工程測量之水準(zhǔn)測量

1、工程測量之水準(zhǔn)測量第1頁，共39頁，2022年，5月20日，4點17分，星期三前進(jìn)方向水平視線大地水準(zhǔn)面HiHAHBAB前視尺bhAB如圖，已知HA，求HB？后視尺（1）高差法：根據(jù)水準(zhǔn)儀提供的水平視線在A點水準(zhǔn)尺上讀數(shù)為a（后視讀數(shù)），B點水準(zhǔn)尺上讀數(shù)為b（前視讀數(shù)），則 hAB=a-b HB=HA+ hAB =HA+(a-b) 在計算高差hAB時，一定要注意hAB的下標(biāo)： hAB表示A點至B點的高差。第2頁，共39頁，2022年，5月20日，4點17分，星期三（2）視線高法：B點高程也可以通過水準(zhǔn)儀視線高程Hi（也稱為儀器高程）來計算， 即 Hi=HA+a 則 HB =(HA+a)-b=H

2、i-b二、連續(xù)水準(zhǔn)測量、轉(zhuǎn)點、測站（1）轉(zhuǎn)點：如果兩點間高差較大或相距較遠(yuǎn)，僅安置一次儀器不能測得它們的高差，這時需要加設(shè)若干個臨時的立尺點，作為傳遞高程的臨時點。 BMA BMB 1.4441.324TP2h2=+0.1201.8220.876TP3h3=+0.9461.8201.435TP4h4=+0.3851.4221.304h5=+0.1181.1341.677TP1h1=-0.543第3頁，共39頁，2022年，5月20日，4點17分，星期三（2）連續(xù)水準(zhǔn)測量：依次連續(xù)地在兩點中間安置水準(zhǔn)儀來測定相鄰各點間高差，最后取各個測站高差的代數(shù)和，即求得兩點間的高差值。（3）測站三、注意事項

3、選擇土質(zhì)穩(wěn)固的地方作為轉(zhuǎn)點位置，要保持轉(zhuǎn)點（尺墊）穩(wěn)定不動；同時要盡可能保持各測站的前后視距大致相等；還要盡可能通過調(diào)節(jié)前、后視距離保持整條水準(zhǔn)路線中的前視視距之和與后視視距之和相等，這樣有利于消除（或減弱）儀器i角誤差和地球曲率對高差的影響。第4頁，共39頁，2022年，5月20日，4點17分，星期三2-2水準(zhǔn)測量儀器與工具精度系列:分DS05、DS1、DS3，DS10,下標(biāo)“05”、“1”、“3”及“10”等數(shù)字表示該類儀器的精度，每公里往返測高差中數(shù)的中誤差。水準(zhǔn)儀：提供水平視線的儀器一、微傾式水準(zhǔn)儀的構(gòu)造第5頁，共39頁，2022年，5月20日，4點17分，星期三（1）望遠(yuǎn)鏡望遠(yuǎn)鏡：物

4、鏡、目鏡、調(diào)焦透鏡、十字絲分劃板、物鏡對光螺旋、目鏡對光螺旋物鏡目鏡目鏡對光螺旋物鏡對光螺旋第6頁，共39頁，2022年，5月20日，4點17分，星期三望遠(yuǎn)鏡視準(zhǔn)軸：通過物鏡光心與十字絲交點的連線CC，延長線即為視線。第7頁，共39頁，2022年，5月20日，4點17分，星期三（2）水準(zhǔn)器圓水準(zhǔn)器 分劃值 8/2mm 用于儀器粗平 管水準(zhǔn)器 分劃值 20/2mm 用于儀器精平第8頁，共39頁，2022年，5月20日，4點17分，星期三（3）基座二、水準(zhǔn)尺和尺墊直尺:雙面水準(zhǔn)尺分 “黑面尺” 和 “紅面尺”。黑面尺尺底尺均從零開始，而紅面尺尺底，從固定數(shù)值4.687m或4.787m開始，此數(shù)值稱

5、為零點差。塔尺:可伸縮，伸足為3米、 5米，用于一般工程測量。尺墊:轉(zhuǎn)點立尺用。第9頁，共39頁，2022年，5月20日，4點17分，星期三2-3水準(zhǔn)測量方法與成果計算一、水準(zhǔn)儀的使用（1）安置儀器（2）粗略整平（3）瞄準(zhǔn)水準(zhǔn)儀（4）精確整平（5）讀數(shù)第10頁，共39頁，2022年，5月20日，4點17分，星期三“左手大拇指法”粗平：氣泡移動的方向與左手大拇指轉(zhuǎn)動腳螺旋的方向一致。 abc第11頁，共39頁，2022年，5月20日，4點17分，星期三瞄準(zhǔn)和讀數(shù) a0.730 bc6.2501.474（1）目鏡調(diào)焦（2）粗略瞄準(zhǔn)（3）精確瞄準(zhǔn)（4）消除視差視差：由于物鏡調(diào)焦螺旋調(diào)焦不完善，使目標(biāo)

6、成像與十字絲分劃板平面之間有相對移動。第12頁，共39頁，2022年，5月20日，4點17分，星期三二、水準(zhǔn)測量的外業(yè)實測1、水準(zhǔn)點(Bench Mark)用水準(zhǔn)測量的方法測定的高程控制點“BM”，分永久性和臨時性。第13頁，共39頁，2022年，5月20日，4點17分，星期三2、水準(zhǔn)路線(leveling line) 1閉合水準(zhǔn)路線(closed leveling line) 由已知點BM1已知點BM12附合水準(zhǔn)路線(annexed leveling line) 由已知點BM1已知點BM23支水準(zhǔn)路線(spur leveling line) 由已知點BM1某一待定水準(zhǔn)點A。第14頁，共39頁

7、，2022年，5月20日，4點17分，星期三3.支水準(zhǔn)路線BM 1 2 1BM 2 3 41.閉合水準(zhǔn)路線2.附合水準(zhǔn)路線BM1BM2 1 2 3圖形：水準(zhǔn)路線布設(shè)形式第15頁，共39頁，2022年，5月20日，4點17分，星期三3、水準(zhǔn)測量方法1.4441.324TP2h2=+0.1201.8220.876TP3h3=+0.9461.8201.435TP4h4=+0.3851.4221.304h5=+0.118前進(jìn)方向1.1341.677TP1h1=-0.543123BMA 1.134TP1 1.677 -0.543TP1 1.444 TP2 1.324 +0.120TP2 1.822 TP

8、3 0.876 +0.946（1）基本方法第16頁，共39頁，2022年，5月20日，4點17分，星期三（2）怎么樣能及時發(fā)現(xiàn)每一站中的錯誤？ 采用雙次儀器高法和雙面尺法兩次測得高差的差值在5mm以內(nèi)時，則取兩次高差平均值作為該站測得的高差值。雙面尺法：讀數(shù)次序：后-前-前-后，對應(yīng)的尺面，黑-黑-紅-紅黑面和紅面高差差為100MM第17頁，共39頁，2022年，5月20日，4點17分，星期三三、水準(zhǔn)測量內(nèi)業(yè)成果計算1、高差閉合差計算(closing error) 故對于閉合水準(zhǔn)路線，有：對于附合水準(zhǔn)路線，有： 對于支水準(zhǔn)路線公式第18頁，共39頁，2022年，5月20日，4點17分，星期三2

9、、計算高差閉合差的容許值（tolerance） 對于普通水準(zhǔn)測量：式中，fh容高差閉合差限差，單位：mm； L水準(zhǔn)路線長度，單位：km ； n測站數(shù) 。第19頁，共39頁，2022年，5月20日，4點17分，星期三3、高差閉合差的分配和改正后高差的計算按與距離L或測站數(shù)n成正比原則，將高差閉合差反號分配到各段高差上。閉合差計算公式或改正后的高差第20頁，共39頁，2022年，5月20日，4點17分，星期三4、待定點高程的計算用改正后的高差和已知點的高程，來計算各待定點的高程?！纠咳鐖D按圖根水準(zhǔn)測量施測某附合水準(zhǔn)路線觀測成果略圖。BM-A和BM-B為已知高程的水準(zhǔn)點，圖中箭頭表示水準(zhǔn)測量前進(jìn)方

10、向，路線上方的數(shù)字為測得的兩點間的高差(以m為單位)，路線下方數(shù)字為該段路線的長度(以km為單位)，試計算待定點1、2、3點的高程。第21頁，共39頁，2022年，5月20日，4點17分，星期三例題解算第一步計算高差閉合差：第二步計算限差：故可進(jìn)行閉合差分配第三步計算每km改正數(shù)： 第四步計算各段高差改正數(shù)： 四舍五入后，使：故有：V1=-8mm，V2=-11mm，V3=-8mm，V4=-10mm第五步計算各段改正后高差后，計算1、2、3各點的高程。第22頁，共39頁，2022年，5月20日，4點17分，星期三改正后高差=改正前高差+改正數(shù)Vi故可得：H1=HBM-A+(h1+V1)=45.2

11、86+2.323=47.609(m)H2=H1+(h2+V2)=47.509+2.802=50.411(m)H3=H2+(h3+V3)=50.311-2.252=48.159(m)HBM-B=H3+(h4+V4)=48.059+1.420=49.579(m)第23頁，共39頁，2022年，5月20日，4點17分，星期三2-4微傾式水準(zhǔn)儀的檢驗與校正一、水準(zhǔn)儀軸線及其應(yīng)滿足的幾何條件（1）四條軸線視 準(zhǔn) 軸 CC 水準(zhǔn)管軸 LL 圓水準(zhǔn)軸 LL 豎 軸 VVCCLLVVLL(2)應(yīng)滿足的三個條件LL/ VV 橫絲VV LL / CC (主要條件)第24頁，共39頁，2022年，5月20日，4點1

12、7分，星期三二、水準(zhǔn)儀的檢驗與校正（1）圓水準(zhǔn)軸平行于儀器豎軸的檢驗檢驗方法：安置水準(zhǔn)儀后，轉(zhuǎn)動腳螺旋使圓水準(zhǔn)氣泡居中，然后將儀器繞豎軸旋轉(zhuǎn)180。如果圓氣泡仍舊居中，則表示該幾何條件滿足，不必校正。校正方法：水準(zhǔn)儀不動，旋轉(zhuǎn)腳螺旋，使氣泡向圓水準(zhǔn)器中心方向移動偏離值的一半，然后用校正針先稍松動一下圓水準(zhǔn)器底下中間一個大一點的連接螺絲，再分別撥動圓水準(zhǔn)器底下的三個校正螺絲，使圓氣泡居中，校正完畢后，應(yīng)記住把中間一個連接螺絲再旋緊。第25頁，共39頁，2022年，5月20日，4點17分，星期三(2)十字絲中絲垂直于儀器豎軸的檢驗與校正檢驗方法：安置水準(zhǔn)儀整平后，用十字絲交點瞄準(zhǔn)某一明顯的點狀目標(biāo)

13、A，觀測A點是否始終沿著中絲移動。校正方法：旋下目鏡端的十字絲環(huán)外罩，用螺絲刀松開十字絲環(huán)的四個固定螺絲，按中絲傾斜的反方向小心地轉(zhuǎn)動十字絲環(huán)，直至中絲水平，再重復(fù)檢驗，最后固緊十字絲環(huán)的固定螺絲，旋上十字絲外罩。 見下圖2-38第26頁，共39頁，2022年，5月20日，4點17分，星期三2 13 4 十字絲環(huán) 校正螺絲十字絲環(huán) 校正螺絲第27頁，共39頁，2022年，5月20日，4點17分，星期三（3）水準(zhǔn)管軸平行于視準(zhǔn)軸的檢驗與校正原理與方法：i角誤差：水準(zhǔn)管軸不平行于視準(zhǔn)軸，它們在豎直面內(nèi)投影之夾角第28頁，共39頁，2022年，5月20日，4點17分，星期三檢驗方法： 在平坦地區(qū)選擇

14、相距約80m的A、B兩點（可打下木樁或安放尺墊），并在A、B兩點中間選擇一點O，且使DA=DB。 將水準(zhǔn)儀安置于O點處，分別在A、B兩點上豎立水準(zhǔn)尺，讀數(shù)為a1和b1.,將水準(zhǔn)儀搬到靠近B點處（約距B點3m），整平儀器后，瞄準(zhǔn)B點水準(zhǔn)尺，讀數(shù)為b2 ，再瞄準(zhǔn)A點水準(zhǔn)尺，讀數(shù)為a2，則若 則表明水準(zhǔn)管軸平行于視準(zhǔn)軸，幾何條件滿足；若 且差值大于5mm則需要進(jìn)行校正。第29頁，共39頁，2022年，5月20日，4點17分，星期三水準(zhǔn)管軸平行于視準(zhǔn)軸的檢驗i角的計算第30頁，共39頁，2022年，5月20日，4點17分，星期三校正方法a.計算A尺水平視線讀數(shù)： a2=b2+h b.轉(zhuǎn)動微傾螺旋，使橫

15、絲瞄準(zhǔn)讀數(shù) a2：CC水平 c. 校正水準(zhǔn)管氣泡居中：LL水平（LL / CC） d. 重復(fù)檢驗直至符合要求。第31頁，共39頁，2022年，5月20日，4點17分，星期三水準(zhǔn)管的 校正螺絲水準(zhǔn)管 的一端第32頁，共39頁，2022年，5月20日，4點17分，星期三2-5水準(zhǔn)測量誤差分析來源：儀器誤差、觀測誤差（操作）、 外界條件影響1、儀器誤差主要有：視準(zhǔn)軸不平行于水準(zhǔn)管軸（i角）的誤差、水準(zhǔn)尺誤差2、操作誤差主要有：水準(zhǔn)氣泡未嚴(yán)格居中、視差、估讀誤差、水準(zhǔn)尺未豎直。3、外界條件影響的誤差主要有：儀器下沉、尺墊下沉、地球曲率、大氣折光、氣溫和風(fēng)力第33頁，共39頁，2022年，5月20日，4點17分，星期三2-6自動安平、精密、電子水準(zhǔn)儀簡介一、自動安平水準(zhǔn)儀(compensator level) DSZ05 原理 望遠(yuǎn)鏡的光路上加有一個補償器。自動安平水準(zhǔn)儀照片第34頁，共39頁，2022年，5月20日，4點17分，星期三自動安平補償器結(jié)構(gòu)第35頁，共39頁，2022年，5月20日，4點17分，星期三Zeiss Koni007自動安平水準(zhǔn)儀第36頁，共39頁，2022年，5月20日，4點17分，星期三二、精密水準(zhǔn)儀1、精密水準(zhǔn)儀提供精確的水平視線和精確讀數(shù)；2、精密水準(zhǔn)尺刻度精確(銦瓦尺invar leveling