水准测量原理 - 用于合并.doc

水准测量 --------------------------------------------------------------------------------第二章→第一节→水准测量原理 　 求算待定点的高程时，只要测定两点间的高差，根据一个已知点高程，就可以推算出待定点的高程，这一测量过程称为高程测量高程测量的实质就是高差测量高程测量的常用方法有水准测量和三角高程测量水准测量是利用水准尺配合水准仪提供水平视线来测定两点间高差的方法水准测量具有较高的精度，因此是高程测量中最主要的方法 　　第一节 水准测量原理 　　一、水准测量原理 　　如图2-1所示，已知高程点的高程为，欲求待定点的高程当两点相距较近时，在、两点中间安置一台水准仪，在、两点分别铅直竖立底部为零的水准尺，利用水准仪提供的水平视线在两尺上分别读得视线截尺读数和，由图2-1可知、两点间的高差为： 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　（2-1） 　　—已知高程点上的水准尺读数，称为后视读数； 　　—待求高程点上的水准尺读数,称为前视读数； 　　—为已知点，称为后视点； 　　—为待测高程点，称为前视点。

　　用文字表示，高差=后视读数－前视读数高差计算规定是后视读数减前视读数，为此高差有正负之分，高差为正（＞时），即前视读数小，表示前视点比后视点高；高差为负（＜时），即前视读数大，表示前视点比后视点低 　　以上安置一次仪器测定两点高差的施测过程称为水准测量的基本原理 　二、高程计算方法 　　测量工作中，根据不同的需要，高程的计算一般有两种方法，高差法和视线高法　　1、高差法 　　利用两点间的高差计算未知点高程的方法，称为高差法从图中可以得出计算公式： 　　　　　　　　　　　　　　　　　或　　　　　 （2-2） 　　【例题2-1】如图所示，已知点的高程=382.996，待测点为点，在两点之间安置水准仪，读取后视读数=1.568，前视读数=0.866计算待测点高程 　　点相对于点的高差为： 　　　　　　　　　　　　=1.568－0.866=0.702　　点的高程为： 　　 =382.996+0.702=383.698　　或 　　　　　　　　 =382.996+1.568－0.866=383.698　　2、视线高法 　　当安置一次仪器，根据一个后视点的高程，需要测定多个前视点的高程时，利用仪器高程来计算多个未知点高程的方法，称为视线高法，也称为仪器高法。

从图2-2中可以得出各未知点高程的计算公式为： 　　视线高程：　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　(2-3)　　点高程：　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　（2-4） 　　点高程：　　　　 　　【例题2-2】如图2-2所示，已知点的高程=80.996，待测点为点，在适当位置安置水准仪，读取后视点立尺读数=1.265，读得各待定点立尺读数=0.963、=0.763计算待测点高程的高程 　　　视线高程：　　　=80.996+1.265=82.261　　 点高程：　　　=82.261-0.963=81.298　　 点高程：　　　=82.261-0.763=81.498 第二章→第二节→水准仪构造与水准尺 　 水准仪是提供水平视线的仪器水准仪有三种：微倾式水准仪、自动安平水准仪和电子水准仪微倾式水准仪是用微倾螺旋手动精平；自动安平水准仪是利用补偿器自动精平；电子水准仪也称数字水准仪是一种高科技数字化水准仪，配合条纹编码尺实现自动识别、自动记录，显示高程和高差，实现了高程测量外业完全自动化工程常见的水准仪有、、，“D”和“S”分别为大地测量仪器和水准仪汉语拼音的第一个字母，角码0.5、1、3表示仪器精度，为每公里高差中数的中误差。

适用于精密水准测量适用于普通水准测量，是常用的一种仪器 　　一、DS3型微倾式水准仪的构造 　　（一）水准仪的各部位名称 　　图2-3是型水准仪 　　1、外瞄准器、2、目镜、3、管水准器、4、圆水准器、5、定平螺旋、6、物镜7、水平制动螺旋、8、基座、9、目镜对光螺旋、10、物镜对光螺旋、11、微倾螺旋、12、水平微动螺旋 　　（二）水准仪的构造及作用 　　水准仪的构造主要由三部分组成：望远镜、水准器和基座 　　1、望远镜 　　如图2-4所示，望远镜由物镜、目镜和十字丝分划板三个主要部件组成它的主要作用是提供观测视线，放大物像和十字丝物镜的作用是将远处的目标在望远镜内成像，转动物镜对光螺旋能使远近水准尺上的分划成像清晰目镜是一个放大镜,能将物像和十字丝同时放大，转动目镜可使十字丝清晰十字丝分划板是刻有十字丝的透明玻璃板，安装在目镜前端，由水平丝（横丝）和纵丝组成，且相互垂直十字丝的作用是瞄准目标，横丝用于读取水准尺读数十字丝分划板上下两根短丝称为视距丝，用于测量距离物镜光心与十字丝交点的连线称为望远镜的视准轴，即视线 　　2、水准器 　　水准器是用来标志视线是否水平、仪器竖轴是否铅直的一种装置。

水准器有管状水准器和圆水准器两种二、水准尺、尺垫 　　水准尺也称为标尺，如图2-9所示，目前常用的普通水准尺有塔尺和直尺两种尺型塔尺也称为箱尺，是用多节箱型尺套接在一起的标尺，这种尺携带方便，但容易产生接头误差，使用不当会产生下滑，因此要经常检查接头衔接及卡簧直尺也称双面尺，整体性好，主要应用于三、四等水准测量 　　水准尺通常采用铝合金、玻璃钢、优质木材制成，常用的塔尺一般为3三节套、5五节套，直尺为2、3 　　水准尺的分划在塔尺的底部为零，尺上黑（红）白格相间，每格分划值为1或5，毫米是估读数在每1都有注字，每5都有注记，超过1的注记加红点，一个红点表示1；两个红点表示2注字有倒写和正写两种，分米的注字位置也有所不同，使用前一定要熟悉水准尺分划和注记 　　尺垫是用生铁铸成，如图2-10所示，作用是提供可靠的转点，安放标尺在地面松软或无突出稳固点可选时，放置尺垫可避免尺子下沉，土地上要将三个尖脚垫踩入地面，使尺垫稳固于地面上其中间凸起的圆顶为立尺点，立尺时，尺底的前沿应立在圆顶上 --------------------------------------------------------------------------------第二章→第三节→水准点 　 把已测定高程的点设置固定标志，作为高程测量的依据，这些点称为水准点，用表示。

国家水准点的测定是由国家测绘部门按照由高精度到低精度逐级控制的方法，依据水准原点高程，在全国设立了统一的高程控制系统国家水准测量按施测精度分为一、二、三、四，四个等级水准点标石如图2-11所示，图（）为埋设于地下永久性混凝土水准点，图（）为固定建筑物上的墙上水准点 　　工程建设中，水准点的等级一般为三、四等水准点《工程测量规范》规定工程用水准点布设间距，工厂区小于1，一般地区1～3根据工程需要各行业规范都有具体要求水准点有永久性水准点和临时性水准点永久性水准点一般用砼制成，如图2-12所示临时性水准点可钉设木桩或在坚硬岩石，建筑物基础顶面的突出部位用油漆标出点位，如图2-13所示水准点应埋设在土质坚硬，使用方便，能长期保存的地方埋设后应根据周围地形、明显地物绘出草图，图上注明点的位置和编号，例如、、 ……，以方便查找使用这样的草图称为水准点点之记，如图2-14所示第二章→第四节→水准仪的使用 　　一、安置仪器　　打开三脚架，使其高度适中（架头与肩大致平齐），架头大致水平，三条腿斜度要合适，不得过陡或过缓，稳固地安置在地面上在斜坡地段安置仪器时，应注意使三脚架的两个架腿放在下坡一侧，另一架腿放在上坡一侧，将脚尖踩入土中固定，这样才能使仪器比较稳定。

打开仪器箱，看清楚仪器在箱中位置，用双手握住仪器的支架和基座部分，取出仪器，安放在架头上，一手握住仪器，另一只手马上拧紧连接螺旋，确认仪器已与三角架牢接才可松手随即锁闭仪器箱 　　二、粗略整平 　　粗略整平，简称粗平粗平的目的是：使圆水准气泡居中，仪器竖轴大致铅垂操作方法：如图2-15（）所示位置，先用两手同时反向转动任意两个脚螺旋1、2，使气泡沿着与这两个脚螺旋连线的方向移动到过水准器零点且垂直这两个脚螺旋连线的直线方向上再单独转动脚螺旋3，使气泡居中如图2-15（）所示应注意由于重力作用气泡始终处于最高位置，而脚螺旋顺时针升高，逆时针降低，调节时首先应判断转动某个螺旋及气泡移动方向为了有效使用螺旋升降高度，应同时先相对转动两个脚螺旋，再转动另一个脚螺旋　　三、 照准目标 　　1、目镜调焦 调节目镜对光螺旋，使十字丝清晰 　　2、概略照准 松开水平制动螺旋、水平转动望远镜，利用镜筒上的照门（缺口）和准星，使其三点成一线粗略照准目标，旋紧水平制动螺旋 　　3、物镜调焦 转动物镜对光螺旋，使标尺在望远镜内成像清晰 　　4、消除视差 　　如图2-16所示，当观测者对着目镜观测标尺成像时，眼睛上下移动，如果发现标尺与十字丝横丝有相互错动现象，即读数略有改变这种现象，称为视差。

视差产生的原因是：物像没有成像在十字丝的竖平面上视差存在会使读数产生误差，有时有较大误差，故在读数前必须加以消除视差消除方法是重新转动物镜对光螺旋，从而改变物像位置，使成像落在十字丝的竖平面上，如果仍然不能消除视差，则表示目镜调焦还不十分完善，再重新进行目镜调焦，直到目标和十字丝没有相对错动现象为止 　　5、精确照准 　　转动微动螺旋，使尺像一边和十字丝纵丝重合或纵丝平分标尺 　　四、精平 　　精平的目的是：使管水准水准器气泡居中，水准管轴水平精平方法：如图2－17所示，缓慢转动微倾螺旋，使观察窗内气泡的两个半影像严格吻合顺时针转动左上右下，否则反之 　　五、读数 　　精平后应立即读数，读数应以十字丝横丝为准，应先估读毫米数，然后依次读出米、分米、厘米，再加上估读毫米每次要记录四位数，即若某一位为零，也必须读出并记录，不可省略如0.082，1.580等 注意：⒈读数前和读数后都要检查精平； 　　　⒉由于圆水准气泡居中精度低，所以望远镜每转向一个方向，符合气泡不再符合，必须再精平一次后，才能读数 　　读数练习：如图2-18()1.714, ()0.023，()2.510--------------------------------------------------------------------------------第二章→第五节→水准测量的方法 　 当已知高程点与待测高程点相距较远或高差较大时，在起、终点之间需要选择多个临时立尺点，分段安置仪器，测出各段高差。

然后根据已知点高程和各段高差，计算待定点高程如图2-19所示，其中安置仪器的位置称为测站这些临时立尺点起传递高程作用，称为转点记录时，一般取转点两字的汉语拼音第一个字母简写为或取转点的英文字母缩写为在转点上既有前视读数，又有后视读数，（先作为待求高程的点，再作为已知高程的点），转点应选在凸起、稳固坚实的地面点上，在松软的地面、平整地面应放置尺垫水准测量时所经过的路线称水准路线 　　一、水准测量的观测与记录 如图2-19所示，在点和所选点。