工程測量之水準測量

工程測量之水準測量第一頁，共三十九頁，2022年，8月28日前進方向水平視線大地水準面HiHAHBAB前視尺bhAB如圖，已知HA，求HB？后視尺（1）高差法：根據(jù)水準儀提供的水平視線在A點水準尺上讀數(shù)為a（后視讀數(shù)），B點水準尺上讀數(shù)為b（前視讀數(shù)），則hAB=a-bHB=HA+hAB=HA+(a-b)在計算高差hAB時，一定要注意hAB的下標：hAB表示A點至B點的高差。第二頁，共三十九頁，2022年，8月28日（2）視線高法：B點高程也可以通過水準儀視線高程Hi（也稱為儀器高程）來計算，即Hi=HA+a則HB=(HA+a)-b=Hi-b二、連續(xù)水準測量、轉(zhuǎn)點、測站（1）轉(zhuǎn)點：如果兩點間高差較大或相距較遠，僅安置一次儀器不能測得它們的高差，這時需要加設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第三頁，共三十九頁，2022年，8月28日（2）連續(xù)水準測量：依次連續(xù)地在兩點中間安置水準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。第四頁，共三十九頁，2022年，8月28日§2-2水準測量儀器與工具精度系列:分DS05、DS1、DS3，DS10,下標“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。水準儀：提供水平視線的儀器一、微傾式水準儀的構造第五頁，共三十九頁，2022年，8月28日（1）望遠鏡望遠鏡：物鏡、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六頁，共三十九頁，2022年，8月28日望遠鏡視準軸：通過物鏡光心與十字絲交點的連線CC，延長線即為視線。第七頁，共三十九頁，2022年，8月28日（2）水準器圓水準器分劃值8/2mm用于儀器粗平管水準器分劃值20/2mm用于儀器精平第八頁，共三十九頁，2022年，8月28日（3）基座二、水準尺和尺墊直尺:雙面水準尺分“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。第九頁，共三十九頁，2022年，8月28日§2-3水準測量方法與成果計算一、水準儀的使用（1）安置儀器（2）粗略整平（3）瞄準水準儀（4）精確整平（5）讀數(shù)第十頁，共三十九頁，2022年，8月28日“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第十一頁，共三十九頁，2022年，8月28日瞄準和讀數(shù)

a0.730

bc6.2501.474（1）目鏡調(diào)焦（2）粗略瞄準（3）精確瞄準（4）消除視差視差：由于物鏡調(diào)焦螺旋調(diào)焦不完善，使目標成像與十字絲分劃板平面之間有相對移動。第十二頁，共三十九頁，2022年，8月28日二、水準測量的外業(yè)實測1、水準點(BenchMark)用水準測量的方法測定的高程控制點“BM”，分永久性和臨時性。第十三頁，共三十九頁，2022年，8月28日2、水準路線(levelingline)

1．閉合水準路線(closedlevelingline)

由已知點BM1——已知點BM12．附合水準路線(annexedlevelingline)

由已知點BM1——已知點BM23．支水準路線(spurlevelingline)

由已知點BM1——某一待定水準點A。第十四頁，共三十九頁，2022年，8月28日3.支水準路線BM

1

2

1BM

2

3

41.閉合水準路線2.附合水準路線BM1BM2

1

2

3圖形：水準路線布設形式第十五頁，共三十九頁，2022年，8月28日3、水準測量方法1.4441.324TP2h2=+0.1201.8220.876TP3h3=+0.9461.8201.435TP4h4=+0.3851.4221.304h5=+0.118前進方向1.1341.677TP1h1=-0.543123BMA1.134TP11.677-0.543TP11.444TP21.324+0.120TP21.822TP30.876+0.946（1）基本方法第十六頁，共三十九頁，2022年，8月28日（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，對應的尺面，黑-黑-紅-紅黑面和紅面高差差為100MM第十七頁，共三十九頁，2022年，8月28日三、水準測量內(nèi)業(yè)成果計算1、高差閉合差計算(closingerror)

故對于閉合水準路線，有：對于附合水準路線，有：對于支水準路線公式第十八頁，共三十九頁，2022年，8月28日2、計算高差閉合差的容許值（tolerance）

對于普通水準測量：式中，fh容——高差閉合差限差，單位：mm；L——水準路線長度，單位：km；n——測站數(shù)。第十九頁，共三十九頁，2022年，8月28日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二十頁，共三十九頁，2022年，8月28日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。【例】如圖按圖根水準測量施測某附合水準路線觀測成果略圖。BM-A和BM-B為已知高程的水準點，圖中箭頭表示水準測量前進方向，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。第二十一頁，共三十九頁，2022年，8月28日例題解算第一步計算高差閉合差：第二步計算限差：故可進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。第二十二頁，共三十九頁，2022年，8月28日改正后高差=改正前高差+改正數(shù)Vi故可得：H1=HBM-A+(h1+V1)=45.286+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)第二十三頁，共三十九頁，2022年，8月28日§2-4微傾式水準儀的檢驗與校正一、水準儀軸線及其應滿足的幾何條件（1）四條軸線視準軸CC水準管軸LL圓水準軸L'L'豎軸VVCCLLVVL'L'(2)應滿足的三個條件L'L'//VV橫絲⊥VVLL//CC(主要條件)第二十四頁，共三十九頁，2022年，8月28日二、水準儀的檢驗與校正（1）圓水準軸平行于儀器豎軸的檢驗檢驗方法：安置水準儀后，轉(zhuǎn)動腳螺旋使圓水準氣泡居中，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：水準儀不動，旋轉(zhuǎn)腳螺旋，使氣泡向圓水準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器底下中間一個大一點的連接螺絲，再分別撥動圓水準器底下的三個校正螺絲，使圓氣泡居中，校正完畢后，應記住把中間一個連接螺絲再旋緊。第二十五頁，共三十九頁，2022年，8月28日(2)十字絲中絲垂直于儀器豎軸的檢驗與校正檢驗方法：安置水準儀整平后，用十字絲交點瞄準某一明顯的點狀目標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第二十六頁，共三十九頁，2022年，8月28日2

13

4

十字絲環(huán)校正螺絲十字絲環(huán)校正螺絲第二十七頁，共三十九頁，2022年，8月28日（3）水準管軸平行于視準軸的檢驗與校正原理與方法：i角誤差：水準管軸不平行于視準軸，它們在豎直面內(nèi)投影之夾角第二十八頁，共三十九頁，2022年，8月28日檢驗方法：①在平坦地區(qū)選擇相距約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。②將水準儀安置于O點處，分別在A、B兩點上豎立水準尺，讀數(shù)為a1和b1.,③將水準儀搬到靠近B點處（約距B點3m），整平儀器后，瞄準B點水準尺，讀數(shù)為b2，再瞄準A點水準尺，讀數(shù)為a2，則若則表明水準管軸平行于視準軸，幾何條件滿足；若且差值大于±5mm則需要進行校正。第二十九頁，共三十九頁，2022年，8月28日

水準管軸平行于視準軸的檢驗i角的計算第三十頁，共三十九頁，2022年，8月28日校正方法a.計算A尺水平視線讀數(shù)：a2'=b2+hb.轉(zhuǎn)動微傾螺旋，使橫絲瞄準讀數(shù)a2’：CC水平c.校正水準管氣泡居中：LL水平（LL//CC）d.重復檢驗直至符合要求。第三十一頁，共三十九頁，2022年，8月28日水準管的校正螺絲水準管的一端第三十二頁，共三十九頁，2022年，8月28日§2-5水準測量誤差分析來源：儀器誤差、觀測誤差（操作）、外界條件影響1、儀器誤差主要有：視準軸不平行于水準管軸（i角）的誤差、水準尺誤差2、操作誤差主要有：水準氣泡未嚴格居中、視差、估讀誤差、水準尺未豎直。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、氣溫和風力第三十三頁，共三十九頁，2022年，8月28日§2-6自動安平、精密、電子水準儀簡介一、自動安平水準儀(compensatorlevel)DSZ05

原理

望遠鏡的光路上加有一個補償器。自動安平水準儀照片第三十四頁，共三十九頁，2022年，8月28日自動安平補償器結構第三十五頁，共三十九頁，2022年，8月28日ZeissKoni007自動安平水準儀第三十六頁，共三十九頁，2022年，8月28日二、精密水準儀1、精密水準儀——提供精確的水平視線和精確讀數(shù)；2、精密