第二章水準(zhǔn)測量ABhAB§2-1水準(zhǔn)測量的基本原理

大地水準(zhǔn)面HA（已知）HB=？abhAB=

a－b

HB=HA+hAB

連續(xù)中間水準(zhǔn)測量hAB=∑h=h1+h2+

…

=(a1－

b1)+(a2－

b2)+…=∑a－∑b∑hAB大地水準(zhǔn)面HB=?ＨAa1a2b2b1anbn水準(zhǔn)儀與水準(zhǔn)尺§2-2水準(zhǔn)儀及其使用水準(zhǔn)儀：為水準(zhǔn)測量提供水平視線的儀器。常用的水準(zhǔn)儀精密水準(zhǔn)儀DS05

、DS1普通水準(zhǔn)儀DS3

、DS10

DS3水準(zhǔn)儀介紹水準(zhǔn)儀DS3型水準(zhǔn)儀望遠(yuǎn)鏡水準(zhǔn)器基座水準(zhǔn)儀結(jié)構(gòu)目鏡微傾螺旋物鏡調(diào)焦螺旋物鏡左右微動(dòng)螺旋水平制動(dòng)螺旋腳螺旋準(zhǔn)星望遠(yuǎn)鏡及成像原理物鏡調(diào)焦透鏡十字絲分劃板目鏡視準(zhǔn)軸望遠(yuǎn)鏡：是提供視線和照準(zhǔn)目標(biāo)的設(shè)備。物鏡：由凸透鏡或復(fù)合凸透鏡組成，將所照準(zhǔn)的目標(biāo)成像在十字絲分劃板上而形成縮小的實(shí)像。目鏡：由凸透鏡組成，將物鏡所成的實(shí)像連同十字絲的影像放大成虛像。十字絲分劃板：是刻畫在玻璃片上的很細(xì)的分劃，由橫絲、縱絲、視距絲組成，用于準(zhǔn)確瞄準(zhǔn)測量目標(biāo),并讀數(shù)。視準(zhǔn)軸：十字絲交點(diǎn)與物鏡光心的連線。望遠(yuǎn)鏡成像原理：目標(biāo)通過物鏡和調(diào)焦透鏡的作用，在十字絲分劃板上形成一個(gè)倒立的縮小的實(shí)像，再通過目鏡的放大作用使目標(biāo)的像和十字絲同時(shí)放大成虛像。視差：水準(zhǔn)器是用以指示視線水平或豎軸是否豎直的裝置。水準(zhǔn)器長水準(zhǔn)管圓水準(zhǔn)器長水準(zhǔn)管圓水準(zhǔn)器圓水準(zhǔn)器軸長水準(zhǔn)管軸圓水準(zhǔn)器圓水準(zhǔn)器水準(zhǔn)軸圓水準(zhǔn)器校正螺旋圓水準(zhǔn)器的作用：粗略整平分劃值：8′~30′/2mm長水準(zhǔn)管長水準(zhǔn)管的作用：精確整平分劃值：20″/2mm長水準(zhǔn)管軸符合水準(zhǔn)器水準(zhǔn)測量附件水準(zhǔn)尺直尺折尺塔尺尺墊三角形圓形作用：傳遞高程2附件水準(zhǔn)儀的使用安置：安置三腳架和水準(zhǔn)儀粗平：使圓水準(zhǔn)器氣泡居中瞄準(zhǔn)：粗瞄和精瞄精平：使長水準(zhǔn)管氣泡居中讀數(shù)：用中絲讀數(shù)6.讀數(shù)(前尺)：重復(fù)3~5步7.計(jì)算兩點(diǎn)高差水準(zhǔn)儀的使用安置：安置三腳架和水準(zhǔn)儀水準(zhǔn)儀的使用2、粗平：使圓水準(zhǔn)器氣泡居中132氣泡移動(dòng)方向與左手大拇指移動(dòng)方向相同3123照準(zhǔn)：粗瞄、對(duì)光、精瞄和消除視差缺口準(zhǔn)星水平微動(dòng)螺旋水平制動(dòng)螺旋對(duì)光螺旋目鏡調(diào)節(jié)螺旋調(diào)節(jié)物鏡與目鏡調(diào)焦螺旋，使水準(zhǔn)尺、十字絲成像清晰。消除視差水準(zhǔn)儀的使用4、精平：使長水準(zhǔn)管氣泡居中微傾螺旋水準(zhǔn)儀的使用5、讀數(shù)：用中絲讀數(shù)121.2720.714

高程高差前視讀數(shù)后視讀數(shù)測點(diǎn)測站1BM1BM21.5630.986+0.577BM21BM16、讀數(shù)(前尺)：重復(fù)3~5步7、計(jì)算兩點(diǎn)高差水準(zhǔn)儀認(rèn)識(shí)與實(shí)習(xí)（實(shí)驗(yàn)一）目的：（1）了解DS3型水準(zhǔn)儀的基本構(gòu)造，認(rèn)清主要部件的名稱、性能和作用。（2）練習(xí)水準(zhǔn)儀的正確安置、照準(zhǔn)和讀數(shù)。儀器：水準(zhǔn)儀、腳架、記錄板方法：任意選擇掛在墻上的3根水準(zhǔn)尺（人為編號(hào)為A、B、C），測量AB、BC、CA之間的高差。步驟：（1）安置儀器（2）認(rèn)識(shí)儀器部件（3）粗略整平（4）水準(zhǔn)儀操作（5）觀測練習(xí),填實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書水準(zhǔn)測量第二講水準(zhǔn)測量的外業(yè)和內(nèi)業(yè)一、水準(zhǔn)點(diǎn)1水準(zhǔn)點(diǎn)（benchmark）：高程的控制點(diǎn)。永久水準(zhǔn)點(diǎn)（埋石）臨時(shí)水準(zhǔn)點(diǎn)（打樁、利用一些突出點(diǎn)）2待定點(diǎn)：需要測定的高程點(diǎn)。水準(zhǔn)點(diǎn)選點(diǎn)要求：設(shè)在土質(zhì)堅(jiān)硬、穩(wěn)定，能保存，便于引測、尋找且不易遭到破壞的地方，選點(diǎn)后進(jìn)行編號(hào)，繪制“點(diǎn)之記”。二、水準(zhǔn)測量的實(shí)施原因：當(dāng)待定點(diǎn)和已知高程水準(zhǔn)點(diǎn)之間距離遠(yuǎn)、高差大、障礙物等，必須分站測量。也就是進(jìn)行連續(xù)水準(zhǔn)測量。一般水準(zhǔn)測量外業(yè)工作實(shí)施方法：1觀測：在水準(zhǔn)路線方向上選擇轉(zhuǎn)點(diǎn)。在水準(zhǔn)路線方向上選擇安置水準(zhǔn)儀測站。兩點(diǎn)立尺。進(jìn)行一測站高差觀測，觀測、讀數(shù)、記錄、計(jì)算連續(xù)觀測，直到待定點(diǎn)。再回到已知水準(zhǔn)點(diǎn)結(jié)束。2記錄、計(jì)算BM1TP1測站測點(diǎn)后視讀數(shù)前視讀數(shù)高差高程

校核∑a=∑b=∑a

－∑b

=

∑h=11BM1TP11.5630.986+0.57719.43122TP1AA1.7621.828－0.0663.3252.814+0.511+0.511hABAB大地水準(zhǔn)面HB=?ＨAhAB=∑h=h1+h2

+

…

=(a1－

b1)+(a2－

b2)+…=∑a－∑b3檢核計(jì)算∑h

≠∑a－∑b三水準(zhǔn)路線布設(shè)形式閉合水準(zhǔn)路線附合水準(zhǔn)路線支水準(zhǔn)路線單一水準(zhǔn)路線水準(zhǔn)網(wǎng)水準(zhǔn)測量通常從一個(gè)或多個(gè)已知高程水準(zhǔn)點(diǎn)開始，按一定水準(zhǔn)路線方式測量其他待定點(diǎn)的高程水準(zhǔn)線路：進(jìn)行水準(zhǔn)測量的線路。附合水準(zhǔn)路線BM1BM2?h=h測-（H終-H始)2、閉合水準(zhǔn)路線BM0?h=h測3、支水準(zhǔn)路線BM0?h=h往+h返4、水準(zhǔn)網(wǎng)BM3BM1BM2結(jié)點(diǎn)四水準(zhǔn)測量校核及精度1、線路校核：閉合水準(zhǔn)路線：?h=h測附合水準(zhǔn)路線：?h=h測-（H終-H始)往返水準(zhǔn)路線：?h=h往+h返普通水準(zhǔn)測量線路閉合差允許值：?h允=±40√L（平坦地區(qū)）L—路線長度，km?h允=±10√N(yùn)mm（丘陵地區(qū)）N—測站數(shù)2、測站校核：變儀器高法雙面尺法五水準(zhǔn)測量的外業(yè)成果（計(jì)算略圖）BM1BM2AB2+0.511m4+2.791m4－1.632mHBM1=19.431m

HBM2=

21.121m六水準(zhǔn)測量的內(nèi)業(yè)計(jì)算1、填寫基本數(shù)據(jù)。2、計(jì)算高差閉合差和允許閉合差

附合路線

fh=∑h測－（H終－H始）

閉合路線

fh=∑h測

支水準(zhǔn)路線

fh=h往+h返閉合差允許值：

?h允=±40√Lmm（平坦地區(qū)）

?h允=±10√nmm（丘陵地區(qū)）BM1BM2AB2+0.5114+2.7914－1.632點(diǎn)號(hào)站數(shù)觀測值改正數(shù)改正后高差高程∑＋0.004＋0.008＋0.008＋0.515＋2.799－1.62419.43119.94622.74521.121BM1ABBM2244＋0.511＋2.791－1.63210＋1.670＋0.020＋1.690fh=1.670－(21.121－19.431)=－20(mm)fh允=±31(mm)

i=-fh×Li/[L]

i=-fh×ni/[n][L]——線路總長；L

i——第i段長度（i=1、2、3、……）[n]——測站總數(shù)；n

i——為第i測段測站數(shù)。

i

——各測段高差改正3、滿足?hfh允計(jì)算高差改正數(shù)

方法：將閉合差反號(hào)，按距離或測站數(shù)成正比例分配到各段高差觀測值中。注：

v與?h

大小相等，符號(hào)相反。4、計(jì)算改正后高差hi’i+1

=hii+1+

I

改正后高差之和等于終點(diǎn)高程減去起點(diǎn)高程。

5、計(jì)算各點(diǎn)的高程Hi+1=Hi+hi’i+1以附合路線為例來說明調(diào)整方法

已知水準(zhǔn)點(diǎn)IV1的高程H始=21.453m，IV2點(diǎn)的高程H終=25.006m，求各點(diǎn)平差后高程。123n1=5h1=3.748n2=10h2=-12.365n3=6h3=11.430n4=4h4=0.715IV1IV2高差閉合差調(diào)整與高程計(jì)算（1）高差閉合差的計(jì)算fh=h測-（H終-H始）=3.528-（25.006-21.453）=-0.025mfh允=10n=50mm,合格。（2）高差閉合差的調(diào)整

i=-fh×ni/[n]

1=0.0052=0.0103=0.0064=0.004檢核計(jì)算：

i=-fh附合水準(zhǔn)路線閉合差的調(diào)整（3）計(jì)算各點(diǎn)改正后的高差HIV1=21.453mH1=HIV1+h1′

=25.206mH2=H1+h2′

=12.851mH3=H2+h3′

=24.287mHIV2=H3+h4

′

=25.006m=已知高程h1′=h1+

1h2′=

h2+

2h3′=

h3+

3h4

′=

h4+

4（4）計(jì)算各點(diǎn)的高程附合水準(zhǔn)路線高程計(jì)算七、普通水準(zhǔn)測量實(shí)習(xí)（實(shí)驗(yàn)二）已知：HBM1=19.431m測定A點(diǎn)的高程。BM1A致用樓外業(yè)注意幾點(diǎn)：架儀器要注意前后視距大致相等尺墊只在轉(zhuǎn)點(diǎn)處使用讀數(shù)前要精平后視完畢轉(zhuǎn)向前視，一定要重新精平再讀數(shù)，（切記不能動(dòng)腳螺旋）視線要小于100米檢查成果時(shí)，高差閉合差要計(jì)算好。水準(zhǔn)測量實(shí)習(xí)外業(yè)記錄測站測點(diǎn)后視讀數(shù)前視讀數(shù)高差高程

校核∑a=∑b=∑a

－∑b

=

∑h=1BM1TP11.5630.986+0.57719.4312TP1A1.7621.828－0.0663.3252.814+0.511+0.511水準(zhǔn)測量的內(nèi)業(yè)計(jì)算BM1BM2AB2+0.5114+2.7914－1.632點(diǎn)號(hào)站數(shù)觀測值改正數(shù)改正后高差高程∑＋0.004＋0.008＋0.008＋0.515＋2.799－1.62419.43119.94622.74521.121BM1ABBM2244＋0.511＋2.791－1.63210＋1.670＋0.020＋1.690fh=1.670－(21.121－19.431)=－20(mm)fh允=±31(mm)作業(yè)教材：第一章p92題第二章p293、4題習(xí)題集(p224)第一章第2題第二章第2題注：可以不抄題目下次上課交作業(yè)§2-5水準(zhǔn)儀檢驗(yàn)和校正檢校目的：使儀器的各軸系滿足應(yīng)有的幾何條件。水準(zhǔn)儀的幾何軸線有：圓水準(zhǔn)軸L0L0長水準(zhǔn)管軸LL視準(zhǔn)軸CC豎軸VV水準(zhǔn)儀滿足的軸線條件圓水準(zhǔn)器軸∥儀器的豎軸，即L0L0∥VV。水準(zhǔn)管軸∥視準(zhǔn)軸，即LL∥CC。（主要條件）十字絲橫絲⊥豎軸VV。儀器豎軸圓水準(zhǔn)器軸水準(zhǔn)管軸視準(zhǔn)軸一、圓水準(zhǔn)器的檢校檢校目的：當(dāng)圓水準(zhǔn)管氣泡居中時(shí)，儀器的豎軸基本上處于鉛垂位置。L0L0∥VV?檢驗(yàn)方法：轉(zhuǎn)動(dòng)三個(gè)腳螺旋使圓水準(zhǔn)器的氣泡居中，然后將望遠(yuǎn)鏡旋轉(zhuǎn)180o，如果仍然居中，說明滿足此條件。如果氣泡偏離中央位置，則需校正。校正方法：轉(zhuǎn)動(dòng)腳螺旋，使氣泡向中間移動(dòng)偏離量的一半，然后用改正針校正氣泡，使其居中,反復(fù)多次。檢校原理二、望遠(yuǎn)鏡十字絲橫絲的檢校檢校目的：當(dāng)儀器的豎軸處于鉛垂位置時(shí)，橫絲應(yīng)處于水平位置。橫絲⊥豎軸VV？檢驗(yàn)方法：

1.整平儀器，瞄準(zhǔn)墻上的固定點(diǎn)，水平微動(dòng)，固定點(diǎn)是否離開十字絲橫絲。如果偏離十字絲橫絲，則需校正。

2.垂線法。校正方法：撥正十字絲環(huán)。三、長水準(zhǔn)管的檢校檢驗(yàn)方法：（1）在比較平坦的地面上，相距約40~60m左右的地方打兩個(gè)木樁或放兩個(gè)尺墊作為固定點(diǎn)A和B。檢驗(yàn)時(shí)先將水準(zhǔn)儀安置在距兩點(diǎn)等距離處，在符合氣泡居中的情況下，分別讀取A、B點(diǎn)上的水準(zhǔn)尺的讀數(shù)a1和b1，求得高差h1=a1-b1。（h1不含有該項(xiàng)誤差的影響）

（2）將儀器搬至B點(diǎn)附近（相距約3米處），在符合氣泡居中的情況下，對(duì)遠(yuǎn)尺A和近尺B，分別讀得讀數(shù)a2和b2，求得第二次高差h2=a2-b2。若h2=h1，說明儀器的水準(zhǔn)管平行于視準(zhǔn)軸，無需校正。若h2

h1，則水準(zhǔn)管軸不平行于視準(zhǔn)軸，h