第2章水准测量.

1、第2章水准测量高程测量是测量地面点的高程工作。其方法有：水准测量 三角高程测量水准测量方法最简便且精度较高，是最常用的方法。 2.1水准测量的原理水准测量的原理是利用水准仪提供的一条水平视 线，借助水准尺直接测定两地面点之间的高差，从 而由已知点高程推算未知点高程。两点间的高差二后视读数一前视读数hAB = a b ；Hb = Ha + hAB注：hAB表示B点相对于A点的髙度差，代表测W方向是由A点到B点.可为正值或负值.以上计算高程的方法称为高差法。仪高法:设视线高程为HiHi= Ha + a-ia差法适用于水准路线测量。仪高法适用于施工测量中的抄平工作O2.2水准仪及其使用一、水准仪简介

2、：水准仪按结构分为：微倾式水准仪自动安平水准仪电子水准仪微倾式水准仪自动安平水准仪按精度分为：高精度：DS05 ;DS1中等梢度：DS3低精度：DS10D和S是“大地”和“水准仪”的汉语拼音的第一个字母，其 下标表示仪器的精度，即每公里往返测高差之中误差（mm）建筑施工量一般使用DS3型水准仪。根据水准测量原理，水准仪应具有提供一条水平视线和瞄准水准尺的条件。二、DS3级微倾式水准仪的构造水准仪的构造主要由望远镜、水准器、基座三部分组成。水平制动螺旋1望远镜微倾螺旋I缺口 |【准星I|物镜对光螺旋|符合水准喘规察窗口目鏡对光螺旋水平微动螺旋符合水准器圆水准器DSs级微倾式水准仪视准轴CC:十字

3、丝交点与物镜 光心的连线。放大率：物彖与物相对于人 眼的视祠之比。V =DS3型的放大率一般为28倍。 望远镜成像一般为倒像，安装 转像棱镜后为正像。望远镜的视差现象:眼睛在目镜端上下移动，若发现十字丝与物象a有相对的移 动，这种现象称为视差。产生的原因是，物体没有成像在十字丝分划板的平面上。消除方法：反复调节物镜调焦螺旋和目镜调焦螺旋，使物象 与十字丝分划板的平面重合。2.水准器水准器的主要作用是用来指示视线（视准轴）是否水平和仪器竖轴是否竖直。水准器是由玻璃器皿制成，且具有一定的弧度，其内注满酒 精和乙醛的混合液体，经加热密封，冷却后形成一个气泡。水准器分为管水准器（水准管）和圆水准器。(

4、1)管水准器(水准管)水准管的对称分划线的中点O称为水准管的零点。水准管轴ZX;通过水准管的零点O的纵向切线。仪器制造上要保证LL/CC气泡中心点与零点重合被称为气泡居中。水准管分划值T"是衡量水准管灵敏度的指标即水准管上2mm弧所对的圆2 mm丁 =PR心角。水准管的灵敏度愈高，所提供的水平视线愈精确。符合水准器:为提高水准管气泡居中的精度，在水准管上方装有一组棱镜，气泡经棱镜成像后，在观察窗中可看到两个半像。气泡居气泡不居9(2)圆水准器 圆球面的中央刻有一个分划圈， 其圆心点O称为圆水准器的零点。 圆水准器轴(LL通过圆水准 器零点O的球面法线。 气泡位于分划圈的中心圆水准器

5、气泡居中。仪器制造上要保证LU VV VV仪器竖轴(旋转轴)DS3型水准仪的圆水准器分划值一亠为 872mm水准器的作用：粗平水准管的作用：精平3. 基座基座作用是支撑仪器上部, 并与三脚架相连接。水准仪的主要轴线应足的几何关系:(1) 圆水准器W/7平行于竖轴VV,即LL/VV.(2) 视准轴CC平行于水准管轴LL,即CC/LL.三.自动安平水准仪自动安平水准仪和微倾式水准仪在构造上基本相同。不同的是自动安平水准仪在仪器整平后能自动提供一条水平视线。物镜偿 十字丝目镜自动安平原理：视线水平时，水准尺读数为a当视线倾斜a （小于40，） 时，十字丝由Z0点移到Z点，为使水平视线能通过Z点，在光

6、路上安置补偿 器（一组棱镜），使水平视线通过补偿器后，偏移一个卩角，并满足补偿条 txa=dxp,则水平视线通过补偿器折射后仍在十字丝交点处成像。 补偿范围为士 10左右。四、水准尺和尺垫水准尺有塔尺和双面尺两种 类型。塔尺：长度2m到5m,可以伸缩，一 般用于等外水准测量和地形测量.双面尺（直尺）：长度为3m,两根 尺为一对，尺的两面分别以黑色和 红色注记，故又称为红黑面尺， 黑面尺的底部为零，红面尺的底 部一根为4.687m.另一根为 4.787m.双面尺一般用于三四、 水准测量。尺垫：尺垫作转点使用。由铸铁制 成，三角形状，中央突起的半球放置 水准尺。五、DS3型微倾式水准仪的使用基本操

7、作步骤：左手拇指规则：气泡移动方向与左手拇指转动方向一致左右手同时转动基座上的两个脚螺旋，使气泡向中轴移动; 转动第三个脚螺旋使气泡向中央移动。3、瞄准水准尺松开水平制动螺旋,在水平方向轻轻转动仪器，通过望远镜上的缺口和准星初步瞄 准水准尺，旋紧水平制动螺旋；旋转目镜调焦螺旋，使十字丝清晰；旋转物镜调焦螺旋使水准尺成像清 晰；转动水平微动螺旋，使水准尺影像的一侧靠近十 字丝竖丝；眼睛略作上下移动，检査十字丝与水准 尺分划影像间是否有相对移动（视差）:如果存在 视差，则重新进行目镜调焦与物镜调焦，以消除视 差。4精平转动微倾螺旋,使水准管气泡居中,马上读数。水唯管气泡5、读数水准仪读数应以中丝为

8、准，从小到大方向进行读数，直接读出米、分米 厘米，估读毫米。微倾式水准仪的使用安置仪器-瞄准水准尺注记标精平读数倒像0.373正像1.392自动安平水准仪使用与倾式 水准仪相同，不需精平。23普通水准测量一、水准点水准点用水准测量方法测定的高程控制点。水准点分为用永久水准点和临时水准点。水准点的编号一般以BM打头。1.闭合水准路线从一已知高程的水二、水准路线准点出发，经过若 干个待定水准点，最后又回到该已知 水准点的路线。2.附合水准路线从一已知高程的水准点出发，经过若聽韋到另一个BM.ARM.K3.支水准路线从一已知高程的水准点出发，经过若干个 待定水准点，既不闭合，也不附合的路线。三、水准

9、测量的实测方法w 5畔鮒诚襯驚=H A + （工 Q - 工 b）大地水准面1表2.1水准测量手簿注意事项：水准尺要竖直，转点位置不能变动，可用步量使 前后视距离相等，视线长度应小于100米。观测时要基本消除视差现象。每次读数前都必须使符合水准管气泡居中，果断 读数；由小数向大数方向读至毫米。用铅笔记录，不得涂改。测点和读数要对应。U!水准测量的检核方法1.计算检核A、B两点之间的高差休B等于各测站高差的 代数和，也等于后视读数之和减去前视读数h .r = Zh = £a-£b2.测站检核双仪高法：在同一测站上，用两次不同的仪 器高度（差应10cm左右），测出两个高差, 进

10、行检核。h =丄（/?'+ hf,）2hf = a -bfh = a - bccc”DS3级 =士6mm双面尺法：在同一测站上，用双而尺的黑而和红面，测 出两个高差，进行检核。4685 4785a 一 b'DS3级 = h9 h "±6mm工- 0A =工h泌- Z h理=工%f h 養=±40平地f 艸=±12 y/n mm山地fh 九容(2)附合水准路线BM.A123BM.BA =方测 _( H B _ H A)(3)支水准路线 支水准路线应进行往 返观测來检核。fh = 2 h往+力返A = % + 返h = +如-人返) fh .

11、 = ±40 y/LmmJ h容五、水准测量的成果计算1.高差闭合差计算（1）闭合水准路线fh =另人测_艺力理=送h濃（2）附合水准路线fh=2h 测 _（日终-HQ2.闭合差容许值计算/ 容=±40 VIT/nm或 f h = ±12 y/n mm3闭合差调整调整原则:按距离（或测站数）成正比，反符号分忧。込=- X LL以公里为单位S L'或叭=-几x n .s八1"=一几4. 求改正后高差h =忙+S h = 2 h 理5. 计算各待定点的高程H、:=H始+兀H “=6 + h：£%=Hn+h；=H终表2.2闭合水准路线测量计算

12、点号测站数实测S5差改正数改正后高差高程A51.234-101.224125.2501126.47470.538-140.5242126.9986-1.125-12-1.1373125.8617 0.597-14-0.611A125.250£25+50-500辅 助 计fb =乞 h = + 50 mm/C12A O-53?加=±12石=±60,如BM.A Q97亠壮歹小 f h - /啊n=7、n=6表2.2闭合水准路线测量计算3BMA los 1 i-5knBM.Bl.Skn3 674m1.083m2.344n3.185n21.8knBM.A10km 1 15

13、km21.8kn31.2knBM.B点号距离实测高差改正数改正肩高差高程A1.02.344-102.334136.476113&8103.185-153.1702141.9801.81.083-181.0653143.0451怎 3.674-123686B139.3595.52.938-552.883辅 助 计 算fh =工 一(/歼一7/人)=十55 mmJh 井=±40 y/T = ±94 mm了h - fh*衣22附介水准路线测虽计算2344m3.185n1.083m3.674m六.水准测量的误差分析n麴嘅聘是釆用一定方法减少或消除误差水准测量的误差包括仪器误

14、差观测误差及外界条件的影响三个方面。1 仪器误差(1)望远镜视准轴与水准管轴不平行所产生的误差h応二 u广W 二(a-Ad)-(b_Ab)前后视距离相等 = Aa IID h；DuPP/=(Din -p"収 i = 20rr; D后一D前=10m ;Ah=1mm结论：前后视距离相等.可 完全消除视准轴与水准竹轴 不平行所产生的误差前后视距离不等h応二 u广W 二(a-Ad)-(b_Ab)前后视距离相等p-206265秒Aa7KAbABh応二 u广W 二(a-Ad)-(b_Ab)前后视距离相等h応二 u广W 二(a-Ad)-(b_Ab)前后视距离相等（2）水准尺误差包括：尺长误差；分划

15、误差；零点误差；弯曲误差 和接头误差。2.观测误差h応二 u广W 二(a-Ad)-(b_Ab)前后视距离相等h応二 u广W 二(a-Ad)-(b_Ab)前后视距离相等经验上水准管气泡居中误差为士0.15T,对于符合水 准器居中梢度可提高一倍。由此引起的整平误差例：DbOOm ;t20"： mT土 0.75mmh応二 u广W 二(a-Ad)-(b_Ab)前后视距离相等h応二 u广W 二(a-Ad)-(b_Ab)前后视距离相等该项误差与距离成正比，远距离观测更要精确居中。(2)读数误差该项误差与视线长度.眼睛的分辨率、望远镜的放 大倍数、成像是否清晰、读数的凑整误差和视差影响有关。若仅考虑前三项影响，读数误差为± 60Sv望远镜的放大倍数将cose展开成级数，并取前两项hh = O _ =22例：D=100m ; v = 28倍；mv=±1mm考虑到各方面因素的影响，