测量教案章水准测量

测量教案章水准测量第一页，共五十七页，编辑于2023年，星期一§2.1水准测量原理

水准仪——水平视线，读取水平视线在标尺上的读数，水准测量方向——A→B。A尺——后视尺，读数a——后视读数。B尺——前视尺，读数b——前视读数。第二页，共五十七页，编辑于2023年，星期一A→B高差hAB=a－bA点高程HA已知，求出B点高程HB=HA+hAB视线高程

Hi=HA+aB点高程HB=Hi

－b常用于施工测量，放样点的高程。第三页，共五十七页，编辑于2023年，星期一A，B两点相距较远时，连续水准测量。中间设置转点(TP)，放置尺垫。h1=a1－b1，h2=a2－b2，h3=a3－b3，……，hn=an－bn。hAB=h1＋h2＋h3＋……＋hn=ΣhihAB=Σai－Σbi第四页，共五十七页，编辑于2023年，星期一§2.2水准测量的仪器与工具

水准仪，水准尺，尺垫。第五页，共五十七页，编辑于2023年，星期一微倾式水准仪调整微倾螺旋→管水准气泡居中→水平视线，水准仪——望远镜、水准器、基座。第六页，共五十七页，编辑于2023年，星期一1)望远镜作用——照准竖立水准尺并读取水准尺上的读数。组成——物镜、调焦透镜、十字丝分划板、目镜。倒像望远镜，正像望远镜。视准轴CC——物镜中心与十字丝分划板中心连线。中丝——读取视准轴CC与标尺交点的读数。上下丝——读取水准仪到标尺的距离(视距)。第七页，共五十七页，编辑于2023年，星期一十字丝分划板结构——安装在金属圆环上，用四颗校正螺丝固定在望远镜筒上。第八页，共五十七页，编辑于2023年，星期一视差：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(或明亮背景)，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。第九页，共五十七页，编辑于2023年，星期一望远镜对准天空(或明亮背景)旋转目镜调焦螺旋，使十字丝分划板清晰。第十页，共五十七页，编辑于2023年，星期一望远镜对准标尺，旋转物镜调焦螺旋，使标尺像清晰。第十一页，共五十七页，编辑于2023年，星期一2)水准器分类——圆水准器，管水准器。圆水准器轴L’L’——内圆弧中点的法线，气泡居中时，L’L’铅垂。圆水准器格值τ——内圆弧2mm弧长所对圆心角。DS3的τ=8′~10′。圆水准器轴L’L’∥竖轴VV，用于粗略整平仪器。第十二页，共五十七页，编辑于2023年，星期一管水准器轴LL——内圆弧中点切线，气泡居中时，LL水平。管水准器格值τ——内圆弧2mm弧长所对圆心角。DS3的τ=20″。管水准器轴LL∥望远镜视准轴CC，精确整平仪器。第十三页，共五十七页，编辑于2023年，星期一管水准器安装。管水准器符合棱镜系统，提高管水准气泡的居中精度。第十四页，共五十七页，编辑于2023年，星期一第十五页，共五十七页，编辑于2023年，星期一第十六页，共五十七页，编辑于2023年，星期一3)水准尺与尺垫水准尺：2m~5m，有四种类型，常用直尺。第十七页，共五十七页，编辑于2023年，星期一直尺——A、B尺，两把一对，每把有黑、红两面分划与注记。A尺——黑面分划0~3m，红面分划4.687m~7.687m。B尺——黑面分划0~3m，红面分划4.787m~7.787m。A、B尺黑面注记的零点差为0，红面注记的零点差为0.1m。第十八页，共五十七页，编辑于2023年，星期一第十九页，共五十七页，编辑于2023年，星期一2.375m1.150m0.710m正像望远镜观测标尺读数第二十页，共五十七页，编辑于2023年，星期一尺垫——转点处放置水准尺用。生铁铸成的三角形板座。第二十一页，共五十七页，编辑于2023年，星期一(3)微倾式水准仪的使用水准测量操作步骤：粗平→瞄准水准尺→精平→读数粗平——旋转脚螺旋，使圆水准器气泡居中。第二十二页，共五十七页，编辑于2023年，星期一瞄准：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，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，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。第二十三页，共五十七页，编辑于2023年，星期一第二十四页，共五十七页，编辑于2023年，星期一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，再从管水准器观察窗口查看符合情况。第二十五页，共五十七页，编辑于2023年，星期一从管水准器观察窗口查看符合情况第二十六页，共五十七页，编辑于2023年，星期一读数：倒像望远镜，从上向下读。m位与dm位直读标尺上的数字，cm为数格子，mm位估读。红黑面读数差为6295-1608=4687。第二十七页，共五十七页，编辑于2023年，星期一§2.3水准测量的方法与成果处理(1)水准点

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。为统一全国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称水准点(BM)，分地面点与墙上点。第二十八页，共五十七页，编辑于2023年，星期一(2)水准路线水准点之间进行水准测量所经过的路线。附合水准路线，闭合水准路线，支水准路线。检核条件——高差闭合差fh。附合水准路线：fh=Σhi－(HBM2－HBM1)。闭合水准路线：fh=Σhi－0=Σhi

。支水准路线：fh=Σh往＋Σh返。第二十九页，共五十七页，编辑于2023年，星期一(2)水准测量方法每站高差观测两次，以检核观测数据的正确性。1)两次仪器高法两次不同仪器高度的水平视线——(改变仪器高度应在10cm以上)测定相邻两点间的高差，图根水准测量两次高差之差应小于5mm，否则应重测。第三十页，共五十七页，编辑于2023年，星期一第三十一页，共五十七页，编辑于2023年，星期一2)双面尺法

读取每一把水准尺的黑面和红面分划读数，前、后视尺的黑面读数计算出一个高差，前后视尺的红面读数计算出另一个高差，两次高差之差应小于5mm，否则应重测。①瞄准后视点水准尺黑面分划→精平→读数；②瞄准后视点水准尺红面分划→精平→读数；③瞄准前视点水准尺黑面分划→精平→读数；④瞄准前视点水准尺红面分划→精平→读数。上述观测顺序简称为“后—后—前—前”。第三十二页，共五十七页，编辑于2023年，星期一第三十三页，共五十七页，编辑于2023年，星期一(5)水准测量成果处理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。附合水准路线——fh=Σhi－(H终－H起)。闭合水准路线——fh=Σhi－0=Σhi

。支水准路线——fh=Σh往＋Σh返。图根水准高差闭合差允许值fh允平坦地区——fh允=±40√L(mm)

山地——fh允=±12√n(mm)fh<fh允时，可以分配高差闭合差。原则：反号，按路线长Li(平坦)或测站数ni(山地)比例分配高差改正数Vi公式：第三十四页，共五十七页，编辑于2023年，星期一[例2-1]

按图根水准测量要求施测某附合水准路线观测成果，BM－A和BM－B为已知高程水准点，箭头为水准测量前进方向，路线上方的数字为测得的两点间的高差，路线下方数字为该段路线的长度，试计算待定点1，2，3点的高程。第三十五页，共五十七页，编辑于2023年，星期一计算高差闭合差fh

，限差fh允。fh=Σhi－(HB－HA)=4.330-(49.579-45.286)=0.037m=37mm

fh允=±40√L=±40√7.4=±109mmfh<fh允，可以分配闭合差。第三十六页，共五十七页，编辑于2023年，星期一§2.4微倾式水准仪的检验与校正(1)水准仪的轴线及其应满足的条件视准轴CC、管水准器轴LL、圆水准器轴L’L’、竖轴VV。应满足三个条件：①圆水准器轴L’L’∥竖轴VV；②十字丝分划板的横丝⊥竖轴VV；③管水准器轴LL∥视准轴CC。第三十七页，共五十七页，编辑于2023年，星期一水准仪的主要轴线第三十八页，共五十七页，编辑于2023年，星期一①圆水准器轴L’L’∥竖轴VV旋转脚螺旋→圆水准气泡居中；仪器绕竖轴旋转180°，气泡中心偏离圆水准器零点时，关系不满足，需要校正。旋转脚螺旋调整气泡偏移量的一半。松开圆水准器固定螺丝，旋转圆水准器校正螺丝→气泡中心移到圆水准器零点。第三十九页，共五十七页，编辑于2023年，星期一仪器再绕竖轴旋转180°，气泡中心与圆水准器的零点重合时，校正完毕，否则还需要重复前面的校正工作。勿忘拧紧固定螺丝。第四十页，共五十七页，编辑于2023年，星期一②十字丝分划板横丝⊥竖轴VV整平仪器，十字丝横丝一端对准远处一明显标志点，旋紧制动螺旋，旋转微动螺旋转动水准仪标志点始终在横丝上移动→横丝垂直于竖轴。否则，需要校正。第四十一页，共五十七页，编辑于2023年，星期一第四十二页，共五十七页，编辑于2023年，星期一旋下十字丝分划板护罩用螺丝刀松开四个压环螺丝按横丝倾斜的反方向转动十字丝组件，再检验。最后应拧紧四个压环螺丝。第四十三页，共五十七页，编辑于2023年，星期一③管水准器轴LL∥视准轴CC若不平行，则有i角。选择场地：平坦，A，B两点相距约80m，立尺。安置水准仪于两尺中间，观测高差hAB=a1－b1，不受i角影响。安置水准仪距B点2~3m处，观测高差h’AB=a2－b2

。两次高差之差Δh=h’AB－hAB。ρ”=206265，弧秒值。i”应小于20″，否则应校正。第四十四页，共五十七页，编辑于2023年，星期一求出点B尺正确读数：a’2=a2－Δh。旋转微倾螺旋，使十字丝横丝对准a’2

管水准气泡必然偏离中心，用校正针拨动管水准器一端的上、下两个校正螺丝使气泡的两个影像符合。第四十五页，共五十七页，编辑于2023年，星期一第四十六页，共五十七页，编辑于2023年，星期一第四十七页，共五十七页，编辑于2023年，星期一§2.5水准测量的误差及其削减方法仪器误差、观测误差和外界环境的影响(1)仪器误差

1)校正残余误差i角误差(大于20″才需要校正)，保持前、后视距相等。2)水准尺误差

检验水准尺每米间隔平均真长与名义长之差。区格式木质标尺，不应大于0.5mm。否则，应在所测高差中进行米真长改正。一对水准尺的零点差，在一水准测段的观测中安排偶数个测站予以消除。第四十八页，共五十七页，编辑于2023年，星期一(2)观测误差

1)管水准气泡居中误差设分划值τ″=20″/2mm，视线长为100m，气泡偏离居中位置0.5格由此引起的读数误差为5mm。每次读尺前应严格居中管水准气泡。2)读数误差mm位数字——十字丝横丝在标尺厘米分划内位置估读望远镜内看到的横丝宽度相对厘米分划格宽度比例决定了估读的精度，读数误差与望远镜的放大倍数及视线长有关，视线愈长，读数误差愈大，规范规定，使用DS3水准仪进行四等水准测量时，视线长≤80m。第四十九页，共五十七页，编辑于2023年，星期一3)水准尺倾斜读数时，水准尺应竖直。水准尺前后倾斜，在水准仪望远镜视场中不会察觉，由此引起的水准尺读数总是偏大。视线高度愈大→误差就愈大。在水准尺上安装圆水准器→保证尺子竖直。4)视差水准尺像没有准确成在十字丝分划板上，造成眼睛的观察位置不同时，读出的标尺读数也不同，由此产生读数误差。按操作规定进行目镜对光，物镜对光。第五十页，共五十七页，编辑于2023年，星期一(3)外界环境影响1)仪器下沉和尺垫下沉仪器或水准尺安置在软土或植被上→产生下沉。“后—前—前—后”的观测顺序，削弱仪器下沉的影响，往返观测取观测高差的中数，削弱尺垫下沉的影响。2)大气折光影响晴天，日光照射下，地面温度较高，靠近地面的空气温度也较高，其密度较上层为稀。水准仪的水平视线离地面越近，光线折射越大。规范规定，三、四等水准测量，应保证上、中、下三丝能读数，二等水准测量则要求下丝读数≥0.3m。

第五十一页，共五十七页，编辑于2023年，星期一3)温度影响日光照射水准仪，仪器各构件受热不匀引起不规则膨胀，影响仪器轴线间的正常关系→观测产生误差。观测时注意撑伞遮阳。