第二二章章水水準準測測量量§2.1水準準測測量量原原理理§2.2DS3水準準儀儀和和水水準準測測量量的的工工具具§2.3水準準儀儀的的使使用用§2.4水準準測測量量的的施施測測方方法法§2.5水準準測測量量的的內內業(yè)業(yè)計計算算§2.6水準準儀儀的的檢檢驗驗與與校校正正§2.7水準準測測量量的的誤誤差差及及注注意意事事項項§2.8其他他水水準準儀儀簡簡介介水準準測測量量原原理理：：利用用一一條條水水平平視視線線，，讀讀取取兩兩點點上上水水準準尺尺的的讀讀數(shù)數(shù)，，測測定定兩兩點點間間的的高高差差，，由由已已知知點點高高程程推推求求未未知知點點高高程程。。如如圖圖：：hAB=a––bhAB=后視讀數(shù)數(shù)-前視讀數(shù)數(shù)大地水準準面HibHBHAhAB前進方向向ABa當a>b時，hAB為正，B高于A；當a<b時，hAB為負，B低于A。高差法儀器高（（視線高高）法hAB=a––bHB=HA+hABHi=HA+aHB=Hi-b利用高差差計算高高程。（安置一一次儀器器測定一一個前視視點高程程時采用用）利用視線線高計算算高程。。（安置一一次儀器器測定多多個前視視點高程程時采用用）一、水準準儀1、水準儀儀的等級級DS05、DS1、DS3、DS10D—大地測量量儀器S—水準儀數(shù)字—表示儀器器的精度度，即每每公里往往、返測得高差差中數(shù)的的中誤差差（mm）。水準儀的的作用是是提供一一條水平平視線；；工程測量量中常使使用DS3型水準儀儀，該儀儀器標稱精度度為±3mm/km。目鏡水準管目目鏡圓水準器器校正螺螺釘微動螺旋制動螺旋對光螺旋物鏡準星缺口水準管圓水準器三腳架腳螺旋2、DS3型水準儀的的主要由望遠鏡、水準器、基座三部分組組成。構造微傾螺旋旋（1）望遠鏡鏡：用來來瞄準遠遠處的水水準尺進進行讀數(shù)數(shù)；由物鏡、、目鏡、、十字絲絲分劃板板、調焦焦透鏡、、調焦螺旋旋組成；；視準軸：物鏡中中心與與十字絲絲交點的的連線。。（2）水準器器水準器的的作用：：整平儀儀器，使視準軸軸處于水水平位置置。①圓水準器器作用：粗略整平平結構：如如圖所示示精度：一一般為8＇~10＇/2mm（氣泡中中心偏離離零點2mm所對的圓圓心角））②管水準器器作用：精確整平平結構：如如圖所示示精度：一一般τ=20″/2mm水準管的的分劃值值τ：氣泡中心心偏離零零點2mm所對的圓圓心角。。公式：分析：R越大，τ越小，靈靈敏度越越高。DS3:R=20.6265米τ=20″符合水準準器作用：調調整水準準儀觀測測視線處處于水平平狀態(tài)的的精密整整平裝置置。構成：由由一個管管水準器器和一個個棱鏡組組構成。。應用原理理：利用用光學反射射原理，使水準準氣泡A端半影像像按1、2、3、4的方向反反映在顯示面上，B端半影像像從另一個個棱鏡開開始按A端同樣方方式反映映在顯示窗上。（3）基座軸座：承托儀儀器上部部腳螺旋：調節(jié)腳腳螺旋使使圓水準準器氣泡泡居中連接板：連接三三腳架組成軸座腳螺旋連接板二、水準準尺和尺尺墊1、水準尺尺塔尺：可以伸伸縮，一一般全長長2m、5m，用于等外水準準測量。雙面尺：不可伸伸縮，一一般全長長3m，用于三、四等等水準測測量。2、尺墊僅在轉點處豎立水準準尺時使使用，防止點位移動動和水準尺下下沉。三、儀器器的使用用一、安置置儀器（1）在測站上上松開三三腳架架架腿的固固定螺旋旋，按需需要的高高度調整整架腿長長度，再再擰緊固固定螺旋旋，張開開三腳架架將架腿腿踩實，，并使三腳架架架頭大致致水平。（2）從儀器箱箱中取出出水準儀儀，用連連接螺旋旋將水準準儀固定定在三腳腳架架頭頭上。二、粗略略整平通過調節(jié)節(jié)腳螺旋旋使圓水水準器氣氣泡居中中。三、瞄準準水準尺尺（1）目鏡調調焦轉轉動目鏡鏡對光螺螺旋，使使十字絲絲成像清清晰。（2）初步瞄瞄準通通過望遠遠鏡筒上上方的照照門和準準星瞄準準水準尺尺，旋緊緊制動螺螺旋。（3）物鏡調調焦轉轉動物鏡鏡對光螺螺旋，使使水準尺尺的成像像清晰。。（4）精確瞄瞄準轉動微動動螺旋，，使十字字絲的豎豎絲瞄準準水準尺尺邊緣或或中央。。（5）消除視視差眼睛在目目鏡端上上下移動動，有時時可看見見十字絲絲的中絲絲與水準準尺影像像之間相相對移動動，這種種現(xiàn)象叫叫視差。。產(chǎn)生視差差的原因因是水準準尺的尺尺像與十十字絲平平面不重重合。視差的存存在將影影響讀數(shù)數(shù)的正確確性，必必須予消消除。消除視差差的方法法是仔細細地轉動動物鏡對對光螺旋旋，直至至尺像與與十字絲絲平面重重合。四、精確確整平轉動微傾傾螺旋，，使氣泡泡兩端的的影像嚴嚴密吻合合,此時水準準管氣泡泡居中，，視線即即為水平平視線五、讀數(shù)數(shù)用十字絲絲橫絲在在水準尺尺上按從從小到大大的方向向讀數(shù)，，讀取米米、分米米、厘米米、毫米米（估讀讀數(shù)）四四位數(shù)字字。注意：讀數(shù)前必必須精平平，精平后立立即讀數(shù)數(shù)。圖形：水水準儀讀讀數(shù)實例例水準儀讀讀數(shù)實例例6.2521.4770.725

bc

a水準測量量一、水準準點我們將用用水準測測量的方方法測定定的高程程控制點點，稱為為水準點點。水準點記記為BM(BenchMark)。水準點有有永久性水水準點和臨時性水水準點兩種。國家等級級永久性性水準點點國家等級級永久性性水準點點建筑工地地上的永永久性水水準點（2）臨時性水水準點一、一個個測站的的水準測測量工作作ABab1、安置儀器器于AB之間，立尺于A、B點上；2、粗略整平平；3、瞄準A尺，精平、、讀數(shù)a，記錄1.568m；4、瞄準B尺，精平、、讀數(shù)b，記錄1.471m；5、計算：hAB=a––b=1.568-1.471=0.115m即B點比A點高0.115m。hBA=–hAB=–0.115m，即A點比B點低0.115m。當已知高程程的水準點點距欲測定定高程點較較遠或高差差較大時，，不能安置置一次儀器器即可測得得兩點間的的高差。這時需要在在兩點間加加設若干個個立尺點，，分段設站站，連續(xù)進進行觀測。。提出問題：：解決方法：：加設的這些些立尺點并并不需要測測定其高程程，它們只只起傳遞高高程的作用用，故稱之之為轉點，用TP（TurningPoint）表示。二、水準測測量實施方方法例：注意：為保保證高程傳傳遞的準確確性，在相相鄰測站的的觀測過程程中，必須須使轉點保保持穩(wěn)定（（高程不變變）。ATP1TP2TP32.142B1.2580.9281.2351.6641.4311.6722.074ⅠⅡⅣⅢHA=123.446mHB大地水水準面面前進方向測站點號

水準尺讀數(shù)后視（a）前視（b）高差（m）高程（m）備注ⅣⅢⅡⅠATP1TP1TP2TP2TP3TP3B2.1421.258+0.8840.9281.235-0.3071.6641.431+0.2331.6722.074-0.402計算檢核Σ6.4065.998測站點號

水準尺讀數(shù)后視（a）前視（b）高差（m）高程（m）備注∑a－∑b＝0.4080.4080.408123.446123.854水準測測量手手簿已知（一）、計算檢核目的：檢核核計算高差差和高程計計算是否正正確。檢核條件：：如上表所示示：等式條件成成立，說明明計算正確確。（二）、測站檢核目的：保證證前后視讀讀數(shù)的正確確。方法：變動動儀器高法法、雙面尺尺法1、變動儀器器高法在同一測站站上變動儀器高高（10cm左右），兩次測出高差差；等外水水準測量其其差值|Δh|≤6mm，取其平均值值作為最后后結果。2、雙面尺法采用黑紅面面的水準尺尺，利用雙雙面的零點差檢核觀測質質量。二、成果檢檢核水準測量時時，一般將將已知水準準點和待測水準點組組成一條水水準路線；；計算檢核只只能發(fā)現(xiàn)每每頁計算是是否有誤；；在水準測量量的施測過過程中,測站檢核只只能檢核一個測站上上是否存在在錯誤或誤誤差是否否超限；對一條水準準路線來講講必須進行行成果檢核核。在一般的工工程測量中中，水準路路線布設形形式主要有有以下三種種形式：1．附合水準路路線2．閉合水準路路線3．支水準路線線1、水準路線線的布設形形式BMABMBh1h2h3h4CDE1．附合水準準路線（1）附合水準準路線的布布設方法從已知高程程的水準點點BMA出發(fā)，沿待待定高程的的水準點C、D、E進行水準測測量，最后后附合到另另一已知高高程的水準準點BMB所構成的水水準路線，，稱為附合合水準路線線。各測段高差差代數(shù)和與與其其理論值的的差值，稱稱為高差閉閉合差，，即（2）成果檢核核從理論上講講，附合水水準路線各各測段高差差代數(shù)和應應等于兩個個已知高程程的水準點點之間的高高差，即?-=ABthHHh)(ABmthmhHHhhhW--=-=????mh?thhhW2．閉合水準準路線（1）閉合水準路路線的布設設方法從已知高程程的水準點點BMA出發(fā)，沿各各待定高程程的水準點點1、2、3、4進行水準測測量，最后后又回到原原出發(fā)點BMA的環(huán)形路線線，稱為閉閉合水準路路線。BMAh1h2h3h4h51234（2）成果檢核核從理論上講講，閉合水水準路線各各測段高差差代數(shù)和應應等于零即即如果不等于于零，則高高差閉合差差為?=0thh?=mhhf3．支水準路路線（1）支水準路路線的布設設方法從已知高程程的水準點點BMA出發(fā)，沿待待定高程的的水準點1進行水準測測量，這種種既不閉合合又不附合合的水準路路線，稱為為支水準路路線。支水水準路線要要進行往返返測量，以以資檢核。。BMA1hfhb2、檢核的主主要內容閉合差：觀觀測值與理理論值的差差值。高差閉合差差就是高差差的觀測值值與理論值值之差；用fh表示，即fh=∑h測-∑h理限差：《規(guī)范》規(guī)定的的高高差閉合差差的允許值值；用fh允表示。等外水準測測量要求：：平地：fh允≤±40（mm）L—水準路線的的長度，單單位km。山地：fh允≤±12（mm）n—水準路線的的測站數(shù)。。要求：fh≤fh允一、符合水水準路線的的內業(yè)計算算如圖為一符符合水準路路線：A、B為已知水準準點，HA=65.376m，HB=68.623m點1、2、3為待測水準準點，各測測段高差、、測站數(shù)、、距離見下圖圖：AB123前進方向備注測段點名距離km測站數(shù)實測高差m改正數(shù)m改正后的高差m高程m123456789Σ1234A123B1.08+1.5751.212+2.0361.414-1.7422.216+1.4465.850+3.315輔助計算-0.012-0.014-0.016-0.026-0.068+1.563+2.022-1.758+1.420+3.24765.37666.93968.96167.20368.623符合水準測測量成果計計算表已知已知1、計算閉合合差：2、檢核：故其精度符符合要求。。3、閉合差的的調整分配原則：：按與測段距距離（或測測站數(shù)）成成正比，并并反其符號號改正到各各相應的高高差上，得得改正后高高差。按距離：按測站數(shù)：：以第1測段為例，，測段改正正數(shù)為：檢核：4、計算改正正后高差檢核：以第1測段為例，改正后的的高差為：：5、計算高程程如：檢核：否則說明高高程計算有有誤。二、閉合水水準路線成成果計算1、計算閉合合差：2、檢核：3、計算高差差改正數(shù)：：閉合水準路路線的計算算與附合水水準路線基基本相同。。4、計算改正正后高差：：5、計算各測測點高程：：三、支水準準路線成果果計算11、計算閉合合差：2、檢核：，故精度符符合要求。。3、計算高差差（取往、返測測絕對值的的平均值，，其符號與與往測相同同）4、計算高程程H1=186.785-1.386=185.399m(HA=186.785m)An=16站一、水準儀儀的主要軸軸線及應滿滿足的條件件主要軸線：：視準軸CC水準管軸LL儀器豎軸VV圓水準器軸軸幾何關系：：圓水準器軸軸//儀器豎軸水準管軸//視準軸十字絲橫絲絲豎豎軸視準軸水準管軸支點微傾螺旋二、水準儀儀的檢驗和和校正1、圓水準器器的檢驗和和校正目的：使圓水準器軸軸//儀器豎軸檢驗：①用腳螺旋使使圓水準器器氣泡居中中；②望遠鏡旋轉轉180度。若氣泡仍居居中，滿足足要求；若氣泡不居居中，需進進行校正。。校正：①用腳螺旋調調氣泡偏離離值的一半；；②用圓水準器器的校正螺旋再調一一半。2、十字絲橫橫絲的檢校校和校正目的：使十字絲橫絲絲豎豎軸檢驗：①精平儀器，，十字絲橫橫絲左邊對對準墻上上標志點p；②水平微動，，p點在橫絲上上移動，說說明十字絲絲橫絲位置置正確；否否則需要校校正。MMMM校正：①松開十字字絲的固定定螺旋；②微微轉動動十字絲環(huán)環(huán)座，至p點軌跡與橫橫絲重合；；③擰緊十字字絲的固定定螺旋。十字絲固定定螺旋3、水準管軸軸的檢驗與與校正目的：使水準管軸//視準軸。檢驗：①在平坦地面面選相距80m左右A、B兩點，置水水準儀于中點點C，用變動儀儀器高法（（兩次高差差之差≤3mm）測定兩點點之間的的高差h0=a1-b1；i角—視準軸與水水準管軸之之間的夾角角；前后視距相相等可以消消除。ABiia1a1b1CΔΔ②儀器搬A點附近，測測得高差h=a2－b2；若h=h0，則水準管軸//視準軸；若h不等于h0，則存在i角。如圖：式中：DAB為AB兩點之間的的距離b2b2應ABiiia1a1a2b1C2ΔΔΔ對于DS3水準儀，當當時時，則需校校正。3、校正①轉動微傾螺螺旋，使（（此時視準準軸水平，水準管管氣泡不居居中）。②調節(jié)水準管管校正螺絲，使符合氣泡居中。誤差來源：：儀器誤差+觀測誤差+外界條件的的影響一、儀器誤誤差1、儀器校正正后的殘余余誤差—主要是i角誤差。（前后視距相相等可消除）2、水準尺誤誤差—包括刻劃不不準、尺長長變化、尺身彎曲等等誤差。（（作業(yè)前必必須檢驗，，前后視尺交替使用用、測站數(shù)數(shù)為偶數(shù)可減弱或消消除）二、觀測誤誤差1、視差（仔細調焦可消除）2、讀數(shù)誤差差（減小視線長長度、讀數(shù)數(shù)認真果斷斷）3、水準氣泡泡居中誤差差（符合后立即即讀數(shù)）4、水準尺傾傾斜的影響響（認真扶尺、、氣泡居中中）三、外界條條件的影響響1、儀器下沉沉（踩緊腳架、、減少觀測測時間）2、尺墊下沉（（尺墊踩實、往往返測取中數(shù)數(shù)）3、地球曲率和和大氣折光（（前后視距相等等可消除）4、大氣溫度和和風力（打傘遮陽、選選擇好的天氣氣）(7)測量者要嚴格格執(zhí)行操作規(guī)規(guī)程，工作要要細心，加強強校核。注意事項(1)測量過程中應應盡量用目估估或步測保持持前、后視距距基本相等。。(2)儀器腳架要踩踩牢，觀測速速度要快，以以減少儀器下下沉。(3)估數(shù)要準確，，讀數(shù)時要仔仔細對光，消消除視差。(4)檢查塔尺相接接處是否嚴密密。保證扶尺尺豎直。(5)記錄要原始，，字跡整齊、、清楚，端正正。(6)讀數(shù)時，記錄錄員要復誦，，以便核對。。精密水準儀主要用于一、、二等水準測測量和精密工工程測量。特點：1、結構精密、、性能穩(wěn)定、、測量精度高；2、望遠鏡放大大率不小于40倍；3、水準管分劃劃值為10"/2mm；4、采用光學測測微器讀數(shù)，，可直接到0.1mm，估讀到0.01mm；5、配專用精密密水準尺；操作方法與DS3水準儀基本