工程测量之水准测量课件

1、工程测量之水准测量1 第二章水准测量水准测量 2-1水准测量原理 一、基本原理：水准测量是测出两点间的高差。即在 两个点上分别竖立水准尺，利用水准测量的仪器提供 的一条水平视线，瞄准并在水准尺上读数，从而求得 两点间的高差。 前进方向 水平视线 大地水准面 Hi HA HB A B 后视尺 前视尺 b hab 工程测量之水准测量2 前进方向 水平视线 大地水准面 Hi HA HB A B 前视尺 b h hAB AB 如图，已知HA，求HB？ 后视尺 （1）高差法：根据水准仪提供的水平视线在A点水准尺上读 数为a（后视读数），B点水准尺上读数为b（前视读数）， 则 hAB=a-b HB=HA+

2、 hAB =HA+(a-b) 在计算高差hAB时，一定要注意hAB的下标： hAB表示A点至 B点的高差。 工程测量之水准测量3 （2）视线高法视线高法：B点高程也可以通过水准仪视线高 程Hi（也称为仪器高程）来计算， 即 Hi=HA+a 则 HB =(HA+a)-b=Hi-b 二、连续水准测量、转点、测站连续水准测量、转点、测站 （1）转点：如果两点间高差较大或相距较远，仅安 置一次仪器不能测得它们的高差，这时需要加设若干 个临时的立尺点，作为传递高程的临时点。 BMA BMB 1.4441.324 TP2 h2=+0.120 1.8220.876 TP3 h3=+0.946 1.820 1

3、.435 TP4 h4=+0.385 1.422 1.304 h5=+0.118 1.134 1.677 TP1 h1=-0.543 工程测量之水准测量4 （2）连续水准测量：）连续水准测量：依次连续地在两点中间安 置水准仪来测定相邻各点间高差，最后取各个测 站高差的代数和，即求得两点间的高差值。 （3）测站）测站 三、注意事项三、注意事项 选择土质稳固的地方作为转点位置，要保持转点（尺 垫）稳定不动；同时要尽可能保持各测站的前后视距 大致相等；还要尽可能通过调节前、后视距离保持整 条水准路线中的前视视距之和与后视视距之和相等， 这样有利于消除（或减弱）仪器i角误差和地球曲率对 高差的影响。

4、工程测量之水准测量5 2-2水准测量仪器与工具水准测量仪器与工具 精度系列:分DS05、DS1、DS3，DS10,下标“05”、 “1”、“3”及“10”等数字表示该类仪器的精度，每公 里往返测高差中数的中误差。 水准仪：提供水平视线的仪器 一、微倾式水准仪的构造 工程测量之水准测量6 （1）望远镜望远镜 望远镜：物镜、目镜、调焦透镜、十字丝分划板、 物镜对光螺旋、目镜对光螺旋 物镜 目镜 目镜对光螺旋 物镜对光螺旋 工程测量之水准测量7 望远镜视准轴：通过物镜光心与十字丝交点的连线 CC，延长线即为视线。 工程测量之水准测量8 （2）水准器 圆水准器 分划值 8/2mm 用于仪器粗平 管水准

5、器 分划值 20/2mm 用于仪器精平 工程测量之水准测量9 （3）基座 二、水准尺和尺垫 直尺:双面水准尺分 “黑面尺” 和 “红面尺”。黑面尺尺底尺均从零 开始，而红面尺尺底，从固定数值 4.687m或4.787m开始，此数值称为 零点差。 塔尺:可伸缩，伸足为3米、 5米， 用于一般工程测量。 尺垫:转点立尺用。 工程测量之水准测量10 2-3水准测量方法与成果计算 一、水准仪的使用 （1）安置仪器 （2）粗略整平 （3）瞄准水准仪 （4）精确整平 （5）读数 工程测量之水准测量11 “左手大拇指法左手大拇指法”粗平：粗平：气泡移动的方向与左手 大拇指转动脚螺旋的方向一致。 a ab b

6、 c c 工程测量之水准测量12 瞄准和读数瞄准和读数 a 0.7300.730 b c 6.2506.250 1.4741.474 （1）目镜调焦 （2）粗略瞄准 （3）精确瞄准 （4）消除视差 视差：视差：由于物镜调焦螺旋 调焦不完善，使目标成像 与十字丝分划板平面之间 有相对移动。 工程测量之水准测量13 二、水准测量的外业实测 1、水准点 用水准测量的方法测定的高程控制点“BM”，分永 久性和临时性。 工程测量之水准测量14 2、水准路线 由已知点BM1已知点BM1 由已知点BM1已知点BM2 由已知点BM1某一待定水准点A。 工程测量之水准测量15 3.3.支水准路线支水准路线 BM

7、BM 1 1 2 2 1 1 BMBM 2 2 3 3 4 4 1.1.闭合水准路线闭合水准路线 2.2.附合水准路线附合水准路线 BM1BM1 BM2BM2 1 1 2 2 3 3 工程测量之水准测量16 3、水准测量方法 1.444 1.324 TP2 h2=+0.120 1.8220.876 TP3 h3=+0.946 1.820 1.435 TP4 h4=+0.385 1.4221.304 h5=+0.118 前进方向 1.134 1.677 TP1 h1=-0.543 1 2 3 BMA 1.134 TP1 1.677 -0.543 TP1 1.444 TP2 1.324 +0.12

8、0 TP2 1.822 TP3 0.876 +0.946 （1）基本方法 工程测量之水准测量17 （2）怎么样能及时发现每一站中的错误？ 采用双次仪器高法和双面尺法 两次测得高差的差值在5mm以内时，则取两 次高差平均值作为该站测得的高差值。 双面尺法：读数次序：后-前-前-后，对应的尺面， 黑-黑-红-红 黑面和红面高差差为100MM 工程测量之水准测量18 三、水准测量内业成果计算 1、高差闭合差计算(closing error) 测理测 hhhf h 故对于闭合水准路线，有： )( 始终测理测 HHhhhf h 对于附合水准路线，有： 对于支水准路线 返往 hhfh 理测 hhf h 公

9、式 工程测量之水准测量19 2、 对于普通水准测量： 适用于山区 适用于平原区 容 容 nf Lf h h 12 40 式中，fh容高差闭合差限差，单位：mm； L水准路线长度，单位：km ； n测站数 。 工程测量之水准测量20 3、高差闭合差的分配和改正后高差的计算 按与距离L或测站数n成正比原则，将高差闭合差反 号分配到各段高差上。 闭合差计算公式 h i i f L L V 或 h i i f n n V 改正后的高差 iii Vhh 工程测量之水准测量21 4、待定点高程的计算 用改正后的高差和已知点的高程，来计算各待定点的高程。 【例】如图按图根水准测量施测某附合水准路线观测成果

10、略图。BM-A和BM-B为已知高程的水准点，图中箭头表示 水准测量前进方向，路线上方的数字为测得的两点间的高 差(以m为单位)，路线下方数字为该段路线的长度(以km 为单位)，试计算待定点1、2、3点的高程。 工程测量之水准测量22 第一步计算高差闭合差： )(37293. 4330. 4)(mmHHhf h 始终测 第二步计算限差： )( 8 .1084 . 74040mmLf h 容 容hh ff故可进行闭合差分配 kmmm L f V h /5 0 第三步计算每km改正数： ii nVV 0 第四步计算各段高差改正数： hi fv 四舍五入后，使： 故有：V1=-8mm，V2=-11mm

11、，V3=-8mm，V4=-10mm 第五步计算各段改正后高差后，计算1、2、3各点的高程。 工程测量之水准测量23 改正后高差=改正前高差+改正数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) 工程测量之水准测量24 2-4微倾式水准仪的检验与校正 一、水准仪轴线及其应满足的几何条件 （1）四条轴线 视 准 轴 CC 水准

12、管轴 LL 圆水准轴 LL 竖 轴 VV CC L L V V L L (2)应满足的三个条件 LL/ VV 横丝VV LL / CC (主要条件) 工程测量之水准测量25 二、水准仪的检验与校正 （1）圆水准轴平行于仪器竖轴的检验 检验方法：安置水准仪后，转动脚螺旋使圆水准气泡居 中，然后将仪器绕竖轴旋转180。如果圆气泡仍旧居 中，则表示该几何条件满足，不必校正。 校正方法：水准仪不动，旋转脚螺旋，使气泡向圆水准 器中心方向移动偏离值的一半，然后用校正针先稍松动 一下圆水准器底下中间一个大一点的连接螺丝，再分别 拨动圆水准器底下的三个校正螺丝，使圆气泡居中，校 正完毕后，应记住把中间一个连

13、接螺丝再旋紧。 工程测量之水准测量26 (2)十字丝中丝垂直于仪器竖轴的检验与校正 检验方法：安置水准仪整平后，用十字丝交点瞄准某一 明显的点状目标A，观测A点是否始终沿着中丝移动。 校正方法：旋下目镜端的十字丝环外罩，用螺丝刀松开 十字丝环的四个固定螺丝，按中丝倾斜的反方向小心地 转动十字丝环，直至中丝水平，再重复检验，最后固紧 十字丝环的固定螺丝，旋上十字丝外罩。 见下图2-38 工程测量之水准测量27 2 1 3 4 十字丝环 校正螺丝 十字丝环 校正螺丝 工程测量之水准测量28 （3）水准管轴平行于视准轴的检验与校正原理与方法： i角误差：角误差：水准管轴不平行于视准轴，它们在竖直面内

14、投 影之夹角 工程测量之水准测量29 检验方法： 在平坦地区选择相距约80m的A、B两点（可打下木桩 或安放尺垫），并在A、B两点中间选择一点O，且使 DA=DB。 将水准仪安置于O点处，分别在A、B两点上竖立水准 尺，读数为a1和b1., 将水准仪搬到靠近B点处（约距B点3m），整平仪器后， 瞄准B点水准尺，读数为b2 ，再瞄准A点水准尺，读数为a2， 则 若 则表明水准管轴平行于视准轴，几何条件满足； 若 且差值大于5mm则需要进行校正。 工程测量之水准测量30 水准管轴平行于视准轴的检验 i角的计算 工程测量之水准测量31 校正方法 a.计算A尺水平视线读数： a2=b2+h b.转动微

15、倾螺旋，使横丝瞄准读数 a2：CC水平 c. 校正水准管气泡居中：LL水平（LL / CC） d. 重复检验直至符合要求。 工程测量之水准测量32 水准管的 校正螺丝 水准管 的一端 工程测量之水准测量33 2-5水准测量误差分析 主要有：视准轴不平行于水准管轴（i角）的误差、水准尺 误差 主要有：水准气泡未严格居中、视差、估读误差、水准尺 未竖直。 主要有：仪器下沉、尺垫下沉、地球曲率、大气折光、气温 和风力 工程测量之水准测量34 2-6自动安平、精密、电子水准仪简介 望远镜的光路上加有一个补偿器。 自动安平水准仪照片自动安平水准仪照片 工程测量之水准测量35 自动安平补偿器结构自动安平补偿器结构 工程测量之水准测量36 Zeiss Koni007