第二章 水准测量

1、土木工程测量土木工程测量 第二章第二章 水准测量水准测量 高程测量高程测量测量地面点的高程。测量地面点的高程。 方法方法水准测量、三角高程测量、水准测量、三角高程测量、 GPS高程测量、气压高程测量高程测量、气压高程测量 水准测量水准测量精度最高精度最高第2章 水准测量土木工程测量土木工程测量 第二章第二章 水准测量水准测量2.1 水准测量原理水准测量原理 水准仪水准仪水平视线，读取水平视线在标尺上的读数，水平视线，读取水平视线在标尺上的读数， 水准测量方向水准测量方向AB。 A尺尺后视尺，后视尺， 读数读数a后视读数。后视读数。 B尺尺前视尺，前视尺， 读数读数b前视读数。前视读数。土木工程

2、测量土木工程测量 第二章第二章 水准测量水准测量 AB高差高差 hAB=ab A点高程点高程HA已知，已知， 求出求出B点高程点高程 HB= HA + hAB （高差法）（高差法） 视线高程视线高程 Hi= HA +a B点高程点高程 HB= Hi b (仪高法仪高法) 常用于施工测量，放样点的高程。常用于施工测量，放样点的高程。2.1 水准测量原理水准测量原理土木工程测量土木工程测量 第二章第二章 水准测量水准测量 A，B两点相距较远时，连续水准测量。两点相距较远时，连续水准测量。 中间设置转点中间设置转点(TP)，放置尺垫。，放置尺垫。 h1=a1b1， h2=a2b2， h3=a3b3，

3、 hn=anbn。 hAB= h1 h2 h3 hn= hi hAB=aibi2.1 水准测量原理水准测量原理土木工程测量土木工程测量 第二章第二章 水准测量水准测量土木工程测量土木工程测量 第二章第二章 水准测量水准测量2.2 水准仪和水准尺水准仪和水准尺 水准仪，水准尺，尺垫水准仪，水准尺，尺垫 精度等级精度等级DS 05，DS 1，DS3，DS10 结构分类结构分类微倾式水准仪、自动安平水准仪和电子水准仪微倾式水准仪、自动安平水准仪和电子水准仪土木工程测量土木工程测量 第二章第二章 水准测量水准测量2.2 水准仪和水准尺水准仪和水准尺 微倾式水准仪微倾式水准仪 调整微倾螺旋调整微倾螺旋管

4、水准气泡居中管水准气泡居中水平视线，水平视线， 水准仪水准仪望远镜、水准器、基座。望远镜、水准器、基座。土木工程测量土木工程测量 第二章第二章 水准测量水准测量2.2 水准仪和水准尺水准仪和水准尺土木工程测量土木工程测量 第二章第二章 水准测量水准测量1.望远镜望远镜2.2.1 DS3微倾式水准仪的构造微倾式水准仪的构造n 作用作用照准竖立水准尺并读取水准尺上的读数。照准竖立水准尺并读取水准尺上的读数。n 组成组成物镜、调焦透镜、十字丝分划板、目镜。物镜、调焦透镜、十字丝分划板、目镜。n 倒像望远镜，正像望远镜。倒像望远镜，正像望远镜。n 视准轴视准轴CC物镜中心与十字丝分划板中心连线。物镜中

5、心与十字丝分划板中心连线。n 中丝中丝读取视准轴读取视准轴CC与标尺交点的读数。与标尺交点的读数。n 上下丝上下丝读取水准仪到标尺的距离读取水准仪到标尺的距离( 视距视距)。土木工程测量土木工程测量 第二章第二章 水准测量水准测量 十字丝分划板结构十字丝分划板结构 安装在金属圆环上，安装在金属圆环上， 用四颗校正螺丝固定在望远镜筒上。用四颗校正螺丝固定在望远镜筒上。2.2.1 DS3微倾式水准仪的构造微倾式水准仪的构造土木工程测量土木工程测量 第二章第二章 水准测量水准测量 倒像望远镜成像原理倒像望远镜成像原理 放大倍数放大倍数V= DS3水准仪水准仪V=282.2.1 DS3微倾式水准仪的构

6、造微倾式水准仪的构造土木工程测量土木工程测量 第二章第二章 水准测量水准测量 视差：标尺像没成在十字丝分划板上引起的读数误差视差：标尺像没成在十字丝分划板上引起的读数误差 消除：望远镜对准天空消除：望远镜对准天空(或明亮背景或明亮背景)， 旋转目镜调焦螺旋，使十字丝分划板清晰。旋转目镜调焦螺旋，使十字丝分划板清晰。 望远镜对准标尺，旋转物镜调焦螺旋，使标尺像清晰。望远镜对准标尺，旋转物镜调焦螺旋，使标尺像清晰。2.2.1 DS3微倾式水准仪的构造微倾式水准仪的构造土木工程测量土木工程测量 第二章第二章 水准测量水准测量 望远镜对准天空望远镜对准天空(或明亮背景或明亮背景) 旋转目镜调焦螺旋，使

7、十字丝分划板清晰。旋转目镜调焦螺旋，使十字丝分划板清晰。2.2.1 DS3微倾式水准仪的构造微倾式水准仪的构造土木工程测量土木工程测量 第二章第二章 水准测量水准测量 望远镜对准标尺，旋转物镜调焦螺旋，望远镜对准标尺，旋转物镜调焦螺旋， 使标尺像清晰。使标尺像清晰。2.2.1 DS3微倾式水准仪的构造微倾式水准仪的构造土木工程测量土木工程测量 第二章第二章 水准测量水准测量2 水准器水准器n 分类分类圆水准器，管水准器。圆水准器，管水准器。n 圆水准器轴圆水准器轴LL内圆弧中点的法线，内圆弧中点的法线，n 气泡居中时，气泡居中时，LL铅垂。铅垂。n 圆水准器格值圆水准器格值内圆弧内圆弧2mm弧

8、长所对圆心角。弧长所对圆心角。n DS3的的 =810。n 圆水准器轴圆水准器轴LL竖轴竖轴VV，用于粗略整平仪器。，用于粗略整平仪器。2.2.1 DS3微倾式水准仪的构造微倾式水准仪的构造土木工程测量土木工程测量 第二章第二章 水准测量水准测量n 管水准器轴管水准器轴LL内圆弧中点切线，内圆弧中点切线，n 气泡居中时，气泡居中时，LL水平。水平。n 管水准器格值管水准器格值内圆弧内圆弧2mm弧长所对圆心角。弧长所对圆心角。n DS3的的 =20。n 管水准器轴管水准器轴LL望远镜视准轴望远镜视准轴CC，精确整平仪器。，精确整平仪器。 2.2.1 DS3微倾式水准仪的构造微倾式水准仪的构造土木

9、工程测量土木工程测量 第二章第二章 水准测量水准测量n 管水准器安装。管水准器安装。n 管水准器符合棱镜系统，提高管水准气泡的居中精度。管水准器符合棱镜系统，提高管水准气泡的居中精度。2.2.1 DS3微倾式水准仪的构造微倾式水准仪的构造土木工程测量土木工程测量 第二章第二章 水准测量水准测量2.2.1 DS3微倾式水准仪的构造微倾式水准仪的构造土木工程测量土木工程测量 第二章第二章 水准测量水准测量2.2.1 DS3微倾式水准仪的构造微倾式水准仪的构造土木工程测量土木工程测量 第二章第二章 水准测量水准测量3 基座基座 基座呈三角形，主要由轴座、脚螺旋和底板组成。仪器的基座呈三角形，主要由轴

10、座、脚螺旋和底板组成。仪器的上部通过上部通过 竖轴插入轴座中，形成一体。竖轴在轴座内可以转竖轴插入轴座中，形成一体。竖轴在轴座内可以转动。三脚架的中心连接螺旋旋入底板，把基座固定在脚架上。动。三脚架的中心连接螺旋旋入底板，把基座固定在脚架上。旋转脚螺旋，可调节仪器上部的水平状态。旋转脚螺旋，可调节仪器上部的水平状态。2.2.1 DS3微倾式水准仪的构造微倾式水准仪的构造土木工程测量土木工程测量 第二章第二章 水准测量水准测量2.2.2 水准尺和尺垫水准尺和尺垫 水准尺：水准尺：2m5m，常用有塔尺、双面尺等。，常用有塔尺、双面尺等。土木工程测量土木工程测量 第二章第二章 水准测量水准测量 双面

11、直尺双面直尺A、B尺，两把一对，尺，两把一对， 每把有黑、红两面分划与注记。每把有黑、红两面分划与注记。 A尺尺黑面分划黑面分划03m，红面分划，红面分划4.687m7.687m。 B尺尺黑面分划黑面分划03m，红面分划，红面分划4.787m7.787m。 有利于校核读数有利于校核读数 2.2.2 水准尺和尺垫水准尺和尺垫土木工程测量土木工程测量 第二章第二章 水准测量水准测量2.375m1.150m0.710m正像望远镜观测标尺读数土木工程测量土木工程测量 第二章第二章 水准测量水准测量 尺垫尺垫转点处放置水准尺用。转点处放置水准尺用。 生铁铸成的三角形板座。生铁铸成的三角形板座。2.2.2

12、 水准尺和尺垫水准尺和尺垫土木工程测量土木工程测量 第二章第二章 水准测量水准测量 水准测量操作步骤：粗平水准测量操作步骤：粗平瞄准水准尺瞄准水准尺精平精平读数读数 粗平粗平旋转脚螺旋，使圆水准器气泡居中。旋转脚螺旋，使圆水准器气泡居中。2.2.3 水准仪的使用水准仪的使用土木工程测量土木工程测量 第二章第二章 水准测量水准测量 瞄准：先目镜对光，再物镜对光，消除视差。瞄准：先目镜对光，再物镜对光，消除视差。 粗略瞄准：松开制动螺旋，照准标尺，粗略瞄准：松开制动螺旋，照准标尺， 使准星、照门、标尺在一直线上。使准星、照门、标尺在一直线上。 精确瞄准：拧紧制动螺旋，从望远镜观察标尺像，精确瞄准：

13、拧紧制动螺旋，从望远镜观察标尺像， 旋转微动螺旋，使十字丝竖丝位于标尺中央。旋转微动螺旋，使十字丝竖丝位于标尺中央。 精平：旋转微倾螺旋，使管水准气泡居中。精平：旋转微倾螺旋，使管水准气泡居中。2.2.3 水准仪的使用水准仪的使用土木工程测量土木工程测量 第二章第二章 水准测量水准测量土木工程测量土木工程测量 第二章第二章 水准测量水准测量 管水准气泡偏离中点较大时，旋转微倾螺旋的同时，管水准气泡偏离中点较大时，旋转微倾螺旋的同时， 从仪器侧面观测管水准气泡的移动，使其大致居中，从仪器侧面观测管水准气泡的移动，使其大致居中， 再从管水准器观察窗口查看符合情况。再从管水准器观察窗口查看符合情况。

14、2.2.3 水准仪的使用水准仪的使用土木工程测量土木工程测量 第二章第二章 水准测量水准测量从管水准器观察窗口查看符合情况土木工程测量土木工程测量 第二章第二章 水准测量水准测量 读数：倒像望远镜，从上向下读。读数：倒像望远镜，从上向下读。 m位与位与dm位直读标尺上的数字，位直读标尺上的数字， cm为数格子，为数格子，mm位估读。位估读。 红黑面读数差为红黑面读数差为6295-1608=4687。2.2.3 水准仪的使用水准仪的使用土木工程测量土木工程测量 第二章第二章 水准测量水准测量2.3 水准测量方法水准测量方法2.3.1 水准点水准点 为统一全国高程系统和满足各种测量的需要为统一全国

15、高程系统和满足各种测量的需要 国家各级测绘部门在全国各地埋设并测定了很多高程点国家各级测绘部门在全国各地埋设并测定了很多高程点 称水准点称水准点(BM)，分地面点与墙上点。，分地面点与墙上点。 水准测量等级：一、二、三、四等与图根水准。水准测量等级：一、二、三、四等与图根水准。 一、二等为精密水准测量，三四等为普通水准测量。一、二等为精密水准测量，三四等为普通水准测量。土木工程测量土木工程测量 第二章第二章 水准测量水准测量土木工程测量土木工程测量 第二章第二章 水准测量水准测量2.3.2 水准测量施测水准测量施测如图，如图，转点转点(Turing Point), 简写为简写为TP土木工程测量

16、土木工程测量 第二章第二章 水准测量水准测量每一测站可测得前、后视两点间的高差，即：每一测站可测得前、后视两点间的高差，即：h1=a1-b1h2=a2-b2hn=an-bn各式相加，得：各式相加，得：hAB=h=a-bB点高程为：点高程为：HB=HA+h2.3.2 水准测量施测水准测量施测土木工程测量土木工程测量 第二章第二章 水准测量水准测量2.3.2 水准测量施测水准测量施测土木工程测量土木工程测量 第二章第二章 水准测量水准测量2.3.3 水准测量检核水准测量检核1、测站检核、测站检核变动仪高法变动仪高法是在同一个测站上用两次不同的仪器是在同一个测站上用两次不同的仪器高度高度(10cm)

17、，测得两次高差以相互比较进行检核。两次所测，测得两次高差以相互比较进行检核。两次所测高差之差不超过容许值高差之差不超过容许值(等外水准测量容许值为等外水准测量容许值为6mm)。否则。否则必须重测。必须重测。双面尺法双面尺法:是仪器的高度不变，而立在前视点和后是仪器的高度不变，而立在前视点和后视视点上的水准尺分别用黑面和红面各进行一次读数，测得两次高点上的水准尺分别用黑面和红面各进行一次读数，测得两次高差，相互进行检核。若同一水准尺红面与黑面读数差，相互进行检核。若同一水准尺红面与黑面读数(加常数后加常数后)之差，不超过之差，不超过3mm；且两次高差之差，又未超过；且两次高差之差，又未超过5mm

18、, （这两（这两项指标随测量等级不同而有所变化）则取其平均值作为该测站项指标随测量等级不同而有所变化）则取其平均值作为该测站的观测高差。否则，需要检查原因，重新观测。的观测高差。否则，需要检查原因，重新观测。土木工程测量土木工程测量 第二章第二章 水准测量水准测量2.3.3 水准测量检核水准测量检核土木工程测量土木工程测量 第二章第二章 水准测量水准测量2.3.3 水准测量检核水准测量检核土木工程测量土木工程测量 第二章第二章 水准测量水准测量2、成果检核、成果检核检核条件检核条件高差闭合差高差闭合差fh。附合水准路线：附合水准路线：fh=hi(HBM2 HBM1)。闭合水准路线：闭合水准路线

19、：fh=hi0=hi 。支水准路线：支水准路线：fh=h往往h返。返。2.3.3 水准测量检核水准测量检核土木工程测量土木工程测量 第二章第二章 水准测量水准测量高差闭合差是各种因素产生的测量误差，故闭合差的数值应该高差闭合差是各种因素产生的测量误差，故闭合差的数值应该在容许范围内，否则应检查原因，返工重测。在容许范围内，否则应检查原因，返工重测。图根图根水准测量高差闭合差容许值为：水准测量高差闭合差容许值为：平地平地山地山地 四等四等水准测量高差闭合差容许值为：水准测量高差闭合差容许值为：平地平地山地山地 式中：式中：L为水准路线总长为水准路线总长(km)；n为测站数为测站数 )( 6)(

20、L02mmnfmmfhh容容)( 12)( L40mmnfmmfhh容容2.3.3 水准测量检核水准测量检核土木工程测量土木工程测量 第二章第二章 水准测量水准测量2.4 水准测量成果计算水准测量成果计算 根据已知水准点的高程，水准路线高差观测值，根据已知水准点的高程，水准路线高差观测值， 分配高差闭合差，计算出未知点的高程。分配高差闭合差，计算出未知点的高程。 附合水准路线附合水准路线fh=hi(H终终 H起起)。 闭合水准路线闭合水准路线fh=hi0=hi 。 支水准路线支水准路线fh=h往往h返。返。 图根水准高差闭合差允许值图根水准高差闭合差允许值fh允允 平坦地区平坦地区 fh允允=40L(mm) 山地山地fh允允=12n(mm) fh fh允时，可以分配高差闭合差。允时，可以分配高差闭合差。 原则：反号，按路线长原则：反号，按路线长Li(平坦平坦)