第二章水準(zhǔn)測量

測量學(xué)surveying主講教師：胡曉當(dāng)前第1頁\共有49頁\編于星期三\8點第二章水準(zhǔn)測量山東農(nóng)業(yè)大學(xué)－測量學(xué)第一節(jié)水準(zhǔn)測量的原理第二節(jié)水準(zhǔn)測量的儀器與工具第三節(jié)水準(zhǔn)測量的方法與校核第四節(jié)水準(zhǔn)測量的成果整理當(dāng)前第2頁\共有49頁\編于星期三\8點引子：基本觀測元素：高差測量方法：山東農(nóng)業(yè)大學(xué)－測量學(xué)第一節(jié)水準(zhǔn)測量的原理距離：D角度：β，α高差：h①水準(zhǔn)測量－水準(zhǔn)儀高②三角高程測量－經(jīng)緯儀、全站儀中③氣壓高程測量－海拔儀低④GPS高程測量－GPS接收機中1.1水準(zhǔn)測量的原理

A原理：根據(jù)已知點高程，利用水準(zhǔn)儀提供的水平視線，測量已知點和未知點間的高差，從而推算出未知點的高程。

測高差，算高程當(dāng)前第3頁\共有49頁\編于星期三\8點B高差測量：以圖為例山東農(nóng)業(yè)大學(xué)－測量學(xué)后視點（尺、讀數(shù)）前視點（尺、讀數(shù)）高差h=后視讀數(shù)a-前視讀數(shù)bC高程計算：2.視線高法：1.高差法：1.hAB>0，hAB=0，hAB<0，A，B哪點高？2.hAB與hBA的關(guān)系當(dāng)前第4頁\共有49頁\編于星期三\8點2.水準(zhǔn)儀水準(zhǔn)儀：建立水平視線的儀器微傾水準(zhǔn)儀、自動安平水準(zhǔn)儀、數(shù)字水準(zhǔn)儀山東農(nóng)業(yè)大學(xué)－測量學(xué)第二節(jié)水準(zhǔn)測量的儀器與工具

DS3當(dāng)前第5頁\共有49頁\編于星期三\8點ZeissKoni007自動安平水準(zhǔn)儀當(dāng)前第6頁\共有49頁\編于星期三\8點電子水準(zhǔn)儀圖電子水準(zhǔn)儀圖條碼尺測量鍵當(dāng)前第7頁\共有49頁\編于星期三\8點2.水準(zhǔn)儀微傾水準(zhǔn)儀按精度不同分為：

DS05DS1DS3DS10

型號下標(biāo)：毫米數(shù)，表示

1公里往、返測量的高差平均值的中誤差(由于儀器引起的)

。構(gòu)造：

望遠(yuǎn)鏡水準(zhǔn)器基座S3水準(zhǔn)儀外型山東農(nóng)業(yè)大學(xué)－測量學(xué)第二節(jié)水準(zhǔn)測量的儀器與工具

當(dāng)前第8頁\共有49頁\編于星期三\8點DS3水準(zhǔn)儀物鏡目鏡圓水準(zhǔn)器管水準(zhǔn)器水平制動螺旋腳螺旋準(zhǔn)星照門校正螺絲當(dāng)前第9頁\共有49頁\編于星期三\8點物鏡調(diào)焦螺旋腳螺旋水平微動螺旋目鏡調(diào)焦螺旋微傾螺旋三腳架DS3水準(zhǔn)儀當(dāng)前第10頁\共有49頁\編于星期三\8點望遠(yuǎn)鏡與視差（1）望遠(yuǎn)鏡上絲下絲豎絲橫絲望遠(yuǎn)鏡的十字絲山東農(nóng)業(yè)大學(xué)－測量學(xué)目的：望遠(yuǎn)鏡主要是用來精確瞄準(zhǔn)遠(yuǎn)處目標(biāo)并對水準(zhǔn)尺進(jìn)行讀數(shù)的。它主要由：物鏡、目鏡、調(diào)焦透鏡和十字絲分劃板組成。當(dāng)前第11頁\共有49頁\編于星期三\8點視差：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。即望遠(yuǎn)鏡內(nèi)目標(biāo)像與十字絲分劃板未重合?，F(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。山東農(nóng)業(yè)大學(xué)－測量學(xué)當(dāng)前第12頁\共有49頁\編于星期三\8點（2）水準(zhǔn)器是用以指示視線水平或豎軸是否豎直的裝置。水準(zhǔn)器分管水準(zhǔn)器和圓水準(zhǔn)器兩種水準(zhǔn)管圓水準(zhǔn)器軸山東農(nóng)業(yè)大學(xué)－測量學(xué)DS3水準(zhǔn)儀圓水準(zhǔn)器管水準(zhǔn)器當(dāng)前第13頁\共有49頁\編于星期三\8點觀察窗山東農(nóng)業(yè)大學(xué)－測量學(xué)為了提高氣泡居中精度，在水準(zhǔn)管上方裝有一組棱鏡，將水準(zhǔn)氣泡兩端的影像反射到目鏡旁邊的氣泡觀察窗中。當(dāng)氣泡居中時，兩個半泡影像就符合在一起，如圖。這種帶有符合棱鏡的水準(zhǔn)器叫符合水準(zhǔn)器當(dāng)前第14頁\共有49頁\編于星期三\8點水準(zhǔn)器基座的作用是支撐儀器的上部，并通過連接螺旋與三腳架連接基座主要是有軸座、腳螺旋、底板和三腳壓板組成。轉(zhuǎn)到腳螺旋，可使圓水準(zhǔn)氣泡居中（三）基座山東農(nóng)業(yè)大學(xué)－測量學(xué)當(dāng)前第15頁\共有49頁\編于星期三\8點1）作用：用于讀數(shù)

2）分類：塔尺(3-5m)(木質(zhì)、鋁合金)

直尺(3m)(木質(zhì)、銦鋼)3）刻劃：最小刻劃為0.5cm,1cm。山東農(nóng)業(yè)大學(xué)－測量學(xué)2.2水準(zhǔn)尺

當(dāng)前第16頁\共有49頁\編于星期三\8點山東農(nóng)業(yè)大學(xué)－測量學(xué)2.3尺墊防止尺子下沉，便于尺子轉(zhuǎn)動當(dāng)前第17頁\共有49頁\編于星期三\8點水準(zhǔn)儀的使用1、安置：用連接螺旋把儀器固定在三腳架上2、粗平：使三腳架架頭大致水平，轉(zhuǎn)動腳螺旋使圓水準(zhǔn)器的氣泡居中3、瞄準(zhǔn)：通過望遠(yuǎn)鏡看清楚并對準(zhǔn)水準(zhǔn)尺，以便正確讀數(shù)。4、精平：用微傾螺旋使水準(zhǔn)管氣泡居中（符合氣泡符合）5、讀數(shù)：用十字絲的橫絲在水準(zhǔn)尺上讀數(shù)（先讀毫米數(shù)，然后米，分米，厘米數(shù)。每次讀四位數(shù)，“0”也是必須記錄的數(shù)字。）山東農(nóng)業(yè)大學(xué)－測量學(xué)當(dāng)前第18頁\共有49頁\編于星期三\8點水準(zhǔn)管的校正螺絲像片1、安置

安置就是將儀器安放在測站上以便觀測。首先打開三腳架，調(diào)節(jié)架腳長度使儀器高度和觀測者頸部齊平，目估架頭大致水平，取出儀器放在架頭上，用連接螺旋將其與三腳架連緊，踩實腳架。山東農(nóng)業(yè)大學(xué)－測量學(xué)當(dāng)前第19頁\共有49頁\編于星期三\8點水準(zhǔn)管的校正螺絲像片圓水準(zhǔn)管腳螺旋2、粗平

用連接螺旋把儀器固定在三腳架上，固定兩個腳架，動第三個腳架，使三腳架架頭大致水平，轉(zhuǎn)動腳螺旋使圓水準(zhǔn)器的氣泡居中。山東農(nóng)業(yè)大學(xué)－測量學(xué)當(dāng)前第20頁\共有49頁\編于星期三\8點粗平:左手拇指法則，即氣泡移動方向始終和左手大拇指移動方向一致。山東農(nóng)業(yè)大學(xué)－測量學(xué)當(dāng)前第21頁\共有49頁\編于星期三\8點調(diào)節(jié)目鏡：照準(zhǔn)明亮的物體（如白墻）調(diào)節(jié)目鏡使之適合自己的視力（十字絲最清晰）；粗瞄準(zhǔn)：轉(zhuǎn)動儀器，利用望遠(yuǎn)鏡外殼上的準(zhǔn)星瞄準(zhǔn)目標(biāo)；物鏡調(diào)焦：轉(zhuǎn)到調(diào)焦螺旋使水準(zhǔn)尺的像清晰的落在十字絲分劃板上；消除視差：反復(fù)的交替進(jìn)行物鏡和目鏡調(diào)焦，直至視差消除為止。精確瞄準(zhǔn)：轉(zhuǎn)動調(diào)焦螺旋使目標(biāo)象清晰，檢查有無“視差”（消除視差）。用微動螺旋慢慢轉(zhuǎn)動望遠(yuǎn)鏡，直至精確瞄準(zhǔn)目標(biāo)為止（十字絲的縱絲靠近水準(zhǔn)尺）3、瞄準(zhǔn)山東農(nóng)業(yè)大學(xué)－測量學(xué)當(dāng)前第22頁\共有49頁\編于星期三\8點

使管水準(zhǔn)氣泡居中，從而使視準(zhǔn)軸精確水平調(diào)節(jié)微傾螺旋，使兩個半泡影像做相對運動，直至符合，精平完成。觀察窗4、精平山東農(nóng)業(yè)大學(xué)－測量學(xué)注意：每讀數(shù)之前都需要進(jìn)行精平當(dāng)前第23頁\共有49頁\編于星期三\8點（普通水準(zhǔn)尺）讀數(shù)應(yīng)從小到大，一般先估讀出毫米數(shù)，然后報出全部四位讀數(shù)。水準(zhǔn)尺讀數(shù)0859，記為0.859m。注意:每次讀數(shù)時，要保證水準(zhǔn)儀嚴(yán)格水平。5、讀數(shù)山東農(nóng)業(yè)大學(xué)－測量學(xué)當(dāng)前第24頁\共有49頁\編于星期三\8點

bc瞄準(zhǔn)與讀數(shù)水準(zhǔn)測量的瞄準(zhǔn)與讀數(shù)adb

a0.7256.2521.533山東農(nóng)業(yè)大學(xué)－測量學(xué)當(dāng)前第25頁\共有49頁\編于星期三\8點“愛護儀器就象愛護自己的眼睛一樣”“抱著儀器就象抱著自己的孩子一樣”山東農(nóng)業(yè)大學(xué)－測量學(xué)

水準(zhǔn)儀基本操作

高度、角度適中，架頭大致水平，儀器安全連接1、安置2、粗平1）圓水準(zhǔn)器,腳螺旋整平；2）技巧3、照準(zhǔn)1）目鏡調(diào)焦；2）粗略照準(zhǔn)；3）物鏡調(diào)焦；4）精確照準(zhǔn)；5）消除視差4、精平5、讀數(shù)1）管水準(zhǔn)器；2）拋物線對齊；3）技巧1）先小后大，讀4位；2）讀后檢查氣泡精平當(dāng)前第26頁\共有49頁\編于星期三\8點水準(zhǔn)測量注意事項

由于測量誤差是不可避免的，我們無法完全消除其影響。但是可采取一定的措施減弱其影響，以提高測量成果的精度。同時應(yīng)絕對避免在測量成果中存在錯誤，因此在進(jìn)行水準(zhǔn)測量時，應(yīng)注意以下各點：

⑴、觀測前對所用儀器和工具，必須認(rèn)真進(jìn)行檢驗和校正。

⑵、在野外測量過程中，水準(zhǔn)儀及水準(zhǔn)尺應(yīng)盡量安置在堅實的地面上。三腳架和尺墊要踩實，以防儀器和尺子下沉。

⑶、前、后視距離應(yīng)盡量相等，以消除視準(zhǔn)軸不平行水準(zhǔn)管軸的誤差和地球曲率與大氣折光的影響。山東農(nóng)業(yè)大學(xué)－測量學(xué)當(dāng)前第27頁\共有49頁\編于星期三\8點

⑷、前、后視距離不宜太長，一般不要超過100m。視線高度應(yīng)使上、中、下三絲都能在水準(zhǔn)尺上讀數(shù)以減少大氣折光影響。

⑸、水準(zhǔn)尺必須扶直不得傾斜。使用過程中，要經(jīng)常檢查和清除尺底泥土。塔尺銜接處要卡住，防止二、三節(jié)塔尺下滑。

⑹、讀完數(shù)后應(yīng)再次檢查氣泡是否仍然吻合，否則應(yīng)重讀。

⑺、記錄員要復(fù)誦讀數(shù)，以便核對。記錄要整潔、清楚端正。如果有錯，不能用橡皮擦去而應(yīng)在改正處劃一橫，在旁邊注上改正后的數(shù)字。

⑻、在烈日下作業(yè)要撐傘遮住陽光避免氣泡因受熱不均而影響其穩(wěn)定性。山東農(nóng)業(yè)大學(xué)－測量學(xué)當(dāng)前第28頁\共有49頁\編于星期三\8點水準(zhǔn)測量分類：①等級水準(zhǔn)測量：一、二、三、四等②普通水準(zhǔn)測量（等外）山東農(nóng)業(yè)大學(xué)－測量學(xué)第三節(jié)水準(zhǔn)測量的方法與校核3.1水準(zhǔn)點與水準(zhǔn)路線

1、

水準(zhǔn)點：BenchMark,常用BM,或B.M.表示分為：①永久性；②臨時性三當(dāng)前第29頁\共有49頁\編于星期三\8點2、

水準(zhǔn)路線（單一路線）分：

1）閉合水準(zhǔn)路線；

2）附合水準(zhǔn)路線；

3）支水準(zhǔn)路線。

山東農(nóng)業(yè)大學(xué)－測量學(xué)當(dāng)前第30頁\共有49頁\編于星期三\8點3.2普通水準(zhǔn)測量1.測量原理：兩點高差較大或兩點距離較遠(yuǎn)時，多站觀測（繪圖）山東農(nóng)業(yè)大學(xué)－測量學(xué)概念：1)測點；2）轉(zhuǎn)點；3）測站；4）測段；5)路線AP前進(jìn)方向hAP

=h1+h2+h3Hp＝HA＋hAPh1h2h3hAP當(dāng)前第31頁\共有49頁\編于星期三\8點2.

觀測程序3、記錄計算

(見教材)

A：表格化，依規(guī)定表格填寫；

B：要求字跡清晰、工整、干凈；

C：邊記邊算、正確無誤；

山東農(nóng)業(yè)大學(xué)－測量學(xué)4.

校核方法【為什么要校核？】（1）

測站校核為了確保觀測高差正確無誤，須對各測站的觀測高差進(jìn)行檢核，這種檢核稱為測站檢核。常用的檢核方法有兩次儀器高法和雙面尺法兩種：當(dāng)前第32頁\共有49頁\編于星期三\8點1）兩次儀器高法

兩次儀器高法是在同一測站上用兩次不同的儀器高度，兩次測定高差。即測得第一次高差后，改變儀器高度約10cm以上，再次測定高差。若兩次測得的高差之差未超過6mm，則取其平均值作為該測站的觀測高差。否則需重測。

山東農(nóng)業(yè)大學(xué)－測量學(xué)當(dāng)前第33頁\共有49頁\編于星期三\8點兩次儀器高法：立尺，尺中間安置水準(zhǔn)儀，粗平照準(zhǔn)后視尺，精平，讀數(shù)照準(zhǔn)前視尺，精平，讀數(shù)計算高差變動儀器高（升或降大于10cm）再觀測高差互差不大于±6mm時，取平均值雙儀高法：在同一測站上變動儀器高測兩次（±10cm）

h1=a1-b1h2=a2-b2△h=|h1-h2|≤6mmh=(h1+h2)/2山東農(nóng)業(yè)大學(xué)－測量學(xué)當(dāng)前第34頁\共有49頁\編于星期三\8點

2）雙面尺法

雙面尺法是在一測站上，儀器高度不變，分別用雙面水準(zhǔn)尺的黑面和紅面兩次測定高差。若兩次測得高差之差未超過6mm，則取其平均值作為該測站的高差。否則需要重測。山東農(nóng)業(yè)大學(xué)－測量學(xué)當(dāng)前第35頁\共有49頁\編于星期三\8點雙面尺法（黑面、紅面）：用雙面尺，每尺均讀黑、紅面讀數(shù)立尺，尺中間安置水準(zhǔn)儀，粗平瞄準(zhǔn)后視尺黑面，精平，讀數(shù)瞄準(zhǔn)前視尺黑面，精平，讀數(shù)瞄準(zhǔn)前視尺紅面，精平，讀數(shù)瞄準(zhǔn)后視尺紅面，精平，讀數(shù)黑面：以零開始刻劃紅面：一尺從4687開始刻劃，另一尺從4787開始紅黑面計算高差理論上相差0.1m雙面尺法：黑紅尺（4687/4787）H黑=a黑-b黑H紅=a紅-b紅±100△h=|h黑-h紅|≤6mmh=(h黑+h紅)/2山東農(nóng)業(yè)大學(xué)－測量學(xué)當(dāng)前第36頁\共有49頁\編于星期三\8點山東農(nóng)業(yè)大學(xué)－測量學(xué)（2）

路線校核A高差閉合差的計算閉合路線：附合路線：支路線：B容許閉合差的計算――多用于平坦地區(qū)――多用于丘嶺山區(qū)其中，L為路線長度(以km記)；n為測站數(shù)，支路線以單程計，若測量結(jié)果小于限差，則合格。當(dāng)前第37頁\共有49頁\編于星期三\8點實習(xí)遇到的問題1、水準(zhǔn)尺黑面，00要位于地面上。2、搬站時，搬動儀器手要握在儀器與三腳架的連接處。3、儀器不離人，水準(zhǔn)尺不能隨意放置。4、水準(zhǔn)氣泡是酒精和乙醚的混合液，哪里偏高，氣泡就在哪里。5、前后視距相等。山東農(nóng)業(yè)大學(xué)－測量學(xué)當(dāng)前第38頁\共有49頁\編于星期三\8點5、數(shù)據(jù)記錄山東農(nóng)業(yè)大學(xué)－測量學(xué)當(dāng)前第39頁\共有49頁\編于星期三\8點6、后視變前視，水準(zhǔn)尺位置不動AP前進(jìn)方向h1h2h3hAP山東農(nóng)業(yè)大學(xué)－測量學(xué)當(dāng)前第40頁\共有49頁\編于星期三\8點計算步驟如下（以附合水準(zhǔn)路線為例）：

⑴計算實測高差之和∑h測與理論高差∑h理＝H終一H始

⑵計算高差閉合差

⑶計算容許閉合差如果│fh│<=│fh容│，則其精度符合要求，可做下一步計算。

⑷計算高差改正數(shù)

高差閉合差的調(diào)整方法和原則：按與測站數(shù)或與距離成正比的分配原則，改正數(shù)的符號與閉合差的符號相反。

每一測站的改正數(shù)為：各測段的改正數(shù)為：

檢核∑v=-fh第四節(jié)水準(zhǔn)測量的成果整理山東農(nóng)業(yè)大學(xué)－測量學(xué)當(dāng)前第41頁\共有49頁\編于星期三\8點

⑸計算改正后高差h改

各測段觀測高差hi分別加上相應(yīng)的改正數(shù)后vi，即得改正后高差：

h1改=h1+v1

h2改=h2+v2

……

hi改=hi+vi改正后的高差代數(shù)和，應(yīng)等于高差的理論值，即：

∑h總=∑h理

如不相等，說明計算中有錯誤存在。山東農(nóng)業(yè)大學(xué)－測量學(xué)當(dāng)前第42頁\共有49頁\編于星期三\8點

⑹待定點高程計算

測段起點高程加測段改正后高差，即得測段終點高程，以此類推。最后推出的終點高程應(yīng)與該點的已知高程相等。即：

H1=HA+h1總

H2=H1+h2總

……

HA（算）=HA(已知)計算中應(yīng)注意各項檢核的正確性。山東農(nóng)業(yè)大學(xué)－測量學(xué)當(dāng)前第43頁\共有49頁\編于星期三\8點水準(zhǔn)測量高程計算(一）高差閉合差計算高差閉合差的允許值A(chǔ)123B+2.785m12站-4.369m18站+1.980m13站+2.345m11站BMA=56.345mBMB=59.039m山東農(nóng)業(yè)大學(xué)－測量學(xué)當(dāng)前第44頁\共有49頁\編于星期三\8點水準(zhǔn)測量高程計算（二）高差閉合差的分配A123B+2.785m12站-4.369m18站+1.980m13站+2.345m11站BMA=56.345mBMB=59.039m山東農(nóng)業(yè)大學(xué)－測量學(xué)當(dāng)前第45頁\共有49頁\編于星期三\8點水準(zhǔn)測量高程計算山東農(nóng)業(yè)大學(xué)－測量學(xué)當(dāng)前第46頁\共有49頁\編于星期三\8點山東農(nóng)業(yè)大