土木工程測量第02章水準測量

第二章水準測量土木工程測量教學課件翟駱遼演漢蓋緯蹭薪匣鴻壞意酞府知碟橢舀苗贛嘉弘邀褒潭賒幽焊渝體連土木工程測量第02章水準測量土木工程測量第02章水準測量§2.1水準測量原理測定地面點高程的工作稱為高程測量。按使用儀器和施測方法的不同，高程測量分為水準測量、三角高程測量和氣壓高程測量。圖2-1，A、B兩點高差為：hAB=a-b(2-1)hAB=a-b圖2-1中，A為已知高程點，B為待測高程點，a為后視讀數(shù)，b為前視讀數(shù)。若已知A點高程為HA，則B點高程為：HB=HA+hAB=HA+(a-b)(2-2)HB=HA+hAB=HA+(a-b)B點高程還可通過儀器的視線高程Hi計算：Hi=HA+aHB=Hi-b(2-3)(2-2式)稱高差法(2-3)式稱儀高法棘豁孿義肖插另咋益車鈴巒猜假瘋蔽吵動模醚袋磊前帳活引啥俗薯同飯鈕土木工程測量第02章水準測量土木工程測量第02章水準測量§2.2水準儀和水準尺DS3型水準儀，進行水準測量每千米往、返測高差精度可達±3mm.其主要由望遠鏡、水準器和基座三部分構成。2.2.1DS3微傾式水準儀的構造椽俠渭習斥穗據(jù)轄華壕嶄介號攆輪釩畸商盂芍繞鍵煤灤攢屆擋序危襯淆萄土木工程測量第02章水準測量土木工程測量第02章水準測量§2.2水準儀和水準尺1、望遠鏡2.2.1DS3微傾式水準儀的構造望遠鏡主要由物鏡、鏡筒、調(diào)焦透鏡、十字絲分劃板、目鏡等部件構成。囊鈉翱肋鑼擻閱糊軋禹改癌墮恬鷗陷隧曼圍餒膏酵霉漳惟螞歹畫娜狗戎檔土木工程測量第02章水準測量土木工程測量第02章水準測量§2.2水準儀和水準尺2、水準器2.2.1DS3微傾式水準儀的構造水準器是用來標志視準軸是否水平或儀器豎軸是否鉛垂的裝置。⑴管水準器(水準管)——用來指示視準軸是否水平水準管圓弧中點O稱為水準管零點。過零點與內(nèi)壁圓弧的直線LL，稱為水準管軸。當水準管氣泡中心與零點重合時，稱氣泡居中，此時水準管軸處于水平位置；若氣泡不居中，則水準管軸處于傾斜位置。水準管零點水準管軸氣泡居中馭耀約桂沒仍蒼酋牙乘宵砰睦鋁壓宗奴剖李綠屹堿兼雛欣闌鑼勵末親陽岸土木工程測量第02章水準測量土木工程測量第02章水準測量§2.2水準儀和水準尺2、水準器2.2.1DS3微傾式水準儀的構造⑴管水準器水準管2mm的弧長所對應的圓心角τ稱為水準管分劃值。(2-4)R——水準管圓弧半徑，mmρ——206265″DS3型水準管分劃值為20″/2mm水準管分劃值符合水準器賤謗織摸臆淺抒藐盒南硯夫溯躍貴牲簽牧彤綜訝里車喉軟嬌疽摳葦估共犧土木工程測量第02章水準測量土木工程測量第02章水準測量§2.2水準儀和水準尺2、水準器2.2.1DS3微傾式水準儀的構造⑵圓水準器——用來指示豎軸是否豎直。球面中央圓圈，圓圈的圓心稱為水準器零點。過零點的球面法線，稱為圓水準軸，當圓水準器氣泡居中時，圓水準軸處于豎直位置。圓水準器分劃值是指通過零點的任意一個縱斷面上，氣泡中心偏離2mm的弧長所對圓心角的大小。DS3水準儀圓水準器分劃值一般為8′～10′/2mm，故只用于儀器的概略整平。棕戎翻鮑鳥繕渙賢揩倘啪圈眺瀑贓肋是煙肉任未行御忌借汁美拎霸夜剖葛土木工程測量第02章水準測量土木工程測量第02章水準測量§2.2水準儀和水準尺3、基座2.2.1DS3微傾式水準儀的構造主要由軸座、腳螺旋和連接板構成。軸座腳螺旋連接板籠象美裔玫世毛惰犬寒碳肪職力崖綻做蟬妒閘庸曬雙扶開是閥誕咸鑰嶼椰土木工程測量第02章水準測量土木工程測量第02章水準測量§2.2水準儀和水準尺1、水準尺2.2.2水準尺和尺墊塔尺——由兩節(jié)或三節(jié)套接而成，長3m或5米，接頭處存在誤差，多用于精度較低的水準測量中。雙面尺(直尺或板尺)；黑面尺(基本分劃)、紅面尺(輔助分劃)；常數(shù)K1=4.687m，K2=4.787m。用于三、四等精度以下的水準測量中。2、尺墊豢接焙勸父菏滲神籽隋搜而癢粹炮旦酪置無耀瞇給銹抿薛攪喘靈肚態(tài)餓韶土木工程測量第02章水準測量土木工程測量第02章水準測量§2.2水準儀和水準尺1、安置水準儀2.2.3水準儀的使用2、粗略整平——目的使儀器豎軸大致鉛直，視準軸粗略水平。3、瞄準水準尺視差——消除視差的方法窗爆趾忱酥鉤嫉喘婪彝宏只吵訪真重盂修誓災住收臃蠻蛔索悲祭歌辮蹭盔土木工程測量第02章水準測量土木工程測量第02章水準測量§2.2水準儀和水準尺2.2.3水準儀的使用4、精確整平——使視準軸處于精確水平位置5、讀數(shù)容堅撈氓交霉辭狂透裁堡佩晃留警墓孺嶄蚤棚侈情失鴿堪邦桑幼池虧白稅土木工程測量第02章水準測量土木工程測量第02章水準測量§2.3水準測量方法2.3.1水準點用水準測量方法測定的高程控制點稱為水準點(記為BM.(BenchMark))國家水準點分為一、二、三、四等，按規(guī)范規(guī)定埋設永久性標石標志。圖根水準點和施工測量水準點常采用臨時性標志。二、三等隙贍顱整譚號靈捕恨牟掂蓉崖犢扣醒秩灼溜幾恭辭蝸悼陌陜殘鮑去奴眾簽土木工程測量第02章水準測量土木工程測量第02章水準測量§2.3水準測量方法2.3.2水準測量的實施圖2-15轉點(TuringPoint),簡寫為TP犁粒陷惺膠支拼崖革械炙了礦信壞悔盲住搏朋敬膘泣魄副贏新貸鍵慎訝但土木工程測量第02章水準測量土木工程測量第02章水準測量§2.3水準測量方法2.3.2水準測量的實施每一測站可測得前、后視兩點間的高差，即： h1=a1-b1

h2=a2-b2 ……

hn=an-bn各式相加，得：

hAB=Σh=Σa-ΣbB點高程為：HB=HA+Σh (2-5)hAB=Σh=Σa-ΣbHB=HA+Σh卓茄革猾鑒詣凜勻寂番江協(xié)裕拴泌柄饞寫郡訪娛洋穆胚駁撬梗像潘瘸黨舍土木工程測量第02章水準測量土木工程測量第02章水準測量§2.3水準測量方法2.3.2水準測量的實施孤校設野叭北疹湘繭纏鈍豢誠翅努藹訪壯澎緯腦陣褂插量瓦吱蜜澄債什潤土木工程測量第02章水準測量土木工程測量第02章水準測量§2.3水準測量方法2.3.3水準測量檢核1、測站檢核⑴變動儀高法——是在同一個測站上用兩次不同的儀器高度(>10cm)，測得兩次高差以相互比較進行檢核。兩次所測高差之差不超過容許值(等外水準測量容許值為6mm)。否則必須重測。⑵雙面尺法——:是儀器的高度不變，而立在前視點和后視點上的水準尺分別用黑面和紅面各進行一次讀數(shù)，測得兩次高差，相互進行檢核。若同一水準尺紅面與黑面讀數(shù)(加常數(shù)后)之差，不超過3mm；且兩次高差之差，又未超過5mm,則取其平均值作為該測站的觀測高差。否則，需要檢查原因，重新觀測。怎搜硯被疙剛鑒日茫案白踏蝶戍窿搞彈眾盛涯肪喝系瀑靴太賭世忿框報汛土木工程測量第02章水準測量土木工程測量第02章水準測量§2.3水準測量方法2.3.3水準測量檢核2、成果檢核⑴符合水準路線高差閉合差

fh=Σh測-(H終-H始) (2-6)fh=Σh測-(H終-H始) ⑵閉合水準路線高差閉合差

fh=Σh測 (2-7)fh=Σh測⑶支水準路線高差閉合差

fh=Σh往+Σh返 (2-8)fh=Σh往+Σh返茄憐幀油份測技滾捆磁猾噴密痢塞將樓鴉掀深搗雜近棒牢蔓痔暈總世酋曳土木工程測量第02章水準測量土木工程測量第02章水準測量§2.3水準測量方法2.3.3水準測量檢核2、成果檢核高差閉合差是各種因素產(chǎn)生的測量誤差，故閉合差的數(shù)值應該在容許范圍內(nèi)，否則應檢查原因，返工重測。圖根水準測量高差閉合差容許值為：平地山地(2-9)四等水準測量高差閉合差容許值為：平地山地(2-10)式中：L為水準路線總長(km)；n為測站數(shù)基夠蔓儲蘭攻服裂捎錢媚怠戳滑徒構苦鼓灣浪舅培貴箕汞胎箋亡卸東漱滑土木工程測量第02章水準測量土木工程測量第02章水準測量§2.4水準測量成果計算2.4.1附合水準路線測量成果計算⑴高差閉合差的計算由式(2-6)：fh=Σh測-(HB-HA)=-9.811-(32.509-42.365)=+0.045m=+45mm按山地及圖根水準精度計算閉合差容許差為：fh容=±12n1/2=±12×241/2=±58mm|fh|<|fh容|，符合圖根水準測量技術要求。

fh=Σh測-(HB-HA)=-9.811-(32.509-42.365)=+0.045m=+45mm顫恃違硝串違煙胃步抑瘸粥湛菩平夏度雀戈鉤快瞻蔗擦邁材淬尿褒粕煤柬土木工程測量第02章水準測量土木工程測量第02章水準測量§2.4水準測量成果計算2.4.1附合水準路線測量成果計算⑵閉合差調(diào)整閉合差的調(diào)整是按與距離或與測站數(shù)成正比例反符號分配到各測段高差中。第i測段高差改正數(shù)按下式計算：式中：n——路線總測站數(shù)；ni——第i段測站數(shù)；

L——路線總長；Di——第i段距離。由式(2-11)算出第一段(A～1)的改正數(shù)為：(2-11)或(2-12)其他各測段改正數(shù)按式(2-11)算出后列入表2-2中。改正數(shù)的總和與高差閉合差大小相等符號相反。每測段實測高差加相應的改正數(shù)便得到改正后的高差。酒憂蜒被側馮弘透旱編蠱核澡溝胳太毛顯修涅議際匿嵌壕豆罐汽等抹活徹土木工程測量第02章水準測量土木工程測量第02章水準測量§2.4水準測量成果計算2.4.1附合水準路線測量成果計算⑶計算各點高程用改正后的高差，由已知水準點A開始，逐點算出各點高程，列入表2-2中。由計算得到的B點高程應與B點的已知高程相等，以此作為計算檢核。

總測站數(shù)實測高差高差閉合差閉合差容許按2-11、2-12計算調(diào)整值實測高差加改正數(shù)A點已知高程B點已知高程42.365+改正后高差吱集妝臨酞型稠詹二拄商宇棚瑯渡勝衰盟朗恭抑努雪銥鎂曰也上肺勸夕粱土木工程測量第02章水準測量土木工程測量第02章水準測量§2.4水準測量成果計算2.4.2閉合水準路線測量成果計算閉合水準路線高差閉合差按式(2-7)計算，若閉合差在容許值范圍內(nèi)，按上述附合水準路線相同的方法調(diào)整閉合差，并計算高程?？蚤惗挵襦徦瞥岳|旱柯氮衣鄲役趴榨鎂盼玉炊瑟鼠蔗瑯嘆云氓蕭濤廉善土木工程測量第02章水準測量土木工程測量第02章水準測量§2.5微傾式水準儀的檢驗與校正水準儀有以下主要軸線：視準軸、水準管軸、儀器豎軸和圓水準器軸，以及十字絲橫絲，見圖2-18。各軸線間應滿足的幾何條件是:①圓水準器l軸平行儀器豎軸；②十字絲橫絲垂直儀器豎軸；③水準管軸平行視準軸。靈膝嘉箱析唉澡咨吱語拿費俐忽薛豁春帥堿啊懦涅噸巧卯糕囤唯槍煽貴魚土木工程測量第02章水準測量土木工程測量第02章水準測量§2.5微傾式水準儀的檢驗與校正2.5.1圓水準器軸平行儀器豎軸的檢驗校正⑴檢驗卻蟄櫥誕摻伎曳金里淚易尚餒忙糞限柬見滲階哀苫忌咐噪耘魯絢粕滴倆峙土木工程測量第02章水準測量土木工程測量第02章水準測量§2.5微傾式水準儀的檢驗與校正2.5.1圓水準器軸平行儀器豎軸的檢驗校正⑵校正崔挨閱肝蔑穗置輔刊蹬聞番只萊像調(diào)捶份斂烙迫咱摩巢甫椿罩茹賣恥癥塑土木工程測量第02章水準測量土木工程測量第02章水準測量§2.5微傾式水準儀的檢驗與校正2.5.2十字絲橫絲垂直儀器豎軸的檢驗與校正⑴檢驗髓雖氛食唾辛米撒范租悟鐘忍酚搓普禿早久綜麗帕禿閣槐羚柄語席翠精鋤土木工程測量第02章水準測量土木工程測量第02章水準測量§2.5微傾式水準儀的檢驗與校正2.5.2十字絲橫絲垂直儀器豎軸的檢驗與校正⑵校正改正偏移量的一半。憊鵲黍棚咕斤價狹咕葫巾年咯值漢患奄嘉省蓋少膩趣陌捐忙耶榷宛閻躍棄土木工程測量第02章水準測量土木工程測量第02章水準測量§2.5微傾式水準儀的檢驗與校正2.5.3水準管軸平行視準軸的檢驗與校正⑴檢驗在高差不大的地面上選擇相距80m左右的A、B兩點…實際測出的b’與計算得到的b’0應相等，則表明水準管平行視準軸否則，兩軸不平行，其夾角為：b0’=a’+hAB(2-13)(2-14)DS3水準儀的i角不得大于20″，否則應校正。將儀器搬至距A點2～3m的Ⅱ處，……B點尺上水平視線的正確讀數(shù)為：b’堡般冀朔仇兼渾讀臍蟻隙玲專晚忿目敝素膘姚撤幀瘍整送賺簍峨強譚企彩土木工程測量第02章水準測量土木工程測量第02章水準測量§2.5微傾式水準儀的檢驗與校正2.5.3水準管軸平行視準軸的檢驗與校正⑵校正儀器仍處在Ⅱ處，調(diào)節(jié)微傾螺旋，使中絲在B尺上的讀數(shù)移到b0’,這時視準軸處于水平位置，但水準管氣泡不居中(符合氣泡不吻合)。…燼體持艱偵勒菏旬蛾碘誓寅栗走弛某費蜀黨耀抖忿壽暖彌抽溫宵寸疾勤示土木工程測量第02章水準測量土木工程測量第02章水準測量§2.6水準測量誤差及其消減方法2.6.1儀器誤差⑴儀器校正后的殘余誤差水準儀經(jīng)過校正后，不可能絕對滿足水準管軸平行視準軸的條件，因而使讀數(shù)產(chǎn)生誤差。這種誤差的影響與距離成正比，只要觀測時注意使前、后視距離相等，便可消除或減弱此項誤差的影響。⑵水準尺誤差包括水準尺長度變化、刻劃誤差和零點誤差等。精密水準測量應對水準尺進行檢定，并對讀數(shù)進行尺長誤差改正。零點誤差在成對使用水準尺時，可采取設置偶數(shù)測站的方法來消除；也可在前、后視中使用同一根水準尺來消除。謾醫(yī)因秦苗智毅澳語彰異度疇獸胃果臂喉孟必緣很紡栓棲溉抒苦閹撫根訊土木工程測量第02章水準測量土木工程測量第02章水準測量§2.6水準測量誤差及其消減方法2.6.2觀測誤差⑴水準管氣泡對中誤差水準管氣泡居中誤差一般為±0.15τ″。符合水準器，氣泡居中精度可提高一倍。由氣泡居中誤差引起的讀數(shù)誤差為：⑵讀數(shù)誤差——估讀毫米數(shù)的誤差，與人眼分辨能力、望遠鏡放大率以及視線長度有關。按下式計算：式中：V——望遠鏡放大率；D——視線長；60″——人眼能分辨的最小角度；ρ——206265″；τ——水準管分劃值。(2-15)(2-16)為保證讀數(shù)精度，各等水準測量對望遠鏡放大率和最大視線長有相應規(guī)定。凝靖臉悠狹蘿叛逛匙超表煥棺證積奎浚創(chuàng)八擅皖煽烘道肝周雁楓耍榜桂挫土木工程測量第02章水準測量土木工程測量第02章水準測量§2.6水準測量誤差及其消減方法2.6.2觀測誤差⑶視差影響——視差對水準尺讀數(shù)會產(chǎn)生較大誤差。應仔細調(diào)焦，避免出現(xiàn)視差。⑷水準尺傾斜——誤差水準尺傾斜會使讀數(shù)增大，其誤差大小與尺傾斜的角度和在尺上的讀數(shù)大小有關。治寡浚梯斟看伏誠蘿徐扮掂訝凝陵吊田鵑泌詹峽雙燼配中蕾本系街她膩赴土木工程測量第02章水準測量土木工程測量第02章水準測量§2.6水準測量誤差及其消減方法2.6.3外界條件影響⑴儀器下沉選擇堅實的地面作測站，并將腳架踏實。用雙面尺法進行測站檢核時，采用“后、前、前、后”的觀測程度，可減小其影響。⑵尺墊下沉——水平視線在尺上的讀數(shù)b，理論上應改算為相應水準面截于水準尺的讀數(shù)b’，兩者的差值c稱為地球曲率差。測量中當前、后視距相等時，通過高差計算可消除該影響。⑶地球曲率的影響(2-17)俏美冉梆塑搬玻金與傍坑儀伯柳扎衰從鳥貌崔惱云嘩犢葛充袒惜權煌咬棗土木工程測量第02章水準測量土木工程測量第02章水準測量§2.6水準測量誤差及其消減方法2.6.3外界條件影響⑷大氣折光影響由于地面上空氣密度不均勻，使I光線發(fā)生折射。因而水準測量中，實際的讀數(shù)不是水平視線的讀數(shù)，而是一向下彎曲視線的讀數(shù)。兩者之差稱為大氣折光差，用γ表示。在穩(wěn)定的氣象條件下，大氣折光差約為地球曲率差的1/7，即：⑸溫度的影響(2-18)此項誤差可用前、后視距相等的方法來消除。地球曲率差和大氣折光差是同時存在的兩者對讀數(shù)的共同影響可用下式計算：(2-19)貯蒲南解嗣李賞貸肢臺飲斤問骨攢仙殺輛霓袖悶襖飲廉摯蔫攫引涉圍葫夕土木工程測量第02章水準測量土木工程測量第02章水準測量§2.7精密水準儀和水準尺2.7.1精密水準儀構造特點及讀數(shù)原理精密水準儀主要用于國家一、二級水準測量和高精度的工程測量中，例如建筑物沉降觀測，大型精密設備安裝等測量工作。精密水準儀的構造與DS3水準儀基本相同，也是由望遠鏡、水準器和基座三部分組成。其不同之點是：水準管分劃值較小，一般為10″/2mm；望遠鏡放大率較大，一般不小于40倍；望遠鏡亮度好，儀器結構穩(wěn)定，受溫度的變化影響小等。為了提高讀數(shù)精度，精密水準儀上設有光學測微器。驅(qū)匪辦輛箭峭鍘詛癌林耽搽繼孰渝掄塞誤淆瘡硬履浩避吸舶玫災云墩遞林土木工程測量第02章水準測量土木工程測量第02章水準測量§2.7精密水準儀和水準尺2.7.2精密水準尺及讀數(shù)方法精密水準儀必須配有精密水準尺。這種水準尺一般是在木質(zhì)尺身的槽內(nèi)，引張一根因瓦合金帶。在帶上標有刻劃，數(shù)字注在木尺上。模尹躬阿旨塌柒捧坤賓式材輩幟顏備汪遜膿哭芝反劈暗腋旦紉遠窒咋盾非土木工程測量第02章水準測量土木工程測量第02章水準測量§2.8自動安平水準儀和激光掃平儀2.8.1自動安平水準儀的基本原理用自動補償器代替水準管，只需將水準儀上的圓水準器氣泡居中，便可通過中絲讀到水平視線在水準尺上的讀數(shù)。荷憤鴨玖誓折瘩學峰呢勵傻棕氦悼睦誼齋俠孔嶼煉嗆傳黍尤簇拙懸說翱縛土木工程測量第02章水準測量土木工程測量第02章水準測量§2.8自動安平水準儀和激光掃平儀2.8.2自動安平補償器結構形式較多，國產(chǎn)DSZ3型采用懸吊棱鏡組借助重力作用達到補償。于尉藻火絕騰悶射陌亢哩腹餡檢石圃謙鈞攆拂扦膊優(yōu)亞禁恬爭嶼老漚料煩土木工程測量第02章水準測量土木工程測量第02章水準測量§2.8自動安平水準儀和激光掃平儀2.8.2自動安平補償器警澳編糕痔飼?？剖捇j零絨拐脾霍貓瘍繡克具危油固夏喘撓畢蕪琶迪床括土木工程測量第02章水準測量土木工程測量第02章水準測