1、沉降觀測(cè)(二等水準(zhǔn)測(cè)量)實(shí)訓(xùn)一、目 的1、通過一條水準(zhǔn)環(huán)線的施測(cè)，掌握二等精密水準(zhǔn)測(cè)量的觀測(cè)和記錄，使所學(xué)知識(shí)得到一次實(shí)際的應(yīng)用。、熟悉精密水準(zhǔn)測(cè)量的作業(yè)組織和一般作業(yè)規(guī)程。二、要 求、熟悉DS1型水準(zhǔn)儀的構(gòu)造及使用方法,銦瓦尺的讀數(shù)方法及掌握測(cè)量過程中的技術(shù)要領(lǐng);、掌握計(jì)算環(huán)線閉和差。三、儀器及工具DS1型精密水準(zhǔn)儀一臺(tái)，銦瓦水準(zhǔn)尺一對(duì)，尺墊一副，扶桿四根，50m皮尺一把，記錄板一塊，自備鉛筆，小刀和記錄手薄。1、精密水準(zhǔn)儀的構(gòu)造 精密水準(zhǔn)儀主要用于國(guó)家一、二等水準(zhǔn)測(cè)量和高精度的工程測(cè)量中，例如建筑物沉降觀測(cè)，大型精密設(shè)備安裝等測(cè)量工作。精密水準(zhǔn)儀的構(gòu)造與DS3水準(zhǔn)儀根本相同，也是由望遠(yuǎn)鏡、

2、水準(zhǔn)器和基座三局部組成。其不同之點(diǎn)是：水準(zhǔn)管分劃值較小，一般為10"/2mm；望遠(yuǎn)鏡放大率較大，一般不小于40倍；望遠(yuǎn)鏡的亮度好，儀器結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，受溫度的變化影響小等。為了提高讀數(shù)精度，精密水準(zhǔn)儀設(shè)有光學(xué)測(cè)微器，如所示是其工作原理示意圖，它由平行玻璃板、傳動(dòng)桿、測(cè)微輪和測(cè)微尺等部件組成。平行玻璃板裝置在望遠(yuǎn)鏡物鏡前，其旋轉(zhuǎn)軸與平行玻璃板的兩個(gè)平面相平行，并與望遠(yuǎn)鏡的視準(zhǔn)軸成正交。平行玻璃板通過傳動(dòng)桿與測(cè)微尺相連。測(cè)微尺上有100個(gè)分格，它與水準(zhǔn)尺上一個(gè)分格1cm或5mm相對(duì)應(yīng)，所以測(cè)微時(shí)能直接讀到0.1mm或0.05mm。當(dāng)平行玻璃板與視線正交時(shí)，視線將不受平行玻璃板的影響，對(duì)準(zhǔn)水準(zhǔn)尺

3、上B處，讀數(shù)為146cm+a。轉(zhuǎn)動(dòng)測(cè)微帶動(dòng)傳動(dòng)桿，使平行玻璃板繞旋轉(zhuǎn)軸俯仰一個(gè)小角，這時(shí)視線不再與平行玻璃板面垂直，而受平等玻璃板折射的影響，使得視線上下平移。當(dāng)視線下移對(duì)準(zhǔn)水準(zhǔn)尺上146cm分劃時(shí)，從測(cè)微分劃尺上可讀出a的數(shù)值。如所示是我國(guó)北京測(cè)繪儀器廠生產(chǎn)的DS1級(jí)水準(zhǔn)儀，光學(xué)測(cè)微器最小讀數(shù)為0.05mm。2、精密水準(zhǔn)尺的構(gòu)造精密水準(zhǔn)儀必須配有精密水準(zhǔn)尺。這種水準(zhǔn)尺一般都是在木質(zhì)尺身的槽內(nèi)，引張一根因瓦合金帶。在帶上標(biāo)有刻劃，數(shù)字注在木尺上。精密水準(zhǔn)尺的分劃值有1cm如圖a和0.5cm如圖b兩種,DS1級(jí)水準(zhǔn)儀配套用的精密水準(zhǔn)尺，為0.5cm分劃，該尺只有根本分劃而無輔助分劃。左面一排分劃

4、為奇數(shù)值，右面一排分劃為偶數(shù)值；右邊注記為米數(shù)，左邊注記為分米數(shù)。小三角形表示半分米處，長(zhǎng)三角形表示分米的起始線。厘米分劃的實(shí)際間隔為5mm，尺面值為實(shí)際長(zhǎng)度的兩倍；所以，用此水準(zhǔn)尺觀測(cè)高差時(shí)，須除以2才是實(shí)際高差值。四、精密水準(zhǔn)儀的使用方法水準(zhǔn)儀的使用包括儀器的安置、粗略整平、瞄準(zhǔn)水準(zhǔn)尺、精平和讀數(shù)等操作步驟。 一、安置水準(zhǔn)儀 翻開三腳架并使高度適中，目估使架頭大致水平，檢查腳架腿是否安置穩(wěn)固，腳架伸縮螺旋是否擰緊，然后翻開儀器箱取出水準(zhǔn)儀，置于三腳架頭上用連接螺旋將儀器牢固地固連在三腳架頭上。 二、粗略整平 粗平是借助圓水準(zhǔn)器的氣泡居中，使儀器豎軸大致鉛垂，從而視準(zhǔn)軸粗略水平。在整平的過程

5、中，氣泡的移動(dòng)方向與左手大拇指運(yùn)動(dòng)的方向致。 三、瞄準(zhǔn)水準(zhǔn)尺 首先進(jìn)行目鏡對(duì)光，即把望遠(yuǎn)鏡對(duì)著明亮的背景，轉(zhuǎn)動(dòng)目鏡對(duì)光螺旋，使十字絲清晰。再松開制動(dòng)螺旋，轉(zhuǎn)動(dòng)望遠(yuǎn)鏡，用望遠(yuǎn)鏡筒上的照門和準(zhǔn)星瞄準(zhǔn)水準(zhǔn)尺，擰緊制動(dòng)螺旋。然后從望遠(yuǎn)鏡中觀察；轉(zhuǎn)動(dòng)物鏡對(duì)光螺旋進(jìn)行對(duì)光，使目標(biāo)清晰，再轉(zhuǎn)動(dòng)微動(dòng)螺旋，使豎絲對(duì)準(zhǔn)水準(zhǔn)尺。 當(dāng)眼睛在目鏡端上下微微移動(dòng)時(shí)，假設(shè)發(fā)現(xiàn)十字絲與目標(biāo)影像有相對(duì)運(yùn)動(dòng)，這種現(xiàn)象稱為視差。產(chǎn)生視差的原因是目標(biāo)成像的平面和十字絲平面不重合。由于視差的存在會(huì)影響到讀數(shù)的正確性，必須加以消除。消除的方法是重新仔細(xì)地進(jìn)行物鏡對(duì)光，直到眼睛上下移動(dòng)，讀數(shù)不變?yōu)橹埂４藭r(shí)，從目鏡端見到十字絲與目標(biāo)的像都十

6、分清晰。 四、精平與讀數(shù) 眼睛通過位于目鏡左方的符合氣泡觀察窗看水準(zhǔn)管氣泡，右手轉(zhuǎn)動(dòng)微傾螺旋，使氣泡兩端的像吻合，即表示水準(zhǔn)儀的視準(zhǔn)軸已精確水平。這時(shí)，即可用十字絲的中絲在尺上讀數(shù)?，F(xiàn)在的水準(zhǔn)儀多采用倒像望遠(yuǎn)鏡，因此讀數(shù)時(shí)應(yīng)從小往大，即從上往下讀。先估讀毫米數(shù)，然后報(bào)出全部讀數(shù)。 精平和讀數(shù)雖是兩項(xiàng)不同的操作步驟，但在水準(zhǔn)測(cè)量的實(shí)施過程中，卻把兩項(xiàng)操作視為一個(gè)整體；即精平后再讀數(shù)，讀數(shù)后還要檢查管水準(zhǔn)氣泡是否完全符合。只有這樣，才能取得準(zhǔn)確的讀數(shù)。精密水準(zhǔn)儀的操作方法與一般水準(zhǔn)儀根本相同，不同之處是用光學(xué)測(cè)微器測(cè)出缺乏一個(gè)分格的數(shù)值。即在儀器精確整平用微傾螺旋使目鏡視場(chǎng)左面的符合水準(zhǔn)氣泡半像吻

7、合后，十字絲橫絲往往不恰好對(duì)準(zhǔn)水準(zhǔn)尺上某一整分劃線，這時(shí)就要轉(zhuǎn)動(dòng)測(cè)微輪使視線上、下平行移動(dòng)使十字絲的楔形絲正好夾住一個(gè)整分劃線，如所示，被夾住的分劃線讀數(shù)為1.97m。視線在對(duì)準(zhǔn)整分劃過程中平移的距離顯示在目鏡右下方的測(cè)微尺讀數(shù)窗內(nèi)，讀數(shù)為1.50mm。所以水準(zhǔn)尺的全讀數(shù)為1.97+0.0015=1.9715m，而其實(shí)際讀數(shù)是全讀數(shù)除以2，即0.98575m。五、觀測(cè)時(shí)間及氣象條件水準(zhǔn)觀測(cè)應(yīng)在標(biāo)尺分化線成像清析而穩(wěn)定時(shí)進(jìn)行。以下情況下不應(yīng)進(jìn)行觀測(cè)：a)日出后及日落前30min內(nèi)；b)太陽中天前后各約2h內(nèi)可根據(jù)地區(qū)、季節(jié)及氣候情況，適當(dāng)增減，最短間歇時(shí)間不短于2h；c)標(biāo)尺分劃線影像劇烈跳動(dòng)時(shí)

8、；d)氣溫突變時(shí)；e)風(fēng)力過大而使標(biāo)尺及儀器不能穩(wěn)定時(shí)。六、實(shí)習(xí)步驟、人員組成精密水準(zhǔn)觀測(cè)組由67人組成，具體分工是：觀測(cè)一人，記錄一人，扶尺二人，量距二人。、限差及作業(yè)規(guī)定、視線高度不得低于0.5m，視線長(zhǎng)度一般取不大于50m，前后視距差應(yīng)小于1m。測(cè)段距離累積差小于3m。、一測(cè)段的測(cè)站數(shù)布置成偶數(shù)，儀器和前后標(biāo)尺應(yīng)盡量在一條直線上。、觀測(cè)時(shí)要注意消除視差，氣泡嚴(yán)格居中，各種螺旋均應(yīng)旋進(jìn)方向終止。、視距讀至1mm，基輔分劃讀至0.1mm，基輔高差之差0.6mm。、上絲與下絲的平均值與中絲根本分劃之差，對(duì)于0.5cm刻劃標(biāo)尺應(yīng)1.5mm，對(duì)于1.0cm刻劃標(biāo)尺應(yīng)3.0mm。、各項(xiàng)記錄正確整齊，

9、清晰，嚴(yán)禁涂改。原始讀數(shù)的米、分米值有錯(cuò)時(shí)，可以整齊地劃去，現(xiàn)場(chǎng)更正，但厘米及其以下讀數(shù)一律不得更改，如有讀錯(cuò)記錯(cuò)，必須重測(cè)，嚴(yán)禁涂改。、每一站上的記錄、計(jì)算待檢查全部合格后才可遷站。、測(cè)完一閉合環(huán)計(jì)算環(huán)線閉合差，其值應(yīng)小于±mm，為環(huán)線長(zhǎng)度，以公里為單位。、觀測(cè)程序精密水準(zhǔn)測(cè)量中采用如下的觀測(cè)程序：往測(cè)奇數(shù)站的觀測(cè)程序?yàn)椋汉笄扒昂笸鶞y(cè)偶數(shù)站的觀測(cè)程序?yàn)椋呵昂蠛笄胺禍y(cè)奇數(shù)站的觀測(cè)程序?yàn)椋呵昂蠛笄胺禍y(cè)偶數(shù)站的觀測(cè)程序?yàn)椋汉笄扒昂笤谝粋€(gè)測(cè)站上的觀測(cè)步驟以往測(cè)奇數(shù)站為例為：、首先將儀器粗略整平。首先，將三腳架放置平穩(wěn)，盡量使三腳架的承臺(tái)水平，測(cè)站在松軟土質(zhì)條件下的，應(yīng)用腳將三腳架的三個(gè)腳踩

10、入泥土中，使其平穩(wěn)，其次，將儀器置于三腳架承臺(tái)上，用固定螺母固定，使其不能移動(dòng)，第三，粗平，將粗平水準(zhǔn)管的其中一個(gè)與水準(zhǔn)儀基座的一邊保持平行，調(diào)節(jié)水準(zhǔn)管與基座齊平一邊的兩個(gè)腳螺旋，使水準(zhǔn)管氣泡居中，然后，調(diào)節(jié)另一個(gè)腳螺旋，使另一側(cè)的粗平水準(zhǔn)管氣泡居中，最后，轉(zhuǎn)動(dòng)照準(zhǔn)部，檢驗(yàn)兩個(gè)粗平水準(zhǔn)管氣泡是否居中，不居中繼續(xù)調(diào)節(jié)，假設(shè)居中那么進(jìn)行下步操作；、瞄準(zhǔn)。望遠(yuǎn)鏡對(duì)準(zhǔn)后視水準(zhǔn)標(biāo)尺，轉(zhuǎn)動(dòng)傾斜螺旋使符合水準(zhǔn)氣泡兩端影像別離不得大于3mm，用上、下視距絲平分水準(zhǔn)標(biāo)尺的相應(yīng)根本分劃讀取視距。讀數(shù)時(shí)標(biāo)尺分劃的位數(shù)和測(cè)微器的第一位數(shù)共四個(gè)數(shù)字要連貫出。、接著轉(zhuǎn)動(dòng)傾斜螺旋使氣泡影像精密符合，并轉(zhuǎn)動(dòng)測(cè)微螺旋使楔形絲照

11、準(zhǔn)根本分劃，讀分劃線三位數(shù)和測(cè)微器三位數(shù)。、旋轉(zhuǎn)望遠(yuǎn)鏡照準(zhǔn)前視水準(zhǔn)尺，使氣泡精密居中，用楔形絲照準(zhǔn)根本分劃并讀數(shù)，然后按下、上絲視距絲讀取視距。、用楔形絲對(duì)準(zhǔn)輔助分劃進(jìn)行讀數(shù)。、再轉(zhuǎn)向后視標(biāo)尺，轉(zhuǎn)動(dòng)傾斜螺旋使氣泡影像精密符合，進(jìn)行輔助分劃的讀數(shù)。至此一個(gè)測(cè)站的觀測(cè)工作結(jié)束。以上為奇數(shù)的后前前后觀測(cè)程序，偶數(shù)站的觀測(cè)程序?yàn)榍昂蠛笄啊?、間歇與檢測(cè)1觀測(cè)間歇時(shí)，最好在水準(zhǔn)點(diǎn)上結(jié)束。否那么，應(yīng)在最后一站選擇兩個(gè)堅(jiān)穩(wěn)可靠、光滑突出、便于放置標(biāo)尺的固定點(diǎn)，作為間歇點(diǎn)。如無固定點(diǎn)可選擇，那么間歇前應(yīng)對(duì)最后兩測(cè)站的轉(zhuǎn)點(diǎn)尺樁用尺臺(tái)作為轉(zhuǎn)點(diǎn)尺承時(shí)，可用帶三個(gè)帶帽釘?shù)哪緲蹲鐾咨瓢仓?，作為間歇點(diǎn)。2間歇后應(yīng)對(duì)間歇點(diǎn)

12、進(jìn)行檢測(cè)，比擬任意兩尺承點(diǎn)間歇前后所測(cè)高差，假設(shè)符合限差要求，即可由此起測(cè)，假設(shè)超過限差，可變動(dòng)儀器高度再測(cè)一次，如仍超過限差，應(yīng)從上一水準(zhǔn)點(diǎn)起測(cè)。3檢測(cè)成果應(yīng)在計(jì)算手簿中保存，但計(jì)算高差時(shí)不采用。七、外業(yè)計(jì)算 水準(zhǔn)測(cè)量外業(yè)計(jì)算的工程： a外業(yè)手簿的計(jì)算； b外業(yè)高差和概略高程表的編算； c每千米水準(zhǔn)測(cè)量偶然中誤差的計(jì)算； d附合路線與環(huán)線閉合差的計(jì)算； e每千米水準(zhǔn)測(cè)量全中誤差的計(jì)算。 1、外業(yè)高差和概略高程表的編算略 2、偶然中誤差的計(jì)算在測(cè)量時(shí)，即使排除了產(chǎn)生系統(tǒng)誤差的因素實(shí)際上不可能也沒有必要絕對(duì)排除，進(jìn)行了精心的觀測(cè)，仍然會(huì)存在一定的誤差，這類由于偶然的或不確定的因素所造成的每一次測(cè)

13、量值的無規(guī)那么變化漲落，叫做偶然誤差，或隨機(jī)誤差。由于實(shí)踐和理論證明，觀測(cè)誤差服從正態(tài)分布，為了衡量誤差分布的密集或離散的程度，對(duì)一系列帶有偶然誤差的觀測(cè)值，運(yùn)用概率統(tǒng)計(jì)的方法來消除他們之間的不均值，求出未知量的最可靠值，評(píng)定測(cè)量成果的精度和質(zhì)量，測(cè)量上就引入了統(tǒng)計(jì)學(xué)中的標(biāo)準(zhǔn)差，把它稱為中誤差，測(cè)角、測(cè)邊和測(cè)高差都有中誤差，但只有高程才有全中誤差。 每千米水準(zhǔn)測(cè)量偶然中誤差M按以下計(jì)算式計(jì)算：M=±/R/4*N 式中 -測(cè)段往返測(cè)高差不符值,單位為毫米(mm); R-測(cè)段長(zhǎng)度,單位為千米(km) N-測(cè)段數(shù) 3、全中誤差的計(jì)算根據(jù)環(huán)線閉合差和相應(yīng)環(huán)的水準(zhǔn)路線周長(zhǎng)而計(jì)算的中誤差，也稱水

14、準(zhǔn)測(cè)量每千米距離的高差中數(shù)的全中誤差。 每千米水準(zhǔn)測(cè)量全中誤差Mw按以下計(jì)算式計(jì)算：Mw=±WW/F/N 式中 W-經(jīng)過各項(xiàng)改正后的水準(zhǔn)環(huán)閉合差，單位為毫米(mm); F-水準(zhǔn)環(huán)線周長(zhǎng)單位為千米(km) N-水準(zhǔn)環(huán)數(shù) 4、平差的計(jì)算 每測(cè)完一個(gè)閉合水準(zhǔn)路線后，會(huì)累計(jì)產(chǎn)生一個(gè)誤差，計(jì)算該誤差是否在誤差允許范圍內(nèi)后，如果不滿足，應(yīng)重新測(cè)量這一閉合水準(zhǔn)線路，如果誤差在允許范圍內(nèi)，那么需要將誤差平均到每個(gè)測(cè)站上，即平差。 二等水準(zhǔn)測(cè)量允許誤差采用以下公式計(jì)算 f允= - L為閉合水準(zhǔn)線路長(zhǎng)度，單位KM 平差采用以下公式計(jì)算 Ni=-F實(shí)*Li/L Ni為第i站平差數(shù), F實(shí)為閉合水準(zhǔn)路線實(shí)際誤差數(shù), Li為第i站長(zhǎng)度,L為閉合水準(zhǔn)路線總長(zhǎng)度。八、考前須知、觀測(cè)前30min，應(yīng)將儀器置于露天陰影下，使儀器與外界氣溫趨于一致；2、在連續(xù)各測(cè)站上安置水準(zhǔn)儀三腳架時(shí)，應(yīng)使其中兩腳與水準(zhǔn)路線的方向平行，而第三腳輪換置于測(cè)量方向的左側(cè)和右側(cè)；3、除路線轉(zhuǎn)彎外，每一測(cè)站上儀器與前后標(biāo)尺的三個(gè)位置應(yīng)盡量在一條直線上；4、不應(yīng)為了增加標(biāo)尺讀數(shù)而將尺樁臺(tái)安置在壕坑中；5、在觀測(cè)中，不允許為通過限差規(guī)定而湊數(shù)，以免成果失去真實(shí)性；6、記錄員除了記錄和計(jì)算外，還