幾何水準測量

1、 目錄一.水準儀的基本介紹1.1 水準儀的基本概念1.2 水準儀的識別二.水準標尺2.1 水準標尺的種類2.2 水準標尺的校準三.水準測量的方法四.水準計算五.水準儀的檢校水準測量規(guī)范水準測量原理：利用儀器獲得水平視線第一部分 水準儀 水準儀一般分為光學(xué)水準儀、數(shù)字（電子）水準儀 光學(xué)水準儀：分自動安平水準儀（如徠卡NA2）和精密水準儀（如索佳PL1） 水準儀的標稱測量精度（標稱精度，即在最理想的測量條件下能達到的精度）是指每公里水準測量高差中誤差。 現(xiàn)在水準儀最高精度的是0.2mm，在售的僅索佳的PL1一種（光學(xué)），數(shù)字水準儀精度最高的能達到0.3mm（最常見的是徠卡的DNA03和天寶DIN

2、I03） 現(xiàn)在國家一等水準網(wǎng)的復(fù)測一般都用數(shù)字水準來進行，可以滿足要求。1.1 水準儀的基本概念1.2 水準儀的分類1. 自動安平水準儀（光學(xué)） 1）在圓水準整平后即可以開始測量。原理是儀器內(nèi)部有一根擺針，是鉛垂的，搖晃的還可以聽見擺針的敲擊聲，利用擺正可以使儀器精密整平，因為水準測量本身就是測量兩個點間位于鉛垂線上的高度差。在觀測前一般要檢查擺正能否正常工作，在目鏡下方有個越5mm的按鈕，按一下，如果儀器十字絲上下擺動則表示工作正常； 2）自動安平水準儀觀測整平較為簡單，一般情況只要圓氣泡大約居中就可以觀測（擺針補償），比較舊的儀器一般第一次需要檢查擺針的補償范圍，檢查方法是用十字絲瞄準標尺

3、后，擰動腳螺旋，看看氣泡偏離多少后儀器讀數(shù)會發(fā)生變化，一般情況只要氣泡不偏離一半刻度線都是可以的。 3）蘇光DSZ3 則表示每公里水準測量高差中誤差為3mm，屬于最普通的自動安平水準儀，價格也就幾百塊錢；徠卡DNA2則精度為0.7mm。1.2 水準儀的分類2.光學(xué)測微器 關(guān)于光學(xué)測微器，一般是加在自動安平水準儀（光學(xué)）上面的一個裝置。 普通不帶測微器的自動安平水準儀的讀法是：儀器十字絲卡在標尺的某一刻度，再進行1/10的估讀（如鋁合金尺和3m的板尺），而安裝測微器之后，則是先卡住標尺的某一整數(shù)刻度（比如1.36），再通過測微器的顯示窗口讀取剩余讀數(shù)（比如254，則讀數(shù)則為1.36254），這樣

4、精度就會高很多，一般可以作為精密水準測量用，標尺可以配任何帶刻度的標尺（鋁合金尺、3m板尺、銦瓦尺都可以）。 測微器的原理和經(jīng)緯儀一樣，測微器的調(diào)整范圍也只有1cm，所以儀器整平后，只能精密卡準一個刻度的讀數(shù)（標尺的最小刻度也是1cm）。 我們公司的徠卡NA2是最好的自動安平水準儀（0.7mm/km），配測微器精度可以提高至0.3mm/KM，但原裝的要2W多元，國產(chǎn)的買過2k多不經(jīng)搞，所以性價比不高。1.2 水準儀的分類3.光學(xué)精密水準儀（以SOKKIA PL1精密水準儀為例） 鬼子貨還是有些好東西的。該儀器屬于精密光學(xué)水準儀，長江公司有3臺，價值6W左右，是目前市面上在售的唯一一臺標稱0.2

5、mm的精密水準儀，矮寨橋的高程控制網(wǎng)全部用的這個儀器，在高差很大的地方閉合差仍然可以做到1mm。 照準標尺，整平圓氣泡，儀器豎絲再精確照準標尺（因為如果此時不精確照準那么在U型管氣泡整平后再卡豎絲就有可能會導(dǎo)致U型氣泡跑掉），儀器水平絲大約卡到相應(yīng)銦瓦尺cm刻度，精密調(diào)平U型氣泡，再精確卡準水平絲，再檢查U型氣泡，觀察U型氣泡510秒后再進行讀數(shù)（注意：U型氣泡差一點，則儀器水平絲會上下移動的關(guān)系，讀數(shù)前應(yīng)反復(fù)檢查U型氣泡、水平卡絲）。 精密水準儀的原理實際上就是普通水準儀內(nèi)置一個測微器，再以U型氣泡精密整平儀器，原理都是一樣。 PL1的使用方法和讀數(shù)不懂的直接問哥好擺，這里懶得啰嗦。1.2

6、水準儀的分類4.數(shù)字水準儀（電子） 數(shù)字水準儀是以后的大趨勢，目前已經(jīng)很普遍，長江公司在洞庭湖項目一定要買一臺。 數(shù)字水準儀與條碼尺配套使用，儀器直接讀取標尺刻度，條碼尺在各儀器間應(yīng)該是可以通用的（沒試過），一般目前國內(nèi)使用的都是國產(chǎn)尺，精度影響甚小。 只是在測量模式上一般都有水準路線測量和單點高差直接測量。路線測量一般為水準測量規(guī)范上的幾條，后前前后、前后后前、后后前前、前前后后、后前，再加個奇偶站交替。在測量時都可以選擇你需要的模式。 數(shù)字水準儀都可以預(yù)先設(shè)置限差，比如視距長、視距差、高差之差等。 這個儀器使用沒有什么好講的，用幾次就曉得了，每臺儀器都不同，但原理都一樣，使用前都要看說明書

7、。1.3 水準標尺 水準標尺一般有鋁合金尺（塔尺）、3m區(qū)格木尺（板尺）、銦瓦尺和條碼尺，甚至鋼卷尺也可以用水準儀哦。 水準標尺是需要鑒定的 其中最重要的參數(shù)就是每米真長誤差，比如一根3m的區(qū)格目赤，理論應(yīng)為3m，但刻度刻劃是總有誤差，隨溫度、濕度影響也總在發(fā)生變化，所以需要用精密鋼尺檢測其真長誤差，一般表示如999.992mm，意思是每1米的高差則實際只有0.99997m，實測高程需要減去0.008mm才為真高差值，計算高差時則要加入這項改正。 因此可以看出這項改正只有在高差很大的地區(qū)進行水準測量時才需要改正，如上1m高差產(chǎn)生0.008mm修正值，則500m高差則產(chǎn)生4mm的修正值，比如在建

8、立山區(qū)高速公路首級控制網(wǎng)時，高差非常大就必須要修正了。 目前銦瓦尺的鑒定全國只有西安和天津兩家單位有資格，其他的鑒定單位哈是戳把子。 一般新購標尺都配有出廠是的米真長檢定常數(shù)，而且為手寫，一般可以直接使用。1.3 水準標尺1.3米區(qū)格木尺（俗稱板尺、黑紅尺） 屬于最常見的標尺，價格便宜，一般也就兩三百塊一對，3m高，一般測四等水準用，最早前也用于平板測圖（哥讀這個尺可以說出神入化，快而準，出道以來還未遇到過對手）。 標尺的最小刻劃是1cm，因此估讀至1mm，可以用儀器（光學(xué)水準、數(shù)字水準、全站儀、經(jīng)緯儀都可以讀）直接讀高差、斜距。高差直接讀取，但讀距離，是要100的，儀器上絲-下絲讀數(shù)=距離，

9、如上絲讀數(shù)為2.365，下絲為1.443，則斜距=(2.365 -1.443) 100=92.1m（所有帶有上下絲的儀器均相同）。 用水準儀測出來的距離由于水準儀視線處于水平狀態(tài)，所以讀出來的距離為平距，但若采用其他儀器讀出來的距離，需要根據(jù)垂直角來計算平距，但計算方法并不是直接用垂直角劃平，需要加一個什么cos平方，十多年不用忘記公式了，因為是儀器上下絲存在一個角度哦，不過現(xiàn)在一般不用就不提了。1.3 水準標尺1.3米區(qū)格木尺（俗稱板尺、黑紅尺） 3m區(qū)格木尺的讀數(shù)分為黑紅，黑面為基本讀數(shù)，紅面為輔助讀數(shù)，讀數(shù)方法一樣。 標尺黑面的底部是從0么開始，頂部為3m，因此可以直接計算高差，那為什么

10、還要讀紅棉呢？這是為了檢查并提高觀測精度。紅面標尺底部刻度是從4687或4787開始的（一對標尺），因此一般黑、紅讀數(shù)差為-13。因此單根尺高差計算公式應(yīng)為：（黑面讀數(shù)+紅面讀數(shù)-4687(或4787)）2 四等水準的測量方式一般為：后（黑）后（紅）前（黑）前（紅）1.3 水準標尺2.銦瓦尺 銦瓦尺有木制鋁合金兩種，一般用于三等以上高等級水準測量，使用儀器也必須為光學(xué)精密水準儀（或帶測微器的自動安平水準儀）。 銦瓦尺的兩側(cè)為刻度值，左側(cè)為基本刻劃，右側(cè)未輔助刻劃，基輔刻劃差為3.0155m，中間的刻度成為尺帶。在一些精度很高的水準測量中，還需要測量尺帶的溫度加以修正高差。 因此單根尺高差計算公

11、式應(yīng)為：（基本讀數(shù)+輔助讀數(shù)-3.0155）2 銦瓦尺的測量方式一般為：后（基）前（基）前（輔）后（輔）三.水準測量的方法3.1 水準網(wǎng)的布設(shè)形式 水準網(wǎng)的形式一般可以分為附合水準、閉合水準、結(jié)點網(wǎng)、支水準路線等形式。一般水準測量盡量不要采用閉合水準、支水準，最好是結(jié)點網(wǎng)。三.水準測量的方法3.2 3m區(qū)格木尺的讀數(shù)方法 右邊那個就是尺子，左邊的中絲：0.860，下絲：0.960，上絲：0.758這個儀器說明是倒像的，現(xiàn)在一般的為正像了，如右邊的尺子。讀這種尺子首先要熟悉他的刻劃規(guī)律，刻劃最長的是整數(shù)，要記住5cm處的刻劃，讀起來就很快了。這種尺子讀熟悉后很快的，現(xiàn)在5m塔尺都雙面，一面是這種

12、形式，另一面是5mm刻劃，其實讀這個面是容易出錯的。三.水準測量的方法3.3 銦瓦尺讀數(shù)的方法三.水準測量的方法3.4 水準測量觀測中應(yīng)注意的事項 1）四等水準測量視距長不應(yīng)超過100m，二等水準數(shù)字水準儀不超過50m，使用PL1精密測量一般應(yīng)不超過30m（超過30m卡絲有難度）。 2）四等水準前后視距差不超過5m，累計不超過10m，二等水準前后視距差不超過1m，累計不超過3m。 3）四等水準用小尺墊，二等以上水準一定要用5KG的尺墊。 4）二等水準盡量不要用3m的標尺，標尺長讀數(shù)至頂?shù)臅r候會有傾斜誤差，寧愿多架一站對高差的影響會很小。 5）二等水準立尺一定要用兩根竹棍做支撐，竹棍應(yīng)盡量撐開點

13、穩(wěn)定性才好。 6）只要是兩根標尺進行的測量，在上任何點是，必須是要同一根尺子上點，目的是消除兩根標尺的零點不等差（一根標尺測量時可以不用）。 7）往測上點是1、2、3、4、5，返測時必須要5、4、3、2、1，而且返測時兩根標尺要互換。四.水準測量記錄4.1 水準測量的記錄四.水準測量記錄4.1 水準測量的記錄五.水準測量計算 簡單的手工平差，也就是誤差分配，水準平差一般可以按路線長度分配閉合差或按測站數(shù)分配閉合差，原理都是一樣，比如在矮寨坡測水準由于高差比較大，按測站來分配誤差比較合理，在地勢平坦的蕪湖二橋按距離分配誤差比較合理。五.水準測量計算六.水準儀的i角水準儀的i角是水準測量的主要誤差

14、來源之一，理論上前后視距相等是可以完全消除i角的，所以必須嚴格控制前后視距差。每站必須控制前后視距差，而不能只在上點時調(diào)整總的視距差，因為每一處的大氣折光均不相同，因此大氣折光也是水準測量主要誤差來源。六.水準儀的i角 i是會隨著時間、搬運過程中的振動隨時發(fā)生變化的，就像全站儀的指標差一樣，因此必須經(jīng)常進行檢查校正，一般檢測高差之差不應(yīng)大于2mm，i角不應(yīng)大10秒.檢校的主要方式是：在A、B兩點立尺，A、B兩點相距53m，首先架儀器于A、B兩點的正中間，則每邊視距為26.5m，此時所測得的高差是不受i角影響的高差，記錄。再搬站至A點或B點2m附近處，再測量A、B點的高差，此時所測得高差是i角影

15、響的最大情況，兩次高差的差值用來計算i角。一般規(guī)范規(guī)定在水準測量期間，應(yīng)在每天進行水準測量之前均要進行i角的檢查，并記錄。六.水準儀的i角 友情提示-精密水準測量 1.嚴格控制前后視距差，在特殊情況下，采用拉皮尺量距，視距差控制在1m內(nèi)； 2.嚴格控制視距長，在高精度要求下，無論光學(xué)水準儀還是數(shù)字水準儀，單邊視距應(yīng)控制在30m以下為宜，因為視線太長所穿過的大氣層不同會引起較大誤差； 3.儀器i角要7天檢測一次，高差之差要在2mm左右； 4.尺墊要用5kg的大尺墊，要踩緊，及時在水泥路和瀝青路面也要踩，防止滑動； 5.標尺底部的泥土、灰塵在每次測量前都要擦干凈，尺墊頂部也要擦干凈，在測量過程中盡量不要讓尺墊底部直接放在地面上； 6.在太陽較大時，要快速完成一個測站的觀測，否則會產(chǎn)生較大誤差； 7.標尺照準高度應(yīng)盡量在0.3m 1.6m之間，太高會由于標尺不