工程测量第二章水准测量.

1、回顾：、测量学：是研究地理信息的获取、处 理描述和应用的学科。测定:是指利用测量仪器和工具，通过测 量和计算，得到一系列测量数据，或把地 球表面的地形缩绘成地形图。测设:是指把图纸上规划好的建筑物、构 筑物的位置在地面上标定出来。测量工作的基准线和基准面 基准线一铅垂线，重力的方向线 基准面一大地水准面.水准面.水平面测量内业计算的基准线和基准面基准线一法线基准面一参考椭球面定义：水准面、水平面、大地水准面、铅垂线 确定地面点位方法坐标：地理坐标、高斯平面直角坐标和平面直角坐标高程：绝对高程.相对高程.高差1n ryMIN .Xp Ioin*分oIVMr / yn測量平面直角坐标系数学平面直角

2、坐标系不同点：测量上取南北方向为纵轴（X轴）3东西方向为横轴（Y轴） 角度方向顺时针度量，象限顺时针 编号。 坐标原点一般选在测区的西南角上。应用。相同点：数学中的三角公式在测量计算中可直 接二.测量工作的基本原则1、布局上“由整体到局部”，精度上“由高 级到低级”，工作次序上“先控制后细部”。2、又一原则。即：“前一步工作未作检核， 不进行下一步工作” o1=Isl第二章水准测量内家提要：水准测量基本原理水准测量的仪器和工具普通水准测量优点：减少误差积累；避免错误发生； 提高工作效率。2.1水准测量原理需程测量轨念测量地面点高程的工作。需程测童的方法分类水准测量、三角高程测量、气压高程测量基

3、本原理利用水准仪提供 的“水平视线”, 测量两点间高差， 从而由已知点高程 推算出未知点高程。水准尺 A前进方向O承平现ST 一GPS测量。1 . A. B两点间高差hAB=HBHA =a-b2、B点的需程HB=HA+hAB |3 视线需程Hi = H、4-a = Hn +b aA后视点a后視读数B前视点b前视读数前进方向HaABv/-IlB=ilA+h大地水准面水准测量的基本要求：(1) 视线必须水平；(2) 水准尺必须竖直。2.2水准测量的仪器和工具 水准测量所使用的仪器为水准仪，工具 有水准尺和尺垫.一、水准仪的构造按其结构可分为微倾式水准仪.自动安平水准 仪和电子水准仪等数种。按其精度

4、高低可分为S05、SK S3. Si。等多 种.其中，S表示水准仪，下标数字表示该仪器所能 达到的精度指标。如S3表示lkm往.返测高差中数的 偶然中误差不超过 3mm的水准仪。DS3水准仪及水准尺自动安平水准仪电子水准仪水准仪主要由望远镜、水准器和 基座三部分组成。图221.望远愎辽水椎管$3钢片诃.支架;5.敢倾嫖发：6.基座,7.脚期険；8. IS水准签;9.目镜对光煤族;W物镜对光嫖枚订I气泡观察tir12.fel动扳手113. 缺口订5准星视准轴：十字丝交点与物镜光心的连线， / 是我们瞄准目标的视线。物镜枷镜调焦蟒旋 目镜简1、望远镜用于瞄准水准尺并读数。 由物镜、目镜、调焦透镜、

5、调焦螺旋、 I 字丝分划板组成。2水准翳(1)管水准器(水准管)L水准管上一般刻有间隔2mm的分划，分划线的中点O,称为水准管的零点。通过零点所作水准管圆弧的纵向切线IX,称为水准管轴。水准管的气泡中点与水准管零点重合时，称为气泡居中。此吋，水准管轴处于水平状态。水准管圆弧2mm所对的圆心角s称为水准管的分划 值，又称角值。角值t愈小，则水准管的灵墩度愈高， 胃平的粹度也愈高。S3水准仪上的水准管，其角值为 20%2水准翳(1)管水准器(水准管)水准管上一般刻有间隔2mm的分划，分划线的中点O,称为水准管的零点。通过零点所作水准管圆弧的纵向切线IX,称为水准管轴。水准管的气泡中点与水准管零点重

6、合时，称为气泡居中。此吋，水准管轴处于水平状态。水准管圆弧2mm所对的圆心角s称为水准管的分划 值，又称角值。角值t愈小，则水准管的灵墩度愈高， 胃平的粹度也愈高。S3水准仪上的水准管，其角值为 20%2jrun(2)圆水准器顶部玻璃的内表面为球面，球面中心刻有圆 圈，英圆心为圆水准器的零点,过圆水准器的 零点作其球面的法线L称为圆水准器轴。(通过零点与球面1川率中心的连线)气泡居中吋，圆水准器轴处于竖直状态。83 水准仪上的圆水准器，其角值为8口10仁因此，圆水准器用于粗平,3、基座：支撑仪器上部并与三 脚架连接，曲轴座、 脚螺旋、底板和三询 压板构成。水准仪冇四条主要轴 线，即视准轴CC、

7、水 准管轴LL、圆水准器 轴1/ L、以及仪器的 竖轴VV。它们应满足 以下的儿何关系：1、CC/LL2、VV/L LV如下图所示，水准尺有塔尺、双面尺和因瓦尺三种。塔尺用 于一般的测量工作屮，双面尺用丁三、四等水准测量，因瓦尺 用于一、二等水准测暈。水准尺多是川优质木材制成，耍求尺长稳足，分划清晰准确。 近年來生产的塔尺，也冇用铝合金或塑钢等材料制成。三、兄蛰如下图所示，三角形或圆形，英下方有三个支脚，上方中央 有一突起圆顶。使用时，把尺報放在地上，用脚将尺犁踏实, 然后将水准尺立在突起闘顶上，以防尺子在观 测过程中下沉和标志转点之用。DS3水准仪及水准尺2.3 S3微倾式水准仪的使用S3微

8、倾式水准仪的使用，分为安置仪器、粗略整平、瞄准日标、精确整平和读数五大 步骤：1、安置仪器2、粗略整平调整脚螺旋，使圆水准器气 泡居中粗平的操作方法示意图a规律：气泡移动方向与左手大拇指运动的方向一致。(4)精瞄转动水平微动螺旋，精确瞄准目标;3、瞄准目标(1) 目镜对光调节目镜调焦螺旋，看清十字丝；(2) 粗瞄利用粗瞄器，大致瞄准目标，拧紧制动螺旋;(3) 物镜对光调节物镜调焦螺旋，看清目标；(5)检査并消除视差。所谓视差，是指眼睛在目镜端 上下移动时，十字丝与目标像 有相对运动的现象。产生原因：目标像平面与十字 丝平面不重合。消除方法：仔细反复交替调节 目镜和物镜对光螺旋。4、精平E方法：

9、如图所示，调节微倾螺旋,使水准管气泡成像抛物线符合。2.说朗：自动妥平水准仪，不需进行栉平。005、读数精平后，用十字丝的中丝在水准尺上读数。方廉：米、分米看尺面上的注记,米数尺面上的格数，亳米估读。规律：读数在尺面上由小到大的方向 读。故仪器若成倒像的，从上往下 读；若成正像，即从下往上读。思考题与习题1名词解释(1)视准轴(2)水准管轴(3)角值(4)气泡居中2、绘图说明水准测量的原理。3、水准仪主要由哪几部分组成？有哪几条主要轴 线？它们应满足什么几何条件？4、微倾式水准仪的使用，分为哪几大步骤？实验目的1、了解S3微倾式水准仪的基本构造，认淸其主 耍部件的名称和作用；2、练习水准仪的使

10、用.拿握其基木操作要领。实验要求测定地面两点间的高差。5、何谓视差？产生原因是什么？如何消除？ 2-4普通水准测量一、水准点为了统一全国的高程系统和满足齐种测晴的需要，测绘部门在全国各地 埋设并利用水准测址的方法测足了很多高程点，这些点称为水准点(Bench Mark),简记为BM。水准测呈通常是从水准点引测真它点的岛程。 卜准点有永久性和临时性两种*国家(、二、三、四等)丫役水准点如左 图所示，一般用冇料或钢筋混凝土制成，深埋在地伸东结线以卜在标冇的顶面 设仃不诱钢或兀它不易诱蚀的材料制成的半球状标志。有些水准点也町设置在稳 定的墙角上.称为墙上水准点，如右图所示。建筑I寸也上的永久性水准点

11、一般用混凝十.或钢筋混凝 十.制成，比式样如斤图所示。险时性的水准点町用地面上 突出的坚硕岩石或用大木桩打入地卜，桩顶钉以半球形铁钉，如右图所示。平口公路二、水准测量的外业工作包括踏勘选点、埋设标志、拟定水准路线、观测和记录 (-)踏勘选点和埋设标志收集资料，选泄方案，实地勘察。(-)拟订水准路线1、闭合水准路线。由己知点BM1己知点BM12、附合水准路线。市己知点BM1已知点BM23、支水准路线。由已知点BM1某一待定水准点A水准路线布设形式（三）观测勺待测点高程点距C知水准点较远或坡度较大时，不可能安 置一次仪器测泄两点间的苗j差，必须在两点间加设若T个也尺点 作为传递高程的过渡点，称为转

12、点。观测方法1、在已知点竖立水准尺，为后视2、仪器操作人员在适当位置安置仪器，粗平、 瞄准、梢平、读数。3、记录人员做相应的记录4、另一立尺员立前视尺，选定转点，放尺垫。5、同26、记前视读数，并计算两点高差注意:(1) 水准仪安置在离前、后视距离大致相 等之处。(2) 为及时发现观测中的错误，通常采 用“双仪器高法”或“双而尺法” ohAB=hl+ h2+AA+ hn =(al-bl)+(a2-b2)+AA+(an-bn) =Ea-Eb(四)记录水准测量记录表中应注意：(1) 起始点只有后视读数，结朿点只冇前 视读数，中间点既有后视读数又有前视 读数。水准测量手簿IIJW天气.观测测站测点水

13、准尺读数高差(m)高程(m)备注后视(a)前视(b)IBMA TPI皿丁+0.34327354IITPI TP21.021+0.364IIITP2B1.869aw+0.92628.987i计算工a = 4.721 3.0880 = 3.088+ 1.63328.987 -27.354+1.633*1.633仪器地山(2) 1?-工口只表明计算无误，不表 明观测和记录无误。三、水准测量三项检核1计算检核检核每一项高差和高程的计算，保证计算无误。2、测站检核保证前后视读数的正确性，双面尺法及变动仪器高法3、成果检核保证测量粘度满足使用要求。（1）闭合水准路线。山己知点BM1已知点BM1fh =，方

14、测-工如=工俎J（2）附合水准路线。由已知点BM1已知点BM2fh =工力测工力理=工方测一（丹终- H始）（3）支水准路线。由己知点BM1某一待定水准点Afh =方往+方返齐种路线形式的水准测暈，其高差闭合差均不应趙过规 定容许值,否则认为水准测暈结果不符合要求。不同等级的 水准测量的容许误差不同，对于普通水准测呈，W：九客=40伍适用于平原区fh唏=12肩适用于山区四、水准测量的成果整理4要内容为调整高差闭介差，计算各特定点高程。（一）附合水准路线的成果整理1、闭合差的计算:九二工饥-工如二工知-（弘-比）2、闭合差的调幣：按与距离L或测站数n成iF比，将高差闭合差反号分配到各段高差上。fhv _ 了h i匕.=n-vf _ Tlin厶3、高程的计算：用改iF后的高差和已知点的高程， 来计算各待定点的高程。（二）闭合水准路线成果整理：（三）支水准路线成果整理：取往返高差的平均值， 与往测高差符号相同。计算检核M = Hb-Ha小计篦检核:五、水准测量的内业计算实例水准测量外业工作结束后，先检查于簿；然后计算各测段的高 差；最后经检核无误，才能进行各点高程的计算。以上工作，称 为水准测最的内业。现在，以下图所示的附合水准路线为例，介绍其具体计算步骤:13个测站常竺蜉.芒个测誓2巴艸一抄上上测站笄人=+2