土木工程測(cè)量第02章

第一章第二章

第二章

水準(zhǔn)測(cè)量第二章水準(zhǔn)測(cè)量第二章水準(zhǔn)測(cè)量◆水準(zhǔn)測(cè)量原理◆水準(zhǔn)測(cè)量的方法與成果整理◆水準(zhǔn)儀軸線的檢驗(yàn)與校正◆自動(dòng)安平水準(zhǔn)儀和精密水準(zhǔn)儀

學(xué)習(xí)要點(diǎn)提要一.水準(zhǔn)測(cè)量原理水準(zhǔn)測(cè)量原理一.高程測(cè)量概述二.水準(zhǔn)測(cè)量原理一.高程測(cè)量概述1.高程測(cè)量測(cè)定地面點(diǎn)高程的工作2.高程測(cè)量的方法水準(zhǔn)測(cè)量——用水準(zhǔn)儀進(jìn)行高程測(cè)量的工作。是高程測(cè)量的主要方法使用儀器：水準(zhǔn)儀

水準(zhǔn)儀的主要功能是能指出一條水平視線。其他高程測(cè)量方法：三角高程測(cè)量、電子全站儀全站儀高程導(dǎo)線測(cè)量。3.高程系統(tǒng)我國(guó)國(guó)家高程系統(tǒng)：黃海高程系我國(guó)國(guó)家高程基準(zhǔn)：1985年國(guó)家高程基準(zhǔn)◆我國(guó)取青島附近黃海平均海水面為大地水準(zhǔn)面；(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(cè)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(guó)的國(guó)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。4.水準(zhǔn)點(diǎn)◆埋設(shè)在永久、固定的地點(diǎn)，按等級(jí)不同，埋設(shè)的要求不同。高程由此算起5.水準(zhǔn)測(cè)量的等級(jí)◆國(guó)家分一、二、三、四等、圖根（按精度要求、控制范圍）◆城市分二、三、四等、圖根二.水準(zhǔn)測(cè)量原理▲高差=后視讀數(shù)-前視讀數(shù)：1.水準(zhǔn)測(cè)量原理

hAB>0，高差為正，前視點(diǎn)高；hAB<0，高差為負(fù)，前視點(diǎn)低。

高差必須帶“+、-”號(hào)；

hAB的下標(biāo)次序必須與測(cè)量的前進(jìn)方向一致。

例：已知hAB=+1.436m則hBA=-1.436m大地水準(zhǔn)面

hABABHAHB=HA+hAB水平視線水準(zhǔn)尺水準(zhǔn)尺ab前進(jìn)方向2.連續(xù)安置水準(zhǔn)儀的測(cè)量方法

兩點(diǎn)間距離較長(zhǎng)或高差較大時(shí)，在兩點(diǎn)間設(shè)若干轉(zhuǎn)點(diǎn)，分段測(cè)量高差，取各分段高差的總和。hAB=h1+h2++hn

=(a1-b1)+(a2-b2)++(an-bn)=a-b(2-2-7)hAB測(cè)站：每安置一次儀器稱為一個(gè)測(cè)站。轉(zhuǎn)點(diǎn)：傳遞高程的臨時(shí)點(diǎn)。一.水準(zhǔn)測(cè)量的儀器與工具二.水準(zhǔn)儀使用三.水準(zhǔn)路線測(cè)量四.水準(zhǔn)測(cè)量成果整理水準(zhǔn)測(cè)量的方法與成果整理一.水準(zhǔn)測(cè)量的儀器與工具一.水準(zhǔn)測(cè)量的儀器與工具1.水準(zhǔn)尺、尺墊

直尺：雙面(黑、紅)水準(zhǔn)尺，尺常數(shù)4.687m、4.787m，用于三等以下水準(zhǔn)路線測(cè)量。塔尺：可伸縮，伸足為3米、

5米，用于一般工程測(cè)量。尺墊：轉(zhuǎn)點(diǎn)立尺用。2.水準(zhǔn)儀2.水準(zhǔn)儀精度系列：

S05

S1

S3

S10

型號(hào)下標(biāo)：毫米數(shù)，表示

1公里往、返測(cè)量的高差平均值的中誤差(由于儀器引起的)。結(jié)構(gòu)系列:

微傾式水準(zhǔn)儀、自動(dòng)安平水準(zhǔn)儀和電子水準(zhǔn)儀構(gòu)造：

一般構(gòu)件望遠(yuǎn)鏡與視差水準(zhǔn)器S3水準(zhǔn)儀外型

DS3微傾式水準(zhǔn)儀的基本構(gòu)造

主要由望遠(yuǎn)鏡、水準(zhǔn)器、基座三部分組成望遠(yuǎn)鏡與視差望遠(yuǎn)鏡與視差●測(cè)量望遠(yuǎn)鏡及十字絲上絲下絲豎絲橫絲望遠(yuǎn)鏡的十字絲精確瞄準(zhǔn)水準(zhǔn)尺和提供視線進(jìn)行讀數(shù)的設(shè)備。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：則當(dāng)觀測(cè)員的眼睛上下左右移動(dòng)時(shí)，會(huì)感到目標(biāo)象與十字絲之間有相對(duì)錯(cuò)動(dòng)。這種現(xiàn)象稱為視差。視差影響瞄準(zhǔn)的精度。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(wú)視差。水準(zhǔn)器水準(zhǔn)器是用來(lái)指示視準(zhǔn)軸是否水平或儀器豎軸是否豎直的裝置。水準(zhǔn)器分為管水準(zhǔn)器和圓水準(zhǔn)器兩種。水準(zhǔn)器●圓水準(zhǔn)器作用初步整平儀器（使水準(zhǔn)儀的豎軸處于豎直位置）當(dāng)圓水準(zhǔn)器氣泡居中時(shí)，軸線處于豎直位置。當(dāng)氣泡不居中時(shí)，氣泡中心偏移零點(diǎn)2mm，軸線所傾斜的角值，稱為圓水準(zhǔn)器分劃值，一般為

8~10?！窆芩疁?zhǔn)器的作用用于儀器精平（使水準(zhǔn)管軸水平處于水平狀態(tài)）側(cè)視俯視當(dāng)水準(zhǔn)管的氣泡中點(diǎn)與水準(zhǔn)管零點(diǎn)重合，即氣泡兩端與圓弧終點(diǎn)對(duì)稱時(shí)，稱為氣泡居中，這時(shí)水準(zhǔn)管軸處于水平位置。●水準(zhǔn)管的靈敏度

水準(zhǔn)管上兩相鄰分劃線間的圓?。ɑ￠L(zhǎng)為2mm）所對(duì)的圓心角，稱為水準(zhǔn)管分劃值（或靈敏度）水準(zhǔn)管分劃值越小，靈敏度就越高，DS3型水準(zhǔn)儀的水準(zhǔn)管分劃值一般為20/2mm。二.水準(zhǔn)儀使用二.水準(zhǔn)儀使用操作程序與方法安置——粗平——瞄準(zhǔn)——精平——讀數(shù)

安置時(shí)考慮前、后視等距；

粗平時(shí)掌握“左手大拇指法”；

瞄準(zhǔn)時(shí)包括消除視差；在精平狀態(tài)下(符合氣泡符合時(shí))讀數(shù)；讀數(shù)估讀至毫米。左手大拇指法“左手大拇指法”整平：氣泡移動(dòng)的方向與左手大拇指轉(zhuǎn)動(dòng)腳螺旋的方向一致。

abc●粗平的操作●精平的判斷

看水準(zhǔn)管氣泡觀察窗內(nèi)，當(dāng)氣泡兩端的兩個(gè)半像符合成一個(gè)圓弧時(shí)，就表示水準(zhǔn)管氣泡居中。符合氣泡符合尚未符合思考粗平是否可以省略？●水準(zhǔn)尺的瞄準(zhǔn)與讀數(shù)0.700m1.000m0.800m0.900m0.730

a

b6.2391.520c三.水準(zhǔn)路線測(cè)量三.水準(zhǔn)路線測(cè)量1.水準(zhǔn)測(cè)量的方法2.水準(zhǔn)路線3.水準(zhǔn)測(cè)量的檢核1.水準(zhǔn)測(cè)量的方法

BMABMB1.4441.324TP2h2=+0.1201.8220.876TP3h3=+0.9461.8201.435TP4h4=+0.3851.4221.304h5=+0.118前進(jìn)方向1.1341.677TP1h1=-0.543思考A、B兩點(diǎn)上能否放置尺墊？利用已知高程點(diǎn)來(lái)引測(cè)其他待定點(diǎn)的高程，用水準(zhǔn)測(cè)量的方法建立的高程控制點(diǎn)稱為水準(zhǔn)點(diǎn)，常以BM表示。普通水準(zhǔn)測(cè)量記錄手簿2.水準(zhǔn)路線●定義

由已知水準(zhǔn)點(diǎn)開(kāi)始或在兩已知水準(zhǔn)點(diǎn)之間按一定形式進(jìn)行水準(zhǔn)測(cè)量的測(cè)量路線。2.水準(zhǔn)路線3.支水準(zhǔn)路線BM.ATBM1TBM2TBM1BM.ATBM2TBM3TBM41.閉合水準(zhǔn)路線2.附合水準(zhǔn)路線BM.ABM.BTBM1TBM2TBM3三種水準(zhǔn)路線的布置形式3.水準(zhǔn)測(cè)量的檢核兩種方法：(1)兩次儀器高法(＞10cm)h-h5mm(2)雙面尺法①每一測(cè)站上紅黑面讀數(shù)差3mm

②h黑-h紅5mm)◆測(cè)站檢核對(duì)每一站高差進(jìn)行檢核，保證每一站高差正確。◆計(jì)算檢核路線檢核◆路線（成果）檢核——對(duì)整條路線的高差閉合差進(jìn)行檢核2.支水準(zhǔn)路線BM.ATBM1TBM2TBM1BM.ATBM2TBM3TBM41.閉合水準(zhǔn)路線3.附合水準(zhǔn)路線BM.ABM.BTBM1TBM2TBM3檢核公式h理=0fh=h測(cè)fhfh允fh=h往+h返

fhfh允檢核公式h理=H終-H始fh=h測(cè)-h理fhfh允●高差閉合差檢驗(yàn)▲

當(dāng)fh≤fh容

時(shí)，認(rèn)為外業(yè)觀測(cè)合格，否則應(yīng)查明原因返工重測(cè)，直至符合要求為止。▲

fh容的計(jì)算方法四.水準(zhǔn)測(cè)量成果整理

閉合差的分配原則：對(duì)于閉合或附合水準(zhǔn)路線，按與路線長(zhǎng)度L或按路線測(cè)站數(shù)n成正比的原則，將高差閉合差反其符號(hào)進(jìn)行分配。

計(jì)算改正后的高差

根據(jù)已知水準(zhǔn)點(diǎn)高程和各測(cè)段改正后的高差，依次逐點(diǎn)推求各點(diǎn)改正后的高程。水準(zhǔn)測(cè)量成果整理算例算例1算例2微傾式水準(zhǔn)儀的檢驗(yàn)與校正一.水準(zhǔn)儀的軸線及其應(yīng)滿足的條件二.水準(zhǔn)儀檢驗(yàn)與校正一.水準(zhǔn)儀的軸線及其應(yīng)滿足的條件CCLLVVL'L'1.四條軸線視準(zhǔn)軸CC水準(zhǔn)管軸LL

圓水準(zhǔn)軸L'L'

豎軸VV(1)L'L'//VV(2)橫絲⊥VV(3)LL//CC(主要條件)

2.應(yīng)滿足的三個(gè)條件對(duì)以上三個(gè)條件進(jìn)行檢驗(yàn)和校正視準(zhǔn)軸CC：十字絲分劃中心與物鏡光心的連線。水準(zhǔn)管軸LL：經(jīng)過(guò)水準(zhǔn)管零點(diǎn)的切線。豎軸VV：儀器旋轉(zhuǎn)軸圓水準(zhǔn)軸L'L'：經(jīng)過(guò)圓水準(zhǔn)管零點(diǎn)的法線。二.水準(zhǔn)儀的檢驗(yàn)與校正1.圓水準(zhǔn)器的檢驗(yàn)和校正

了解原理與作業(yè)方法2.十字絲的檢驗(yàn)和校正

了解原理與作業(yè)方法3.水準(zhǔn)管軸平行于視準(zhǔn)軸的檢驗(yàn)與校正

掌握原理與作業(yè)方法二、水準(zhǔn)儀檢驗(yàn)與校正（一）圓水準(zhǔn)器軸平行于儀器縱軸的檢驗(yàn)與校正誤差的影響：不影響讀數(shù)，但使縱軸傾斜，影響操作速度。1.檢驗(yàn)：（如何發(fā)現(xiàn)誤差？）a)以圓水準(zhǔn)器為準(zhǔn)（氣泡居中）安置儀器的縱軸。b)把儀器連帶水準(zhǔn)器繞縱軸旋轉(zhuǎn)180度。如果氣泡仍然居中，則水準(zhǔn)器軸平行儀器縱軸。否則，水準(zhǔn)器軸不平行儀器縱軸。2.校正：（如何減少誤差？）（氣泡移動(dòng)量一半所表示的傾斜度就是縱軸的傾斜度。）動(dòng)校正螺絲，使氣泡返回移動(dòng)量的一半。重復(fù)上述檢驗(yàn)和校正一、二次，使該這誤差盡可能小。L′V1.誤差的影響：如果水準(zhǔn)尺象偏離十字絲中心，就會(huì)增加讀數(shù)誤差。2.檢驗(yàn)用圓水準(zhǔn)器使縱軸垂直后，用十字絲的橫絲照準(zhǔn)某一清晰目標(biāo)。用微動(dòng)螺旋轉(zhuǎn)動(dòng)望遠(yuǎn)鏡，如果十字絲的橫絲一直不離開(kāi)目標(biāo)，則無(wú)誤差。否則要校正。3.校正松開(kāi)十字絲的固定螺絲，轉(zhuǎn)動(dòng)十字絲。2

13

4

十字絲環(huán)校正螺絲十字絲環(huán)校正螺絲(二)十字絲的橫絲垂直于縱軸(三)水準(zhǔn)管軸不平行視準(zhǔn)軸1.原理與方法i角誤差：水準(zhǔn)管軸不平行于視準(zhǔn)軸，它們?cè)谪Q直面內(nèi)投影之夾角（有正負(fù)之分）。

axi2.i角誤差的影響規(guī)律結(jié)論：當(dāng)前后視距相等時(shí)，i角誤差影響為0。3.檢驗(yàn)（1）場(chǎng)地準(zhǔn)備(CA、CB等距，約40米)（2）在C測(cè)定A、B的正確高差：

h正確

=a1-b1=h（3）儀器至B近旁，讀數(shù)b2、a2

：h′=a2-b2h′-h>±3~5mm要校正4.校正方法計(jì)算A尺水平視線讀數(shù)：a2'=b2+h轉(zhuǎn)動(dòng)微傾螺旋，使橫絲瞄準(zhǔn)讀數(shù)a2'：CC水平撥動(dòng)水準(zhǔn)管一端上下校正螺絲，使水準(zhǔn)管氣泡居中：LL水平（LL//CC）

重復(fù)檢驗(yàn)直至符合要求。水準(zhǔn)管的校正螺絲像片水準(zhǔn)管的一端水準(zhǔn)管的校正螺絲自動(dòng)安平水準(zhǔn)儀和精密水準(zhǔn)儀一.自動(dòng)安平水準(zhǔn)儀二.精密水準(zhǔn)儀三.電子水準(zhǔn)儀一、自動(dòng)安平水準(zhǔn)儀（一）自動(dòng)安平水準(zhǔn)儀的特點(diǎn)1、沒(méi)有水準(zhǔn)管和微傾螺旋，望遠(yuǎn)鏡和支架連成一體。2、只有圓水準(zhǔn)器，測(cè)量時(shí)只需粗平。3、縮短觀測(cè)時(shí)間，簡(jiǎn)化操作，提高觀測(cè)精度。（二）自動(dòng)安平水準(zhǔn)儀基本原理自動(dòng)安平補(bǔ)償器結(jié)構(gòu)ZeissKoni007自動(dòng)安平水準(zhǔn)儀精密水準(zhǔn)測(cè)量的兩個(gè)重要條件：精密水準(zhǔn)儀——提供精確的水平視線；精密水準(zhǔn)尺——刻度精確(銦鋼帶水準(zhǔn)尺)，能讀得精確的讀數(shù)。二.精密水準(zhǔn)儀每公里往返平均高差中誤差1mm1.水準(zhǔn)器靈敏度高：

水準(zhǔn)器格值達(dá)到5102mm。

采用微傾式結(jié)構(gòu)和符合水準(zhǔn)器棱鏡組，能方便、精確地完成精平。2.望遠(yuǎn)鏡放大率大，孔徑大：放大率V在40倍以上，孔徑D大于50mm，照準(zhǔn)精度高。3.望遠(yuǎn)鏡結(jié)構(gòu)嚴(yán)密，視準(zhǔn)軸變化小：有隔熱罩。4.裝有平行玻璃板測(cè)微裝置：測(cè)微范圍10（5）mm，測(cè)微器刻度100格，格值為0.1（0.05）mm，可估讀至0.01（0.005)mm。精密水準(zhǔn)儀的特點(diǎn)精密水準(zhǔn)儀、水準(zhǔn)尺WILDN3、精密水準(zhǔn)尺WILDN3精密水準(zhǔn)儀精密水準(zhǔn)尺讀數(shù)方法：精平后，轉(zhuǎn)動(dòng)“測(cè)微螺旋”，使十字絲的楔形絲精確夾準(zhǔn)某一整分劃線。將整分劃值和測(cè)微器中的讀數(shù)合起來(lái)。1.48655m三.電子水準(zhǔn)儀●也稱“數(shù)字水準(zhǔn)儀”具有自動(dòng)安平功能。自動(dòng)顯示水平視線讀數(shù)和視距。通過(guò)物鏡獲取水準(zhǔn)尺圖象，通過(guò)儀器的處理系統(tǒng)，將圖象信息轉(zhuǎn)換成數(shù)字顯示。能與計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)通訊?；颈苊饬巳藶榈挠^測(cè)誤差（視差、水準(zhǔn)器精平誤差、瞄準(zhǔn)誤差、估讀數(shù)誤差。電子水準(zhǔn)儀圖電子水準(zhǔn)儀圖條碼尺測(cè)量鍵電子水準(zhǔn)儀的瞄準(zhǔn)要求豎絲位于條碼帶上電子水準(zhǔn)儀的瞄準(zhǔn)電子水準(zhǔn)儀激光自動(dòng)安平水準(zhǔn)儀

1km往返平均高差中誤差≤1mm

水平精度5″

測(cè)量范圍150m

圓水泡角值8′誤差來(lái)源：

儀器誤差

+

觀測(cè)誤差

+

外界條件的影響

一、儀器誤差1、儀器校正后的殘余誤差—主要是

i

角誤差。