水準(zhǔn)測量（工程測量）

水準(zhǔn)測量學(xué)習(xí)目標(biāo)理解水準(zhǔn)測量的基本原理，掌握高差測量的計(jì)算方法。掌握DS3型微傾式水準(zhǔn)儀、自動安平水準(zhǔn)儀、數(shù)字水準(zhǔn)儀的構(gòu)造特點(diǎn)。掌握水準(zhǔn)尺的特點(diǎn)及使用方法，掌握DS3型微傾式水準(zhǔn)儀的使用方法。掌握水準(zhǔn)測量的數(shù)據(jù)處理，明確水準(zhǔn)測量的誤差來源。掌握普通水準(zhǔn)測量、四等水準(zhǔn)測量的操作技能。1.高程測量的方法

1）水準(zhǔn)測量

2）三角高程測量

3）GPS高程測量

4）氣壓高程測量2.高程基準(zhǔn)與水準(zhǔn)原點(diǎn)2.1水準(zhǔn)測量原理及方法高程測量的基本知識32.1.1水準(zhǔn)測量的原理32.1.2水準(zhǔn)測量的基本原理是利用水準(zhǔn)儀提供的水平視線，觀測豎立在兩點(diǎn)上的水準(zhǔn)尺以測定兩點(diǎn)間的高差，然后根據(jù)已知點(diǎn)的高程和測量的高差推算出未知點(diǎn)的高程。2.1水準(zhǔn)測量原理及方法水準(zhǔn)測量的方法32.1.3在實(shí)際工作中，當(dāng)A、B兩點(diǎn)相距較遠(yuǎn)，或者高差較大，僅安置一次儀器不可能測得其間的高差時，必須在兩點(diǎn)間分段連續(xù)安置儀器和豎立標(biāo)尺，連續(xù)測定兩標(biāo)尺點(diǎn)間的高差，最后取其代數(shù)和，求得A、B兩點(diǎn)間的高差，這種測量方法稱為連續(xù)水準(zhǔn)測量。2.1水準(zhǔn)測量原理及方法水準(zhǔn)路線的布設(shè)32.1.41.附合水準(zhǔn)路線2.閉合水準(zhǔn)路線3.支水準(zhǔn)路線4.水準(zhǔn)網(wǎng)2.1水準(zhǔn)測量原理及方法DS3型微傾式水準(zhǔn)儀的構(gòu)造32.2.12.2水準(zhǔn)測量器具及使用1.望遠(yuǎn)鏡DS3型微傾式水準(zhǔn)儀的構(gòu)造32.2.12.水準(zhǔn)器

1）圓水準(zhǔn)器2）管水準(zhǔn)器2.2水準(zhǔn)測量器具及使用DS3型微傾式水準(zhǔn)儀的構(gòu)造32.2.13.基座基座的作用是支撐儀器的上部并與三腳架連接。它主要由軸座、腳螺旋、底板和三角壓板構(gòu)成。2.2水準(zhǔn)測量器具及使用水準(zhǔn)尺與尺墊32.2.21.水準(zhǔn)尺

1）雙面尺

2）塔尺2.尺墊水準(zhǔn)標(biāo)尺簡稱水準(zhǔn)尺，是進(jìn)行水準(zhǔn)測量的工具，常用的水準(zhǔn)尺有雙面尺和塔尺兩種。2.2水準(zhǔn)測量器具及使用水準(zhǔn)儀操作方法32.2.31.安置水準(zhǔn)儀2.粗略整平3.瞄準(zhǔn)和調(diào)焦4.精確整平5.讀數(shù)安置水準(zhǔn)儀是將水準(zhǔn)儀安裝在可以伸縮的三腳架上并置于兩觀測點(diǎn)之間的步驟。首先打開三腳架并使高度適中，用目估法使架頭大致水平并檢查腳架是否牢固，然后打開儀器箱，用連接螺旋將水準(zhǔn)儀連接在三腳架上。2.2水準(zhǔn)測量器具及使用水準(zhǔn)儀操作方法1.擬定水準(zhǔn)路線2.選點(diǎn)、埋石3.觀測、記錄4.水準(zhǔn)測量成果計(jì)算5.水準(zhǔn)測量的測站檢核6.普通水準(zhǔn)測量、記錄、資料整理的注意事項(xiàng)圖2-17永久性水準(zhǔn)點(diǎn)1）變動儀器高法2）雙面尺法2.2水準(zhǔn)測量器具及使用1.技術(shù)要求2.觀測和記錄3.手簿的計(jì)算與檢核4.工作間歇5.高程計(jì)算2.2水準(zhǔn)測量器具及使用水準(zhǔn)儀應(yīng)滿足的幾何條件32.5.11.水準(zhǔn)儀應(yīng)滿足的主要條件2.水準(zhǔn)儀應(yīng)滿足的次要條件圖2-19水準(zhǔn)儀軸線關(guān)系

1）圓水準(zhǔn)器軸（LoLo）應(yīng)與水準(zhǔn)儀的豎軸（VV）平行。2）十字絲的橫絲應(yīng)當(dāng)垂直于儀器的豎軸。2.2水準(zhǔn)測量器具及使用圓水準(zhǔn)器的檢驗(yàn)與校正32.5.22.5水準(zhǔn)儀的檢驗(yàn)與校正1.檢驗(yàn)?zāi)康?.檢驗(yàn)原理3.檢驗(yàn)方法4.校正方法圖2-20圓水準(zhǔn)器軸平行于儀器軸的檢驗(yàn)與校正圖2-21圓水準(zhǔn)器校正裝置十字絲橫絲的檢驗(yàn)校正32.5.31.檢驗(yàn)?zāi)康?.檢驗(yàn)原理3.檢驗(yàn)方法4.校正方法2.5水準(zhǔn)儀的檢驗(yàn)與校正水準(zhǔn)管軸的檢驗(yàn)校正32.5.41.檢驗(yàn)?zāi)康?.檢驗(yàn)原理3.檢驗(yàn)方法4.校正方法2.5水準(zhǔn)儀的檢驗(yàn)與校正2.6

水準(zhǔn)測量誤差來源及分析

水準(zhǔn)測量的誤差包括儀器誤差、外界條件和人的觀測誤差三類1.儀器誤差的影響

儀器誤差主要指儀器i角誤差。水準(zhǔn)儀使用前雖然經(jīng)過檢驗(yàn)校正，但不可能徹底消除i角誤差，因此，在進(jìn)行觀測時，盡量保持前后距離相等，以此來消除i角誤差。2.標(biāo)尺誤差1）標(biāo)尺尺長誤差2）標(biāo)尺零點(diǎn)差3）標(biāo)尺傾斜誤差2.6

水準(zhǔn)測量誤差來源及分析3.外界因素產(chǎn)生的影響1）地球曲率和大氣折光的影響2）溫度變化3）儀器升沉誤差4）尺墊升沉誤差2.6

水準(zhǔn)測量誤差來源及分析4.觀測誤差的影響1）氣泡居中誤差2）調(diào)焦誤差3）讀數(shù)誤差2.6

水準(zhǔn)測量誤差來源及分析自動安平水準(zhǔn)儀32..7.12.7

自動安平水準(zhǔn)儀與數(shù)字水準(zhǔn)儀1.自動安平水準(zhǔn)儀的特點(diǎn)

自動安平水準(zhǔn)儀內(nèi)部的自動安平機(jī)構(gòu)可以自動補(bǔ)償，使儀器視線水平，所以在觀測時只須將圓水準(zhǔn)器氣泡居中，十字絲中絲讀取的標(biāo)尺讀數(shù)即為水平視線的讀數(shù)。自動安平水準(zhǔn)儀不僅加快了作業(yè)速度，而且能自動補(bǔ)償對于地面的微小振動、儀器下沉、風(fēng)力以及溫度變化等外界因素引起的視線微小傾斜，從而保證測量精度。自動安平水準(zhǔn)儀32..7.12.自動安平的原理

通常有兩種自動安平的方法。

1）在光路中安置一個補(bǔ)償器，在照準(zhǔn)軸傾斜一個小角α?xí)r，使光線偏轉(zhuǎn)一個β角，使來自A點(diǎn)過物鏡中心的水平線落在十字絲的水平絲上。

2）使十字絲移動到B處，從而使十字絲自動地與A點(diǎn)的水平線重合，以獲得正確讀數(shù)。2.7

自動安平水準(zhǔn)儀與數(shù)字水準(zhǔn)儀數(shù)字水準(zhǔn)儀32..7.21.數(shù)字水準(zhǔn)儀的基本組成

與光學(xué)水準(zhǔn)儀相同，數(shù)字水準(zhǔn)儀也由儀器和標(biāo)尺兩大部分組成。儀器主機(jī)由望遠(yuǎn)鏡系統(tǒng)、補(bǔ)償器、分光棱鏡、目鏡系統(tǒng)、CCD傳感器、數(shù)據(jù)處理器、鍵盤、數(shù)據(jù)處理軟件等組成。2.7

自動安平水準(zhǔn)儀與數(shù)字水準(zhǔn)儀數(shù)字水準(zhǔn)儀32..7.22.數(shù)字水準(zhǔn)儀的測量過程

人工完成照準(zhǔn)和調(diào)焦之后，標(biāo)尺的條碼影像光線到達(dá)望遠(yuǎn)鏡中的分光鏡，分光鏡將該光線分離成紅外光和可見光兩部分，紅外光傳送到線陣探測器上進(jìn)行標(biāo)尺圖像探測；可見光傳到十字絲分化板上成像，供測量員目視觀測。2.7

自動安平水準(zhǔn)儀與數(shù)字水準(zhǔn)儀數(shù)字水準(zhǔn)儀32..7.23.數(shù)字水準(zhǔn)儀自動讀數(shù)原理

數(shù)字水準(zhǔn)儀測量的基本原理，就是利用線陣探測器對標(biāo)尺圖像進(jìn)行探測，自動解算出視線高度和儀器至標(biāo)尺的距離。

其關(guān)鍵技術(shù)就是條碼設(shè)計(jì)與探測，從而形成自動顯示讀數(shù)。2.7

自動安平水準(zhǔn)儀與數(shù)字水準(zhǔn)儀數(shù)字水準(zhǔn)儀32..7.24.數(shù)字水準(zhǔn)儀的特點(diǎn)

1）數(shù)字水準(zhǔn)儀的優(yōu)點(diǎn)

（1）測量效率高（2）數(shù)字水準(zhǔn)儀自動記錄（3）測量精度高

（4）測量速度快（5）操作簡單（6）自動改正測量誤差

2）數(shù)字水準(zhǔn)儀的缺點(diǎn)

（1）數(shù)字水準(zhǔn)儀只能使用配套的標(biāo)尺測量

（2）數(shù)字水準(zhǔn)儀要求要有一定的視場范圍

（3）數(shù)字水準(zhǔn)儀對環(huán)境要求高2.7

自動安平水準(zhǔn)儀與數(shù)字水準(zhǔn)儀思考練習(xí)簡答題1.簡述望遠(yuǎn)鏡的主要部件及各部件的作用。2.水準(zhǔn)測量時，要在哪些立尺點(diǎn)上放置尺墊?哪些立尺點(diǎn)上不能放置尺墊?3.什么叫視差?產(chǎn)生視差的原因是什么?怎樣消除視差?4.圓水準(zhǔn)器和管水準(zhǔn)器在水準(zhǔn)測量中各起什么作用?5.水準(zhǔn)測量時，前、后視距離相等可消除哪些誤差?簡答題6.水準(zhǔn)儀有哪些軸線?它們之間應(yīng)滿足什么條件?7.使用水準(zhǔn)儀應(yīng)注意哪些事項(xiàng)?8.單一水準(zhǔn)路線的布設(shè)形式有哪幾種?其檢核條件是什么?9.檢校i角的目的是什么？如何檢校i角？10.簡述數(shù)字水準(zhǔn)儀的特點(diǎn)及基本組成。思考練習(xí)計(jì)算分析題

1.設(shè)A點(diǎn)為后視點(diǎn)，B點(diǎn)為前視點(diǎn)，A點(diǎn)高程為86.338m。當(dāng)后視讀數(shù)為1.332m，前視讀數(shù)為1.021m時，求A、B兩點(diǎn)的高差，并繪圖說明。思考練習(xí)計(jì)算分析題

2.將圖2-28中的水準(zhǔn)測量觀測數(shù)據(jù)填入記錄手簿（參見表2-5），計(jì)算出各點(diǎn)的高差及B點(diǎn)的高