第二章水準(zhǔn)測量

第二章水準(zhǔn)測量工程測量水準(zhǔn)測量的儀器及工具2水準(zhǔn)儀的使用3水準(zhǔn)測量原理1第二章水準(zhǔn)測量水準(zhǔn)測量的實(shí)施4微傾式水準(zhǔn)儀的檢驗(yàn)與校正6水準(zhǔn)測量的誤差及注意事項(xiàng)7水準(zhǔn)測量的內(nèi)業(yè)處理5自動安平水準(zhǔn)儀8精密水準(zhǔn)儀與電子水準(zhǔn)儀9第一節(jié)水準(zhǔn)測量原理圖2-1水準(zhǔn)測量原理hAB=a-b(2-1)HB=HA+Hab=HA+(a-b)(2-2)第一節(jié)水準(zhǔn)測量原理儀器的視線高程：Hi=HA+a待定點(diǎn)的高程：HB=Hi–b=HA+a–b（2-3）圖2-2視線高法水準(zhǔn)測量第一節(jié)水準(zhǔn)測量原理hAB=h1+h2+h3…h(huán)n==-(2-4)

（2-5）圖2-3連續(xù)水準(zhǔn)測量第二節(jié)水準(zhǔn)測量的儀器及工具12DS3型微傾式水準(zhǔn)儀的構(gòu)造水準(zhǔn)尺和尺墊第二節(jié)水準(zhǔn)測量的儀器及工具表2-1水準(zhǔn)儀分級及主要用途一、DS3型微傾式水準(zhǔn)儀的構(gòu)造工程測量中一般常使用DS3級水準(zhǔn)儀其外形及各部件名稱如圖2-4所示，主要由望遠(yuǎn)鏡、水準(zhǔn)器、基座三大部分組成。圖2-4DS3型水準(zhǔn)儀一、DS3型微傾式水準(zhǔn)儀的構(gòu)造1．望遠(yuǎn)鏡圖2-5望遠(yuǎn)鏡的構(gòu)造1－物鏡；2－目鏡；3－物鏡調(diào)焦透鏡；4－十字絲分劃板；5－物鏡調(diào)焦螺旋；6－目鏡調(diào)焦螺旋

一、DS3型微傾式水準(zhǔn)儀的構(gòu)造（2-6）

圖2-6望遠(yuǎn)鏡的成像原理一、DS3型微傾式水準(zhǔn)儀的構(gòu)造2．水準(zhǔn)器(1)管水準(zhǔn)器(2)圓水準(zhǔn)器圖2-7管水準(zhǔn)器的構(gòu)造與分劃值一、DS3型微傾式水準(zhǔn)儀的構(gòu)造

τ=2mm·ρ

（2-7）圖2-8符合水準(zhǔn)器棱鏡系統(tǒng)一、DS3型微傾式水準(zhǔn)儀的構(gòu)造圖2-9圓水準(zhǔn)器構(gòu)造圖2-10水準(zhǔn)尺一、DS3型微傾式水準(zhǔn)儀的構(gòu)造3．基座基座由軸座、腳螺旋和連接板組成。儀器上部結(jié)構(gòu)通過豎軸插入軸座中，由軸座支承，用三個(gè)腳螺旋與連接板連接。整個(gè)儀器用中心連接螺旋固定在三腳架上。二、水準(zhǔn)尺和尺墊水準(zhǔn)尺又稱標(biāo)尺是水準(zhǔn)測量的主要工具，在水準(zhǔn)測量作業(yè)時(shí)與水準(zhǔn)儀配合使用，缺一不可。圖2-11尺墊第三節(jié)水準(zhǔn)儀的使用1．安置水準(zhǔn)儀2.粗略整平3．瞄準(zhǔn)水準(zhǔn)尺4．精平與讀數(shù)圖2-12圓水準(zhǔn)氣泡整平圖2-13視差現(xiàn)象第三節(jié)水準(zhǔn)儀的使用圖2-14精平后讀數(shù)第四節(jié)水準(zhǔn)測量的實(shí)施12水準(zhǔn)點(diǎn)及其埋設(shè)水準(zhǔn)路線3水準(zhǔn)測量外業(yè)的實(shí)施一、水準(zhǔn)點(diǎn)及其埋設(shè)為了統(tǒng)一全國的高程系統(tǒng)，國家有關(guān)專業(yè)測繪部門在全國各地埋設(shè)了許多固定的高程控制點(diǎn)，并根據(jù)1985年確定的黃海高程系——青島水準(zhǔn)原點(diǎn)，采用水準(zhǔn)測量的方法測定其高程，這些點(diǎn)稱為水準(zhǔn)點(diǎn)（BenchMark）,簡記BM。水準(zhǔn)測量通常是從水準(zhǔn)點(diǎn)引測其它點(diǎn)的高程。水準(zhǔn)點(diǎn)有永久性和臨時(shí)性兩種。水準(zhǔn)點(diǎn)的位置應(yīng)選在土質(zhì)堅(jiān)硬、便于長期保存和使用方便的地點(diǎn)。一、水準(zhǔn)點(diǎn)及其埋設(shè)圖2-15永久性水準(zhǔn)點(diǎn)一、水準(zhǔn)點(diǎn)及其埋設(shè)圖2-16臨時(shí)性水準(zhǔn)點(diǎn)二、水準(zhǔn)路線1．閉合水準(zhǔn)路線2．附合水準(zhǔn)路線3．支水準(zhǔn)路線圖2-17水準(zhǔn)路線的布設(shè)三、水準(zhǔn)測量外業(yè)的實(shí)施1．一般要求作業(yè)前應(yīng)選擇適當(dāng)?shù)膬x器、水準(zhǔn)標(biāo)尺，并對其進(jìn)行檢驗(yàn)和校正。三、四等水準(zhǔn)測量和圖根控制測量用DS3型儀器和雙面尺，等外水準(zhǔn)配單面尺。一般性水準(zhǔn)測量采用單程觀測，作為首級控制或支水準(zhǔn)路線測量必須進(jìn)行往返測量。等級水準(zhǔn)測量的視距長度、路線長度等必須符合規(guī)范要求。測量時(shí)應(yīng)盡可能采用中間法，即儀器安置在距離前、后視尺大致相等的位置。三、水準(zhǔn)測量外業(yè)的實(shí)施2．實(shí)施過程（一個(gè)測站為例）圖2-18水準(zhǔn)測量外業(yè)實(shí)施三、水準(zhǔn)測量外業(yè)的實(shí)施表2-2水準(zhǔn)測量手簿日期：

2010年9月20日

天氣：

晴

小組：第2小組儀器：

DS3觀測者：

張寧

記錄者：

王小明

單位（m）測站測點(diǎn)水準(zhǔn)尺讀數(shù)高差

高程

備注后視讀數(shù)a前視讀數(shù)b1BMA2.036+0.48948.145

TP.11.5472TP.11.743+0.307

TP.21.4363TP.21.676+0.642

TP.31.0344TP.31.244-0.52149.062

B1.765

+0.917

計(jì)算檢核

6.699-5.782=0.917m0.917m0.917m三、水準(zhǔn)測量外業(yè)的實(shí)施3．水準(zhǔn)測量檢核（1）測站檢核

′″≤（2-7）

100mm≤（2-8）（2）計(jì)算檢核（3）成果檢核

（2-9）

≤

（2-10）二、水準(zhǔn)路線三等水準(zhǔn)測量：平地=±12mm；山地=±4mm（2-11）四等水準(zhǔn)測量：平地=±20mm；山地=±6mm（2-12）圖根水準(zhǔn)測量：平地=±40mm；山地=±12mm（2-13）第五節(jié)水準(zhǔn)測量的內(nèi)業(yè)處理1．高差閉合差的計(jì)算（1）閉合水準(zhǔn)路線

（2-14）（2）附合水準(zhǔn)路線（2-15）（2-16）（3）支線水準(zhǔn)路線

=0（2-17）（2-18）第五節(jié)水準(zhǔn)測量的內(nèi)業(yè)處理2．改正數(shù)v的計(jì)算（高差閉合差的調(diào)整）（2-19）

（2-20）3．改正后高差的計(jì)算

′（2-21）第五節(jié)水準(zhǔn)測量的內(nèi)業(yè)處理4．高程的計(jì)算′（2-22）圖2-19附合水準(zhǔn)路線第五節(jié)水準(zhǔn)測量的內(nèi)業(yè)處理表2-3附合水準(zhǔn)路線測量成果內(nèi)業(yè)計(jì)算

測點(diǎn)測站數(shù)實(shí)測高差(m)高差改正數(shù)(m)改正后的高差(m)高程(m)備注BMA

42.365

山地等外水準(zhǔn)測量6-2.515-0.011-2.526139.8396-3.227-0.011-3.238236.6014+1.378-0.008+1.370337.9718-5.447-0.015-5.462BMB32.50924-9.8110.045-9.856輔助計(jì)算第六節(jié)微傾式水準(zhǔn)儀的檢驗(yàn)與校正12圓水準(zhǔn)器軸平行儀器豎軸的檢驗(yàn)校正十字絲橫絲垂直儀器豎軸的檢驗(yàn)與校正3水準(zhǔn)管軸平行視準(zhǔn)軸的檢驗(yàn)與校正第六節(jié)微傾式水準(zhǔn)儀的檢驗(yàn)與校正水準(zhǔn)儀有以下主要軸線：視準(zhǔn)軸、水準(zhǔn)管軸、儀器豎軸和圓水準(zhǔn)器軸，以及十字絲橫絲，見圖2—20。圖2-20

水準(zhǔn)儀的主要軸線一、圓水準(zhǔn)器軸平行儀器豎軸的

檢驗(yàn)校正(1)檢驗(yàn)方法：圖2—21

圓水準(zhǔn)器檢驗(yàn)校正原理一、圓水準(zhǔn)器軸平行儀器豎軸的

檢驗(yàn)校正(2)校正方法：圖2-22

圓水準(zhǔn)器校正螺釘圖2-23

十字絲的校正二、十字絲橫絲垂直儀器豎軸的

檢驗(yàn)與校正(1)檢驗(yàn)方法(2)校正方法

圖2-24

十字絲的檢驗(yàn)

三、水準(zhǔn)管軸平行視準(zhǔn)軸的

檢驗(yàn)與校正(1)檢驗(yàn)方法：

(2-23)

(2-24)圖2—25

水準(zhǔn)管軸平行視準(zhǔn)軸的檢驗(yàn)三、水準(zhǔn)管軸平行視準(zhǔn)軸的

檢驗(yàn)與校正(2)校正方法：圖2—26水準(zhǔn)管的校正第七節(jié)水準(zhǔn)測量的誤差及注意事項(xiàng)12儀器誤差觀測誤差3外界條件影響一、儀器誤差(1)儀器校正后的殘余誤差例如水準(zhǔn)儀的水準(zhǔn)管軸與視準(zhǔn)軸不平行，雖經(jīng)過校正但仍然殘存少量誤差，因而使讀數(shù)產(chǎn)生誤差。(2)水準(zhǔn)尺誤差由于水準(zhǔn)尺刻劃不準(zhǔn)確、尺長變化、彎曲等影響，都會影響水準(zhǔn)測量的精度。二、觀測誤差(1)水準(zhǔn)管氣泡居中誤差

(2-25)(2)讀數(shù)誤差

(2-26)(3)視差影響(4)水準(zhǔn)尺傾斜誤差三、外界條件影響(1)儀器下沉(2)尺墊下沉(3)地球曲率的影響

(2-27)(4)大氣折光影響

(2-28)

(2-29)(5)溫度的影響第八節(jié)自動安平水準(zhǔn)儀12視線自動安平原理自動安平補(bǔ)償器3自動安平水準(zhǔn)儀的使用一、視線自動安平原理(2-30)圖2-28自動安平原理二、自動安平補(bǔ)償器

(2-31)圖2-29DSZ3自動安平水準(zhǔn)儀構(gòu)造二、自動安平補(bǔ)償器圖2-30平面鏡全反射原理圖2-31補(bǔ)償器工作原理三、自動安平水準(zhǔn)儀的使用使用自動安平水準(zhǔn)儀時(shí)，首先將圓水準(zhǔn)器氣泡居中，然后瞄準(zhǔn)水準(zhǔn)尺，等待2～4秒后，即可進(jìn)行讀數(shù)。有的自動安平水準(zhǔn)儀配有一個(gè)補(bǔ)償器檢查按鈕，每次讀數(shù)前按一下該按鈕，確認(rèn)補(bǔ)償器能正常作用再讀數(shù)。第九節(jié)精密水準(zhǔn)儀與電子水準(zhǔn)儀12精密水準(zhǔn)儀及水準(zhǔn)尺電子水準(zhǔn)儀一、精密水準(zhǔn)儀及水準(zhǔn)尺1．精密水準(zhǔn)儀的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)（1）水準(zhǔn)器具有較高的靈敏度。（2）望遠(yuǎn)鏡具有良好的光學(xué)性能。（3）具有光學(xué)測微器裝置。（4）視準(zhǔn)軸與水準(zhǔn)軸之間的聯(lián)系相對穩(wěn)定。一、精密水準(zhǔn)儀及水準(zhǔn)尺圖圖2-32精密水準(zhǔn)儀一、精密水準(zhǔn)儀及水準(zhǔn)尺2．精密水準(zhǔn)儀的構(gòu)造原理圖2—33

光學(xué)測微器構(gòu)造與讀數(shù)一、精密水準(zhǔn)儀及水準(zhǔn)尺精密水準(zhǔn)儀必須配有精密水準(zhǔn)尺。這種尺一般是在木質(zhì)尺身的槽內(nèi)，安有一根銦瓦合金帶。帶上標(biāo)有刻劃，數(shù)字注在木尺上。精密水準(zhǔn)尺上的分劃注記一般有兩種形式：一種是尺身上刻有左右兩排分劃，右邊為基本分劃（0——300cm注記），左邊為輔助分劃(300——600cm注記)。另一種是尺身上兩排均為基本劃分，其最小分劃為10mm，但彼此錯(cuò)開5mm。一、精密水準(zhǔn)儀及水準(zhǔn)尺4．精密水準(zhǔn)儀的操作方法與讀數(shù)圖2-34精密水準(zhǔn)尺圖2-35精密水準(zhǔn)尺讀數(shù)二、電子水準(zhǔn)儀圖2-36DINI12電子水準(zhǔn)儀及條碼尺水平微動螺旋水平氣泡電池鎖扣鍵盤和顯示面板PCMCIA卡插槽條碼尺圖例提

把對焦目鏡、

二、電子水準(zhǔn)儀1.電子水準(zhǔn)儀的原理：圖2-37DINI12電子水準(zhǔn)儀的結(jié)構(gòu)望遠(yuǎn)鏡二、電子水準(zhǔn)儀2.電子水準(zhǔn)儀的特點(diǎn)（1)讀數(shù)客觀。（2)精度高。（3)速度快。（4)效率高。二、電子水準(zhǔn)儀3.