第三章水準(zhǔn)測量

第二章距離測量與直線定向第一節(jié)距離測量第二節(jié)直線定向2023/1/121第三章水準(zhǔn)測量第三章

水準(zhǔn)測量

第一節(jié)

水準(zhǔn)測量原理第二節(jié)

水準(zhǔn)測量儀器和工具第三節(jié)

水準(zhǔn)儀的使用第四節(jié)水準(zhǔn)測量的外業(yè)

第五節(jié)水準(zhǔn)測量的內(nèi)業(yè)2023/1/122第三章水準(zhǔn)測量1..地面點(diǎn)的高程地面點(diǎn)的高程

相對高程——假定高程(多用于建筑施工)絕對高程

——地面點(diǎn)沿鉛垂線到大地水準(zhǔn)面的距離。2023/1/123第三章水準(zhǔn)測量2.高程系統(tǒng)與高程基準(zhǔn)我國國家高程系統(tǒng)：黃海高程系我國國家高程基準(zhǔn)：

1985年國家高程基準(zhǔn)◆我國取青島附近黃海平均海水面為大地水準(zhǔn)面；人為而定，相對穩(wěn)定(我國1956年取前6年的平均潮位作為大地水準(zhǔn)面；1985年取1953年1979

年共26年觀測的平均潮位作為大地水準(zhǔn)面)；◆水準(zhǔn)原點(diǎn)建在青島市內(nèi)，作為我國的國家高程基準(zhǔn)。1956年高程基準(zhǔn)的高程為72.289米，

1985年高程基準(zhǔn)的高程為72.260米。高程系統(tǒng)與高程基準(zhǔn)2023/1/124第三章水準(zhǔn)測量3.4.高程系統(tǒng)、等級水準(zhǔn)測量的等級分一、二、三、四等（按精度要求、控制范圍）一等水準(zhǔn)測量:——僅在國家等級中存在作為國家的高程控制,建立統(tǒng)一的高程基準(zhǔn);科學(xué)研究(地殼形變、地面沉降、精密測量）二等水準(zhǔn)測量:作為大城市的高程控制；地面沉降；精密工程測量三、四等水準(zhǔn)測量:作為小地區(qū)的高程控制；普通工程測量圖根水準(zhǔn)（普通水準(zhǔn)）2023/1/125第三章水準(zhǔn)測量第三章

水準(zhǔn)測量

高程測量:測量地面上各點(diǎn)高程的工作。一、水準(zhǔn)測量水準(zhǔn)測量是應(yīng)用儀器提供水平視線進(jìn)行度量，比較兩點(diǎn)間的高差。二、三角高程測量三角高程測量是應(yīng)用儀器和工具，根據(jù)兩點(diǎn)間的距離D和豎直角α，應(yīng)用三角原理，兩點(diǎn)間的高差h可按公式h＝D?tanα求得。三、氣壓高程測量氣壓高程測量應(yīng)用大氣壓強(qiáng)隨地面高程不同而改變的原理，應(yīng)用氣壓計(jì)測出地面上兩點(diǎn)的大氣壓強(qiáng)，計(jì)算出兩點(diǎn)間的高差。12M/1MM2023/1/126第三章水準(zhǔn)測量一、水準(zhǔn)測量原理

水準(zhǔn)測量的原理是借助水準(zhǔn)儀提供的水平視線，配合水準(zhǔn)尺測定地面上兩點(diǎn)間的高差，然后根據(jù)已知點(diǎn)的高程來推求未知點(diǎn)的高程。第一節(jié)

水準(zhǔn)測量原理---后視讀數(shù)---前視讀數(shù)2023/1/127第三章水準(zhǔn)測量

二、計(jì)算高程的方法

（一）由高差計(jì)算高程

B點(diǎn)（未知點(diǎn)）的高程等于A點(diǎn)（已知點(diǎn)）的高程加上兩點(diǎn)間的高差。即HB=HA+HAB=HA+(a-b)

(二)由視線高程計(jì)算高程

由圖3-1可知，A點(diǎn)高程加后視讀數(shù)等于儀器視線的高程，設(shè)視線高程為Hi，即Hi=HA+a則B點(diǎn)高程等于視線高程減去前視讀數(shù)，即HB=Hi-b=(HA+a)-b第一節(jié)

水準(zhǔn)測量原理2023/1/128第三章水準(zhǔn)測量第二節(jié)

水準(zhǔn)測量儀器和工具`

水準(zhǔn)測量所使用的儀器為水準(zhǔn)儀，所使用的工具為水準(zhǔn)尺和尺墊。

一、水準(zhǔn)儀

主要由望遠(yuǎn)鏡、水準(zhǔn)器及基座三個部分組成。2023/1/129第三章水準(zhǔn)測量2023/1/1210第三章水準(zhǔn)測量第二節(jié)

水準(zhǔn)測量儀器和工具`2023/1/1211第三章水準(zhǔn)測量（一）望遠(yuǎn)鏡主要用途：瞄準(zhǔn)目標(biāo)并在水準(zhǔn)尺上讀數(shù)。十字絲：刻在玻璃板上的兩條相互垂直的細(xì)絲。由豎絲、橫絲和視距絲。用于照準(zhǔn)尺子和讀數(shù)。視準(zhǔn)軸：十字絲中心和物鏡光心的連線。（水平視線）2023/1/1212第三章水準(zhǔn)測量水準(zhǔn)儀上的水準(zhǔn)器是用來指示視線是否水平或豎軸是否豎直的。水準(zhǔn)器分圓水準(zhǔn)器和水準(zhǔn)管兩種。

圓水準(zhǔn)器水準(zhǔn)管（二）水準(zhǔn)器2023/1/1213第三章水準(zhǔn)測量水準(zhǔn)器圓水準(zhǔn)器靈敏度8/2mm用于儀器粗平

管水準(zhǔn)器靈敏度20/2mm用于儀器精平水準(zhǔn)器2023/1/1214第三章水準(zhǔn)測量符合棱鏡系統(tǒng)把水準(zhǔn)氣泡兩端成象在一起便于觀察。若直接用肉眼觀察則因?yàn)椴Ａв泻穸龋币晻r會產(chǎn)生視差要同時觀察氣泡的兩端才能判斷氣泡是否居中用符合棱鏡系統(tǒng)觀察，可以避免上述缺點(diǎn)。判斷“氣泡居中”的精度約可提高一倍。觀察窗2023/1/1215第三章水準(zhǔn)測量

水準(zhǔn)尺：水準(zhǔn)尺按尺面分為單面尺和雙面尺兩種；按尺形分為直尺、折尺、塔尺等三種。

1．直尺：⑴黑面尺⑵紅面尺直尺必須成對使用以檢核讀數(shù)。

2．折尺

3．塔尺

二、水準(zhǔn)尺三、尺墊2023/1/1216第三章水準(zhǔn)測量第三節(jié)

水準(zhǔn)儀的使用一、安置儀器高度適中、大致水平、踩入土中、固定架上二、粗略整平：用腳螺旋將圓水準(zhǔn)器居中。

左手拇指旋轉(zhuǎn)腳螺旋的運(yùn)動方向，就是氣泡移動的方向。2023/1/1217第三章水準(zhǔn)測量

1．調(diào)節(jié)目鏡

2．初步瞄準(zhǔn)

3．對光和瞄準(zhǔn)

4．清除視差三、瞄準(zhǔn)水準(zhǔn)尺上絲下絲豎絲橫絲望遠(yuǎn)鏡的十字絲2023/1/1218第三章水準(zhǔn)測量視差

●視差：

望遠(yuǎn)鏡內(nèi)目標(biāo)像與十字絲分劃板未重合。

現(xiàn)象：觀測時，改變眼睛與目鏡的相對位置，十字絲與目標(biāo)的像有相對移動。消除視差的步驟：目鏡調(diào)焦，使十字絲最清晰；物鏡調(diào)焦，使目標(biāo)像最清晰，且無視差。2023/1/1219第三章水準(zhǔn)測量一般的望遠(yuǎn)鏡只需望遠(yuǎn)，不需瞄準(zhǔn)。所以有物鏡，目鏡（加調(diào)焦鏡）即可。測量望遠(yuǎn)鏡要能瞄準(zhǔn)。所以要有十字絲。目標(biāo)的象與十字絲重合即瞄準(zhǔn)。2023/1/1220第三章水準(zhǔn)測量視準(zhǔn)軸：十字絲分劃中心與物鏡光心的連線。物鏡的作用：把目標(biāo)成象（拉近）。目鏡的作用：把十字絲（和目標(biāo)象）放大。十字絲固定不動。為了讓儀器適用于不同視力的人，目鏡可以前后調(diào)節(jié)，稱為目鏡調(diào)焦。調(diào)焦鏡的作用：使遠(yuǎn)近不同的目標(biāo)都能成象于十字絲面上。移動調(diào)焦鏡稱為物鏡調(diào)焦。視差：如果目標(biāo)象沒有落在十字絲面上，則當(dāng)觀測員的眼睛上下左右移動時，會感到目標(biāo)象與十字絲之間有相對錯動。這種現(xiàn)象稱為視差。視差影響瞄準(zhǔn)的精度。物鏡調(diào)焦可以消除視差。測量望遠(yuǎn)鏡2023/1/1221第三章水準(zhǔn)測量四、精平：右手拇指旋轉(zhuǎn)微傾螺旋方向與左側(cè)半氣泡影像的移動方向一致。五、讀數(shù)：從上向下讀數(shù)，讀出米、分米和厘米，估讀至mm2023/1/1222第三章水準(zhǔn)測量普通水準(zhǔn)尺水準(zhǔn)尺的分劃不是線劃式而是區(qū)格式的。區(qū)格的邊緣是分劃的位置，區(qū)格內(nèi)的小數(shù)“估讀”。區(qū)格式分劃便于從遠(yuǎn)處觀察并讀數(shù)。讀數(shù)2023/1/1223第三章水準(zhǔn)測量

bc瞄準(zhǔn)與讀數(shù)水準(zhǔn)測量的瞄準(zhǔn)與讀數(shù)adba0.7256.2521.5332023/1/1224第三章水準(zhǔn)測量滿足三條件水準(zhǔn)關(guān)軸平行于視準(zhǔn)軸圓水準(zhǔn)器軸平行于儀器豎軸十字絲橫絲垂直于儀器豎軸2023/1/1225第三章水準(zhǔn)測量自動安平水準(zhǔn)儀原圖四、自動安平水準(zhǔn)儀（一）自動安平水準(zhǔn)儀的特點(diǎn)1、沒有水準(zhǔn)管和微傾螺旋；望遠(yuǎn)鏡和支架連成一體2、測量時，只需粗平2023/1/1226第三章水準(zhǔn)測量自動安平水準(zhǔn)儀原圖四、自動安平水準(zhǔn)儀（二）自動安平水準(zhǔn)儀基本原理2023/1/1227第三章水準(zhǔn)測量2.自動安平補(bǔ)償器結(jié)構(gòu)自動安平補(bǔ)償器結(jié)構(gòu)2023/1/1228第三章水準(zhǔn)測量兩個擺動棱鏡的補(bǔ)償器兩個直角棱鏡是補(bǔ)償器的擺動部分。鏡筒傾斜時水平光線與其豎平面不正交，從而使光線在棱鏡系統(tǒng)中產(chǎn)生折射，最后把水平光線導(dǎo)至十字絲中心。2023/1/1229第三章水準(zhǔn)測量Koni007自動安平水準(zhǔn)儀ZeissKoni007自動安平水準(zhǔn)儀2023/1/1230第三章水準(zhǔn)測量上講回顧第一節(jié)

水準(zhǔn)測量原理第二節(jié)

水準(zhǔn)測量儀器和工具第三節(jié)

水準(zhǔn)儀的使用2023/1/1231第三章水準(zhǔn)測量21、水準(zhǔn)點(diǎn)和轉(zhuǎn)點(diǎn)：（1）水準(zhǔn)點(diǎn)：用水準(zhǔn)測量方法測定的高程控制點(diǎn)（用BM表示）。分為永久性和臨時性兩種。（2）轉(zhuǎn)點(diǎn)：由于兩個水準(zhǔn)點(diǎn)之間的距離較遠(yuǎn)或高差很大，安置一次儀器無法測得兩點(diǎn)高差，這時就需要設(shè)置轉(zhuǎn)點(diǎn)。轉(zhuǎn)點(diǎn)只起傳遞高程作用，無需知道其高程。（用TP表示）第四節(jié)水準(zhǔn)測量的外業(yè)2023/1/1232第三章水準(zhǔn)測量anbnAB大地水準(zhǔn)面a1a2b1b212n-1HAHBhABh1h2hnh1=a1-b1h2=a2-b2………h(huán)n=an-bnB點(diǎn)高程HB為HB=HA+hAB第四節(jié)水準(zhǔn)測量的外業(yè)2023/1/1233第三章水準(zhǔn)測量第四節(jié)水準(zhǔn)測量的外業(yè)二、水準(zhǔn)測量的檢核

1．變更儀高法：要求：（1）儀器變更高度大于10cm；（2）兩次所測高差應(yīng)不大于6mm。a2a1b2b12023/1/1234第三章水準(zhǔn)測量2023/1/1235第三章水準(zhǔn)測量

3．雙面尺法：校核:(1)a紅-a黑=K,K--常數(shù)4.687(4.787)m

要求:(a紅-a黑)-K≤4mm(2)h黑=a黑-b黑，h紅=a紅-b紅0.100m

要求:h黑-h紅≤6mmABababAB2023/1/1236第三章水準(zhǔn)測量2023/1/1237第三章水準(zhǔn)測量地球曲率和大氣折光的影響原理(1)地球曲率的影響(2)大氣折光的影響(3)地球曲率與大氣折光的綜合影響2023/1/1238第三章水準(zhǔn)測量當(dāng)Da=Db時h如何消除地球曲率和大氣折光的影響？中間法考慮水準(zhǔn)面彎曲2023/1/1239第三章水準(zhǔn)測量1.儀器誤差:（1）儀器校正不完善的誤差視準(zhǔn)軸與水準(zhǔn)管軸不平行的誤差，此誤差的影響與距離成正比，只要使儀器安置到距前、后視距離相等處，在高差計(jì)算中就可消除或減小此誤差的影響。（2）對光誤差對光不完善使水準(zhǔn)尺的成像與十字絲面不重合，造成讀數(shù)誤差。觀測時，只要將儀器安置在前、后視等距離處，讀完后視轉(zhuǎn)向前視時，不必重新對光，即可消除此項(xiàng)誤差。（3）水準(zhǔn)尺誤差水準(zhǔn)尺刻劃不準(zhǔn)確，尺長變化、彎曲等，會影響水準(zhǔn)測量的精度，因此，水準(zhǔn)尺需經(jīng)過檢驗(yàn)才能使用。一對水準(zhǔn)尺的零點(diǎn)差，可在一測段中使測站數(shù)為偶數(shù)的方法予以消除。

水準(zhǔn)測量的誤差及注意事項(xiàng)

2023/1/1240第三章水準(zhǔn)測量2觀測誤差（1）整平誤差（2）調(diào)焦誤差（3）估讀誤差（4）水準(zhǔn)尺傾斜誤差

3外界條件影響（1）水準(zhǔn)儀、水準(zhǔn)尺下沉誤差

在土地比較松軟地區(qū)進(jìn)行水準(zhǔn)測量，觀測過程中會產(chǎn)生儀器或尺墊下沉的誤差。若水準(zhǔn)儀在測站上隨安置時間的增加而下沉，采用“后—前—前—后”的觀測程序可減少儀器下沉對高差的影響。消除水準(zhǔn)尺下沉的影響，辦法有：踩實(shí)尺墊；觀測間隔間將水準(zhǔn)尺從尺墊上取下，以減小下沉量；采用往返觀測，取高差平均值的方法可減弱其對高差影響。2023/1/1241第三章水準(zhǔn)測量（2）地球曲率和大氣折光的影響從理論上講，只有當(dāng)儀器的視線與大地水準(zhǔn)面平行時，才能測出兩點(diǎn)間的正確高差。由于大氣折光的影響，視線并非是水平的，將因折射而發(fā)生向地面彎曲。為了減少大氣折光的影響視線應(yīng)高出地面0.3m、選擇合適的天氣及避開不利的環(huán)境。（3）日照及風(fēng)力引起的誤差因?yàn)楣庹諘斐蓛x器各部分受熱不均使軸線關(guān)系改變，風(fēng)大時會使儀器抖動、不易精平等。消除和減弱其影響的方法是選擇好的天氣測量，給儀器打傘遮光等。2023/1/1242第三章水準(zhǔn)測量水準(zhǔn)測量注意事項(xiàng)1、水準(zhǔn)測量過程中應(yīng)盡量保持前后視距基本相等2、儀器腳架要踩牢，觀測速度要快，以減少儀器下沉；

3、估讀要準(zhǔn)確，讀數(shù)時要仔細(xì)對光，消除視差；

4、檢查塔尺相接處是否嚴(yán)密，消除尺底泥土；

5、視線不宜過長，一般不大于75cm；視線離地面高度一般不小于0.2m；

6、記錄員要復(fù)誦；

7、記錄要原始；8、測量計(jì)算必須檢核。

8、儀器不能讓雨淋或烈日暴曬，應(yīng)撐傘遮擋；2023/1/1243第三章水準(zhǔn)測量主要內(nèi)容：水準(zhǔn)路線閉合差的計(jì)算和分配水準(zhǔn)點(diǎn)高程的計(jì)算

第五節(jié)水準(zhǔn)測量的內(nèi)業(yè)2023/1/1244第三章水準(zhǔn)測量一、內(nèi)業(yè)處理步驟

1.檢查外業(yè)手薄

2.計(jì)算閉合差

3.分配閉合差

4.計(jì)算水準(zhǔn)點(diǎn)高程

第五節(jié)水準(zhǔn)測量的內(nèi)業(yè)2023/1/1245第三章水準(zhǔn)測量第五節(jié)水準(zhǔn)測量的內(nèi)業(yè)

二、水準(zhǔn)測量閉合差的計(jì)算1．閉合水準(zhǔn)路線高差閉合差fh的計(jì)算公式為：

fh=∑h測=

0

等外水準(zhǔn)測量高差閉合差的容許值為：fh允=±12mm或±40mm

式中：

n—水準(zhǔn)路線的測站數(shù)

L—水準(zhǔn)路線的長度，km2023/1/1246第三章水準(zhǔn)測量2．附合水準(zhǔn)路線

高差閉合差fh的計(jì)算公式為fh=∑h測-（H終-H始）

第五節(jié)水準(zhǔn)測量的內(nèi)業(yè)2023/1/1247第三章水準(zhǔn)測量

3．支水準(zhǔn)路線

閉合差fh=∑

h往+∑

h返閉合差的容許值與閉合水準(zhǔn)路線相同。按測站計(jì)算閉合差時，n為往測（或返測）的站數(shù)和,L取支水準(zhǔn)路線的單程距離，以km為單位。

第五節(jié)水準(zhǔn)測量的內(nèi)業(yè)2023/1/1248第三章水準(zhǔn)測量1.支水準(zhǔn)路線取每段往返測高差絕對值的平均值，作為該段的高差值，但高差的符號應(yīng)以往測的符號為準(zhǔn)。2.閉（附）合水準(zhǔn)路線閉合差的按測站數(shù)或距離成正比例進(jìn)行改正，改正數(shù)的符號應(yīng)與閉合差的符號相反，改正后的高差總和應(yīng)等于零。根據(jù)已知點(diǎn)的高程和改正后的高差，依次計(jì)算各點(diǎn)的高程。

三、水準(zhǔn)路線閉合差的分配或3.檢核：2023/1/1249第三章水準(zhǔn)測量四、水準(zhǔn)點(diǎn)高程的計(jì)算1.計(jì)算閉合差2.計(jì)算改正數(shù)和改正后高差3計(jì)算高程2023/1/1250第三章水準(zhǔn)測量（一）精密水準(zhǔn)尺水準(zhǔn)尺：因瓦鋼+分劃式第六節(jié)

精密水準(zhǔn)儀和電子水準(zhǔn)儀一、精密水準(zhǔn)儀和水準(zhǔn)尺2023/1/1251第三章水準(zhǔn)測量第六節(jié)

精密水準(zhǔn)儀和電子水準(zhǔn)儀DS1DS0.5格值小(τ=7~10″)，氣泡長、大，符合精度高；望遠(yuǎn)鏡放大倍率高（30×→40×），瞄準(zhǔn)精度高（≈15″/V）微動螺絲精細(xì)，望遠(yuǎn)鏡微傾對高度的影響小……測微器讀0.1mm,估讀0.01mm（二）精密水準(zhǔn)儀讀數(shù)：瞄準(zhǔn)+平行玻璃板+測微分劃尺2023/1/1252第三章水準(zhǔn)測量精密水準(zhǔn)儀和水準(zhǔn)尺水準(zhǔn)尺：因瓦鋼+分劃式讀數(shù)：瞄準(zhǔn)+平行玻璃板+測微分劃尺2023/1/1253第三章水準(zhǔn)測量精密水準(zhǔn)儀、水準(zhǔn)尺WILDN3、精密水準(zhǔn)尺WILDN3威特精密自動安平水準(zhǔn)儀精密水準(zhǔn)尺2023/1/1254