1、學(xué)習(xí)情景學(xué)習(xí)情景2 2：建立高程控制網(wǎng)：建立高程控制網(wǎng), ,進(jìn)行高程控制測(cè)量進(jìn)行高程控制測(cè)量工作情境描述：根據(jù)施工流程，建立完平面控制網(wǎng)然后進(jìn)行高程控制網(wǎng)的建立，高程控制需按規(guī)范要求根據(jù)施工現(xiàn)場(chǎng)情況選取控制點(diǎn)并利用測(cè)量?jī)x器將控制點(diǎn)高程引入到施工場(chǎng)地附近學(xué)習(xí)任務(wù)載體：高程控制建立教學(xué)內(nèi)容以商丘工學(xué)院校園為學(xué)習(xí)任務(wù)載體。學(xué)習(xí)任務(wù)查閱標(biāo)準(zhǔn)等文獻(xiàn)資料，擬定高程控制實(shí)施方案水準(zhǔn)儀的使用高程控制網(wǎng)的建立觀測(cè)數(shù)據(jù)記錄、處理和分析學(xué)習(xí)目標(biāo)正確識(shí)讀工程圖紙，準(zhǔn)確從中獲取相關(guān)信息根據(jù)工程類型制定高程控制網(wǎng)的方案，并分 析實(shí)施的可行性水準(zhǔn)路線的布設(shè)、施測(cè)、計(jì)算與分析2.1水準(zhǔn)測(cè)量原理高差法：設(shè)水準(zhǔn)測(cè)量是由A向B進(jìn)行

2、的，則A點(diǎn)為后視點(diǎn)，A點(diǎn)尺上的讀數(shù)a稱為后視讀數(shù)；B點(diǎn)為前視點(diǎn)，B點(diǎn)尺上的讀數(shù)b稱為前視讀數(shù)。因此，高差等于后視讀數(shù)減去前視讀數(shù)。 ABabHAHBhABHi大地水準(zhǔn)面前進(jìn)方向圖2-1 水準(zhǔn)測(cè)量原理 bahAB ABABhHH 2.2 DS3水準(zhǔn)儀和水準(zhǔn)測(cè)量的工具一、水準(zhǔn)儀的構(gòu)造（一）望遠(yuǎn)鏡望遠(yuǎn)鏡是構(gòu)成水平視線，瞄準(zhǔn)目標(biāo)并對(duì)水準(zhǔn)尺進(jìn)行讀數(shù)的主要部件。主要有物鏡、對(duì)光透鏡、十字絲網(wǎng)和目鏡構(gòu)成。各部作用：物鏡 成縮小倒立實(shí)像；對(duì)光透鏡 使像落在十字絲分劃板上；十字絲 對(duì)準(zhǔn)目標(biāo)，讀取水準(zhǔn)尺上讀數(shù)；目鏡 是使十字絲網(wǎng)目標(biāo)清晰，目鏡對(duì)光螺旋調(diào)節(jié)十字絲清晰度；十字絲分劃板構(gòu)造：由縱絲、橫絲、中絲組成。十字

3、絲交點(diǎn)與物鏡光心的連線，稱為望遠(yuǎn)鏡的視準(zhǔn)軸。 （二）水準(zhǔn)器 水準(zhǔn)器是整平儀器的裝置，有管水準(zhǔn)器（水準(zhǔn)管）和圓水準(zhǔn)器兩種。1水準(zhǔn)管 用來(lái)對(duì)水準(zhǔn)儀進(jìn)行精確整平。2圓水準(zhǔn)器 用來(lái)對(duì)水準(zhǔn)儀進(jìn)行粗略整平。（三）基座 起承上啟下的作用。主要有腳螺旋、軸座、地板和三角壓板構(gòu)成。用腳螺旋，可粗平儀器。 二水準(zhǔn)尺（一）雙面水準(zhǔn)尺：可用于三、四等水準(zhǔn)測(cè)量，分黑紅兩面，黑面以零起算，倒字注記，紅面從4.687或4.787起算（零點(diǎn)差），正字注記，零點(diǎn)差為4.687和4.787的兩根水準(zhǔn)組成一對(duì)。（二）塔尺：僅用于等外水準(zhǔn)測(cè)量中，注記有正字和倒字兩種。三尺墊 尺墊由生鐵鑄成，一般為三角形或圓形底板中央有一個(gè)突起的半球

4、形圓頂，下有三尖腳，使用時(shí)將三尖腳伸入地下、踩實(shí)。然后將水準(zhǔn)尺立于半球形的頂部，以防水準(zhǔn)尺下沉和點(diǎn)位移動(dòng)。2.3 水準(zhǔn)儀的使用基本操作步驟為：安置儀器粗平調(diào)焦與照準(zhǔn)精平與讀數(shù)。一、安置儀器和粗平 調(diào)腳架，高度適當(dāng)，撐穩(wěn)，架頭目估大致水平（盡量使前、后視距離相等）。然后取出水準(zhǔn)儀，用連接螺旋將儀器固定在三腳架上，固定，用腳螺旋使圓水準(zhǔn)器氣泡居中，稱為粗平。（注意：氣泡運(yùn)動(dòng)方向始終與左手大拇指指向一致）二、調(diào)焦與照準(zhǔn)1.目鏡調(diào)焦（使十字絲成像清晰）2.粗略照準(zhǔn)（照門和準(zhǔn)星連線對(duì)準(zhǔn)水準(zhǔn)尺）3.物鏡調(diào)焦（使水準(zhǔn)尺的像最清晰）4. 精確照準(zhǔn)（十字絲縱絲照準(zhǔn)水準(zhǔn)尺邊緣或中央）5.消除視差：反復(fù)仔細(xì)調(diào)節(jié)物鏡

5、、目鏡調(diào)焦螺旋，直至尺像與十字絲分劃板平面重合。三、精平與讀數(shù) 輕動(dòng)微傾螺旋，使氣泡兩端的像重合（注意：旋轉(zhuǎn)方向與左半側(cè)氣泡投影像的移動(dòng)方向一致），立即根據(jù)中絲讀取讀數(shù)。讀至毫米，一般讀四位數(shù)。讀完后在檢查氣泡是否居中，如不居中，應(yīng)再次精平，重新讀數(shù)。 2.4 水準(zhǔn)測(cè)量的施測(cè)方法一、水準(zhǔn)點(diǎn)和水準(zhǔn)路線（一）水準(zhǔn)點(diǎn)水準(zhǔn)點(diǎn)是水準(zhǔn)測(cè)量中測(cè)高程的依據(jù)，用BM表示（水準(zhǔn)測(cè)量中已知高程的點(diǎn)，稱為水準(zhǔn)點(diǎn)）。水準(zhǔn)點(diǎn)有兩種：永久性水準(zhǔn)點(diǎn)（須做點(diǎn)之記，以便尋找使用）臨時(shí)性水準(zhǔn)點(diǎn)（二）水準(zhǔn)路線 在水準(zhǔn)測(cè)量中，為了避免觀測(cè)、記錄和計(jì)算中發(fā)生人為誤差，并保證測(cè)量成果達(dá)到一定的精度要求，必須布設(shè)某種形式的水準(zhǔn)路線，利用一定

6、的條件來(lái)檢驗(yàn)所測(cè)成果的正確性。一般有以下三種形式：1.閉合水準(zhǔn)路線：檢驗(yàn)條件h理=02.附合水準(zhǔn)路線：檢驗(yàn)條件h理=HB-HA3.支水準(zhǔn)路線：檢驗(yàn)條件h往理=h返理三、水準(zhǔn)測(cè)量的測(cè)站檢驗(yàn)方法：目的：防止在測(cè)站上出現(xiàn)問(wèn)題，過(guò)程控制依據(jù)：“邊工作邊校核”方法：1.雙面尺法 （h5mm）2.雙儀器高法 （h5mm） 設(shè)變儀高約10cm3.雙儀回法 （h5mm）如兩次測(cè)的高差之差超過(guò)5mm，需重測(cè)。四、水準(zhǔn)測(cè)量成果計(jì)算 成果計(jì)算時(shí)，要先檢查野外觀測(cè)手薄，計(jì)算各點(diǎn)間高差，經(jīng)檢核無(wú)誤，計(jì)算高差閉合差。若符合精度要求，調(diào)整閉合差，最后求出各點(diǎn)的高程。（一）、水準(zhǔn)測(cè)量精度要求：fh容=40 （mm） 平地fh

7、容=12 （mm） 山地其中：Lkm，水準(zhǔn)路線長(zhǎng) n測(cè)站數(shù)nL16站時(shí)，用山地公式。如設(shè)計(jì)單位根據(jù)工程性質(zhì)有具體要求，應(yīng)按精度要求施測(cè)。 1.主要服務(wù)方面制、小地區(qū)的首級(jí)高程控國(guó)家高程控制網(wǎng)的加密、21 2.施測(cè)方法和要求等級(jí)視線長(zhǎng)度(m)前后視距差(m)前后視距累計(jì)差(m)紅黑面讀數(shù)差(mm)紅黑面高差之差(mm)三等603.06.02.03.0四等805.010.03.05.0(1)使用DS3水準(zhǔn)儀，紅黑雙面水準(zhǔn)尺施測(cè)(2)觀測(cè)程序?yàn)椋汉?黑) 前(黑) 前(紅) 后(紅)(3)限差要求(三、四等水準(zhǔn)測(cè)量限差)47874687NO.1NO.2一一對(duì)雙面水準(zhǔn)尺，紅面起點(diǎn)一根為對(duì)雙面水準(zhǔn)尺，紅

8、面起點(diǎn)一根為4.687m4.687m，另一根為，另一根為4.787m4.787m。測(cè)站編號(hào)點(diǎn)號(hào)后尺下絲前尺下絲方向及尺號(hào)中絲水準(zhǔn)尺讀數(shù)K+黑-紅平均高差上絲上絲后視距離前視距離黑色面紅色面前后視距差 累計(jì)差12(1) (2) (9) (11)(4) (5) (10) (12) 后后 前前后后-前前后后01前前02后后-前前后后02前前01后后-前前(3) (6) (15)(8) (7) (16)(14) (13) (17)1.5871.5871.2131.2131.4001.4000.7550.7550.3790.3790.5670.5675.2555.2556.1876.18737.437.

9、437.637.6-0.2-0.2-0.2-0.2-1-10 0+0.833+0.833+0.932+0.932+1+1+0.8325+0.83252.1112.1111.7371.7371.9241.9242.1862.1861.8111.8111.9981.9986.7866.7866.6116.61137.437.4 37.5 37.5-0.1-0.1-0.3-0.3-1-10 0-0.074-0.074 -0.175-0.175+1+1-0.0745-0.0745A轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)1轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)1轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)2 視距部分：視距部分： 后視距離后視距離(9)(1)(2) 前視距離前視距離(10)(4)(5) 前、后

10、視距差前、后視距差(11)(9)(10) 前、后視距累積差前、后視距累積差(12)本站本站(11)十前站十前站(12)高差部分：高差部分： 黑面所測(cè)高差黑面所測(cè)高差(15)(3)(6) 紅面所測(cè)高差紅面所測(cè)高差(16)(8)(7) 前視尺黑紅面讀數(shù)差前視尺黑紅面讀數(shù)差(13)(6)+K1(7) 后視尺黑紅面讀數(shù)差后視尺黑紅面讀數(shù)差(14)(3)+K2(8) 后尺與前尺讀數(shù)差之差后尺與前尺讀數(shù)差之差(17)=(14)(13) 應(yīng)等于黑紅面應(yīng)等于黑紅面所測(cè)高差之差，即所測(cè)高差之差，即 (17)(15)(16)0.1(1)(1)計(jì)算檢核計(jì)算檢核差差同同一一水水準(zhǔn)準(zhǔn)尺尺黑黑紅紅面面讀讀數(shù)數(shù)前前后后視視

11、距距累累計(jì)計(jì)差差前前后后視視距距差差(2)(2)測(cè)站檢核：黑、紅面高差之差的計(jì)算測(cè)站檢核：黑、紅面高差之差的計(jì)算(3)(3)路線檢核：水準(zhǔn)路線閉合差的計(jì)算路線檢核：水準(zhǔn)路線閉合差的計(jì)算2.5三角高程測(cè)量原理 三角高程測(cè)量是根據(jù)兩點(diǎn)間的水平距離和垂直角，計(jì)算兩點(diǎn)間的高差。ABivD hAB tanD大地水準(zhǔn)面大地水準(zhǔn)面HAHB A、B兩點(diǎn)間的高差hAB為：viDhABAB tan B點(diǎn)的高程HB為：viDHhHHABAABAB tan2三角高程測(cè)量的對(duì)向觀測(cè) 三角高程測(cè)量一般應(yīng)進(jìn)行對(duì)向觀測(cè)，亦稱直、反覘觀測(cè)。 三角高程測(cè)量對(duì)向觀測(cè)，所求得的高差較差不應(yīng)大于0.4D（m），其中D為水平距離，以km

12、為單位。若符合要求，取兩次高差的平均值作為最終高差。3三角高程測(cè)量的施測(cè) （1）將安置經(jīng)緯儀在測(cè)站A上，量?jī)x器高i和覘標(biāo)高v。 （2）用十字絲的中絲瞄準(zhǔn)B點(diǎn)覘標(biāo)頂端，盤左、盤右觀測(cè)，讀取豎直度盤讀數(shù)L和R，計(jì)算出垂直角。 （3）將經(jīng)緯儀搬至B點(diǎn)，同法對(duì)A點(diǎn)進(jìn)行觀測(cè)。4三角高程測(cè)量的計(jì)算BA36.286622310 28.53 52. 1 76. 2 04.52 36.28614859 38.50 48. 1 20. 3 10.52 06. 0 11. 007.52 72.10579.1575三角高程測(cè)量的精度等級(jí) （1）用測(cè)距儀或全站儀測(cè)定A、B兩點(diǎn)間的水平距離（或斜距），稱為光電測(cè)距三角高程

13、，其精度可達(dá)到四等水準(zhǔn)測(cè)量的精度要求。 （2）用鋼尺測(cè)定A、B兩點(diǎn)間的水平距離，稱為經(jīng)緯儀三角高程，其精度一般只能滿足圖根高程的精度要求 。m05. 02pDWh6三角高程控制測(cè)量 用三角高程測(cè)量方法測(cè)定平面控制點(diǎn)的高程時(shí)，可組成閉合或附合的三角高程路線。 用對(duì)向觀測(cè)所得高差平均值，計(jì)算閉合或附合路線的高差閉合差的容許值為：式中 D 各邊的水平距離，km。 當(dāng)Wh不超過(guò)Whp時(shí)，按與邊長(zhǎng)成正比原則，將Wh反符號(hào)分配到個(gè)高差之中，然后用改正后的高差，從起算點(diǎn)推算各點(diǎn)高程。返回返回2.6 2.6 地球曲率和大氣折光對(duì)高差的影響地球曲率和大氣折光對(duì)高差的影響 設(shè)地球曲率影響設(shè)地球曲率影響的改正，稱球

14、差改的改正，稱球差改正正c，其值從第，其值從第1 1章章可知：可知： RDc22式中式中R為地球曲率半徑，為地球曲率半徑，D為兩點(diǎn)間水平距。為兩點(diǎn)間水平距。由于大氣折光造成瞄準(zhǔn)目標(biāo)光線為曲線，從圖中可看出：由于大氣折光造成瞄準(zhǔn)目標(biāo)光線為曲線，從圖中可看出：ivciRRhABrNMPQAB球差改正氣差改正Dah =Dtana+i-v+c-rABh =MP+PQ-NBABh =Dtana+i+c-v-rAB水準(zhǔn)面RDRDKcf2243. 02)1 (球差改正與氣差改正后在一起稱為兩差改正球差改正與氣差改正后在一起稱為兩差改正f式中式中K為大氣垂直折光系數(shù)，它隨氣溫、氣壓、日照、地為大氣垂直折光系數(shù)

15、，它隨氣溫、氣壓、日照、地面情況而改變，一般取平均值面情況而改變，一般取平均值K=0.14。 RDK22大氣折光影響的改正，稱為氣差改正大氣折光影響的改正，稱為氣差改正， 恒為負(fù)值。恒為負(fù)值。氣差改正的公式為氣差改正的公式為 兩點(diǎn)間距離較遠(yuǎn)時(shí)，三角高程測(cè)量計(jì)算公式為：兩點(diǎn)間距離較遠(yuǎn)時(shí)，三角高程測(cè)量計(jì)算公式為： fviDhtan 三角高程測(cè)量一般采用往返觀測(cè)，又稱對(duì)向觀測(cè)，取往返平均三角高程測(cè)量一般采用往返觀測(cè)，又稱對(duì)向觀測(cè)，取往返平均值可以消除兩差的影響。因?yàn)橹悼梢韵齼刹畹挠绊?。因?yàn)?由由1站觀測(cè)站觀測(cè)2點(diǎn)：點(diǎn)： h12=Dtan1+i1-v2+f 由由2站觀測(cè)站觀測(cè)1點(diǎn)：點(diǎn)： h21=Dt

16、an2+ i2-v 1+f 22)tantan(21)(212121212112vviiDDhhh從上面公式看出兩差從上面公式看出兩差f自動(dòng)消除了。自動(dòng)消除了。 返往返取平均得：返往返取平均得：2.7附合水準(zhǔn)路線測(cè)量（案例教學(xué)）附合水準(zhǔn)路線的計(jì)算 下圖是一附合水準(zhǔn)路線等外水準(zhǔn)測(cè)量示意圖，A、B為已知高程的水準(zhǔn)點(diǎn)，1、2、3為待定高程的水準(zhǔn)點(diǎn)，h1、h2、h3和h4為各測(cè)段觀測(cè)高差，n1、n2、n3和n4為各測(cè)段測(cè)站數(shù)，L1、L2、L3和L4為各測(cè)段長(zhǎng)度?，F(xiàn)已知HA65.376m，HB68.623m，各測(cè)段站數(shù)、長(zhǎng)度及高差均注于圖中。h11.575mh22.036mh31.742mh41.446

17、mn18L11.0kmn212L21.2kmn314L31.4kmn416L42.2kmBMA123BMB圖 附合水準(zhǔn)路線示意圖1填寫觀測(cè)數(shù)據(jù)和已知數(shù)據(jù)mm68m068. 0m)376.65m623.68(m315. 3)( ABmhHHhWmm968 . 54040 LWph點(diǎn)號(hào)距離/km測(cè)站數(shù)實(shí)測(cè)高差/m改正數(shù)/mm改正后高差/m高程/m點(diǎn)號(hào)備注123456789BM.A1.081.575121.56365.376BM.A166.93911.2122.036142.022268.96121.4141.742161.758367.20332.2161.446261.420BM.B68.623BM.B5.8503.315683.247輔助計(jì)算 |Wh|Whp|2計(jì)算高差閉合差根據(jù)附合水準(zhǔn)路線的測(cè)站數(shù)及路線長(zhǎng)度計(jì)算每公里測(cè)站數(shù) （站/km）16（站/km）故高差閉合差容許值采用平地公式計(jì)算。等外水準(zhǔn)測(cè)量平地高差閉合差容許值Whp的計(jì)算公式為： mm68m068. 0m)376.65m623.68(m315. 3)( ABmhHHhW6 . 8km8 . 550 站站Lnmm968 . 54040 LWhp因|fh|fhp|，說(shuō)明觀測(cè)成果精度符合要求，可對(duì)高差閉合差進(jìn)行調(diào)整。如果|fh|fhp|，說(shuō)明觀測(cè)成果不符合要求，必須重新測(cè)量。3調(diào)整高差閉合差高差閉合差調(diào)整的原則和方法，