第二章水準(zhǔn)測量

第一節(jié)水準(zhǔn)測量原理第二節(jié)水準(zhǔn)測量儀器構(gòu)造及使用第三節(jié)水準(zhǔn)測量基本工作1surveying第一節(jié)水準(zhǔn)測量的基本原理一、高程測量的方法1．水準(zhǔn)測量：利用水平視線來測量兩點之間的高差。由于此方法施測簡單，且精度較高，所以是高程測量中最主要的方法，被廣泛應(yīng)用于高程控制測量、工程勘測和各項施工測量中。2．三角高程測量：通過測量兩點之間的水平距離或傾斜距離和傾斜角，然后利用三角公式計算出兩點間的高差。此方法適用于地形起伏比較大的地區(qū)，其精度低于水準(zhǔn)測量。

2surveying二、水準(zhǔn)點及其等級

1．水準(zhǔn)點（BenchMark），工程上常用BM來標(biāo)記。2．國家水準(zhǔn)點分為四個等級:即一、二、三、四等水準(zhǔn)點。3surveying三、水準(zhǔn)測量原理

（一）基本原理

水準(zhǔn)測量原理是利用水準(zhǔn)儀提供的一條水平視線,借助水準(zhǔn)尺來測定地面兩點間的高差,由已知點高程推算未知點高程。如圖所示

4surveying1.測水準(zhǔn)尺的讀數(shù)如所示：測定A、B兩點之間的高差hAB1）在A、B兩點上各豎立水準(zhǔn)尺，將水準(zhǔn)儀安置在A、B兩點之間；2）當(dāng)儀器視線水平,分別讀取讀數(shù)a,讀數(shù)b；

（二）基本步驟5surveying2.計算兩點間高差如圖所示由A點向B點進行,則:

A為后視點a為后視讀數(shù)

B為前視點b為前視讀數(shù)高差=后視讀數(shù)-前視讀數(shù)兩點間高差為:hAB=a-b若A點為已知高程點

B點高程為：

HB=HA+hAB=HA+(a-b)6surveying3.注意事項高差hAB的值可正可負，正值表示待測點B高于已知點A，負值表示待測點B低于已知點A；如果由A→B測高差,則用hAB表示；由B→A測高差，則用hBA表示；已知A點的高程HA，求B點高程HB，求hAB.高差法：適用于安置一次儀器，儀器在兩點中間，直接利用兩點高差求高程。7surveying1）HB=HA+hAB（利用高差直接計算B點高程HB）；儀高法：適用于安置一次儀器，儀器安置在已知水準(zhǔn)點上，測若干個前視點的高程，適用于工程放樣。2）Hi=HA+a

HB=Hi-b

（利用儀器視線高計算B點高程HB）。4.用高差計算高程8surveying四、有轉(zhuǎn)點的高差測定水準(zhǔn)測量外業(yè)工作如右圖所示：當(dāng)兩點相距較遠或高差太大時，可在沿線加設(shè)若干作為臨時傳遞高程的點，稱為轉(zhuǎn)點。

高差h1=a1-b1,h2=a2-b2,h3=a3-b3則hAB=h1+h2+h3=(a1-b1)+(a2-b2)+(a3-b3)=∑a-∑b=∑h9surveying第二節(jié)水準(zhǔn)測量儀器及其使用水準(zhǔn)測量儀器叫水準(zhǔn)儀，工具有水準(zhǔn)尺、尺墊。一．水準(zhǔn)測量儀器1、水準(zhǔn)儀的種類按構(gòu)造分：（1）微傾式水準(zhǔn)儀：利用水準(zhǔn)管來獲得水平視線；（2）自動安平水準(zhǔn)儀：利用補償器來獲得水平視線的“自動安平水準(zhǔn)儀”；（3）電子水準(zhǔn)儀。按精度分：DS05；DS1；DS3；DS10D表示大地測量儀器，漢語拼音開頭的第一個字母。S表示水準(zhǔn)儀，漢語拼音開頭的第一個字母。10surveying水準(zhǔn)尺和尺墊2、水準(zhǔn)尺和尺墊（1）水準(zhǔn)尺

u

雙面尺：一面為黑白相間稱“黑面尺”，另一面為紅白相間稱“紅面尺”。兩根尺的黑面都以尺底為零，而紅面的尺底分別為4.687m和4.787m，利用雙面尺讀數(shù)可對結(jié)果進行檢核。雙面尺多用于三、四等及以下精度的水準(zhǔn)測量。

u

塔尺：用兩節(jié)或三節(jié)套接在一起，能伸縮，攜帶方便。一般尺長為5m。因接合處容易產(chǎn)生誤差，故多用于等外水準(zhǔn)測量。（2）尺墊

11surveying水準(zhǔn)儀簡介二、DS3微傾式水準(zhǔn)儀的構(gòu)造水準(zhǔn)儀構(gòu)造:水準(zhǔn)儀由望遠鏡，水準(zhǔn)器，和基座三個主要部分組成。

1.望遠鏡⑴望遠鏡的基本構(gòu)造物鏡、目鏡、十字絲分劃板、對光透鏡、物鏡對光螺旋、目鏡對光螺旋。12surveying（2）望遠鏡各部分的作用：

重要概念：視準(zhǔn)軸：十字絲交點與物鏡光心的連線，即視線。①物鏡作用②目鏡作用,③物鏡對光螺旋④目鏡對光螺旋⑤十字絲分劃板⑥望遠鏡放大倍數(shù)13surveying十字絲分劃板如圖所示,中間一條叫中絲(水平絲)用中絲在水準(zhǔn)尺上讀取讀數(shù)。平行兩個短絲為視距絲,用以測定儀器至標(biāo)尺的距離,分別稱上、下絲，中間一根為豎絲，豎絲用來精確照準(zhǔn)目標(biāo)(平分水準(zhǔn)尺)。14surveying2.水準(zhǔn)器

水準(zhǔn)器用來指示儀器視線是否水平或豎軸是否豎直。有管水準(zhǔn)器和圓水準(zhǔn)器兩種。（1）管水準(zhǔn)器：用于精確整平。水準(zhǔn)管軸：過O點與管內(nèi)壁在縱向相切的直線LL。當(dāng)氣泡的中心點與O點重合時，稱氣泡居中，此水準(zhǔn)管軸位于水平位置；若氣泡不居中，則水準(zhǔn)管軸處于傾斜位置。15surveying水準(zhǔn)管分劃值：水準(zhǔn)管2mm的弧長所對圓心角τ，即氣泡每移動一格時，水準(zhǔn)管軸所傾斜的角值。用公式表示為：符合水準(zhǔn)器：通過符合棱鏡的折光作用，將氣泡各半個影像反映在望遠鏡的觀察窗中。當(dāng)氣泡符合一致時，則表示氣泡居中。式中R—水準(zhǔn)管圓弧半徑，單位：mm；

ρ″—206265″。16surveying（2）圓水準(zhǔn)器：用于粗略整平。

圓水準(zhǔn)器軸：通過零點的球面法線。當(dāng)圓水準(zhǔn)器氣泡居中時，豎軸豎直。

3.基座基座支撐儀器，有三個腳螺旋起到整平儀器用。

17surveying三、DS3微傾式水準(zhǔn)儀的使用微傾式水準(zhǔn)儀的使用包括安置儀器、粗略整平、瞄準(zhǔn)水準(zhǔn)尺、精平與讀數(shù)等操作步驟。

1.安置儀器：腳架高度適中，目估使架頭大致水平。注意：檢查腳架腿是否安置穩(wěn)固，腳架伸縮螺旋是否擰緊。

2.粗略整平：粗平是用腳螺旋使圓水準(zhǔn)器的氣泡居中，使儀器豎軸大致鉛直，從而視準(zhǔn)軸粗略水平。，

18surveying

3.瞄準(zhǔn)水準(zhǔn)尺

※重要概念：視差：當(dāng)眼睛在目鏡端上下微微移動時，若發(fā)現(xiàn)十字絲與尺像有相對運動，即讀數(shù)有改變，則表示有視差存在。產(chǎn)生視差的原因：目標(biāo)成像的平面和十字絲平面不重合，即尺像沒有落在十字絲平面上。消除的方法是重新仔細地進行目鏡和物鏡對光。直到眼睛上下移動，讀數(shù)不變?yōu)橹?。此時，從目鏡端見到十字絲與目標(biāo)的像都十分清晰。19surveying4.精平與讀數(shù)

精確整平，使管狀水準(zhǔn)器氣泡居中。用十字絲的中絲在尺上讀數(shù)。從尺上可直接讀出米、分米和厘米數(shù)，并估讀出毫米數(shù)。

從小往大讀20surveying第三節(jié)水準(zhǔn)測量的基本工作一、水準(zhǔn)路線的布設(shè)形式

水準(zhǔn)測量的任務(wù)，是從已知高程的水準(zhǔn)點開始測量待定的其它水準(zhǔn)點或地面點的高程。⑴閉合水準(zhǔn)路線⑵附合水準(zhǔn)路線⑶支水準(zhǔn)路線(4)水準(zhǔn)網(wǎng)21surveying二、水準(zhǔn)路線的施測方法（外業(yè)）1.外業(yè)施測

2.整理外業(yè)手簿(1)計算檢核（高差計算正確否）

∑a-∑b=∑h=HB-HA(見表2-1）(2)測站檢核①變動儀器的高度②雙面尺法22surveying水準(zhǔn)測量記錄手簿表2-1水準(zhǔn)測量記錄手簿（一）觀測日期天氣狀況儀器編號觀測者記錄者校核者23surveying三、內(nèi)業(yè)成果整理(一)計算高差閉合差及其容許值

1.附合水準(zhǔn)路線水準(zhǔn)點A、B的高程是已知的，所以這兩點之間理論高差值為∑h理=H終-H起=HB-HA，則高差閉合差：

fh=∑h測-∑h理

2.閉合水準(zhǔn)路線閉合水準(zhǔn)路線終點是起點，則閉合水準(zhǔn)路線的高差閉合差理論值∑h理=0,則高差閉合差fh=∑h測.

3.支水準(zhǔn)路線∑h往,∑h返應(yīng)絕對值相同,符號相反。則高差閉合差fh=∑h往+∑h返24surveying容許值計算

高差閉合差的容許值(即容許高差閉合差)計算若25surveying(二)高差閉合差分配分配的原則：將閉合差以相反的符號根據(jù)測站數(shù)或水準(zhǔn)路線的長度成比例分配到各測段的高差上。

各測段高差的改正數(shù)用公式表示為：

式中：vi為分配給第i測段高差上的改正數(shù)；

Li和ni分別為第i測段路線的長度和測站數(shù)；∑L和∑n分別為水準(zhǔn)路線的總長度和總測站數(shù)。26surveying（三）高程的計算【例】附合水準(zhǔn)路線的成果