第二章水准测量.

1、第二章水准测量2-1高程测量的概述高程测量的方法，常用的有三种： 1、水准测量：应用仪器提供水平视线进行 测量，比较两点之间的高差 2、三角高程测量：利用角和两点间的距离 来测量 3、气压高程测量：通过测量大气压强来测 量高程2-2水准测量的原理图2. 1水准仪的作用:提供一条水平视线.原理：利用水平视线，借助水准尺直接测量各点间高差，然后 根据己知高程推算待求高程。h ab = a b Hb=Ha+ ( a b)咼差法如果水准测量是由A到B进行的，如图2.1中的箭头所示，贝IJA 点尺上的读数称为后视读数，记为a； B点为待定高程点，B 点尺上的读数称为前视读数，记为b；两点间的高差等于后

2、视读数减去前视读数，即hnab。若a大于b,则高差为正, B点高于A点；反之高差为负，则B点低于A点。因为水准仪提 供的水平视线可认为与大地水准面平行，由图21可知HB=HA+hAB=HA+(ab)高差法前进方向例1：图中已知A点高程HA=452.623m,后视读数a=1.571m,前视 读数b=0.685m,求B点高程。解：B点对于A点高差：h xb=1.571 0.685=0.886mB点高程为：Hb=452.623+0.886=453.509m例2：图2.2中，已知A点桩顶标高为土0.0(),后视A点读数 a=1.217m,前视B点读数b=2426m,求B点标高。解：B点对于A点高差：h

3、AB = ab = 1.2172.426=1.209mB点高程为：HB=HA + hAB = 0+ (1.209) =-1.209m视线高程法：如图所示，B点高程也可以通过仪器视线高程Hj, 求得。视线高Ht =Ha +a待定点高程HB=H-b由式(2.4)通过视线高推算待定点高程的方法称为视 线高程法。TaUA例3：图23中已知A点高程HA=423.518m, 要测出相邻1、2、3点的高程。先测得A点后 视渎数a=1.563m,接着在各待定点上立尺， 分别测得读数h=0.953ni, h2=1.152, b3=1.328mo解：先计算出视线高程Hj=HA+a=423.5184-1.563=4

4、25.08lm各待定点高程分别为：H=Hb =425.0810.953=42428mH2=Hjb2=425.081 1.152=423.929mH3=Hj b3=425.081 1.328=423.753m高差法和视线高法的测量原理是相同的,区别在于计算髙程时上次序 的不同。在安置一次仪器需求出几个点的高程时，视线高程法比高差 法方便，因而视线高法在建筑施工中被广泛采用。2.3测量仪器和工具进行水准测量的仪器是水准仪，测量工具 是水准尺和尺垫一、水准仪DS3意义水准仪按结构分类，FI前主要有微倾式水准仪和自动安平水准 仪和电子水准仪本节主要介绍微倾式水准仪，主要山望远镜、基座和三脚架组 成2.

5、3测量仪器和工具仪器各个部分的名称W2.A DS3iatt水准仪W2.A DS3iatt水准仪微动*8啟檢调你绷stW2.A DS3iatt水准仪2.3测量仪器和工具望远镜望远镜主要由物镜、镜筒、调焦透镜、十字丝分划板、目镜 等部件构成。里23 望远桃构造2.3测量仪器和工具 2水准器 作用：供整平仪器使用分为圆水准器和管水准器11球面中央圆圈，圆 的圆心称为水准器零点气泡水准图28 圆水准器112.3测量仪器和工具圆水准 一用来粗略整平O过零点的球面法线， 称为圆水准轴，当圆水 准器气泡居中时，圆水 准轴处于竖直位置。 2.管水准器管水准器（水准管）用来指示视准轴是否水平水准管圆弧中点o称为

6、水准管零点。过零点与内壁圆弧 相切的直线LL,称为水准管轴 o当水准管气泡中心与零点重 合时，称气泡居中，此时水准 管轴处于水平位置；若气泡不 居中，则水准管轴处于倾斜位1 iiiiiu&iiiii图25水准管2.3测量仪器和工具2.3测量仪器和工具 2.管水准器如何判断仪器水平11112.3测量仪器和工具11113、基座112.3测量仪器和丁旦喰黑面戏简尺红面二、水准尺塔尺由两节或三节套接而成 ,长3m或5米，接头处存在误差，多 用于精度较低的水准测量中。双面尺（直尺或板尺）；黑面尺（ 基本分划八红面尺（辅助分划）；常 数Kl=4687m, K2=4. 787mo 用于三、 四等精度以下的水

7、准测量中。三.尺垫2.3测量仪器和工具2-4水准仪的使用个测站的操作程序、安:仪器二粗略整平三、照准水准尺0对光照准0读敷0 830调焦视差2-4水准仪的使用四、精平：使符合水准气泡吻合五. 读数： 读数由小向大读. 估读一位， 读后检查气泡.五瞄准前视水准尺精平.读数 六记录；复读2. 5水准测量的基本方法耶法点 鏈方程： 竝的高点 沿量做时 点M临2. 5水准测量的基本方法二、水准测量的实施当地面上两点高差大，或两点距离较远时, 超过了允许的视线长度，或两点间地形复 杂，通视困难，必须在其间安置多次仪器, 分段观测转点：简写为TP,是临时立尺点，作用是 传递高程站点：是架设仪器的地方每一测

8、站可测得前、后视两点间的高差，即: h=abi h2=a2-b2hn=an-bn各式相加，得：hAB=Zh=Za-ZbB点高程为：HB=HA+Zh测站测点水准尺读数高差(m)高程备注后视(a)前视(b)+(m)IBMA TP12.0361.1180.91827.35428.272nTP1TP20.8691.18703127.954inTP2TP31.4951.0780.41728.371IVTP3B1.2561.8310.57527.796计算检核工5.656 -5.214 +0.442为 5.214Z1.335 0.893+ 0.442为一0.89327.796_27.354+0.4422-

9、6水准测量的精度要求和内业计算1、测站检核变动仪高法一是在同一个测站上用两次不同的 仪器高度(10cm),测得两次高差以相互比较进 行检核。两次所痂高差之差不超过容许值(等外水 准测量容许值为6mm)。否则必须重测。双面尺洱一:是仪器的高度不变，而立在前视点和后机点上的水准尺分别用黑面費红面各进行一3mm；且两次高差之差，又未超过5mm,则取其 乎均值隹垂该测站的观测高差。否则，需要检查一 新观测O进行(加常不超过因,2-6水准测量的精度要求和内业计算二、成果校核(1)闭合水准路线Eh 理=0fh.u = 4OjT(m in)平地人容 l【l 地试中人容为高差闭合差的容许值；L为水准路线长度，

10、以km为单位；“为水准路线测站数。当地形起伏较大，每lkm水准路线超过16个测站时按山地计算容许闭合差。Z243点号测站数观测高差(m)改正数(mm)该正后高m)高程(m)备注BM83+0.255-5+0.25026.26213-1.632-5-1.63726.51224+1.823-6+1.81724.87531+0.3022+0.30026.69245-0.722-8-0.73026.992BM826.262Z16+0.026-260(2)附合水准路线 高差闭合差Eh理=(H终H始) =巾测(H终H始)占号测站数观测高差(m)改正数 (mm)该正后商 差(m)高程(m)备注BMA421.3

11、2660.152-90.1431421.4695-0.3257.5-0.333251.428-7.51.421421.136342.511-62.505422.557BMB425.062Z203.766303.736n=20 fh= Z h测-h理=3. 766- (425. 062-421. 326) =0. 030m fh容=54mmf容符合要求(3)支水准路线高差闭合差支水准路线在外业【作时已觀亍了往返观测，每测段都有 往测嵩差h往和返测高差h返，市一测段的往、返相当丁一 个小时合跨线，其1方合產力fh=h+h返。如闭合去在容许范 围以内，则可取其绝对值的平均值作为测段高差，符号 与往测

12、相同，用这个高差即可计算支线各点高程。 fh氓h往吃h返2-7水准测量误差及其消减方法仪器误差水准管气泡对中误差水准管气泡居中误差一般为土0.15t-o符合水准器，气泡居中 精度可提高一倍。由气泡居中误差引起的读数误差为：读数误差估读毫米数的误差，与人眼分辨能力、望远镜 放大率以及视线长度有关。按下式计算:6(r d式中：V望远镜放大率；I视线长；60-人眼能分 辨的最小角度；P206265； t水准管分划值。为保证读数精度，各等水准测量对望远镜放大率和最大视线长 有相应规定。2-7水准测量误差及其消减方法二、观测误差视差影响视差对水准尺读数会产生较大误差。应仔细调 焦，避免出现视差。水准尺倾

13、误差水准尺倾斜会使读数增大，其误差大小 与尺倾斜的角度和在尺上的读数大小有关。图2-27水准尺倾斜误差三、外界条件影响仪器下沉选择坚实的地面作测站，并将脚架踏实。用双面尺法进行测站 检核时，釆用“后、前、前、后”的观测程度，可减小其影响。尺垫下沉地球曲率的影响 水平视线在尺上的 读数b,理论上应改算 为相应水准面截于水准 尺的读数两者的差 值c称为地球曲率差。2R测量中当前、后视距相等时，通过高差计算可消除该影响。2-7水准测量误差及其消减方法三、外界条件影响大气折光影响由于地面上空气密度不均匀，使I光线发生折射。因而水准测中，实际的读数不是水平视线的读数，而是一向下弯曲视线的读 数。两者之差

14、称为大气折光差，用Y表示。在稳定的气象条件下, 大气折光差约为地球曲率差的1/7, BP：/ = ic = 0.07此项误差可用前、后视距相等的方法来消除。地球曲率差和大气折光差是同时存在的两者对读数的共同影响 可用下式计算：f=c-7=0A3温度的影响2-8水准测量误差及注意事项一、水准仪应满足的几何条件水准仪有四条轴线1.望远镜的视准轴cc2.水准管轴LL、3.水准器轴L174.仪器的竖轴W。图224水准仪的轴线校世螺线水准仪必须满足:1.视准轴平行于水准管轴（CCLL）这一主要条件。2.水准器轴平行于仪器竖轴（L I? W）。3.十字丝横丝与仪器竖轴垂直。29水准仪的检验和校正水准器的检

15、验与校正目的：使圆水准器轴平行于竖轴，即VI；#VV检验：1.转动脚螺旋使圆水准器气泡居中。2.将仪器绕竖轴旋转180。o3气泡不再居中，需要校正。校正1调整三个校正螺丝，使气泡向居中的位置移动偏移量的一半。2用脚螺旋整平，使圆水准器气泡居中。3校正工作一般都难以一次完成，需 反复进行。4.最后应注意拧紧紧螺丝。2.十字丝的检验与校正目的：使十字丝横丝垂直于竖轴。检验:用十字丝一端对准远处一明显标志M,转动望远镜,如果M点沿着横丝移动，则表示十字丝横丝与竖轴垂直，否则需要校正。校正：松开十字丝分划板座的固定螺丝，转动整 个目镜座，使十字丝横丝与M点轨迹一致.再将 固定螺丝拧紧.当此项误差不明显

16、时，一般不进 行校正，因为在作业中通常总是利用横丝的中央 部分读数的.3水准管轴的检验与校正目的；使水准管轴平行于视准轴，即LLCC。检验：设水准管轴不平行于视准轴，它们之间的交角为i。当水 准管气泡居中时，视准轴不是水平线而倾斜了 i角。水准仪至水准 尺的距离越远，由此引起的读数偏差也越大。当仪器至尺子的前后 视距离相等时，则在两根尺子上的读数偏差A也相等，因此不影响 所求的高差。前后视距离相差越大，则角对高差的影响也越大.视准轴不平行于水准管轴的误差也称i角误差。检验：1. 求两点间高差2. 测出应读数3. 计算角在平坦地面选择同一直线上的A、 B、C三点，A、B相距80m左右， 各打一木

17、桩或放尺垫，并使 AC=BCO检验：1. 求两点间高差2. 测出应读数3. 计算角将水准仪安置于c点，在A、B两 点竖立水准尺，瞄准、精平后 分别在A、B点水准尺上读得ai和 bi,则A、B点间的正确高差： hAB= (aiA ) 一 (biA ) =aibi检验：1. 求两点间高差2. 测出应读数3. 计算i角然后将水准仪安置于B点 附近的C，处，离B点大约 3m左右，精平后读得B 点尺上读数b2。a2=b2+h.AB检验：1. 求两点间高差2. 测出应读数3. 计算i角瞄准A点水准尺，读取A点尺读 数a2 o如果32 =a，2,说明两轴 平行。否则存在i角，其值为i = (a2 一 a2 )/ Dab p ”p ” =206265” o对于DS3水准仪来说，i角值 大于20”时，则需校正校正:转动微倾螺旋，使十字丝的中丝对准A点尺上读数a2,此时视