水利工程测量 1

1、水准测量水准测量2l 目的和要求：目的和要求：1 1、了解了解水准测量原理和水准仪基本构造；水准测量原理和水准仪基本构造；2 2、掌握掌握DS3水准仪的使用方法；水准仪的使用方法；3 3、掌握水准测量的施测方法和内业计算；、掌握水准测量的施测方法和内业计算；4 4、掌握水准测量的基本检验和校正；掌握水准测量的基本检验和校正；5 5、了解水准测量的误差影响及消减方法。、了解水准测量的误差影响及消减方法。水准测量是运用水准仪所提供的水平视线来测定两水准测量是运用水准仪所提供的水平视线来测定两点间的高差，根据某一已知点的高程和两点间的高差，点间的高差，根据某一已知点的高程和两点间的高差，计算另一待定

2、点的高程。计算另一待定点的高程。bahABaa后视读数后视读数（简称后视），通常（简称后视），通常是已知高程点是已知高程点 A A 的水的水平视线截尺读数；平视线截尺读数；bb前视读数前视读数（前视），是未知高（前视），是未知高程点程点B B的水平视线截尺的水平视线截尺读数。读数。测得测得 A A 点至点至B B 点的高差后，可求得点的高差后，可求得B B 点的高程：点的高程：高差法：高差法：视线高法：视线高法：ABABhHHbHbaHHiAB)(当当A A、B B两点间距离较远或高差较大时，必须设置多个测站两点间距离较远或高差较大时，必须设置多个测站才能测定出高差。由图才能测定出高差。由图2

3、-22-2可知可知 111bah222bahnnnbahbahhhhhniinAB121baHhHHAABAB图中的立尺点称为转点图中的立尺点称为转点 TPTP1 1、TPTP2 2、TPTPn-1n-1，是测量过程中临时选定的，在确定是测量过程中临时选定的，在确定B B点的高程工作点的高程工作中，转点起到传递高程的作用。此时中，转点起到传递高程的作用。此时图图22 22 分段水准测量分段水准测量进行水准测量的仪器是水准仪，所用的测量工具是水准进行水准测量的仪器是水准仪，所用的测量工具是水准尺和尺垫。尺和尺垫。 7水准仪按测量精度分为水准仪按测量精度分为 DSDS0.50.5、DSDS1 1、

4、DSDS3 3 。“D”D”，“S”“S”分别是分别是“大地测量大地测量”、“水准仪水准仪”的汉语拼音的的汉语拼音的第一个字母。下标数字表示这些型号的仪器每公里往第一个字母。下标数字表示这些型号的仪器每公里往返测高差中数的中误差，以毫米为单位。返测高差中数的中误差，以毫米为单位。DSDS3 3型为普通水准仪，可用于一般工程建设测量、型为普通水准仪，可用于一般工程建设测量、国家三四等水准测量，是目前工程上使用最普遍的一国家三四等水准测量，是目前工程上使用最普遍的一种。种。1 1、物镜；、物镜；2 2、物镜对光螺旋；、物镜对光螺旋；3 3、水平微动螺旋；、水平微动螺旋；4 4、水平制动螺旋；、水平

5、制动螺旋；5 5、微倾螺旋；、微倾螺旋；6 6、脚螺旋；、脚螺旋；7 7、水准管观测窗；、水准管观测窗；8 8、水准管；、水准管；9 9、圆心准器；、圆心准器；1010、圆心准器校正螺旋；、圆心准器校正螺旋；11 11、目镜及目镜对光螺旋；、目镜及目镜对光螺旋；1212、三脚架、三脚架图23 DS3水准仪水准仪主要由水准仪主要由望望远镜、水准器、基座远镜、水准器、基座和和三脚架三脚架组成。仪器组成。仪器主要部件的名称如图主要部件的名称如图2-32-3所示。所示。1）望远镜）望远镜 望远镜望远镜是用来精确瞄准远处目标的。望远镜由物镜、目是用来精确瞄准远处目标的。望远镜由物镜、目镜、十字丝和对光镜

6、筒构成（图镜、十字丝和对光镜筒构成（图2-42-4）。）。1 1、 物镜；物镜；2 2、目镜；、目镜；3 3、调焦透镜；、调焦透镜；4 4、十字丝分划板；、十字丝分划板；5 5、物镜对光螺旋；、物镜对光螺旋；6 6、目镜调焦螺旋；、目镜调焦螺旋； 图2-4 望远镜构造十字丝交点与物镜光心得连线称为十字丝交点与物镜光心得连线称为视准轴视准轴。视准轴的延长线为视线，它是瞄准目标的依据。视准轴的延长线为视线，它是瞄准目标的依据。2）水准器）水准器水准器是供整平仪器用的。水准器分为圆水准器和水准管水准器是供整平仪器用的。水准器分为圆水准器和水准管两种。两种。图25 圆水准器圆水准器圆水准器 粗略整平粗

7、略整平 图2-6 水准管水准管水准管精确整平精确整平3）基座及三脚架）基座及三脚架 基座由轴座、脚螺基座由轴座、脚螺旋和连接板组成。仪旋和连接板组成。仪器上部通过竖轴插入器上部通过竖轴插入轴座内，由基座承托轴座内，由基座承托，旋紧中心螺旋，使，旋紧中心螺旋，使仪器与三脚架相连接仪器与三脚架相连接。三脚架由木质（或。三脚架由木质（或金属）制成，脚架一金属）制成，脚架一般可伸缩，便于携带般可伸缩，便于携带及调整仪器高度。及调整仪器高度。 图28 塔尺 水准尺是水准测量的重要工水准尺是水准测量的重要工具（图具（图2-82-8），水准尺的零点一），水准尺的零点一般在尺的底部，尺的刻划是黑（般在尺的底部

8、，尺的刻划是黑（红）白相间，每格是红）白相间，每格是1 1cm cm 或或0.50.5cmcm，每分米处均注数字。超每分米处均注数字。超过过1 1m m 有的加注红点，如有有的加注红点，如有2 2个红个红点表示整米数为点表示整米数为2 2mm；有的米数有的米数用数字表示，如用数字表示，如1515则表示则表示1.51.5mm。水准尺一般分为双面水准尺一般分为双面水准尺水准尺和和塔尺塔尺两种。两种。应用尺垫的目的是临时应用尺垫的目的是临时标志点位，并避免土壤下标志点位，并避免土壤下沉和立尺点位置变动而影沉和立尺点位置变动而影响读数。响读数。 图29 尺垫尺垫粗略整平15视差产生及消除视差产生及消除

9、读数读数注注：在同一测站，对准另一目标时，水准管气泡：在同一测站，对准另一目标时，水准管气泡都有偏离；每对准一个目标，都必须转动微倾螺都有偏离；每对准一个目标，都必须转动微倾螺旋使水准管气泡居中才能读数。旋使水准管气泡居中才能读数。(2)(2) 搬运仪器前，应检查仪器箱是否扣好或锁好，提手或背带是否牢固搬运仪器前，应检查仪器箱是否扣好或锁好，提手或背带是否牢固 (3)(3) 从箱内取出仪器时，应先记住仪器和其他附件在箱内安放的位置，以便用完后照从箱内取出仪器时，应先记住仪器和其他附件在箱内安放的位置，以便用完后照原样装箱。原样装箱。(4)(4) 安置仪器时，注意拧紧脚架的架腿螺旋和架头连接螺旋

10、；仪器安置后应有人守护安置仪器时，注意拧紧脚架的架腿螺旋和架头连接螺旋；仪器安置后应有人守护，以免外人扳弄损坏。，以免外人扳弄损坏。 (5)(5) 操作仪器时用力要均匀轻巧；制动螺旋不要拧得过紧，微动螺旋不能拧到极限。操作仪器时用力要均匀轻巧；制动螺旋不要拧得过紧，微动螺旋不能拧到极限。当目标偏在一边用微动螺旋不能调至正中时，应将微动螺旋反松几圈（目标偏离更远当目标偏在一边用微动螺旋不能调至正中时，应将微动螺旋反松几圈（目标偏离更远），再松开制动螺旋重新照准。），再松开制动螺旋重新照准。(6)(6) 迁移测站时，如果距离较近，可将仪器侧立，左臂夹住脚架，右手托住仪器基座迁移测站时，如果距离较近

11、，可将仪器侧立，左臂夹住脚架，右手托住仪器基座进行搬迁；如果距离较远，应将仪器装箱搬运。进行搬迁；如果距离较远，应将仪器装箱搬运。 (6) (6) 在烈日下或雨天进行观测时，应撑伞遮住仪器，以防曝晒或淋雨。在烈日下或雨天进行观测时，应撑伞遮住仪器，以防曝晒或淋雨。(7) (7) 仪器用完后应清去外表的灰尘和水珠，但切忌用手帕檫拭镜头。需要檫拭镜头时仪器用完后应清去外表的灰尘和水珠，但切忌用手帕檫拭镜头。需要檫拭镜头时，应用专门的檫镜纸或脱脂棉。，应用专门的檫镜纸或脱脂棉。 (8) (8) 仪器应存放在阴凉、干燥、通风和安全的地方，注意防潮、防霉，防止碰撞或摔仪器应存放在阴凉、干燥、通风和安全的

12、地方，注意防潮、防霉，防止碰撞或摔跌损坏。跌损坏。17l 目的和要求目的和要求1、了解水准测量的误差影响；、了解水准测量的误差影响；2、了解水准路线的布设形式；、了解水准路线的布设形式；3、掌握水准测量的观测、记录、计算、校核的方法。、掌握水准测量的观测、记录、计算、校核的方法。18有有永久性水准点和临时性水准点两种。永久性水准点和临时性水准点两种。l 永久性水准点：永久性水准点：用砼预制而成，顶面嵌用砼预制而成，顶面嵌入半球的金属标志表示该水准点的点位入半球的金属标志表示该水准点的点位。用水准测量的方法测定的高程控制点称为用水准测量的方法测定的高程控制点称为水准点水准点，记为，记为BM。埋设

13、水准点后，须绘制说明点位的埋设水准点后，须绘制说明点位的平面图，在图上注明水准点的编号和平面图，在图上注明水准点的编号和高程。高程。l 临时性水准点：临时性水准点：选在地面突出的坚硬选在地面突出的坚硬岩石或房屋勒脚、台阶上，岩石或房屋勒脚、台阶上，用红漆做标用红漆做标记，或用木桩打入地下，记，或用木桩打入地下，桩顶上钉上一桩顶上钉上一半球形钉子作为标志。半球形钉子作为标志。19l 当待测高程点距当待测高程点距B B已知水准点已知水准点A A较远较远或或坡度较大坡度较大时，时，l 需在两点间加设若干个立尺点，作为传递高程的过渡点，需在两点间加设若干个立尺点，作为传递高程的过渡点，称转点（称转点（

14、TPTP）。）。l 这些转点将测量路线分成若干段，然后依次安置仪器测出这些转点将测量路线分成若干段，然后依次安置仪器测出各段高差，求出各段高差，求出h hABAB，计算出，计算出H HB B。l 如下图中，已知水准点如下图中，已知水准点BMBMA A的高程，求待测的高程，求待测B B的高程。的高程。大地水准面20l 1 1、安置仪器于与后视（、安置仪器于与后视（A A）、前视（）、前视（TPTP1 1）两点间的）两点间的等距离处。等距离处。l 2 2、粗平仪器。、粗平仪器。l 3 3、照准后、照准后视视A A，精精平仪器，读取后视读数平仪器，读取后视读数a a1 1。l 4 4、照准照准前前视

15、视TPTP1 1，精平，读取后视读数，精平，读取后视读数b b1 1，则第，则第1 1站站高差高差h h1 1=a=a1 1-b-b1 1。l 5 5、同法观测各站，求出各站高差。、同法观测各站，求出各站高差。计算计算检核检核测测站站测点测点水准尺读数水准尺读数(m)高差（高差（m）高程高程(m)备备注注后视后视(a)前视（前视（b)+-I1.6471.2300.8240.417II1.9311.107III2.3450.4121.933IV2.4031.893V0.7241.291VI0.8160.93398666740a-b=9.866-6.740=+3.126b=5.350-2.224=

16、+3.126计算校核计算校核32.4320.5102.0151.7495.3502.22435.558BMATP1TP5TP6TP2TP3TP3TP4TP1TP2TP6BMB221）计算检核计算检核：对记录表中每一页高差和高程计算进行的检：对记录表中每一页高差和高程计算进行的检核。核。每安置一次仪器，就测得一个高差。即：每安置一次仪器，就测得一个高差。即：23l两次仪器高两次仪器高法法：在同一测站上，通：在同一测站上，通过改变仪器高（过改变仪器高（10）的方法测出两）的方法测出两次高差，两次高差在容许范围之内（等次高差，两次高差在容许范围之内（等外为外为6；四等为；四等为5），取其平均），取其

17、平均值作为该站的高差。值作为该站的高差。l双面尺法双面尺法：在同一测站上，仪器高：在同一测站上，仪器高度不变，用黑面、红面尺分别测出两次度不变，用黑面、红面尺分别测出两次高差，两次高差之差在容许范围之内高差，两次高差之差在容许范围之内（等外为（等外为6；四等为；四等为5），取其），取其平均值作为该站的高差。平均值作为该站的高差。大地水准面前进方向水平视线已知点A（后视点）待测点B（前视点）2）测站检核：）测站检核：一个测站观测结果的检核。一个测站观测结果的检核。243）成果检核：）成果检核：对整个水准路线的成果的检核对整个水准路线的成果的检核。水准路线水准路线：水准测量所经过的路线。水准测量所

18、经过的路线。l布设形式：布设形式：闭合水准路线、附合水准路线、支水准路线。闭合水准路线、附合水准路线、支水准路线。水准路线水准路线的成果检核的成果检核：l水准测量成果的精度是用高差闭合差来衡量的。水准测量成果的精度是用高差闭合差来衡量的。l高差闭合差高差闭合差fh：观测高差值与理论高差值之差。：观测高差值与理论高差值之差。25闭合水准路线闭合水准路线：从一水准从一水准点出发，沿各待定高程点进点出发，沿各待定高程点进行水准测量，最后又回到原行水准测量，最后又回到原水准点，所形成的环形路线。水准点，所形成的环形路线。26附合水准路线附合水准路线：从一水准从一水准点出发，沿各待定高程点进点出发，沿各

19、待定高程点进行水准测量，最后附合到另行水准测量，最后附合到另一水准点上，所形成的路线。一水准点上，所形成的路线。即在两个水准点间布设的水即在两个水准点间布设的水准路线。准路线。27支水准路线支水准路线：从一水准点出发，沿各待定高程点进行水准从一水准点出发，沿各待定高程点进行水准测量，末端仍为一未知点的水准路线。测量，末端仍为一未知点的水准路线。返往28水准测量水准测量的精度要求的精度要求: : 差闭合差在容许范围时，闭合差可按差闭合差在容许范围时，闭合差可按测站数测站数或距离成正比例或距离成正比例进行改正，改正数的进行改正，改正数的符号应与闭符号应与闭合差的符号相反合差的符号相反。改正后的高差

20、总和应等于零。改正后的高差总和应等于零。根据已知点的高程和改正后的高差，依次计算各根据已知点的高程和改正后的高差，依次计算各点的高程点的高程。 29l 目的及要求：目的及要求： 掌握水准测量的高程计算的方法掌握水准测量的高程计算的方法 。l 内业计算的主要内容：内业计算的主要内容：调整高差闭合差，最后计算出各待定点的高程。调整高差闭合差，最后计算出各待定点的高程。 30首先首先检查外业成果，并绘出水准路线检查外业成果，并绘出水准路线外业图外业图，再按以下步骤计算：，再按以下步骤计算：1 1）将高差、测站数、点号等数据填入计算表上；将高差、测站数、点号等数据填入计算表上；2 2）计算高差闭合差：

21、计算高差闭合差： ；3 3）计算高差闭合差容许值计算高差闭合差容许值： 4 4）调整高差闭合差调整高差闭合差1 1、调整原则：将闭合差、调整原则：将闭合差fhfh以相反的符号，根据各测段路线的长度或以相反的符号，根据各测段路线的长度或测站测站数按比例分配到各测段的高差上，得改正后高差。数按比例分配到各测段的高差上，得改正后高差。2 2、高差调整数、高差调整数：3 3、检核：、检核：5 5）计算改正后高差计算改正后高差： 检核：检核：1BM1BMmhfh026. 0测mmfh481612容点点号号测站测站数数实测实测高高h(m)改正改正V(mm)改正改正后高差后高差h（m）高程高程H(m)26.

22、2623+0.255-5+0.250126.5123-1.632-5-1.637224.8754+1.823-6+1.817326.6921+0.302-2+0.300426.9925-0.722-8-0.73026.262总总和和16+0.026-260辅助辅助计算计算32首先检查外业成果，并绘出水准路线外业图，再按以下步骤计算：首先检查外业成果，并绘出水准路线外业图，再按以下步骤计算：（一）将高差、测站数、点号等数据填入计算表上；（一）将高差、测站数、点号等数据填入计算表上；（二）（二）计算高差闭合差：计算高差闭合差： ；（三）计算高差闭合差容许值：（三）计算高差闭合差容许值： （四）调整

23、高差闭合差四）调整高差闭合差1 1、调整原则：将闭合差、调整原则：将闭合差fhfh以相反的符号，根据各测段路线的长度或测以相反的符号，根据各测段路线的长度或测站数按比例分配到各测段的高差上，得改正后高差。站数按比例分配到各测段的高差上，得改正后高差。2 2、高差调整数：、高差调整数：3 3、检核：、检核：（五）计算改正后高差：（五）计算改正后高差： 检核：检核：始终测hHHhf始终理i改HHhhmmHHhfABh43)(mmfh800 . 440容点号点号距离距离L(km)实测高差实测高差h(m)改正改正数数(m)改正后高差改正后高差h（m）高程高程H(m)A1.2+2.432-0.0132.

24、41910.72311.0+1.987-0.011+1.97613.14220.8-1.503-0.008-1.51115.11831.0-1.866-0.011-1.87713.730B11.7304.0+1.050-0.043+1.007(+1.007)辅助辅助计算计算341、水准仪轴线及其应满足的条件2、水准仪的检验与校正方法l圆水准器的检验与校正圆水准器的检验与校正l十字丝的检验与校正十字丝的检验与校正l水准管轴的检验与校正水准管轴的检验与校正352 2）各各轴线间应满足的几何条件：轴线间应满足的几何条件： LLVVLLVV 十字丝横丝十字丝横丝VVVV CCLL CCLL（主要条件）

25、（主要条件）1 1）水准仪水准仪的轴线：的轴线： 望远镜的视准轴望远镜的视准轴CCCC、 水准管轴水准管轴LLLL、 圆水准器圆水准器LLLL、 仪器竖轴仪器竖轴VVVV。36（一）圆水准器的检验与校正 1、目的：使LLVV。 2、检验方法： 用脚螺旋使圆气泡居中； 转动仪器180，若气泡仍然居 中，说明 满足条件否则 需校正。 3、校正方法： 用脚螺旋使气泡居中一半； 用校正工具拔动校正螺丝使气 泡居中，再转180，反复进行； 直到满足任何方向气泡均居中37（二）十字丝的检验与校正1、目的：十字丝横丝VV；2、检验方法：用十字丝交点照准一点状目标M，转动水平微动螺旋，若M点不离开横丝，说明横丝VV，否则需校正。3、校正方法：松开十字丝分划板座的固定螺丝，旋转目镜座使横丝水平，左右读数一致。38（三）水准管的检验与校正1、目的：使LLCC。2、检验方法：选相距60m80m两点A、B，立尺。（1）仪器安置在A、B中间测出正确高差。 方法：变换仪器高度，测得两次高差h1、h2（如图） 当LLCC时： h1=a1-b1； h2=a2-b2 当LL不平行于CC，设CC倾斜了i角（如图），引起读数误差，但hAB并不受影响。 所以，当h1-