建筑工程测量学毕业论文定.docVIP

山西工程技术学院毕业设计毕业生姓名：刘朋昀专业：学号：指导教师所属系（部）：二一五年五月山西工程技术学院毕业设计评阅书题目： 建筑工程测量学 系 专业 姓名 刘朋昀 设计时间：200 年月日200 年月日 评阅意见：成绩： 指导教师：（签字） 职务：200 年月日山西工程技术学院毕业设计答辩记录卡 系 专业 姓名 刘朋昀 答 辩 内 容问 题 摘 要评 议 情 况 记录员： （签名）成 绩 评 定指导教师评定成绩答辩组评定成绩综合成绩注：评定成绩为100分制，指导教师为30%，答辩组为70%。 专业答辩组组长：（签名） 200 年月日iii摘 要测量学是研究地球表面形状和大小以及确定地面点位的科学。测量学因其研究范围和对象不同，产生了许多分支学科，例如：大地测量学、普通测量学、摄影测量学等。建筑工程测量，只是工程测量学范畴的一部分。测量工作的实质是用水准测量、角度测量观测和距离丈量来确定地面点平面位置和高程。测量工作作业环境比较艰苦，劳动强度的不断发展和提高，测量的理论和方法、使用的仪器工具都有很大的改进和提高，测量工作不再是繁重的体力劳动，正逐步向数学化、自动化、标准化方向发展。建筑工程测量分为设计测量和施工测量两大类，书中重点对施工测量进行了详尽的介绍。主要包括工程测量基础知识、水准测量、角度测量、距离测量、测量误差、小地区控制测量、大比例地形图的应用和测绘、建筑施工测量和线路施工测量等内容。同时，对新技术、新方法及新仪器在工程测量方面的应用，做了简明扼要的介绍。关键词：AbstractKey words:目 录第一章 绪论1第一节 测量学的任务和分类1第二节 工程测量学在建筑工程中的作用1第三节 地面点的确定3第四节 用平面代替曲面的限度7第五节 直线的方向8第六节 测量工作的管理和要求9小 结11第二章 水准测量12第一节 水准测量原理12第二节 水准测量的仪器和工具12第三节 普通水准测量17第四节 水准仪的检验与校正21第五节 三、四等水准测量22第六节 精密水准仪和精密水准测量25第七节 水准测量的误差及削弱误差的方法28第八节 普通水准仪的保养检修的设备、工具和材料29第三章 角度测量31第一节 水平角与竖直角测量原理31第二节 光学经纬仪的构造和使用32第三节 角度测量方法35第四节 角度测量误差及观测注意事项37太原理工大学阳泉学院-毕业设计第一章 绪论第一节 测量学的任务和分类一、测量学的任务测量学是研究地球形状、大小和确定地球表面（包括空中、地下、外层空间、海洋）物体的形状、大小、具体位置以及相互关系的一门实用科学。从数据信息的采集、分析、研究、存储直至应用，是测量学的主要任务。测量的成果为国民经济建设、工农业生产、国防建设和科学研究服务。测量工作的实质就是用水准测量、角度观测和距离丈量来确定地面点的平面位置和高程。所以，水准测量、角度（包括水平角和垂直角）观测、距离（包括水平距离和垂直距离）丈量是测量学的三大要素。二、测量学的分类测量学在大的范围内可分为以下几类：一是大地测量学。它是研究地球的形状、大小以及重力场，在较大的区域测设大地控制网的理论、技术和方法的科学在测量过程中必须考虑地球的曲率半径。大地测量学的理论是测量学的基础二是普通测量学。它是进行小区域低等级的控制测量和地形图的测绘，因其范围较小，所以在测量过程中一般不考虑地球曲率半径的影响。三是摄影测量学。它是用摄影和遥感技术获取物体信息，用以确定物体形状、大小及空间位置的理论、方法和技术的科学。因实施的方法不同可有地面摄影、航空摄影水下摄影等多种形式。四是海洋测量学它是研究投影的理论及各种水利工程和航运服务。五是地图制图学。它是研究投影的理论及各种制作工艺，并将各种测量成果编绘成果编绘成地形图地图理论方法的科学。六是工程测量学。它是研究各种建筑物、构筑物在设计、建设施工和运营过程中的测量理论、方法和技术。在施工的各个阶段进行检验和验收，对一些重大或有重要意义的工程在使用过程中还要进行检查和验收，对一些重大或有重要意义的工程在使用过程中换药进行沉降变形观测。建筑工程测量是工程测量的主要内容，也是本书研究和讨论的主要内容。第二节 工程测量学在建筑工程中的作用工程测量在国民经济建设和国防建设的各个方面都得到广泛的应用，包括道路、桥梁、隧道、各种工业与民用建筑、大型厂矿、水利枢纽、农林、军事设施、城市规划、国土资源、灾害预报等各个方面都要有测量工作的密切配合。工程测量在建筑工程中的工作大体分为设计测量和施工测量两大方面。一、设计测量建构筑屋在勘测规划与设计阶段，为了更合理地利用土地资源，布局恰当满足环保及可持续发展的需要，对各种需要建设的建筑物都要进行可行型研究、综合分析，然后进行初步设计和施工图设计。在这些过程中，都离不开各种比例尺的地形图。地形图是由专门的测绘部门测绘而成，使用单位按需去索取，但对于个别边远及小地区没有适当的地形图，则要自己自己去实地测绘。这部分测量工作也成为测定，即将地貌和地形的状况通过测量绘成地图，将坐标和高程用表格形式表示出来，供设计人员使用。二、施工测量施工测量是各种建（构）筑物施工的先导工序，其目的是将图纸上设计的建（构）筑物按它的坐标和高程测设在实地，所以也称施工测量为测设，大致有以下几项主要工作。1场地控制测量场地控制测量是建（构）筑物定位放线和其他施工测量的主要依据，根据由整体到局部、高精度控制低精度的工作程序，依据建（构）筑的形状、大小、结构形式、设计要求和施工工艺进行不同等级的控制测量，控制测量包括平面控制测量和高程控制测量两部分。通过控制测量建立平面控制网和高程控制网。2建（构）筑物定位放线和土方施工测量依靠已完成的控制测量的点位和高程，根据设计图纸给定的定位轴线和线路的中线坐标及高程将建（构）筑物位置测设在实地。建筑物的基础、道路的路堑以及管线都是要先挖基槽。基槽开挖则要在地面标定出开挖的边线。而路堤是要填土的边界线。土方施工过程中要随时检查高程，以免超挖、欠挖或多挖或多填。3基础施工测量土方施工中将原先标定的轴线和中线都挖掉或填埋，所以要将这些点位引测在土方施工范围之外，待土方施工后在再恢复在施工面内，对于建构筑物要依据轴线将墙、柱、梁、门窗及预留洞口等所有需放线的结构轮廓线都要在施工层上标定出来以便指导施工。4主体结构施工测量房屋建筑由下至上逐层进行，每层施工都要进行轴线投测和细部放线，并对已经完成的结构从平面位置、高程到表面的平整度进行全面检查与验收。道路施工中，不论是填方还是挖方，乃至路面施工都是分层进行，每层施工同样要进行中线的恢复并测定高程，以指导各部施工正确进行。5屋面及装饰施工测量屋面要求位置正确，为了排水还要求有一定的坡度，均要进行测量。室内外的装饰要求横平竖直，同时还应根据使用装饰材料的规格测放出所需的各种施工依据线。6外围施工测量外围工程是指建筑物周围的道路、绿化及各种地上、地下管线。这些工程的施工也需要测量工作紧密配合。7竣工测量及沉降变形观测大型或高层建筑物在施工过程中要进行沉降变形观测，确定建筑物本身沉降以及对周围其他建筑的影响，有些承受净荷载或动荷载的建（构）筑物在其使用中也要观测它们的变形情况，直到完全稳定为止。总之，在建筑工程的设计、施工和运营过程中，测量工作起着十分重要和关键的作用。第三节 地面点的确定要确定地面点的准确位置，就得知道地球的形状和大小，必须了解测量的基准线、基准面、大地水准面与高程。因为测量使用的仪器、方法不同，测量的范围大小不同，测量的对象不同，所以就要建立不同的坐标系统。以下就这些问题作简要叙述。概况如下：一、地球上的基准面和基准线地球表面的71%海洋29%是陆地只占29%。但在陆地上有高山大川、山谷河流、湖泊、丘陵、平原，为了研究地球表面某一点的高程，必须有一个基准面，这个基准面，这个基准面，这个基准面就是大地水准面。将平均的、静止的海水面无限延伸，构成的闭合曲面，称为大地水准面.将平均的、静止的海水面无限延伸，构成的闭合曲面，成为大地水准面。在大地水准面上的任何一个物体都要受到地球的引力，同时因为地球的自转，又要受一个离心力的作用，这两个力的合力，就是重力，也就是测量上的基准线，称为铅垂线。二、地球的形状和大小因为地球内部的物质分布不均匀，所以铅垂线的变化没有一定的规律，这就造成大地水准面是一个不规则的形体，不能用数学的方程来表达，在这样的形体上进行测量和绘图几乎是不可能的。经过长期测量实践证明，地球与一个以椭圆短半周为旋转轴的椭球体十分相似，测绘工作便以大小与大地体接近的旋转椭球作为地球的参考形状和大小，一般称其表面为参考椭球面。旋转椭球体可以用数学式表示，它的长半轴为a，短半轴为b，变率为e。几个世纪以来，许多国家的不少科学家曾计算出地球的长、短轴半径及扁率，其结果如表1-1所示。年代和国家长半轴a（m）短半轴b（m）扁率e计算者1800年法国637565363565641:334德兰布尔1842年德国637739763560791:299.2白塞尔1880年英国637824963565151:293.5克拉克1909年美国637838863569121:297.0海福特1940年苏联637824563568631:298.3克拉索夫斯基我国1954坐标系637814063567551:298.2571975国际大地测量WGS84坐标系637813763567521:298.257由于地球的扁率很小，在一般情况下我们将视为球体，在一些计算中，使用地球的平均半径R=6371km三、点位的坐标系要确定地面点的位置，必须建立坐标系统分为天文地理坐标系统大地地理坐标、地心坐标、高斯直角坐标和独立坐标等。（一）天文地理坐标地球自转，形成了昼夜24小时的变化。地球又围绕太阳公转，由于地轴与它绕太阳太阳公转的轨道平面成23.5度的交角，故产生一年春夏秋冬四季的变化。过地球中心与地轴垂直的平面成为赤道平面，它与地球表面的交线成为本初子午线。地面有一点p，过p点的子午面与本初子午面的二面角为地理经度，用兰姆德表示，由本初子午线算起，向东为东经，向西为西经，各为180度。过p点与赤道面平行的面成为平行面，它与地球表面的交线称为纬圈，过p点的铅垂线与赤道平面的夹角成为纬度，由赤道算起，向北为北纬，向南为南纬。天文地理坐标是用天文观测方法求得。（二）大地地理坐标大地地理坐标是以经度L和纬度B来表示地面点投影在大地椭球体上的位置，它的基准是过地球上某一点p的法线和过这一点的子午面。其经度为该子午面与本初子午面的夹角，纬度为该点法线与赤道平面的夹角。大地地理坐标则是通过大地测量所得的数据推算求得。我们国家采用的是1980大地坐标系，大地原点在陕西省泾阳县的永乐镇。地面一点的法线与铅垂线不重合。（三）地心坐标地心坐标用于卫星大地测量。地心坐标的坐标原点是地球的中心，x轴是赤道平面与本初子午面的交线，y轴与x轴垂直，z轴是地球的自转轴。地面一点p的坐标用xyz表示。（四）高斯直角坐标高斯的基本理论是假设地球是一透明的球体，用一同样透明的横圆柱将地球套住，使圆柱的中心轴与地球的旋转轴垂直，这样就会有一条子午线与圆柱相切，如果在地球的中心有一光源，则地球表面的点子就会投射在圆柱表面，然后过南北极顺母线将圆柱剪开并展平，地球上与圆柱相切的子午线（也称中央子午线）就是x轴，赤道就是y轴，地球上与圆柱相切的子午线，地球上不同纬圈的弧长爱AB、CD、，就形成中的A、B、C、D。在纵轴上距离的投影没有变形，而离开纵轴越远，则距离的变形越大，但地面两条直线的夹角则不会改变，所以这种投影为等角投影。为将这种变形控制在一定范围内，在投影时，一个投影带中左右两条子午线的经差不能太大，一般规定为6度或3度。6度是中央子午线从3度开始，每6度一个带，共60带。3带是中央子午线从3度开始每3度一个带，共120带。我国处在北半球，跨11个6度带，带号N（13-23）,中央子午线（75度-135度）跨有21个3带，带号n（25-45），中央子午线L0（75-135）。在每个带中，地面某一点的纵坐标是该点至赤道的距离，横坐标（y）是该点至中央子午线的距离。为了不使纵轴以西的坐标值为负数，应再加500km；为了明确点位的具体位置，在横坐标前还应冠以带号。如在3度带的第20带中，有一点p，该点距赤道的距离为43975。388m，它在中央子午线以西7044.336m，这点在20带中的坐标为： Xp=432975.388m Yp=20429955.664m其中 429955.664=-70044.336+500000（五）独立坐标系大地地理独立坐标系是以经度L和纬度B来表示地面点投影在大地椭球体上的位置，它的基准是过地球上某一点p的法线和过这一点的子午面。其经度为该子午面与本初子午面的夹角；纬度为该点法线与赤道平面的夹角。大地地理坐标是通过大地测量所得的数据推算求得。我们国家采用的是1980大地坐标系，大地原点在陕西省泾阳县的永乐镇。由于地面一点的法线与铅垂线不重合，L不等于（）B不等于（）（六）地心坐标地心坐标用于卫星大地测量。地心坐标的坐标原点是地球的中心，x轴是赤道平面与本初子午面的交线，y轴与x轴垂直，z轴是地球的自转轴。地面一点p的坐标用Xp、Yp、Zp表示。四、点的高程高程的基准面是大地水准面，地面一点到大地水准面的铅垂距离是该点绝对高程，简成高程，也到海拔。我国的水准原点设立在山东省青岛市黄海边的山洞中，通过长期观测海水的潮汐变化，得到平均海平面的位置，再联测至至水准原点上，求得水准原点的高程。我国1987年规定，以1952年至 1979年观测的黄海平均海平面作为全国高程的统一起算面，成为“1985国家高程基准。”以此为基准，求得水准原点的高程为72.260m。1956年黄海高程系统的原点高程为72.289m现已废止。以1985国家高程为基准，在2005年5月，国家科考及测绘工作者再次进行了精密观测，求得它的高程为8844.43m。 为了计算或使用方便，在局部的小范围内，可以假定一个水准面或水平面铅垂距离作为这一点的相对高程。地面有两点A、B、点的高程一般用大写字母表示，高差为两点的高程之差，一般用小写字母表示。它们的绝对高程为Ha、Hb，但是，这两点之间的高差是一样的，即： Hab=Hb-Ha在建筑施工测量中，通常是将建筑物首层地面作为假定的水准面它以上的高程为正，以下的高程为负。五、确定点位的方法要测定地面点的位置，首先要依据已有的控制点（已知其坐标和高程）,再选择一些有控制意义的点子，并构成一定的几何图形，通过角度观测和距离丈量，再经过一定的数学模型进行计算，可以求得这些点的坐标。如果再用高程测量的方法测得这些点的高程，它们就是已知点了。就可以通过这些已知点了。就可以通过这些已知点进行细部测量，绘制地形图或平面图，也可以用这些点进行建构筑物的定位放线和其它一些测量工作。第四节 用平面代替曲面的限度地球表面是一个曲面,而在小范围内测量时，将地球表面看作一个平面，这样将对距离、角度和高程造成一定的影响。工程测量中可在半径10km范围内，将地球表面视为平面，对距离丈量和角度观测可以不考虑地球曲率半径的影响，但对于高程测量，距离再短，也要顾及地球曲率所引起的误差。一、地球曲率对距离丈量的影响A、B为地面的两点，它们在大地水准面上的投影为Ax、Bx一段圆弧，设长度为s所对的圆心角a，地球半径为R。自Ax点作切线AxC,设长度为t，如果用切于Ax点的水平面代替水准面，即以相应的切线线段AxC代替圆弧AxBx，则在距离上将产生误差，三角形s=AxC-圆弧AxBx其中，AxC=Rtana地球曲率半径对距离丈量所产生的相对误差S（km）10203050100三角形s（cm）0.826.5622.17102.65821.22K=三角形s/S1/12190001/3040001/1350001/487001/12100目前最精密的测距仪的测距精度也很难 达到1/1000000,所以在半径10km的圆面积内，丈量距离时可以不考虑地球曲率的影响。二、地球曲率对高程测量的影响地球曲率半径对高程测量所产生的误差S（km）0.10.20.51.0203.04.05.0三角形h（cm）0.080.312.07.831.371126196三、地球曲率对角度观测的影响根据球面三角的知识可知，在球面上多边形内角之和，要比平面多边形内角和多一球面角超。地球表面不同面积的球面角超值P（平方千米）1050100200400E0.050.230.511.022.03从上表可以看出在100平方千米范围内，将地球表面视为平面对角度观测的影响甚微，达到可以忽略不计的程度。第五节 直线的方向确定地面两点的位置，除了知道距离外，还必须知道直线的方向。要确定一条直线的方向，就得有一个标准，通常用“北”作为方向的标准。确定一条直线与标准方向北之间关系的方法称为直线定向。一、标准方向标准方向的“北”有三种，即真北、磁北和坐标北。（一）真北地球上一点指向北极的方向是真北，即真子午线的方向。真子午线是向两极收敛的，所以在同一条子午线上的方向是一致的，而不同子午线上的方向则是不同的，这种不同称为子午线收敛角，地面两点的经度差越大，子午线收敛角也越大。（二）磁北磁针自由静止时所指的方向为磁北。地球是个大磁体，但它的磁极和地理的南北极不一致的，再加上地理环境与地质条件等多种因素的影响，磁北和真北是不一致的，会产生磁偏角，磁北偏向真北以西为西偏，磁北偏向真北以东为偏东记为“+”。我国的磁偏角基本在+6度和-10度之间。北京地区的磁偏角为-6度30秒（三）坐标北高斯投影带中央子午线是直角坐标系的纵轴处处平行，所以坐标北也是处处平行的。二、直线定向地面一条直线可用方位角和象限角表示它的方向。（一）方位角由直线一端的标准方向起顺时针方向转到与该直线重合的角度叫做这条直线的方位角。由于标准方向的“北”有三个，所以方位角也有三个。在测量上通常用坐标方位角来表示直线方向，只有在初步勘察或缺少测量资料的情况下才用磁方位角。坐标方位角用a表示。一条线有两个端点，所以有两个坐标方位角，这两个方位角互为正反方位角，且相差180度。（二）象限角象限角是从直线一端的正北或正南算起，顺时针或逆时针方向转到这条直线且小于90度角。象限角用R表示.因测量坐标的纵轴为x轴，所以，象限排列为顺时针方向。在用象限角表示直线的方向时必须注明象限或方向。第一象限为北偏东，简称南西，记作SW;第四象限为北偏西，简称北西，记作NW。象限角与坐标方位角的关系象限1234a与r关系a=ra+r=180a-r=180a+r=360已知r求aa=r180-r=aa=180+ra=360-r已知a求rr=a180-a=rr=180+ar=360-a三、罗盘及其使用罗盘仪由罗盘、望远镜和三脚架组成。罗盘实际上就是一个指南针，比普通的指南针要精确，正北的方向上注为360度，按逆时针方向向西为90度，南为180度，东为270度。望远镜固定在罗盘上方，物镜始终在360度（0）的方向，这种罗盘是用来测定磁方位角的。罗盘仪可以安装在三脚架上进行观测。在要求不太高的情况下也可用手持进行观测。另有一种罗盘用来测定磁象限角的，它的刻画是从南北方向的0开始，顺时针和逆时针方向同时刻画，直到90度。测定磁象限角时，用望远镜瞄准目标，n或s指针所指的不大于90的角度就是磁象限角。第六节 测量工作的管理和要求测量工作是各类工程的先导工作，测量工作的质量直接关系到工程的质量工期。从事测量工作，首先要遵守国家法律、法令和法规如中华人民共和国计量法建设法计量法实施细则及钢尺器的检验、检定规程。为了保证工程放线定位的准确，必须遵守有关的测量规程。防止误差的累积，在测量过程中必须遵守先整体后局部高精度控制低精度原则。测量工作者要迅速、准确、圆满地完成各项测量任务，除了要掌握测量的理论、方法，熟悉各种测量仪器工具的构造原理、使用、维修和保养外，还必须学习其它有关的知识，如数学与计算，建构筑物的识图与制图，计算器和微机的使用，掌握各种复杂建构筑物施工的程序工艺和施工方法。一、管理体系与核心思想ISO是国际标准化组织，它是由各国际标准化团体（ISO成员团体）组成的世界性联合会。ISO于2000年12月15日发布了2000版的质量管理体系的国际标准ISO2000：2000族。我国质量管理体系标准“等同（idt）”用国际标准，由我国技术监督局于2000年12月28日正式发布我国的质量管理体系推荐性的标准GB/T19000-2000族，于2001年6月1日起实施。2000版质量管理体系要求的核心思想，是以顾客为关注的焦点，通过有效的过程管理和管理的系统方法，持续地改进质量管理提高产品质量，并增强顾客的满意程度。标准要求按p（策划）D（实施）、C（检查）、A（改进）的管理方法对“管理职责”、“资料管理”、“产品实现”和“测量、分析的改进”四大活动进行管理，其具体内容描述在质量管理体系标准要求八个章节中。各级测量组织，必须建立各种健全的规章制度。为提高企业的整体素质，应将测量管理工作纳入工程的总体管理之中，使其规范化、正规化、经常化。二、施工测量工作的主要管理制度施工测量工作主要有组织管理、资料管理、仪器管理等几个主要管理制度。（一）组织管理制度一个建筑单位有总公司、公司项目经理部等好几级组织，每级组织都配有测量管理及测量放线人员，这些组织的人员都必须建立相应的岗位责任制，即各级组织应负责哪几方面的工作，比如班组长、工程师、技术员、测量放线员的工作任务及岗位责任，还有各类人员技术与技能的培训及考核等。（二）技术管理制度主要包括各种测量成果资料的保存及管理，交接制度和自检、互检、及验线制度等。（三）仪器管理制度依据计量法对仪器进行定期检定、经常性的检验与校正及平时的维修与保管制度，仪器的操作规程及安全操作规程及安全操作制度等。（四）安全管理制度包括人员安全、施工安全及仪器安全，如防火、防盗、防坠落、防砸伤、防触电、防塌方、防溺水等。除此之外，测量放线人员应熟悉并遵守施工的各种规章制度，以便更好地为施工服务，保质按时完成任务。三、测量人员应遵守的基本准则（一）认真学习并执行国家法令、政策与规范，明确为工程服务，以及按图施工与工程进度负责的工作目的。（二）遵守先整体后局部的工作程序。即先测设精度较高的场地整体控制网，再以控制网为依据进行各局部建筑物的定位放线或测图。（三）必须严格审核测量作业与计算工作步步有校核的工作方法。（四）测法要科学、简捷，精度要合理、相称的工作原则。仪器选择要精心；在满足工程需要的前提下力争做到省工 、省时、省费用。（五）定位、放线工作必须执行经自检、互检合格后，由有关主管部门验线的工作制度；此外，还应执行安全、保密等有关规定，用好、管好设计图纸与有关资料，实测时要当场做好原始记录，侧后要保护好桩位。（六）紧密配合施工，发扬团结协作不畏艰难，实事求是，认真负责的工作作风。（七）虚心学习，及时总结经验，努力开创新局面的工作精神，以适应建筑业不断发展的需要。小 结本章主要内容有：1测量工作的基准线是铅垂线，基准面是大地水准面“1985国家高程基准”是我国高程的基准面。2地面点位坐标系有天文地理坐标，大地地理坐标、地心坐标、高斯直角坐标和独立坐标系。地面点的高程、相对高程和绝对高程。3在半径10km范围内 在建筑施工测量中的距离丈量和角度观测不必考虑地球曲率半径的影响，但对水准测量则必须要把地球视为球体。4标准方向三个北；真北、磁北和坐标北。坐标方位角、象限角的定义，方位角与象限角之间的关系。5测量的管理及测量人员应遵守的基本准则。第二章 水准测量第一节 水准测量原理水准测量是测量的三项基本工作之一，它是确定地面点高程的主要方法。水准测量的方法很多，如气压高程测量、重力测量和几何水准测量等。在建筑施工测量中经常用几何水准测量，或称水准测量。一、水准点与高程水准点是测绘部门按照国家技术标准测定的具有高程的点子。水准点根据它们的等级不同，做成不同的形式。多数是埋于地下，其顶部用铁质或磁质做成球冠状，在山区也可以在岩石上凿出一半球形，在城市大多将水准点设置在永久建筑物的基础上或墙上。水准点（Bench Mark）用BM表示，它的顶端至大地水准面的铅垂距离就是它的高程。在特殊情况下，也可以一个假定的水准面作为高程的起算面，这种高程系统称为地方高程系统或独立高程系统。二、水准测量的基本原理地面有A、B两点，A为水准点，B为待定点。水准测量是利用水准仪提供的水平视线，根据水准仪在两点竖立的水准尺的读数，先求得两点之间的高差。如果其中一个点的高程为已知，就可以求得另一个点的高程。三、连续水准测量当A,B两点之间的高差过大，或是两点之间的距离过长的时候，安置一次仪器不能测得两点之间的高差，就在A,B两点之间多做一些立尺点。这些立尺点，在前一测站是前视，在下一测站则为后视，我们这些点为转点，它起着传递高程的作用，用TP表示。为了防止转点观测过程中下沉，在尺子的底部应安放尺垫。在计算A、B两点之间高差时，则把每站的高差相加即可。第二节 水准测量的仪器和工具水准测量所用的仪器和工具有水准仪、水准标尺、尺垫和三脚架。一、DS3型微倾式水准仪的构造我国生产的水准仪型号为DS05、DS1、DS3、和DS10等。“D”、S分为代表“大地测量”和“水准仪”的汉语拼音第一个字母。数字表示仪器的精度等级，即每公里往返观测的偶然误差，以mm为单位。建筑工程中一般用DS型水准仪，它的精度为。现代的水准仪多采用自动安平装置，在这类仪器的型号中再加一个字母“z”。水准仪是由三大部分组成，即望远镜、水准器和基座。（一）望远镜望远镜是由物镜、目镜、调焦透镜和十字丝组成，它是水准仪瞄准和读数的主要设备。目镜、物镜都是凸透镜，物镜是对准目标的，目标通过物镜后，成为倒立的实像目镜是将该实像，目镜是将该实像放大便于人的眼睛观测。十字丝是为了精神瞄准和读数，它是刻在玻璃板上互相垂直的两根细线。在观测之前，先进行目镜调节螺旋出半圈至一圈，再慢慢旋进，达到十字丝 清楚时为止；在将望远镜的调焦螺旋使目标的成像清楚，这称为物镜调焦；最后，眼睛在目镜后上下晃动，观察目标与十字丝之间是否有相互位移产生，如果有这种现象，说明目标的像没有落在十字丝平面上，说明目标的像没有落在十字丝平面上，说明有视差存在，这时应仔细调节目镜和物镜的调焦螺旋，是目标的像落在十字丝平面上，称为消除视差。为便于顺利完成瞄准，在望远镜的前方设置有制动与微动螺旋，在瞄准时，先利用望远镜上的准星与缺口大致瞄准目标，制动望远镜，再利用微动螺旋调节达到精确瞄准。望远镜中十字丝的交点与物镜光心的连线称为视准轴，用CC表示。我们说的视线就是视准轴。它是水准仪中的主要轴线之一。（二）水准器水准仪的整平依靠水准器进行，水准器分为长水准器和圆水准器两种。1长水准器长水准器又叫水准管，水准管是一个两端封闭而纵向内壁磨成圆弧的玻璃管，管内注满酒精和乙醚的混合液，加热封闭，冷却后在管内形成气泡，过水准管零点（最高点）圆弧的纵向切线称为水准管轴，用LL表示。为了能精确地使水准管气泡居中，在气泡两端每2mm有一刻画，每2mm所对的圆心角称为水准管的分划值。在水准测量中，为了更精确地整平水准管，在水准管的上方安装了一组棱镜，把水准管两端各一半气泡观察窗内。在每次读数之前，都必须用在望远镜旁的气泡观察窗内。在每次读数之前，都必须用在望远镜右下方的微倾旋转使气泡居中，即两端的影像吻合。2.圆水准器圆水准器也称为水准盒。它是将一个顶面磨成圆球面的玻璃圆球。内部注入的液体与水准管一样。只是在圆水准器的零点刻一个圆圈，圆水准面器的零点刻一个圆圈，圆水准器的水准轴是过水准器最高点（圆圈中心）与球心的连线，或为过零点的球面法线，圆水准器是用来概略整平仪器的。它的分划值为810。（三）基座基座是由轴座、焦螺旋和三角连接板组成。基座起支撑仪器的作用，通过中心螺旋（连接螺旋）与三脚架连接在一起，轴座在基座内，仪器的竖轴（用vv表示）插在轴座内，可使望远镜在水平方向旋转。脚螺旋是供概略整体仪器时使用的。二、自动安平水准仪自动安平水准仪是借助补偿装置，当水准仪的圆气泡居中后就能自动找到水平视线在尺子上的读数，使观测更加方便快捷。（一）补偿器原理在望远镜物镜与十字丝之间安装一个补偿器你，当望远镜水平时，水平视线，正好过十字丝的交点A.当望远镜倾斜一角时，视准轴为虚线，十字丝交点在B的位置，因为有补偿器的作用，将水平视线转折一角度f，也通过十字丝交点B。因f、e角度很小补偿器是由一块屋脊棱镜和两块直角棱镜组成，悬吊起来，当望远镜倾斜时，补偿器在重力作用下仍处于垂直状态。正确选择s的距离安装补偿器，使其满足公式fa=se的关系，就能起到补偿的作用。一般情况下，选择的距离正好使e=4f。（二）阻尼装置补偿器的下边是一个重锤，如果让它自由摆动，则需很长时间它才停止下来，所以必须要有阻尼装置。阻尼方式你常用的有两种，一是空气阻尼，另一是磁阻尼。空气阻尼是将重锤做成活塞形状，装在一个圆筒中，筒的两端各有一小孔，由于孔很小，活塞摆动时空气进出很慢，使其很快停止摆动。实际上圆筒两端的小孔是用螺钉封住的，而是在活塞与圆筒之间留一点小缝隙，当活塞摆动时，空气在缝隙很小，空气流动较慢，使活塞很快静止并处于垂直状态。磁阻尼是在重锤的杆上焊一金属片，在金属片上下各固定一块磁铁，当重锤摆动时，金属片因在磁场中运动会产生电流，而在磁场中运动的电流又会使金属片向相反方向运动，这样重锤也会很快静止于垂直状态。（三）移动十字丝“补偿”有部分仪器是移动十字丝“补偿”的。这些仪器的基本特点是将望远镜竖立，将十字丝用4根吊丝悬挂起来，吊丝的长度正好等于物镜的焦距f这样视准轴与任意两个脚螺旋的连线垂直，离仪器3040m的地方竖立水准尺，在水准尺上读数，如果三次读数都一致，说明补偿器在起作用，否则要送回车间修理。三、电子水准仪简介电子数字水准仪是利用电子工程学原理进行观测、信息处理、获取并自动记录每一观测值的新型水准仪。DL-102C型电子数字水准仪外形。因为是电子观测，所以使用的水准尺一为条形编码尺，供电子扫描用，另一面为格区式可用眼睛观测。它是玻璃纤维制成，分为两节，每节为1.5m长，需要时可通过连接部件连接达到3m长度。尺的左右有一对把手，供扶尺时使用，尺身上还装有圆水准器，以便在立尺时保证尺身垂直。望远镜除了有普通水准仪的物镜、目镜、十字丝和调焦透镜外，还有调焦发送器、补偿监视器、分光镜和行阵探测器等。调焦发送器的作用是测定调焦透镜的位置，因此可计算出视距值补偿监测器的作用是监测补偿器的功能是否正确。分光镜是将进入望远镜的光分为红外光和可见光两部分。红外光传送给行阵探测器作标尺图像探测的探测的光源，可见光则穿过十字丝分划板经目镜供观测水准尺。行阵探测器是电子水准仪的核心部件之一，长约5.6mm，由256个光敏二极管组成，每个光敏二极管的口径为25um，构成一个像素，这样进入望远镜的代码图像被分成256个像素，并以模拟的视频信号输出。仪器内部，预置了各种水准测量程序，如标准测量、路线测量、甚至还有角度观测。要在观测前按照主菜单就可选择不同模式的测量工作。其观测的信息可以存入存储卡。内存400kb（约800个数据）。外业观测完后，可查询计算结果，也可用接口与计算机连接进行数据处理。仪器还有i角改正和水准网平差程序，能自动判断测量误差是否超限并计算路线闭合差。四、水准尺和尺垫水准尺是用经过干燥处理且伸缩性很小的木材制成，也有用铝合金或玻璃钢制成的。水准标尺的刻画一般采用格区式，最小分划为cm，每dm一注记。为了便于携带，一般制作成伸缩的塔尺形式，长度3m，5m等。在塔尺超过1m的注记，只标注dm数，但在dm的上方用圆点的数目来表示m数，如2.2m标注为2,3,5m标注为5等。铝合金塔尺则将一面刻画采用分划式，直接注记成cm，读数方便另一面也为格区式。用于三、四等水准测量的水准尺是双面的，一面红色，一面为黑色，一般都为格区式，尺子上的注记为dm。黑面的刻画下端从0.000m起，红面的下端一根从4.787m起，两根尺子红面的零点总是相差0.100m这两根尺子组成一对。为保证测量的精度，尺子不能做成伸缩的塔尺形式或折叠形式，且长度为固定的3m。尺垫是在设置转点时使用，它是用铸铁制成。下部有三个爪，可以插入土中，上部有半球形的凸起便于立尺。五、水准仪的使用（一）安置仪器将三脚架按照需要调节好高度，将三条腿分开，牢固地踩入土中，并保持脚螺旋与这两个焦螺旋连线的垂足上，然后再用第三个脚螺旋与这两个脚螺旋连线的垂足上，然后再用第三个脚螺旋使气泡居中。调节两个脚螺旋时，两手应对向旋转，气泡移动的方向与左手拇指移动的方向一致。(二)调焦与瞄准调焦有目镜调焦、物镜调焦和消除视差三个步骤。因视差对读数影响较大，所以在观测读数时必须消除视差。（三）精密整平瞄准目标后，要用望远镜右下方的微倾螺旋使符合气泡两端严格吻合，使用微倾螺旋时的规律是：当旋进时符合气泡的右半部向下，反之则向上，当气泡两端吻合时，表示视准轴cc处于水平状态，可以进行读数。但需注意的是，不论望远镜在什么位置，读数之前都要使其符合气泡两端严格吻合。（四）读数读数是对准望远镜中十字丝的中丝在水准尺上读取刻画处所示的数值。过去旧式水准仪在望远镜中看到的像是倒立的，配合这类仪器的水准尺上注记的数字也是倒的，这样，在望远镜中看到的数字则是正的。读数时应从上至下读出m、dm、cm的数值，因为水准尺上是10mm分划，所以毫米的读数是估计不到的，称为估计读出的，称为估读，每次读数都要读出m、dm、cm和mm四位数字。现代的水准仪是在十字丝与目镜之间安装了一组棱镜，称为阿贝棱镜，光线经几次反射后将倒像在倒像再倒过来，所以在望远镜中看到的像是正像，与眼睛直接看到的完全一样。配合这种仪器的水准尺上数字注记也是正的。用这类水准仪读数时则要从下至上读取数值。无论水准仪是正镜还是倒镜，读数时都应从注记小的数字向注记大的数字依次读取，才不会读错。数字标注正或倒的水准尺有时可能与正倒像的水准仪不一致，读数时更应注意读数时更应注意。第三节 普通水准测量一、水准路线通过水准测量求得新设立的水准点的高程，是水准测量的目的。在施工现场或是为了测图和定位放线，都要布设一定数量的水准点。将起始的已知水准点构成一定的路线，称为水准路线。水准路线分为闭合路线、附和路线和往返路线三种形式。（1）由一个水准点起，经过若干个点，闭合到原来的水准点，这种路线称为闭合路线。（2）由一个水准点起，经过若干点，闭合到原来的水准点，这种路线称为闭合路线。（3）由一个水准点起，经过若干点，附合到另一个水准点的路线称为附和路线因这种路线没有条件进行必要的校核，所以必须进行往返观测，故这种路线称为往返路线，也称为支水准路线。在布设点位时一定要将水准点埋设在土质坚硬、便于使用，且能长期保存的地方，水准点埋设在土质坚硬、便于使用，且能长期保存的地方，水准点埋设在土质坚硬、便于使用，且能长期保存的地方，水准点的下部要埋设在冻土线以下。如果是在建筑施工场地，水准点要离开基槽回填土25m以上。也可将水准点设置在临近已有的建筑物的基础或墙上。如有露出的岩石，可在岩石上凿出一个拱起部分作为水准点。二、水准测量的观测记录和计算安置一次仪器观测完成一个过程称为一个测站。在一个测站上的工作是：安置仪器、后视读数、前视读数、记录计算和校核。表2-1为观测记录手薄，起点为BMa，终点为BMb，中间的转点用TP表示，起点的已知高程为43.274m，终点的已知高程为43.466m。因为在计算高程时有高差法和实线高法，所以在记录表格中也有两种记录方法，记录表格也有两种。表2-1为高差法。在表2-1中，第一测站后视BMa读数为1.656m，记录在BMa一行的后视读数一栏内，前视TP1一行的前视读数一栏内。后视读数减前视读数一栏内。后视读数减前视读数是这一站的高差：1.656m-1.478m=+0.178m记录在BMa和TP1两行之间的高差栏内，转点TP1的高程是BMa点的高程加上这一站测得的高差：43.274m+0.178m=43.452m。这时完成第一测站的工作。当水准仪搬至第二测站时，TP1已有高程，变为后视，而第二个转点TP2又成为前视，记录和计算的方法如前，只是位置向下移一行。如此继续直到观测完最后一站。最后一站求得的高程是BMb的观测过程中不可避免地误差存在，所以观测高程与已知的高程有所不同，两者之差称为闭合差。表2-1 水准测量高差法记录手薄工程阳光住宅楼 天气多云 成像清晰日期2014年3月18日 观测张朋 记录李晓点号后视读数前视读数高差高程备注BMa1.656+_43.274(已知)TP11.3691.4780.17843.452TP21.7151.5440.17543.277TP32.0131.8250.11043.167BMb1.7110.30243.469（测值）求和6.7536.5580.480.285计算校核AB =6.753-6.558=0.1950.48-0.285=0.19543.469-43.274=0.195成果校核实测闭合差=H(终点测值)-H(终点已知值)=43.469-43.466=0.003=3mm表2-2水准测量视线高法记录手薄工程阳光住宅楼 天气多云 成像清晰日期2014年3月18日 观测张朋 记录李晓测点后视读数仪器高转点中间点高程备注BMa1.65644.93043.274TP11.36944.8211.47843.452TP21.71544.9921.54443.277TP32.01345.1801.82543.167BMb1.71143.469求和6.7536.558计算校核a- b=6.753-6.558=0.195H(终点测值)-H(起点值)=43.469-43.274=0.195成果校核实测闭合差H(终点测值)-H（终点已知值）=43.469-43.466=0.003=3mm观测完后要进行计算校核和路线校核。计算校核是利用公式将每个测站的后视总和减去每个测站的前视总和应该等于每站的高差总和，还应等于最后终点的观测高程减去起始点的已知高程。计算校核正确，只能说明按照表中的数字计算没有错误，而不能说明观测、记录正确，只能说明按照表中的数字计算没有错误，而不能说明观测、记录及已知的起始数据是否正确，要证明这些都正确还需要进行路线校核。路线校核是先要求得观测闭合差，观测闭合差是观测的数值减去已知或应有的数值。闭合差用小写字母f表示。将闭合差与允许闭合差进行比较，只有当观测闭合差的绝对值等于或小于允许闭合差的绝对值时才算合格。水准测量手薄应当是边观测、边计算，如果发现问题应及时采取措施加以解决。三、水准测量的校核水准测量的校核分为测站校核和路线校核两大部分。（一）测站校核普通水准测量多用塔尺，因塔尺两面虽有刻画，但起始点均为零，所以每一测站要用两次仪器高进行观测。如果条件允许可用两台水准仪同时进行观测。当两次仪器高或两台仪器所测的高差在要求的范围之内，就可以进行下一站的观测。在三、四等水准测量中所用的尺子是黑红颜色的双面尺，黑面的起点为零，而红面的起点与黑面相差一