工程施工测量水准测量导线测量

施工测量xx交通职业技术学院王东施工测量复测

施工放样水准点复测导线点复测高程放样平面放样一、水准测量一、原理二、DS3型水准仪的构造三、水准测量的实施四、水准测量的计算五、误差分析水准测量原理

一、水准测量原理A、B两点间的高差为hAB

＝a－b若水准测量前进方向是由A点测到B点，规定：

A点为后视点，A点尺上的读数a为后视读数

B点为前视点，B点尺上的读数b为前视读数

高差＝后视读数－前视读数一、水准测量原理当a大于b时，hAB值为正，B点高于A点；当a小于b时，hAB值为负，B点低于A点。

hAB表示由A点至B点的高差；

hBA表示由B点至A点的高差，

hAB

＝－hBA

一、水准测量原理

直接利用高差hAB计算B点高程的方法称为高差法。若已知A点的高程HA，求未知点B的高程HBHB＝HA＋hAB

利用仪器视线高程Hi计算B点高程的方法称为视线高法。

Hi

＝HA＋a

HB＝HA＋（a－b）＝Hi－b

若A、B两点之间相距较远或高差较大时连续设站水准测量转点起传递高程的作用hAB＝h1＋h2＋…＋hn＝二、DS3微倾式水准仪一）水准仪的分类1．按精度划分分为DS05、DS1、DS3、DS10等四个等级，

“D”和“S”分别为“大地测量”和“水准仪”的汉语拼音第一个字母，下标05、1、3、10表示仪器的精度等级，即“每千米往返测高差中数的中误差（单位：mm）。”

DS05、DS1称为精密水准仪，

DS3、DS10称为普通水准仪。光学水准仪微倾式水准仪自动安平水准仪

电子水准仪2．按结构划分二）DS3微倾式水准仪的基本构造

望远镜、水准器和基座二）DS3微倾式水准仪的基本构造

主要由物镜、目镜、十字丝分划板、调焦透镜、调焦螺旋和镜筒组成。十字丝中心交点与物镜光心的连线称为望远镜的视准轴。

二）DS3微倾式水准准仪的基本本构造2．水准器（1）圆水准器器球面中心刻刻有一个小小圆圈，小小圆圈的中中心称为圆水准器的的零点。通过零点的的球面法线线，称为圆水准器轴轴。当圆水准气气泡中心与与零点重合合时，即气泡居中，说明圆水水准器轴处处于铅垂位位置。圆水准器分划值是指气泡由由零点向任任意方向移移动2mm时所对应的的圆心角值值。DS3水准仪圆水水准器分划划值一般为为8′/2mm。二）DS3微倾式水准准仪的基本本构造2．水准器（2）管水准器器又称水准管管，纵向圆圆孤的中心心O为管水准器的的零点，过O点的切线LL称为水准管轴。当水准管气气泡中心位位于零点时时，称为气泡居中，此时水准准管轴处于于水平位置置。水准管圆弧弧2mm所对的圆心心角τ，称为水准管分划划值。DS3水准仪的水水准管分划划值一般为为20″/2mm。2．水准器（（2）管水准器器管水准器的的灵敏度比比圆水准器器高得多，，因此，管管水准器用用于水准仪仪的精确整整平，而圆圆水准器只只能用于粗粗略整平。。管水准器与与符合棱镜镜二）DS3微倾式水准准仪的基本本构造3.基座基座的作用支承仪器的的上部并与与三脚架相相接。基座的构成主要由轴座座、脚螺旋旋、底板和和三角压板板。通过调节三三个脚螺旋旋可使圆水水准器气泡泡居中，供供粗略整平平用。4.脚架脚架是用于于支撑和安安置水准仪仪的。水准仪通过过中心连接接螺旋与脚脚架相连，，并可根据据需要调节节脚架的高高度。三）水准尺尺和尺垫区格式木质质双面水准准尺多用于三、、四等水准准测量，其其长度为3m。黑面尺底为零，，称为基本本分划（或或主尺）；；红面尺底不为零零，其中一一根为4687mm，另一根为为4787mm，称为辅助助分划（或或辅尺），，两根尺构成成一对。1．水准尺2．尺垫尺垫用在转点处。四）DS3水准仪的使使用水准仪的基基本操作包包括以下步步骤：1.安置仪器2.粗平四）DS3水准仪的使使用3.瞄准水淮尺尺使水准尺影影像位于十十字丝竖丝丝附近注意消除视差四）DS3水准仪的使使用4.精平5.读数三、水准测测量的外业业施测一）水准点点为了统一全全国的高程程系统和满满足各种测测量的需要要，测绘部部门在各地地埋设且用水准测量量方法测定定的高程控控制点，称为水准准点，记为为BM（BenchMark）。水准点是水水准测量引引测高程的的依据。水准点应设设在土质坚坚实，便于于保存和使使用的地方方，永久性水准准点临时性水准准点二）水准路路线布设1．单一水准准路线（1）闭合水准路路线如图（a），从一个个已知高程程的水准点点BMA出发，沿一一条环形路路线进行水水准测量，，依次测定定若干个待待定高程的的水准点1、2、3、…，最后又回回到水准点点BMA，称为闭合合水准路线线。在普通水准准测量中，，路线长一一般不超过过8km。二）水准路路线布设1．单一水准准路线（2）附合水准路路线如图（b），从一个个已知高程程的水准点点BMA出发，沿一条路线线进行水准准测量，依依次测定若若干个待定定高程的水水准点1、2、3、…，最后附合合到另一个个已知高程程的水准点点BMB上，称为附附合水准路路线。在普通水准准测量中，，路线长一一般不超过过8km。二）水准路路线布设1．单一水准准路线（3）支水准准路线线如图（（c），从从一个个已知知高程程的水水准点点BMA出发，，沿一条条路线线进行行水准准测量量，依依次测测定若若干个个待定定高程程的水水准点点1、2、…，最后后既不不回到到起始始水准准点，，也不不附合合到另另一个个已知知高程程的水水准点点上，，称为为支水水准路路线。。由于支支水准准路线线缺乏乏检核核，故故路线线一般般不超超过4km。通常要进行行往返返观测测，以以加强强检核核。二）水水准路路线布布设2．水准准网（1）附合水水准网网如（a），从从多个个已知知高程程的水水准点点出发发，由由若干干条单单一水水准路路线相相互连连接而而构成成的网网状图图形。。（2）独立水水准网网如（b），从从一个个已知知高程程的水水准点点BMA出发，，由若若干条条单一一水准准路线线相互互连接接而构构成的的网状状图形形。在水准准网中中，至至少连连接三三条水水准路路线的的水准准点称称为结点。（a）（（b）三）普普通水水准测测量普通水水准测测量常常用于于一般般工程程的高高程测测量和和地形形图测测绘的的图根根控制制点高高程测测量。。1．施测测一般般要求求普通水水准测测量采采用DS3或DS10级水准准仪，，测量量前应应对仪仪器进进行检检验，，采用用中丝读读数法法单程观观测，，施测测中各各项限限差应应满足足相应应测量量规范范的各各项要要求。。2．观测测、记记录和和计算算日期：2009.5.28天气：晴观测者：

仪器型号：DS3703654成像：清晰记录者：

测站测点水准尺读数/m每站高差/m高程/m备注后视（a）前视（b）1A2.138+1.44168.200A点为水准点B点为待求点TP10.6972TP10.814－1.739TP22.5533TP21.130－0.318TP31.4484TP31.545+0.887B0.65868.471计算检核∑a－∑b＝5.627－5.356＝+0.271∑h＝+0.271HB－HA＝+0.271HB－HA＝∑h＝∑a－∑b（说明计算无误）3.普通水水准测测量的的检核核（1）计算算检核核HB－HA＝∑h＝∑a－∑b（2）测站站检核核两次仪仪器高高法在同一一测站站上用用两次不不同的的仪器器高度度（仪器器高度度差在在10cm以上）），测测得两两次高高差进进行比比较，，若两两次高高差之之差不不超过过容许许值（（普通通水准准测量量容许许值为为6mm），则则取平平均值值作为为该测测站观观测高高差，，否则则，必必须重重测。。双面尺法法保持仪器器高度不不变，用用双面尺尺的黑、红面面两次测量量高差进进行比较较，若两两次高差差之差不不超过容容许值，，则取平平均值作作为该测测站观测测高差，，否则，，必须重重测。四、水准准路线的的计算一）附合合水准路路线的计计算1．高差闭闭合差的的计算在水准测测量中，，由于测测量误差差的影响响，使水水准路线线的实测测高差值值与应有有高差值值不相等等，其差差值称为为高差闭合合差，用fh表示。fh＝Σh测－Σh理＝Σh测－（H终－H始）一）附合合水准路路线的计计算2．高差闭闭合差的的调整当fh≤fh容时，即可可进行高高差闭合合差的调调整。消除闭合合差的原原则是：将fh反号，按按与各测测段的路路线长度度或测站站数成正正比地改改正各段段观测高高差。或高差改正正数的计算检核核：∑Vi＝－fh水准等级适用公路等级往返较差、附合或环线闭合差（mm）检测已测测段高差之差（mm）平原微丘区山岭重丘区三等4000米以上特长隧道、2000米以上特大桥±12√L±3.5√n或±15√L±20√Li四等高速公路、一级公路、1000~2000米特大桥、2000~4000米隧道±20√L±6.0√n或±25√L±30√Li五等二级及以下公路、1000米以下桥梁±30√L±45√L±40√Li一）附合合水准路路线的计计算3．待求点点高程的的计算根据各段段改正后后的高差差和起始始点的高高程，分分别求得得各待求求点的高高程。例2-1下图为某某附合水水准路线线，各测测段的路路线长、、实测高高差和起起点高程程如图所所示，该该附合水水准路线线的计算算结果列列于下表表中。点名路线长/km实测高差/m高差改正数/m改正后高差/m高程/mBM11.5+8.200-0.006+8.19468.933P77.1271.3-10.364-0.006-10.370Q66.7570.9-1.598-0.004-1.602R65.1550.7+1.648-0.003+1.645BM266.800∑4.4-2.114-0.019-2.133辅助计算

成果符合要求。二）闭合合水准路路线的计计算高差闭合合差按下下式计算算:fh＝Σh测例2-2下图为某某闭合水水准路线线，各测测段的路路线长、、实测高高差和起起点高程程均注于于图中，，该闭合合水准路路线的计计算结果果列于表表中。BMAPQ-0.108m+4.312m-1.289m-2.933m15站13站19站16站HA＝88.342mRfh＝－18mmh容＝±12点名测站数实测高差/m高差改正数/mm改正后高差/m高程/m备注BMA15+4.312+4+4.31688.342A为已知点，其余为待求点P92.65813-1.289+4-1.285Q91.37319-2.933+5-2.928R88.44516-0.108+5-0.103BMA88.342∑63-0.018+180辅助计算

mmfh＜fh容，成果符合要求。三）支水水准路线线的计算算设A点为已知知点，高高程为68.200m，从A点测到B点，高差差为+4.385m，若再从B点测到A点，高差差为－4.373m，此时B点高程的的计算方法法如下：高差闭合合差：fh＝h往+h返＝+4.385－4.373＝+0.012m高差闭合合差允许许值为：：则B点的高程程为：HB＝HA+hAB＝68.200+4.379＝72.579m。fh＜fh容，说明观测测结果符符合精度度要求。。微倾式水水准仪的的检验与与校正1.微倾式水水准仪应应满足的的几何条条件主要轴线线有：圆水准轴轴L′L′管水准轴LL视准轴CC纵轴（竖轴轴）VV根据水准测测量的原理理，水准仪仪应满足的的主要条件是是LL∥CC。两个次要条条件：①L′L′∥∥VV；②十字丝中中丝⊥VV。2.微倾式水准准仪的检验验与校正(1)圆水准轴平平行于仪器器竖轴的检验与校校正①目的通通过检校校，可使仪仪器圆水准准气泡居中中时，仪器器竖轴基本本竖直。②检校方法法一、微倾式式水准仪的的检验与校校正(2)十字丝中丝丝垂直于仪仪器竖轴的检验与校校正①目的通通过检校校使十字丝丝中丝垂直直于仪器竖竖轴，当竖竖轴竖直时时，中横丝丝处于于水平位置置，即用中中横丝任何何位置在水水准尺上截截得的读数数都是相同同的。②检校方法法(3)水准管轴平平行于视准准轴的检验与校校正①目的使水准管轴轴平行于视视准轴，当当水准管气气泡居中时时，视准轴轴处于水平平位置，即即获得一条条水平视线线。视准轴和水水准管轴在在竖直面上上投影是否否平行的检检验，称为为i角检验，是水准仪仪检校的重重点。在水平面上上投影是否否平行的检检验，称为为交叉误差检检验。2.微倾式水准准仪的检验验与校正②检验方法当仪器安置置在中点时时，hAB＝（a1－x）－（b1－x）＝a1－b1无论仪器是是否存在i角，在中点上测测得的高差差始终是正正确的。②检验方法将水准仪搬搬至距B点（或A点）2m～3m处，精平后后分别读取取A点和B点上水准尺尺的读数a2和b2，则hAB′＝a2－b2△h＝hAB′－hABi角的计算公公式为：对于DS3水准仪，一一般要求i角不得大于于20″。(3)水准管轴平平行于视准准轴的检验验与校正③校正方法仪器靠近B点处，根据b2和hAB计算出A尺上的正确确读数为：a2′＝b2+hAB校正时，保持水水准仪位置置不动，转转动微倾螺螺旋，使A尺上的读数数对准正确确读数a2′，此时视准准轴处于水水平位置，，水准管轴轴倾斜。用用校正针稍稍松水准管管一端的左左、右两个个校正螺丝丝，再拔动动上下两个个校正螺丝丝，直到水水准管气泡泡居中。五、水准测测量的误差差分析一）仪器误误差1．仪器检校校后的残余余误差若保持前后后视距相等等，i角对高差的影影响可以消消除或削弱弱。2．水准尺分分划误差3．水准尺零零点误差在观测过程程中，以两两根标尺交交替放置，，并使每一一测段的测站数为偶偶数，可以消除除一对水准准尺黑面零零点差的影影响。二）观测误误差1．水准管气气泡居中误误差每次读数前前，都应使使水准管气气泡严格居居中。2．视差应随时注意意消除视差。3．读数误差差主要是估读读毫米值的的误差。4．标尺倾斜斜误差若水准尺不不竖直，始始终使标尺尺上的实际际读数大于于应读数。。读数时，，应将标尺尺扶直。。三）外界条条件的影响响1.仪器下沉在一个测站站观测时，，采用“后一前一前前一后”的观测顺序序，可削弱弱仪器下沉沉对高差的的影响。2．尺垫下沉沉对同一水准准路线采用用往返测高差差取平均的方法，可可削弱此项项误差的影影响。3．地球曲率率和大气折折光的影响响地球曲率对对高差的影影响c=S2/2Rc为地球曲率差差。当仪器距后后、前标尺尺的距离相相等时，可可消除地球球曲率对高高差的影响响。3．地球曲率率和大气折折光的影响响大气折光引引起的读数数误差称为为大气折光差差。消除或减弱弱大气折光光差影响的的措施：采用前后视视距相等的的方法，选择成像清清晰的时间间观测，，视线离地面面的高度不不小于0.3m。地球曲率c和大气折光光r的联合影响响称为球气差f，f＝c－r4．温度风力力的影响在阳光下观观测时应撑撑伞应选择有利利的气侯条条件二、导线测测量一、概述二、导线测测量的外业业工作三、导线测测量的内业业计算一、概述述导线测量是是平面控制制测量的一一种方法。。所谓导线就是由测区区内选定的的控制点组组成的连续续折线，见见右图所示示。1、导线的形形式闭合导线附合导线支导线2、导线的等等级导线测量的的主要技术术要求测量等级附(闭)合导线长度(km)边数每边测距中误差(mm)单位权中误差(″)导线全长相对闭合差方位角闭合差(″)三等≤18≤9≤±14≤±1.8≤1/52000≤±3.6四等≤12≤12≤±10≤±2.5≤1/35000≤±5一级≤6≤12≤±14≤±5.0≤1/17000≤±10二级≤3.6≤12≤±11≤±8.0≤1/11000≤±16注：1.n———测站数；；以以测角中中误差为单单位权中误误差2.高等级公路路适用一级级导线，其其余公路适适用二级导导线二、导线测测量的外业业工作(6)导线点应尽尽量靠近路路线位置。。1、选点点实地选点时时应注意下列几几点：(1)导线点应选选在地势较较高、视野野开阔的地地点，便于于施测周围围地形；(2)相邻两导线线点间要互互相通视，，便于测量量水平角：：(3)导线应沿着着平坦、土土质坚实的的地面设置置，以便于于丈量距离离；(4)导线边长要要选得大致致相等，相相邻边长不不应悬殊过过大；(5)导线点位置置须能安置置仪器，便便于保存。。导线点点之标标记图图草图导线点相关位置P3李庄7.23m化肥厂8.15m独立树6.14m

1、选点2、测角角导线的水平平角即转折折角，是用用经纬仪按按测回法进行观测的。在导导线点上可可以测量导导线前进方方向的左角或右角。3、量距距导线采用普通钢尺丈丈量导线边长或或用全站仪进行行导线边长测测量。请参参阅有有关知知识单单元内内容。。三、导导线测测量的的内业业计算算1、坐标标计算算的基基本公公式（1）．根根据已已知点点的坐坐标及及已知知边长长和坐坐标方方位角角计算算未知知点的的坐标标，即即坐标标的正算。1、坐标标计算算的基基本公公式（2）．由由两个个已知知点的的坐标标反算算其坐坐标方方位角角和边边长，，即坐坐标的的反算。1、坐标标计算算的基基本公公式需要指指出的的是：：按坐坐标反反算公公式计计算出出来的的坐标标方位位角是是有正正负号号的，，因此此，还还应按按坐标标增量量ΔX和ΔY的正负负号最最后确确定AB边的坐坐标方方位角角。也就是是当X＞０时时，应应给AB加360；当X＜０时时，应应给AB加180才是所所求AB边的坐坐标方方位角角AB。2、坐标标方位位角的的推算算为了计计算导导线点点的坐坐标，，首先先应推推算出出导线线各边边的坐坐标方方位角角（以以下简简称方方位角角）。。180°前的正正负号号取用用：是当当α后＜180°时，用用“+”号；当当α后＞180°时，用用“–”号。导导线的的转折折角是是左角角(β左)就加上上；右右角(β右)就减去去。3、闭合合导线线的坐坐标计计算（１））．角角度闭闭合差差的计计算与与调整整式中：：n——闭合导导线的的转折折角数数；∑测——观测角角的总总和。。各内角角的改改正数数之和和应等等于角角度闭闭合差差，但但符号号相反反，即∑∑Vβ=–fβ。改正正后的的各内内角值值之和和应等等于理理论值值，即即∑βi=(n-2)·180°。3、闭合合导线线的坐坐标计计算（2）．坐坐标方方位角角推算算（如如前所所述））（3）．坐坐标增增量的的计算算（4）．坐坐标增增量闭闭合差差的计计算若K≤K允，则表表明导导线的的精度度符合合要求求，否否则应应查明明原因因进行行补测测或重重测。。（4）．坐坐标增增量闭闭合差差的调调整设ＶΔXi、ＶΔYi分别为为纵、、横坐坐标增增量的的改正正数，，即:则改正后后的坐标标增量量应为为：所有坐坐标增增量改正数数的总总和，其数数值应应等于坐坐标增增量闭闭合差差而符符号相相反，即：：（4）．坐坐标增增量闭闭合差差的调调整改正后后的坐标标增量量应为为：（5）．坐坐标推推算用改正正后的的坐标标增量量，就就可以以从导导线起起点的的已知知坐标标依次次推算算其它它导线线点的的坐标标，即即：XA=536.27mYA=328.74mA148°43’18"115.10100.09108.3294.3867.85A1234A1234112°22’24”97°03’00”105°17’06”101°46’24”123°30’06”（6）．闭合合导线线坐标标计算算示例例点号转折角

(右)

°’

”改正后转折角

°’

”方向角

°’

”边长

D(m)

坐标增量(米)XY改正后增量(米)

XY坐标(米)

XY点号A1234A19703001051706101462412330061122224+12+12+12+12+12484318

1314006

2062248

2843612

3410554

484318

485.47

+0.09

-0.08

54000009703121051718101463612330181122236115.10100.09108.3294.3867.58+75.93-66.54-97.04+23.80+63.94+86.50+74.77-48.13-91.33-21.89-2-2-2-2-1-2-2-2-1-1612.18545.62448.56472.34415.26490.05441.94350.621234A536.27536.27328.74328.74A闭合导导线坐坐标计计算表表+75.91-66.56-97.06+23.78+63.93+86.52+74.79-48.11-91.32-21.880022fx=+0.09fy=-0.085395900理=540°00’00”f=∑

测-∑

理=-60”∑

容=±60=±134”4、附合合导线线的坐坐标计计算附合导导线的的坐标标计算算方法法与闭闭合导导线基基本上上相同同，但但由于于布置置形式式（见见下图图）不不同，，且附附合导导线两两端与与已知知点相相连，，因而而只是是角度度闭合合差与与坐标标增量量闭合合差的的计算算公式式有些些不同同。下下面介介绍这这两项项的计计算方方法：：（1）.角度度闭闭合合差差的的计计算算附合合导导线线角角度度闭闭合合差差的的一一般般形形式式可可写写为为：：（2）．．坐坐标标增增量量闭闭合合差差的的计计算算附合合导导线线坐坐标标增增量量闭闭合合差差的的调整整方方法法以及及导导线线精度度的的衡衡量量均与与闭闭合合导导线线相相同同。三、、高高程程放放样样一））要要点点：：根根据据已已知知高高程程点点，，用用水水准准测测量量的的方方法法进进行行。。二））逐逐桩桩高高程程计计算算：1．纵纵断断面面设设计计成成果果：：变坡坡点点桩桩号号BPD变坡坡点点设设计计高高程程H竖曲曲线线半半径径RRH三、、高高程程放放样样一））要要点点：：根根据据已已知知高高程程点点，，用用水水准准测测量量的的方方法法进进行行。。二））逐逐桩桩高高程程计计算算：2．竖竖曲曲线线要要素素的的计计算算公公式式：：变坡坡角角