需 人工“精平”即可直接讀數(shù)）2024/11/621§2.3水準(zhǔn)測(cè)量基本方法一、水準(zhǔn)點(diǎn)簡(jiǎn)介1.水準(zhǔn)點(diǎn)（BenchMark，記為BMi） 用水準(zhǔn)測(cè)量方法測(cè)定的高程控制點(diǎn)。

2．水準(zhǔn)點(diǎn)等級(jí) 精密水準(zhǔn)測(cè)量(preciseleveling)：一等、二等 普通水準(zhǔn)測(cè)量(generalleveling)：三等、四等 圖根水準(zhǔn)測(cè)量(mappingleveling)：等外/圖根2024/11/6222024/11/623水準(zhǔn)點(diǎn)埋設(shè)：位置（地面水準(zhǔn)點(diǎn)、墻腳水準(zhǔn) 點(diǎn)等）、埋設(shè)方法及選材。3．水準(zhǔn)路線(levelingline)

（1）附合水準(zhǔn)路線(annexedlevelingline)

（2）閉合水準(zhǔn)路線(closedlevelingline)

（3）支水準(zhǔn)路線(spurlevelingline)2024/11/624（1）附合水準(zhǔn)路線(annexedlevelingline)

從一個(gè)已知高程的水準(zhǔn)點(diǎn)出發(fā)，沿各高程待定點(diǎn)進(jìn)行水準(zhǔn)測(cè)量，最后附合到另一個(gè)已知的水準(zhǔn)點(diǎn)。

特點(diǎn)：兩個(gè)已知水準(zhǔn)點(diǎn)間實(shí)測(cè)高差與其理論高差應(yīng)相等，即閉合差(closingerror)fh＝0。2024/11/625（2）閉合水準(zhǔn)路線(closedlevelingline)

從一個(gè)已知高程的水準(zhǔn)點(diǎn)出發(fā)，沿各高程待定點(diǎn)進(jìn)行水準(zhǔn)測(cè)量，最后仍回到原水準(zhǔn)點(diǎn)。

特點(diǎn)：實(shí)測(cè)高差之和應(yīng)為0，即閉合差(closingerror)fh＝0。2024/11/626（3）支水準(zhǔn)路線(spurlevelingline)

從一個(gè)已知高程的水準(zhǔn)點(diǎn)出發(fā)，沿各高程待定點(diǎn)進(jìn)行水準(zhǔn)測(cè)量。支水準(zhǔn)路線應(yīng)進(jìn)行往返測(cè)量。

特點(diǎn)：往測(cè)高差總和與返測(cè)高差總和應(yīng)大小相等，符號(hào)相反，即閉合差(closingerror)fh為0。2024/11/627二、水準(zhǔn)測(cè)量的外業(yè)工作

1．圖根水準(zhǔn)測(cè)量(MappingLeveling)

－－常應(yīng)用于建筑工程中

2．水準(zhǔn)測(cè)量的一般方法 （1）兩次儀器高法（表2-1） （2）雙尺面法（表2-2）2024/11/628（2）兩次儀器高法（表2-1）要點(diǎn)：

a）同一測(cè)站兩次不同儀器高度的水平視線（改變高度應(yīng)在10cm以上）；

b）理論上，兩次測(cè)量的高差應(yīng)相等。對(duì)于圖根水準(zhǔn)測(cè)量，高差的絕對(duì)值≤5mm。2024/11/6292024/11/630（1）雙尺面法（表2-2）要點(diǎn)：

a）無(wú)需改變儀器高度。只是讀取水準(zhǔn)尺的紅、黑尺面讀數(shù)。理論上，兩次測(cè)量的高差應(yīng)相等。

b)兩把雙面尺，黑面0點(diǎn)注記均為0，紅面0點(diǎn)注記分別為4.687、4.787。

c）為了加快測(cè)量速度，常采用“后黑-前黑-前紅-后紅”讀尺順序。2024/11/6312024/11/632三、水準(zhǔn)測(cè)量的外業(yè)工作記錄（實(shí)例）注意轉(zhuǎn)點(diǎn)（TP）和測(cè)站的設(shè)置。2024/11/6332024/11/634水準(zhǔn)測(cè)量手薄日期：

天

氣：

第

組：儀器：

觀測(cè)者：

記錄者：測(cè)站測(cè)點(diǎn)水準(zhǔn)尺讀數(shù)高差平均高差改正后高差高程備注后視a前視b1A1.364TP10.9792TP11.259TP20.7123TP21.278TP30.5664TP30.653B1.864∑4.5544.1210.3850.5470.433-1.2110.71254.20654.639§2.4水準(zhǔn)測(cè)量精度要求和內(nèi)業(yè)計(jì)算一、主要技術(shù)要求2024/11/635402024/11/636二、水準(zhǔn)測(cè)量校核2024/11/637校核項(xiàng)目操作方法主要作用局限性計(jì)算校核表格數(shù)據(jù)平衡計(jì)算檢查計(jì)算過(guò)程中出現(xiàn)的錯(cuò)誤。不能檢查出原始數(shù)據(jù)的記錄是否有錯(cuò)。測(cè)站校核兩次儀器高度法雙面尺法檢查一個(gè)測(cè)站所測(cè)高差的正確性。不足以證明整條水準(zhǔn)線路成果的正確性。成果校核通過(guò)計(jì)算閉合差?h進(jìn)行精度校核綜合檢查成果，保證全線觀測(cè)的正確性。――三、內(nèi)業(yè)成果校核及改正2024/11/638[fh]＝12mm[fh]＝40mmfh＝∑h往＋∑h返支水準(zhǔn)線路fh＝∑h測(cè)－h(huán)理（h理＝H終－H始）附合水準(zhǔn)線路fh＝∑h測(cè)閉合水準(zhǔn)線路容許閉合差[fh]（圖根）閉合差fh線路名稱2.閉合差調(diào)整計(jì)算（1）知道每測(cè)段的測(cè)站數(shù)ni（2）知道每測(cè)段的距離Li

2024/11/639四、例題例題1附合水準(zhǔn)路線2024/11/6402024/11/641404080注意：

（1）最終結(jié)果里，改正數(shù)V一定等于閉合差fh；

（2）如果改正數(shù)V不能整數(shù)分配（mm為單位）到各測(cè)段，一般情況將余數(shù)分配到測(cè)站最多（或者水平距離最長(zhǎng)）的測(cè)段。2024/11/642例題2附合導(dǎo)線附合導(dǎo)線成果校核2024/11/643∑

40

+0.042

-8-6-11-5-12-423.7002.450-1.958-2.985-1.207052.37254.82252.86449.87948.672例題3閉合導(dǎo)線mfh=∑h測(cè)=3.708+2.456-1.947-2.980-1.195=0.042[?h]=±12=±12

=±76mm；v=-?h/n=-42/40=-1.05mm§2.5水準(zhǔn)儀的檢驗(yàn)與校正1．水準(zhǔn)儀的主要軸線視準(zhǔn)軸 CC管水準(zhǔn)器軸 LL儀器豎軸 VV圓水準(zhǔn)器軸 L'L'十字絲橫絲注：自動(dòng)安平水準(zhǔn)儀沒(méi)有軸線LL2024/11/6442．水準(zhǔn)儀軸線之間的關(guān)系

水準(zhǔn)管軸//視準(zhǔn)軸 LL//CC

圓水準(zhǔn)器軸//豎軸 L'L'//VV

十字絲橫絲豎軸 2024/11/6453．水準(zhǔn)儀的檢驗(yàn)（1）圓水準(zhǔn)器軸與儀器豎軸平行的檢驗(yàn)旋轉(zhuǎn)腳螺旋，使管水準(zhǔn)器氣泡居中；將儀器繞豎軸旋轉(zhuǎn)180°，如果汽包中心偏離院水準(zhǔn)器0點(diǎn)，則L’L’不平行于VV。2024/11/646（2）十字絲橫絲與儀器豎軸垂直的檢驗(yàn) 2024/11/647（3）水準(zhǔn)管軸與視準(zhǔn)軸平行的檢驗(yàn)（簡(jiǎn)介）

（自動(dòng)安平水準(zhǔn)儀不需此項(xiàng)）2024/11/648§2.6水準(zhǔn)測(cè)量誤差

1.儀器誤差

（1）水準(zhǔn)儀校正的殘余誤差（i角≠0） 前、后視距相等，可消除或者減弱i角誤差的影響。（|i角|≤±20″時(shí)，可以不校正儀器）

（2）水準(zhǔn)尺誤差 采用符合技術(shù)要求的水準(zhǔn)尺2024/11/6492.觀測(cè)誤差（1）讀數(shù)誤差（2）水準(zhǔn)尺（前后）傾斜（3）視差4.管水準(zhǔn)氣泡居中誤差自動(dòng)安平水準(zhǔn)儀不需此項(xiàng)2024/11/6503.外界環(huán)境的影響 （1）儀器下沉和尺墊下沉的誤差 （2）地球曲率的影響 （3）大氣折光的影響 （4）溫度變化的影響2024/11/651§2.7地球曲率和大氣折光影響的消除1．地球曲率的影響及消除（1）地球曲率的影響（2）消除方法

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