項(xiàng)目二水準(zhǔn)測(cè)量項(xiàng)目二水準(zhǔn)測(cè)量水準(zhǔn)測(cè)量的原理水準(zhǔn)儀及其使用普通水準(zhǔn)測(cè)量及其成果整理水準(zhǔn)儀的檢驗(yàn)與校正水準(zhǔn)測(cè)量誤差分析及其注意事項(xiàng)本章主要內(nèi)容測(cè)量學(xué)課件

絕對(duì)高程大地水準(zhǔn)面假定水準(zhǔn)面

相對(duì)高程

高差高程的概念高程測(cè)量高程測(cè)量是測(cè)量工作的三項(xiàng)基本任務(wù)之一，通常確定地面點(diǎn)高程的方法有：水準(zhǔn)測(cè)量和三角高程測(cè)量。水準(zhǔn)測(cè)量是利用水平視線來測(cè)量兩點(diǎn)間的高差。由于水準(zhǔn)測(cè)量的精度較高，所以是高程測(cè)量中最主要的方法。三角高程測(cè)量是測(cè)量兩點(diǎn)間的水平距離或斜距和豎直角(即傾斜角)，然后利用三角公式計(jì)算出兩點(diǎn)間的高差。三角高程測(cè)量一般精度較低，只是在適當(dāng)?shù)臈l件下才被采用。GPS測(cè)高。水準(zhǔn)測(cè)量的原理水準(zhǔn)測(cè)量是利用水準(zhǔn)儀提供的水平視線，借助于帶有分劃的水準(zhǔn)尺，直接測(cè)定地面上兩點(diǎn)間的高差，然后根據(jù)已知點(diǎn)高程和測(cè)得的高差，推算出未知點(diǎn)高程。ABabhAB前進(jìn)方向大地水準(zhǔn)面HA（已知）HB=？后視前視水準(zhǔn)測(cè)量的原理ABabhAB前進(jìn)方向大地水準(zhǔn)面HA（已知）HB=？后視前視A、B兩點(diǎn)間高差hAB為：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)。高差等于后視讀數(shù)減去前視讀數(shù)。水準(zhǔn)測(cè)量的原理hABABab前進(jìn)方向大地水準(zhǔn)面HAHBHB視線高度計(jì)算未知點(diǎn)的高程高差法視線高法水準(zhǔn)測(cè)量的原理∑hAB大地水準(zhǔn)面HB=?ＨA連續(xù)水準(zhǔn)測(cè)量

hAB=∑h=h1+h2

+…

=(a1

－b1)+(a2

－b2)+…=∑a－∑b水準(zhǔn)儀為水準(zhǔn)測(cè)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

水準(zhǔn)儀DS3型水準(zhǔn)儀望遠(yuǎn)鏡水準(zhǔn)器基座水準(zhǔn)儀的結(jié)構(gòu)水準(zhǔn)儀目鏡微傾螺旋物鏡調(diào)焦螺旋物鏡水平微動(dòng)螺旋水平制動(dòng)螺旋腳螺旋準(zhǔn)星水準(zhǔn)儀的結(jié)構(gòu)水準(zhǔn)儀物鏡對(duì)光透鏡目鏡視準(zhǔn)軸上絲下絲中絲豎絲十字絲分劃板望遠(yuǎn)鏡望遠(yuǎn)鏡是用來精確瞄準(zhǔn)遠(yuǎn)處目標(biāo)并對(duì)水準(zhǔn)尺進(jìn)行讀數(shù)的。它主要由:物鏡、目鏡、對(duì)光透鏡和十字絲分劃板組成。物鏡、目鏡調(diào)焦的目的。水準(zhǔn)儀圓水準(zhǔn)器圓水準(zhǔn)器軸長水準(zhǔn)管長水準(zhǔn)管軸水準(zhǔn)器是用以指示視線水平或豎軸是否豎直的裝置。水準(zhǔn)器又分為圓水準(zhǔn)器和管水準(zhǔn)器。水準(zhǔn)儀氣泡L′L′水準(zhǔn)器圓水準(zhǔn)器用以粗平儀器。過零點(diǎn)的球面法線L′L′，稱為圓水準(zhǔn)器軸。圓水準(zhǔn)器軸L′L′平行于儀器豎軸VV。水準(zhǔn)儀基座基座的作用是支承儀器的上部，并通過連接螺旋與三腳架連接?；饕奢S座、腳螺旋、底板和三腳壓板構(gòu)成。轉(zhuǎn)動(dòng)腳螺旋，可使圓水準(zhǔn)氣泡居中。水準(zhǔn)尺和尺墊尺墊是由生鐵鑄成。一般為三角形板座，其下方有三個(gè)腳，可以踏入土中。尺墊上方有一突起的半球體，水準(zhǔn)尺立于半球頂面。尺的雙面均有刻劃，一面為黑白相間，稱為黑面尺（也稱主尺）；另一面為紅白相間，稱為紅面尺（也稱輔尺）。立尺點(diǎn)水準(zhǔn)尺和尺墊水準(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；讀數(shù)：用中絲讀數(shù)；水準(zhǔn)儀的使用安置儀器在測(cè)站上松開三腳架架腿的固定螺旋，按需要的高度調(diào)整架腿長度，再擰緊固定螺旋，張開三腳架將架腿踩實(shí)，并使三腳架架頭大致水平。從儀器箱中取出水準(zhǔn)儀，用連接螺旋將水準(zhǔn)儀固定在三腳架架頭上。水準(zhǔn)儀的使用粗平使圓水準(zhǔn)器氣泡居中b312c312

a13

2氣泡移動(dòng)方向與左手大拇指運(yùn)動(dòng)的方向一致。水準(zhǔn)儀的使用缺口準(zhǔn)星水平微動(dòng)螺旋水平制動(dòng)螺旋對(duì)光螺旋消除視差瞄準(zhǔn)目標(biāo)粗瞄、對(duì)光、精瞄和消除視差1.251m水準(zhǔn)儀的使用1213110.717m讀數(shù)用中橫絲讀數(shù)水準(zhǔn)點(diǎn)和水準(zhǔn)路線水準(zhǔn)點(diǎn)：我們將用水準(zhǔn)測(cè)量的方法測(cè)定的高程控制點(diǎn)，稱為水準(zhǔn)點(diǎn)。水準(zhǔn)點(diǎn)記為BM(BenchMark)。水準(zhǔn)點(diǎn)有永久性水準(zhǔn)點(diǎn)和臨時(shí)性水準(zhǔn)點(diǎn)兩種。國家等級(jí)永久性水準(zhǔn)點(diǎn)水準(zhǔn)點(diǎn)和水準(zhǔn)路線BM23BM24BM259.0m9.8m8.4mH23＝56.437mH24＝58.392mH25＝53.168m水準(zhǔn)點(diǎn)的“點(diǎn)之記”建筑工程水準(zhǔn)點(diǎn)臨時(shí)性水準(zhǔn)點(diǎn)水準(zhǔn)點(diǎn)水準(zhǔn)點(diǎn)和水準(zhǔn)路線單一水準(zhǔn)路線附和水準(zhǔn)路線閉合水準(zhǔn)路線支水準(zhǔn)路線水準(zhǔn)網(wǎng)水準(zhǔn)路線水準(zhǔn)點(diǎn)和水準(zhǔn)路線水準(zhǔn)路線附和水準(zhǔn)路線從已知高程的水準(zhǔn)點(diǎn)BM1出發(fā)，沿待定高程的水準(zhǔn)點(diǎn)1、2、…進(jìn)行水準(zhǔn)測(cè)量，最后附合到另一已知高程的水準(zhǔn)點(diǎn)BM2所構(gòu)成的水準(zhǔn)路線，稱為附合水準(zhǔn)路線。BM1BM2水準(zhǔn)點(diǎn)和水準(zhǔn)路線水準(zhǔn)路線閉合水準(zhǔn)路線從已知高程的水準(zhǔn)點(diǎn)BM1出發(fā)，沿各待定高程的水準(zhǔn)點(diǎn)1、2、3、4進(jìn)行水準(zhǔn)測(cè)量，最后又回到原出發(fā)點(diǎn)BM1的環(huán)形路線，稱為閉合水準(zhǔn)路線。BM0水準(zhǔn)點(diǎn)和水準(zhǔn)路線水準(zhǔn)路線支水準(zhǔn)路線從已知高程的水準(zhǔn)點(diǎn)BM0出發(fā)，沿待定高程的水準(zhǔn)點(diǎn)1，2進(jìn)行水準(zhǔn)測(cè)量，這種既不閉合又不附合的水準(zhǔn)路線，稱為支水準(zhǔn)路線。支水準(zhǔn)路線要進(jìn)行往返測(cè)量，以資檢核。BM0水準(zhǔn)測(cè)量的外業(yè)ABabhAB前進(jìn)方向大地水準(zhǔn)面HAHBHB水準(zhǔn)測(cè)量的外業(yè)BMABDAB＝50mhAB＝＋12.500mAHACHChAC大地水準(zhǔn)面D＝1000m水準(zhǔn)測(cè)量的外業(yè)當(dāng)已知高程的水準(zhǔn)點(diǎn)距欲測(cè)定高程點(diǎn)較遠(yuǎn)或高差較大時(shí)，不能安置一次儀器即可測(cè)得兩點(diǎn)間的高差。這時(shí)需要在兩點(diǎn)間加設(shè)若干個(gè)立尺點(diǎn)，分段設(shè)站，連續(xù)進(jìn)行觀測(cè)。加設(shè)的這些立尺點(diǎn)并不需要測(cè)定其高程，它們只起傳遞高程的作用，故稱之為轉(zhuǎn)點(diǎn)，用TP（TurningPoint）表示。轉(zhuǎn)點(diǎn)上需放置尺墊。水準(zhǔn)測(cè)量的外業(yè)已知水準(zhǔn)點(diǎn)BMA的高程HA＝19.153m，現(xiàn)欲測(cè)定B點(diǎn)的高程HB，由于A、B兩點(diǎn)相距較遠(yuǎn)，需分段設(shè)站進(jìn)行測(cè)量，具體施測(cè)步驟如下。HAHBhAB大地水準(zhǔn)面AB水準(zhǔn)測(cè)量的外業(yè)AHABHBhAB大地水準(zhǔn)面TP1Ⅰh1后視點(diǎn)前視點(diǎn)進(jìn)行方向1.2711.632測(cè)站測(cè)點(diǎn)水準(zhǔn)尺讀數(shù)/m高差/m高程/m備注后視讀數(shù)前視讀數(shù)+-19.153已知1BMATP11.6321.2710.36119.514水準(zhǔn)測(cè)量的外業(yè)AHABHBhAB大地水準(zhǔn)面TP11h1后視點(diǎn)前視點(diǎn)進(jìn)行方向2水準(zhǔn)測(cè)量的外業(yè)AHABHBhAB大地水準(zhǔn)面TP11h1后視點(diǎn)前視點(diǎn)進(jìn)行方向0.95221.862測(cè)站測(cè)點(diǎn)水準(zhǔn)尺讀數(shù)/m高差/m高程/m備注后視讀數(shù)前視讀數(shù)+-1BMA1.6320.36119.153已知TP11.27119.5142TP11.8620.91020.424TP20.952水準(zhǔn)測(cè)量的外業(yè)測(cè)站點(diǎn)號(hào)水準(zhǔn)尺讀數(shù)（m）高差高程(m)備注后視前視＋－1BM.A1.6320.36119.153TP.11.27119.5142TP.11.8620.910TP.20.95220.4243TP.21.3460.094TP.31.25220.5184TP.30.9310.547TP.41.47819.9715TP.40.8360.389B1.22519.582計(jì)算檢核

6.6076.1781.3650.936

a－

b＝＋0.429

h＝＋0.429HB－HA＝＋0.429水準(zhǔn)測(cè)量的外業(yè)校核∑a=∑b=∑a

－∑b

=∑h=

高程高差前視讀數(shù)后視讀數(shù)測(cè)點(diǎn)測(cè)站BM1TP111BM1TP11.5630.986+0.57719.43122TP1AA1.7621.828－0.0663.3252.814+0.511+0.511水準(zhǔn)測(cè)量的外業(yè)注意事項(xiàng)：架儀器要注意前后視距大致相等；儀器不能架在路中央；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)，（但切記不能動(dòng)腳螺旋）；視線要小于100米。水準(zhǔn)測(cè)量的內(nèi)業(yè)計(jì)算測(cè)站校核：在一個(gè)測(cè)站上觀測(cè)兩次高差，兩次高差不符值應(yīng)在允許范圍內(nèi)。方法有變儀器高法和雙面尺法。線路校核：把已知高程點(diǎn)和待測(cè)點(diǎn)布設(shè)成路線，線路觀測(cè)高差和理論高差不符值應(yīng)在允許范圍內(nèi)。線路方式主要有閉合水準(zhǔn)路線、附合水準(zhǔn)路線、往返水準(zhǔn)路線水準(zhǔn)測(cè)量的內(nèi)業(yè)計(jì)算計(jì)算高差閉合差(closingerror)公式：對(duì)于閉合水準(zhǔn)路線，有：對(duì)于附合水準(zhǔn)路線，有：對(duì)于支水準(zhǔn)路線，有：水準(zhǔn)測(cè)量的內(nèi)業(yè)計(jì)算高差閉合差的容許值（tolerance）對(duì)于普通水準(zhǔn)測(cè)量：式中，fh容——高差閉合差限差，單位：mm；

L——水準(zhǔn)路線長度，單位：km

；

n——測(cè)站數(shù)。水準(zhǔn)測(cè)量的內(nèi)業(yè)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)，HA＝6.543m，HB＝9.578m，1、2、3為待定高程的水準(zhǔn)點(diǎn)。h1＝＋1.331mh2＝＋1.813mh3＝－1.424mh4＝＋1.340mL1＝0.60kmL＝2.0kmL＝1.6kmL4＝2.05km13BMBBMA2水準(zhǔn)測(cè)量的內(nèi)業(yè)計(jì)算原始數(shù)據(jù)填表點(diǎn)號(hào)路線長度觀測(cè)高差高差改正數(shù)改正后高差高程備注L/kmhi/mvhi/mHi’/mH/mBM.A0.60+1.3316.543已知12.00+1.81321.60-1.42432.05+1.340BM.B9.578已知

6.25+3.060計(jì)算檢核水準(zhǔn)測(cè)量的內(nèi)業(yè)計(jì)算高差閉合差的計(jì)算：高差閉合差的計(jì)算和調(diào)整計(jì)算各點(diǎn)改正后的高差計(jì)算各點(diǎn)改正后的高程填表填表填表填表水準(zhǔn)測(cè)量的內(nèi)業(yè)計(jì)算輔助計(jì)算填表點(diǎn)號(hào)路線長度觀測(cè)高差高差改正數(shù)改正后高差高程備注L/kmHi/mPhi/mhi/mH/mBM.A0.60+1.3316.543已知12.00+1.81321.60-1.42432.05+1.340BM.B9.578已知

6.25+3.060計(jì)算檢核返回水準(zhǔn)測(cè)量的內(nèi)業(yè)計(jì)算高差改正數(shù)計(jì)算填表點(diǎn)號(hào)路線長度觀測(cè)高差高差改正數(shù)改正后高差高程備注L/kmHi/mPhi/mhi/mH/mBM.A0.60+1.3316.543已知12.00+1.81321.60-1.42432.05+1.340BM.B9.578已知

6.25+3.060計(jì)算檢核-0.002-0.008-0.007-0.008-0.025返回水準(zhǔn)測(cè)量的內(nèi)業(yè)計(jì)算高差改正數(shù)計(jì)算填表點(diǎn)號(hào)路線長度觀測(cè)高差高差改正數(shù)改正后高差高程備注L/kmHi/mPhi/mhi/mH/mBM.A0.60+1.3316.543已知12.00+1.81321.60-1.42432.05+1.340BM.B9.578已知

6.25+3.060計(jì)算檢核-0.002-0.008-0.007-0.008-0.025+1.329+1.805-1.431+1.332+3.035返回水準(zhǔn)測(cè)量的內(nèi)業(yè)計(jì)算高差改正數(shù)計(jì)算填表點(diǎn)號(hào)路線長度觀測(cè)高差高差改正數(shù)改正后高差高程備注L/kmHi/mPhi/mhi/mH/mBM.A0.60+1.3316.543已知12.00+1.81321.60-1.42432.05+1.340BM.B9.578已知

6.25+3.060計(jì)算檢核-0.002-0.008-0.007-0.008-0.025+1.329+1.805-1.431+1.332+3.0357.8729.6778.2462）兩水準(zhǔn)點(diǎn)間高差測(cè)定的基本方法：兩次儀器高法：立尺，尺中間安置水準(zhǔn)儀，粗平照準(zhǔn)后視尺，精平，讀數(shù)照準(zhǔn)前視尺，粗平，讀數(shù)計(jì)算高差變動(dòng)儀器高（升或降大于10cm）再觀測(cè)高差互差不大于±5mm時(shí)，取平均值雙面尺法（黑面、紅面）：用雙面尺，每尺均讀黑、紅面讀數(shù)立尺，尺中間安置水準(zhǔn)儀，粗平瞄準(zhǔn)后視尺黑面，精平，讀數(shù)瞄準(zhǔn)前視尺黑面，精平，讀數(shù)瞄準(zhǔn)前視尺紅面，精平，讀數(shù)瞄準(zhǔn)后視尺紅面，精平，讀數(shù)黑面：以零開始刻劃紅面：一尺從4687開始刻劃，另一尺從4787開始紅黑面計(jì)算高差理論上相差0.1m自動(dòng)安平水準(zhǔn)儀用水準(zhǔn)儀進(jìn)行水準(zhǔn)測(cè)量的特點(diǎn)是,根據(jù)水準(zhǔn)管的氣泡居中而獲得水平視線.因此,在水準(zhǔn)尺上每次讀數(shù)都要用微傾螺旋將水準(zhǔn)管氣泡調(diào)至居中位置,這對(duì)于提高水準(zhǔn)測(cè)量的速度是很不利.

為了解決這一問題,人們研制了一種自動(dòng)安平水準(zhǔn)儀,這種水準(zhǔn)儀上沒有水準(zhǔn)管和微傾螺旋,使用時(shí)只須用圓水準(zhǔn)器進(jìn)行粗平,然后借助安平補(bǔ)償器自動(dòng)地把視準(zhǔn)軸置平,讀出視線水平時(shí)的讀數(shù).這不僅大大縮短了水準(zhǔn)測(cè)量的時(shí)間,而且當(dāng)?shù)孛嬗形⑿〉恼饎?dòng)或腳架的不規(guī)則下沉等造成視線不水平,可以由補(bǔ)償器迅速調(diào)整而得到正確的讀數(shù),從而提高了水準(zhǔn)測(cè)量的精度.

如圖2-27所示,當(dāng)視準(zhǔn)軸水平時(shí)在水準(zhǔn)尺讀數(shù)為p.當(dāng)視線傾斜一微小的角度a，此時(shí)讀數(shù)為q,為了補(bǔ)償這段偏距,可在十字絲之前d處的光路上,安置一個(gè)光學(xué)補(bǔ)償器,水平光線經(jīng)過補(bǔ)償器偏轉(zhuǎn)一角β,仍舊成像于十字絲中心,由于α和β的值

很小,若滿足下列條件：

f·a=d·β

則達(dá)到補(bǔ)償?shù)哪康?我國生產(chǎn)的DSZ3型自動(dòng)安平水準(zhǔn)軸就是根據(jù)這一原理設(shè)計(jì)制造的。水準(zhǔn)儀的檢驗(yàn)與校正

一、水準(zhǔn)儀軸線應(yīng)滿足的幾何關(guān)系

視準(zhǔn)軸CC水平圓水準(zhǔn)軸L’L’∥豎軸VV橫絲要水平（即：⊥VV）

CCLLVVL'L'水準(zhǔn)儀的檢驗(yàn)與校正（一）圓水準(zhǔn)器的檢驗(yàn)與校正1、檢驗(yàn)：氣泡居中后，再將儀器繞豎軸旋轉(zhuǎn)180°，看氣泡是否居中。2、校正：用三個(gè)“校正螺絲”使氣泡向中央移動(dòng)一半,再用三個(gè)腳螺旋使氣泡居中。

（二）十字絲橫絲的檢驗(yàn)與校正

1、檢驗(yàn)：整平后，用橫絲的一端對(duì)準(zhǔn)一固定點(diǎn)P，轉(zhuǎn)動(dòng)微動(dòng)螺旋，看P點(diǎn)是否沿著橫絲移動(dòng)。

2、校正：旋下目鏡處十字絲環(huán)外罩，轉(zhuǎn)動(dòng)左右2個(gè)“校正螺絲”。

（三）水準(zhǔn)管軸∥視準(zhǔn)軸（i角）的檢校1、檢驗(yàn)：（1）平坦地上選A、B兩點(diǎn)，約80-100m。