工程测量2.ppt

第二章 水准测量 §2.1 水准测量原理 §2.2 DS3水准仪和水准测量的工具 §2.3 水准仪的使用 §2.4 水准测量的施测方法 §2.5 水准测量的内业计算 §2.6 水准仪的检验与校正 §2.7 水准测量的误差及注意事项 §2.8 其他水准仪简介,水准测量原理： 利用水准仪提供水平视线，读取水准尺的读数，测定两点间的高差，有已知点高程推求未知点高程如图： hAB = a – b HB = HA + hAB,大地水准面,,Hi,,,,,,,,,,,,,,b,HB,,,,,,,,,,HA,,hAB,,前进方向,,高差法,Hi= HA+ a HB= Hi-b,,视线高法,A,,B,当a b时，hAB 为正，B高于A ； 当a b时， hAB 为负，B低于A高差法：利用高差计算高程 （安置一次仪器测定一个前视点高程时采用） 视线高法：利用视线高计算高程 （安置一次仪器测定多个前视点高程时采用） 水准测量所使用的仪器、工具： 水准仪 水准尺 尺垫,一、水准仪 1、水准仪的等级 DS05、DS1、DS3、DS10、 DS20 D—大地测量仪器 S—水准仪 数字 — 表示仪器的精度，即每公里往、返 测得高差中数的中误差（mm）。

水准仪的作用是提供一条水平视线； 工程测量中常使用DS3型水准仪，该仪器 标称精度为±3mm/km目镜,水准管目镜,圆水准器校正螺钉,2、DS3型水准仪的,主要由望远镜、水准器、基座三部分组成构造,微倾螺旋,,（1）望远镜：用来瞄准远处的水准尺进行读数；,由物镜、目镜、十字丝分划板、调焦透镜、 调焦螺旋组成；放大率一般为25~30倍视准轴：物镜中心 与十字丝交点的连线2）水准器 水准器的作用：整平仪器， 使视准轴处于水平位置 ①圆水准器 作用：粗略整平 结构：如图所示 精度：一般为 8＇~ 10＇/2mm （气泡中心偏离零点2mm 所对的圆心角）,②管水准器 作用：精确整平 结构：如图所示 精度：一般τ= 20″/2mm 水准管的分划值τ： 气泡中心偏离零点2mm 所对的圆心角 公式： 分析： R越大，τ越小，灵敏度越高 DS3 : R=20.6265米 τ=20″,（3）基座,轴座：承托仪器上部 脚螺旋：调节脚螺旋使圆水准器气泡居中 连接板：连接三脚架,,,组成,轴座,脚螺旋,连接板,,,,二、水准尺和尺垫 1、水准尺 塔尺 ：可以伸缩，一般全长3m、5m， 用于等外水准测量。

双面尺：不可伸缩，一般全长3m， 用于三、四等水准测量2、尺垫 仅在转点处竖立水准尺时使用， 防止点位移动和水准尺下沉一、操作步骤 1、安置仪器 高度适中、架头大致水平，固定仪器 2、粗略整平 目的： 使圆水准气泡居中， 视准轴粗略水平 方法（如图所示）：,3、瞄准水准尺 目的：使目标和十字丝成像清晰 方法：① 初步瞄准（用准星对准目标） ② 目镜调焦（使十字丝清晰） ③ 物镜调焦（使目标成像清晰） ④ 精确瞄准（使纵丝对准目标）,注意：瞄准时应消除视差 视差：当目镜、物镜对光不够精细时，目标的影像 不在十字丝平面上，以致两者不能同时被看清 消除方法：仔细进行目镜、物镜调焦4、精确整平 目的：使水准管气泡居中， 视准轴精确水平 方法：调节微倾螺旋，使 气泡影像符合5、读数 用十字丝横丝在水准尺上按从小到大的方向读数，读取米、分米、厘米、毫米（估读数）四位数字如图的读数 0.860m,注意：读数前必须精平， 精平后立即读数二、一个测站的水准测量工作,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,A,B,,a,b,1、安置仪器于AB之间， 立尺于A、B点上； 2、粗略整平； 3、瞄准A尺，精平、读数a， 记录1.568m； 4、瞄准B尺，精平、读数b， 记录1.471m；,5、计算：hAB = a – b = 1.568-1.471=0.115m 即B点比A点高0.115m。

hBA = – hAB= – 0.115m，即 A点比B点低0.115m三、概念 1、测站：测量仪器所安置的地点 2、水准路线：进行水准测量时所行走的路线 3、后视：水准路线的后视方向 4、前视：水准路线的前视方向 5、视线高程：后视高程+后视读数 6、视距：水准仪至标尺的水平距离 7、水准点：水准测量的固定标志 8、 水准点高程：指标志点顶面的高程 9、转折点：水准测量中起传递高程作用的中间点水准点,,一、连续水准测量 当两点相距较远或高差较大时，需连续安置水准仪测定相邻各点间的高差，最后取各个高差的代数和，可得到起终两点间的高差B,如图：A、B两水准点之间，设3个临时性的转点 h1 =a1-b1 h2 =a2-b2 h3 =a3-b3 h4 =a4-b4 hAB= h1+h2+h3+h4,A、B两点高差计算的一般公式：hAB= =,,,n—为测站数,,例：,注意：为保证高程传递的准确性，在相邻测站的观测过程中，必须使转点保持稳定（高程不变）A,TP1,TP2,TP3,2.142,,,,,B,,,,,,1.258,0.928,1.235,,,,,,,1.672,2.074,Ⅰ,Ⅱ,Ⅳ,Ⅲ,,,,,,HA=123.446m,HB,大 地 水 准 面,Ⅳ,Ⅲ,Ⅱ,Ⅰ,A TP1,TP1 TP2,TP2 TP3,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,计算 检核,Σ,,6.406 5.998,0.408,0.408,0.408,123.446,123.854,,水 准 测 量 手 簿,（一）、测站检核 目的：保证前后视读数的正确。

方法：变动仪器高法、双面尺法,1、变动仪器高法 在同一测站上变动仪器高（10cm左右）， 两次测出高差；其差值|Δh |≤ 6mm，取其平 均值作为最后结果 2、双面尺法 采用黑红面的水准尺，利用双面的零 点差检核观测质量二）、计算检核 目的：检核计算高差和高程计算是否正确 检核条件： 如上表所示：,等式条件成立，说明计算正确二、成果检核,水准测量时，一般将已知水准点和待 测水准点组成一条水准路线； 在水准测量的施测过程中，测站检核 只能检核一个测站上是否存在错误或误 差是否超限； 计算检核只能发现每页计算是否有误； 对一条水准路线来讲必须进行成果检核1、水准路线的布设形式 附合水准路线（见图1） 闭合水准路线（见图2） 支水准路线（见图3）,,,,,,,,,A,B,1,2,3,4,图1,,,,,,A,1,2,3,图3,,,,,,,A,1,2,3,4,图2,2、检核的主要内容 闭合差：观测值与理论值的差值 高差闭合差就是高差的观测值与理论值之差； 用fh表示，即 fh=∑h测 - ∑h理 限差：《规范》规定的的高差闭合差的允许值； 用fh允表示 等外水准测量要求： 平地： fh允≤±40 （mm） L—水准路线的长度，单位km。

山地： fh允≤±12 （mm） n—水准路线的测站数 要求： fh≤ fh允,3、不同形式水准路线fh的计算 附和水准路线： ∑h测=h1+h2+h3+ ······ + hn ∑h理=H终 – H始 fh = ∑h测 - ∑h理= ∑h测-（H终 – H始） 闭合水准路线： ∑h测= h1+h2+h3+ ······ + hn ∑h理= 0 fh = ∑h测 - ∑h理= ∑h测 支水准路线： ∑h测= ∑h往+ ∑h返 ∑h理= 0 fh = ∑h测 - ∑h理= ∑h往+ ∑h返,一、符合水准路线的内业计算 如图为一符合水准路线：,A、B为已知水准点，HA =65.376m ， HB =68.623m 点1、2、3 为待测水准点，各测段高差、测站数、 距离见下图：,,前进方向,备注,1,2,3,4,A 1,2,3,B,1.0 8 +1.575,1.2 12 +2.036,1.4 14 -1.742,2.2 16 +1.446,5.8 50 +3.315,辅助计算,-0.012,-0.014,-0.016,-0.026,-0.068,+1.563,+2.022,-1.758,+1.420,+3.247,65.376,66.939,68.961,67.203,68.623,符合水准测量成果计算表,1、计算闭合差：,2、检核：,故其精度符合要求。

3、计算改正数 分配原则：按与测段距离（或测站数）成正比，并反其符号改正到各相应的高差上，得改正后高差按距离：,按测站数：,以第1测段为例，测段改正数为：,检核：,4、计算改正后高差,检核：,以第1测段为例，改正后的高差为：,5、计算高程,如：,检核：,否则说明高程计算有误二、闭合水准路线成果计算 1、计算闭合差： 2、检核： 3、计算高差改正数： 闭合水准路线的计算与附合水准路线基本相同4、计算改正后高差： 5、计算各测点高程：,,三、支水准路线成果计算,1、计算闭合差：,2、检核：,，故精度符合要求3、计算高差（取往、返测绝对值的平均值，其符号与往测相同）,4、计算高程,H1=186.785-1.386=185.399m,(HA=186.785m),一、水准仪的主要轴线及应满足的条件 主要轴线：视准轴CC 水准管轴LL 仪器竖轴VV 圆水准器轴 几何关系： 圆水准器轴//仪器竖轴 水准管轴//视准轴 十字丝横丝 竖轴,,,,,,二、水准仪的检验和校正 1、圆水准器的检验和校正 目的：使圆水准器轴//仪器竖轴 检验： ①用脚螺旋使圆水准器气泡居中； ②望远镜旋转180度 若气泡仍居中，满足要求； 若气泡不居中，需进行校正。

校正： ①用脚螺旋调气泡偏离 值的一半； ②用圆水准器的校正 螺旋再调一半2、十字丝横丝的检校和校正 目的：使十字丝横丝 竖轴 检验： ①精平仪器，十字丝横丝左边 对准墙上标志点p； ②水平微动，p点在横丝上移动， 说明十字丝横丝位置正确； 否则需要校正 校正： ①松开十字丝的固定螺旋； ②微微转动十字丝环座， 至p点轨迹与横丝重合； ③拧紧十字丝的固定螺旋十字丝固定螺旋,,,3、水准管轴的检验与校正 目的：使水准管轴//视准轴 检验： ①在平坦地面选相距80m左右A、B两点，置水 准仪于中点C，用变动仪器高法（两次高差之 差≤3mm）测定两点之间 的高差h0=a1-b1；,i角— 视准轴与水准管轴之间的夹角； 前后视距相等可以消除②仪器搬A点附近，测得高差 h = a2－b2； 若 h=h0，则水准管轴//视准轴； 若 h不等于h0，则存在i角 如图：,式中：DAB 为AB两点之间的距离,,,对于DS3水准仪，当 时，则需校正3、校正 ①转动微倾螺旋，使 （此时视准轴水 平，水准管气泡不居中） ②调节水准管校正螺丝，使符合气泡居中误差来源： 仪器误差 + 观测误差 + 外界条件的影响,一、仪器误差 1、仪器校正后的残余误差—主要是i角误差。

（前后视距相等可消除） 2、水准尺误差— 包括刻划不准、尺长变化、 尺身弯曲等误差作业前必须检验，前后视 尺交替使用、测站数为偶数可减弱或消除）,二、观测误差 1、视差（仔细调焦可消除） 2、读数误差（减小视线长度、读数认真果断） 3、水准器泡居中误差（符合后立即读数） 4、水准尺倾斜的影响（认真扶尺、气泡居中）,三、外界条件的影响 1、仪器下沉（踩紧脚。