第二章鐵路測量基本第1頁，共64頁，2023年，2月20日，星期三一、目的：獲得某點(diǎn)的高程；一般測高差，根據(jù)已知點(diǎn)的高程，求算未知點(diǎn)的高程二、方法：

水準(zhǔn)測量（采用水準(zhǔn)儀和水準(zhǔn)尺根據(jù)水平視線測定兩點(diǎn)的高差，適用于平坦地區(qū)）三角高程測量（用經(jīng)緯儀和測距儀測定垂直角和距離，按照三角原理計(jì)算兩點(diǎn)間的高差，適用于非平坦地區(qū)）§2－1高程測量概述第2頁，共64頁，2023年，2月20日，星期三水準(zhǔn)測量原理用一條水平視線比較兩點(diǎn)的高低高差高程a：后視讀數(shù)b：前視讀數(shù)1、高差法第3頁，共64頁，2023年，2月20日，星期三2、儀高法視線高程：B點(diǎn)高程：B點(diǎn)高程通過水準(zhǔn)儀的視線高程計(jì)算第4頁，共64頁，2023年，2月20日，星期三

為統(tǒng)一全國的高程系統(tǒng)，我國采用黃海平均海水面作為全國高程系統(tǒng)的基準(zhǔn)面，在該面上的任一點(diǎn)，其絕對高程為零(zeroelevation)。為確定這個(gè)基準(zhǔn)面，在青島設(shè)立國家水準(zhǔn)原點(diǎn)，經(jīng)測定，水準(zhǔn)原點(diǎn)的高程為72.260m三、水準(zhǔn)原點(diǎn)第5頁，共64頁，2023年，2月20日，星期三

1956黃海高程系統(tǒng)：

根據(jù)（1950年－1956年）的潮汐觀測資料

1985年黃海高程系統(tǒng)：青島驗(yàn)潮站1952年－1979年的潮汐觀測資料，1985年國家高程基準(zhǔn)已于1987年5月開始啟用，1956年黃海高程系同時(shí)廢止。

1985年國家高程基準(zhǔn)高程=1956年黃海高程-0.029m。黃海高程系統(tǒng)第6頁，共64頁，2023年，2月20日，星期三

從水準(zhǔn)原點(diǎn)出發(fā)，用一、二、三、四等水準(zhǔn)測量在全國范圍內(nèi)測定一系列水準(zhǔn)點(diǎn)的高程。（BM：benchmark）四、水準(zhǔn)測量等級

一、二等水準(zhǔn)測量稱為“精密水準(zhǔn)測量”，是國家高程全面控制的基礎(chǔ)，又可以為研究地殼形變、地面沉降、地震預(yù)報(bào)等提供數(shù)據(jù)。一般大、中城市都建立了獨(dú)立的二等水準(zhǔn)網(wǎng)作為本地區(qū)的高程基礎(chǔ)（高程系統(tǒng)）。第7頁，共64頁，2023年，2月20日，星期三

三、四等水準(zhǔn)測量直接為地形測量和各種工程建設(shè)提供必須的高程控制依據(jù)。二等水準(zhǔn)點(diǎn)第8頁，共64頁，2023年，2月20日，星期三第9頁，共64頁，2023年，2月20日，星期三五、水準(zhǔn)面曲率對水準(zhǔn)測量的影響如果距離相等，則影響抵消。AB大地水準(zhǔn)面過水準(zhǔn)儀的水準(zhǔn)面過B點(diǎn)的水準(zhǔn)面過A點(diǎn)的水準(zhǔn)面第10頁，共64頁，2023年，2月20日，星期三

兩點(diǎn)間距離遠(yuǎn)或高差大，不可能安置一側(cè)儀器即可測得兩點(diǎn)間的高差，應(yīng)該在水準(zhǔn)路線中間加設(shè)若干個(gè)臨時(shí)的立尺點(diǎn)，稱轉(zhuǎn)點(diǎn)（TP：TurningPoint），轉(zhuǎn)點(diǎn)的作用是傳遞高程。（測段、測站、轉(zhuǎn)點(diǎn)）六、連續(xù)水準(zhǔn)測量：第11頁，共64頁，2023年，2月20日，星期三ATP1TP2Bb2a2a3b1a1b3第12頁，共64頁，2023年，2月20日，星期三一、水準(zhǔn)尺和尺墊1、用干燥優(yōu)質(zhì)木材、鋁材或玻璃鋼制成，長度有2m、3m、5m；有整尺、折尺和塔尺。黑面尺：0000；紅面尺：（4687或4787：稱零點(diǎn)差）2、尺墊：由平面為三角形的鑄鐵制成，下面有三個(gè)尖角，踩入土中，比較穩(wěn)定；上面有一突起的半球形?！?－2水準(zhǔn)儀和水準(zhǔn)尺第13頁，共64頁，2023年，2月20日，星期三1、等級：按精度分為DS05，DS1，DS3，DS10。

D：大地；S：水準(zhǔn)儀；下標(biāo)：每公里水準(zhǔn)測量的誤差，以毫米計(jì)。

DS05，DS1：精密水準(zhǔn)儀；

DS3，DS10：工程水準(zhǔn)儀或普通水準(zhǔn)儀二、水準(zhǔn)儀第14頁，共64頁，2023年，2月20日，星期三第15頁，共64頁，2023年，2月20日，星期三水準(zhǔn)尺和尺墊第16頁，共64頁，2023年，2月20日，星期三水準(zhǔn)尺的刻劃第17頁，共64頁，2023年，2月20日，星期三

望遠(yuǎn)鏡（提供視線，讀出遠(yuǎn)處水準(zhǔn)尺上的讀數(shù)）

水準(zhǔn)管（指示儀器或視線是否處于水平位置）

基座（支撐儀器的上部并能使儀器的上部在水平方向轉(zhuǎn)動）2、構(gòu)造：第18頁，共64頁，2023年，2月20日，星期三望遠(yuǎn)鏡圓水準(zhǔn)器

管水準(zhǔn)器（水準(zhǔn)管）基座DS3水準(zhǔn)儀第19頁，共64頁，2023年，2月20日，星期三組成：物鏡和目鏡

物鏡：倒立的實(shí)像（透鏡組合：正立像）目鏡：正立的放大的虛像分劃板：刻在薄玻璃片上的三根橫絲和一根縱絲。（中絲：讀取水準(zhǔn)尺的讀數(shù)；上絲和下絲，又稱視距絲：測定水準(zhǔn)儀到水準(zhǔn)尺的距離）二、望遠(yuǎn)鏡：（瞄準(zhǔn)遠(yuǎn)處的目標(biāo)和讀數(shù)）第20頁，共64頁，2023年，2月20日，星期三1、視準(zhǔn)軸：物鏡光心和十字絲交點(diǎn)的連線。物鏡目鏡十字絲分劃板調(diào)焦透鏡物鏡調(diào)焦螺旋第21頁，共64頁，2023年，2月20日，星期三物鏡調(diào)焦螺旋：目標(biāo)清晰，精確瞄準(zhǔn)目標(biāo)。物鏡與十字絲分劃板之間的距離是固定不變的，由目標(biāo)發(fā)出的光線在望遠(yuǎn)鏡內(nèi)的成像的位置隨著目標(biāo)的遠(yuǎn)近而改變，需要轉(zhuǎn)動物鏡調(diào)焦螺旋移動調(diào)焦透鏡，使目標(biāo)成像與十字絲分劃板重合。第22頁，共64頁，2023年，2月20日，星期三目鏡調(diào)焦螺旋：十字絲像清晰視差：如果目標(biāo)像與十字絲平面不重合，觀測者的眼睛上下、左右移動時(shí)，發(fā)覺目標(biāo)像與十字絲之間有相對移動，這種現(xiàn)象稱“視差”。消除視差：轉(zhuǎn)動目鏡調(diào)焦螺旋，十字絲清晰；轉(zhuǎn)動物鏡物鏡調(diào)焦螺旋，目標(biāo)像清晰。第23頁，共64頁，2023年，2月20日，星期三2、性能：放大率：通過望遠(yuǎn)鏡所看到物象的視角與肉眼直接看物體的視角之比。分辨率：望遠(yuǎn)鏡能夠分辨出兩個(gè)相鄰物點(diǎn)的能力。視場角：望遠(yuǎn)鏡所能看到的視野范圍。亮度：通過望遠(yuǎn)鏡所能看到物體的明亮程度。第24頁，共64頁，2023年，2月20日，星期三

水準(zhǔn)氣泡：由玻璃圓管制成，內(nèi)壁被磨成一定半徑的圓弧，管內(nèi)注滿酒精和乙醚，加熱封閉冷卻以后，管內(nèi)形成空隙為液體的蒸汽充滿，為水準(zhǔn)氣泡。

水準(zhǔn)管的零點(diǎn)：水準(zhǔn)管表面刻有2mm間隔的分劃線，分劃線與水準(zhǔn)管的圓弧中點(diǎn)O對稱，O點(diǎn)稱為水準(zhǔn)管的零點(diǎn)。三、水準(zhǔn)器（水準(zhǔn)管和圓水準(zhǔn)器）1、

水準(zhǔn)管：第25頁，共64頁，2023年，2月20日，星期三

水準(zhǔn)管軸：通過水準(zhǔn)管的零點(diǎn)作圓弧的切線，稱水準(zhǔn)管軸。

氣泡居中：氣泡的中點(diǎn)與水準(zhǔn)管的零點(diǎn)重合時(shí)，稱氣泡居中。

水準(zhǔn)管的安裝：裝在圓柱形的上面揩油窗口的金屬管內(nèi)，用石膏固定，一端用球形支點(diǎn)A，另一端用校正螺絲B、C把金屬管連在儀器上。第26頁，共64頁，2023年，2月20日，星期三特點(diǎn)

封閉的圓形玻璃容器；頂蓋的內(nèi)表面為球面；容器內(nèi)盛乙醚類液體；留有一小圓氣泡。2、圓水準(zhǔn)器第27頁，共64頁，2023年，2月20日，星期三

零點(diǎn)：容器頂蓋中央刻有小圈，小圈的中心是圓水準(zhǔn)器的零點(diǎn)。圓水準(zhǔn)器軸：通過零點(diǎn)的球面法線是圓水準(zhǔn)器的軸。（圓水準(zhǔn)器氣泡居中，圓水準(zhǔn)器軸位于鉛垂位置）第28頁，共64頁，2023年，2月20日，星期三

四、各級水準(zhǔn)儀的技術(shù)參數(shù)工程水準(zhǔn)測量2820DS10三、四等水準(zhǔn)測量3828DS3二等水準(zhǔn)測量4738DS155放大倍數(shù)不小于（倍）物鏡有效孔徑不小于mmDS05一等水準(zhǔn)測量42水準(zhǔn)儀等級主要用途望遠(yuǎn)鏡每千米水準(zhǔn)測量高差中誤差（mm）項(xiàng)目第29頁，共64頁，2023年，2月20日，星期三一、三角架：

1、松開3個(gè)制動螺旋，伸縮架腿，三角架高度適當(dāng)，旋緊制動螺旋；

2、三角等距分開，使架頭大致水平；

3、取出水準(zhǔn)儀，放在架頭上，連接螺旋旋入水準(zhǔn)儀基座的螺孔內(nèi)；§2－3水準(zhǔn)儀的使用第30頁，共64頁，2023年，2月20日，星期三

粗略整平儀器，使圓水準(zhǔn)器氣泡居中。轉(zhuǎn)動腳螺旋（和左手大拇指移動方向一致）

方法：兩手同時(shí)反方向轉(zhuǎn)動兩個(gè)腳螺旋；再轉(zhuǎn)動另一腳螺旋。二、粗平第31頁，共64頁，2023年，2月20日，星期三

望遠(yuǎn)鏡對準(zhǔn)水準(zhǔn)尺，進(jìn)行目鏡和物鏡調(diào)焦，使十字絲和水準(zhǔn)尺像清晰

1、轉(zhuǎn)動目鏡，進(jìn)行調(diào)焦，十字絲清晰；

2、準(zhǔn)星：照準(zhǔn)目標(biāo)，制動螺旋；

3、調(diào)焦螺旋：物象清晰；

4、微動螺旋：十字絲豎絲照準(zhǔn)水準(zhǔn)尺。三、瞄準(zhǔn)第32頁，共64頁，2023年，2月20日，星期三微傾螺旋調(diào)焦螺旋水平微動螺旋目鏡調(diào)焦螺旋準(zhǔn)星水準(zhǔn)管圓水準(zhǔn)器第33頁，共64頁，2023年，2月20日，星期三微傾螺旋，水準(zhǔn)管氣泡居中。四、精平第34頁，共64頁，2023年，2月20日，星期三十字絲中絲在水準(zhǔn)尺上的讀數(shù):0.858m0858mm五、讀數(shù)07970900第35頁，共64頁，2023年，2月20日，星期三一、水準(zhǔn)點(diǎn)：永久性和臨時(shí)性永久性：混凝土制成標(biāo)識，標(biāo)識頂部有金屬標(biāo)志，頂部標(biāo)志該點(diǎn)的高程。臨時(shí)性：大木樁打入地面，樁頂釘入鐵釘。§2－4水準(zhǔn)測量的方法第36頁，共64頁，2023年，2月20日，星期三第37頁，共64頁，2023年，2月20日，星期三

在水準(zhǔn)點(diǎn)之間進(jìn)行水準(zhǔn)測量所經(jīng)過的路線，稱水準(zhǔn)路線。分類：

1、閉合水準(zhǔn)路線：從某一已知高程的水準(zhǔn)點(diǎn)出發(fā)，經(jīng)過若干待定的水準(zhǔn)點(diǎn)1、2、3、4進(jìn)行水準(zhǔn)測量，最后仍回到原水準(zhǔn)點(diǎn)，稱閉合水準(zhǔn)路線。（各相鄰點(diǎn)間高差的總和理論為零，可以作為觀測正確性的檢核）

二、水準(zhǔn)路線第38頁，共64頁，2023年，2月20日，星期三

2、附和水準(zhǔn)路線：從一已知高程的水準(zhǔn)點(diǎn)出發(fā)，沿各高程待定的水準(zhǔn)點(diǎn)進(jìn)行水準(zhǔn)測量，最后附和到另一個(gè)已知高程的水準(zhǔn)點(diǎn)。（高差總和理論等于兩端已知點(diǎn)間的高差）3、支水準(zhǔn)路線：從一個(gè)已知高程的水準(zhǔn)點(diǎn)出發(fā)，沿各高程待定的水準(zhǔn)點(diǎn)進(jìn)行水準(zhǔn)測量，其路線既不閉合也不附和，稱支水準(zhǔn)路線。第39頁，共64頁，2023年，2月20日，星期三（往返測量，往測高差與返測高差的總和絕對值相等，符號相反?？梢酝ㄟ^往返測量徠檢核）第40頁，共64頁，2023年，2月20日，星期三1、方法：起始點(diǎn)立后視尺；選轉(zhuǎn)點(diǎn)立前視尺；中間架水準(zhǔn)儀；前視尺不動；后視尺前移；中間架水準(zhǔn)儀。

三、施測方法第41頁，共64頁，2023年，2月20日，星期三2、水準(zhǔn)測量記錄手簿

測站測點(diǎn)水準(zhǔn)尺讀數(shù)高差高程備注ⅠⅡⅢⅣⅤATP1TP2TP3TP4B14671385186914251367112416740943121217320.3430.2890.9260.2130.36527.35428.182計(jì)算檢核Σ7.5136.6851.482－0.65428.182－27.354=0.828－6.685=0.828－0.654=0.828后視前視＋－第42頁，共64頁，2023年，2月20日，星期三四、水準(zhǔn)測量的檢核1、計(jì)算檢核：

Σh＝Σa－Σb＝HB－HA2、測站檢核：

變儀器高法（高差容許值：6mm）雙面尺法（水準(zhǔn)尺黑面和紅面讀數(shù)之差：3mm；兩次高差之差：5mm）3、成果檢核（水準(zhǔn)路線）附和水準(zhǔn)路線：理論：Σh＝H終－H起實(shí)際：Σh≠H終－H起高程閉合差：fh＝Σh－（H終－H起）第43頁，共64頁，2023年，2月20日，星期三閉合水準(zhǔn)路線：

理論：Σh＝0；

實(shí)際：Σh≠0

高程閉合差：fh＝Σh支水準(zhǔn)路線：

理論：Σh往＝－Σh返實(shí)際：Σh往≠

－Σh返高程閉合差：fh＝Σh往＋Σh返（往返測量）fh＝Σh1－Σh2（并行測量）第44頁，共64頁，2023年，2月20日，星期三一、高程閉合差計(jì)算：

閉合水準(zhǔn)路線上各點(diǎn)之間的高差代數(shù)和理論上應(yīng)等于零；附和水準(zhǔn)路線各點(diǎn)之間高差代數(shù)和應(yīng)等于兩個(gè)水準(zhǔn)點(diǎn)的高程差值；支水準(zhǔn)路線往返測量的高差代數(shù)和應(yīng)等于零。但由于測量誤差的存在，理論條件不能滿足，所以產(chǎn)生高程閉合差?！?－3水準(zhǔn)測量內(nèi)業(yè)第45頁，共64頁，2023年，2月20日，星期三閉合水準(zhǔn)路線附和水準(zhǔn)路線支水準(zhǔn)路線高程閉合差計(jì)算容許高程閉合差第46頁，共64頁，2023年，2月20日，星期三（1）存在閉合差的原因：測量誤差是不可避免的，但應(yīng)在限差范圍內(nèi)。（誤差是隨著線路長度或測站數(shù)的增加而增加的）水準(zhǔn)測量成果整理fh＝Σh－（HB－HA）如果fh<Fh第47頁，共64頁，2023年，2月20日，星期三（2）改正數(shù)(v)：由于存在誤差，所以對高差進(jìn)行改正，即改正數(shù)的計(jì)算。

計(jì)算原則：反符號、按比例注意：改正數(shù)為整數(shù)；改正數(shù)的和與閉合差大小相等符號相反。第48頁，共64頁，2023年，2月20日，星期三如果符合限差要求，進(jìn)行內(nèi)業(yè)計(jì)算例：一條附和水準(zhǔn)路線的野外觀測數(shù)據(jù)如下：二、水準(zhǔn)測量的內(nèi)業(yè)計(jì)算（閉合差的分配）h1=+2.785h2=-4.369h3=+1.980h4=+2.345HA=56.345HB=59.039第49頁，共64頁，2023年，2月20日，星期三1、閉合差計(jì)算：

fh＝Σh－（HB－HA）＝2.741－(59.039－56.345)=+0.047mfh<Fh2、改正數(shù)：反符號按比例（距離或測站數(shù)）第50頁，共64頁，2023年，2月20日，星期三高程計(jì)算（列表）1234ΣA123B0.81.31.10.73.91218131154+2.785-4.369+1.980+2.345+2.741-10-16-11-10-47+2.775-4.385+1.969+2.335+2.69456.34559.12054.73556.70459.039輔助計(jì)算fh＝+47mmn=54fh/n=-0.87mmFh容=±88mm測段編號點(diǎn)名距離測站數(shù)實(shí)測高差改正數(shù)改正后高差高程備注第51頁，共64頁，2023年，2月20日，星期三（1）畫草圖，將外業(yè)觀測數(shù)據(jù)（距離、高差）填入表格；（2）計(jì)算閉合差，改正數(shù)；（3）計(jì)算改正后高差（4）計(jì)算高程三、過程第52頁，共64頁，2023年，2月20日，星期三一、水準(zhǔn)儀的軸線及應(yīng)滿足的條件

圓水準(zhǔn)器軸平行于儀器豎軸；橫絲垂直于豎軸；水準(zhǔn)管軸平行于視準(zhǔn)軸；§2－5水準(zhǔn)儀的檢驗(yàn)和校正圓水準(zhǔn)器水準(zhǔn)管第53頁，共64頁，2023年，2月20日，星期三目的：旋轉(zhuǎn)照準(zhǔn)部，圓水準(zhǔn)器氣泡始終居中檢驗(yàn)：旋轉(zhuǎn)腳螺旋，使圓水準(zhǔn)器氣泡居中，儀器旋轉(zhuǎn)180度，如果氣泡偏于一邊，說明兩條軸線不平行。校正：轉(zhuǎn)動腳螺旋，使氣泡向圓水準(zhǔn)器中心移動偏距的一半，用校正針撥圓水準(zhǔn)器底下的三個(gè)校正螺絲二、圓水準(zhǔn)器的檢驗(yàn)和校正第54頁，共64頁，2023年，2月20日，星期三整平儀器氣泡符合轉(zhuǎn)動180度校正螺絲調(diào)一半腳螺旋調(diào)一半檢校過程第55頁，共64頁，2023年，2月20日，星期三

目的：水準(zhǔn)儀整平后，十字絲的橫絲水平。檢驗(yàn)：整平儀器，十字絲交點(diǎn)瞄準(zhǔn)明顯點(diǎn)P，擰緊制動螺旋，轉(zhuǎn)動微動螺旋，如果P點(diǎn)相對望遠(yuǎn)鏡左右移動時(shí)離開橫絲，表示縱軸鉛垂時(shí)橫絲不水平。

校正：旋下靠目鏡處的十字絲環(huán)外罩，用螺絲刀松開十字絲組的四個(gè)固定螺絲，按橫絲傾斜反方向轉(zhuǎn)動十字絲組。三、十字絲的檢驗(yàn)和校正第56頁，共64頁，2023年，2月20日，星期三第57頁，共64頁，2023年，2月20日，星期三目的：水準(zhǔn)管軸平行于視準(zhǔn)軸檢驗(yàn)方法：平坦地面選定40-60m的A、B兩點(diǎn)，立水準(zhǔn)尺。將水準(zhǔn)儀置于中點(diǎn)，精平后測高差；水準(zhǔn)儀搬到B點(diǎn)相距2m