水准测量课件

1、2021/3/261 第二章第二章 水准测量水准测量 教学要求教学要求:通过学习使学生掌握水准测量的基本原理、水准仪通过学习使学生掌握水准测量的基本原理、水准仪 的使用及检验方法的使用及检验方法,高差的测定及高差闭合差的调整和高程的高差的测定及高差闭合差的调整和高程的 计算方法。理解自动安平水准仪的安平原理和自动安平水准计算方法。理解自动安平水准仪的安平原理和自动安平水准 仪的自动补偿器的结构。了解电子水准仪的基本构造和测量仪的自动补偿器的结构。了解电子水准仪的基本构造和测量 原理。原理。 学习重点学习重点: 1、水准仪的使用、水准仪的使用 2、水准测量一般方法及要求、水准测量一般方法及要求

2、3、水准路线高差闭合差的调整和高程的计算、水准路线高差闭合差的调整和高程的计算 4、水准仪的检验与校正、水准仪的检验与校正 2021/3/262 第二章第二章 水准测量水准测量 学习难点学习难点: 1 1、水准路线高差闭合差的调整和高程的计算、水准路线高差闭合差的调整和高程的计算 2 2、水准仪的检验与校正、水准仪的检验与校正 2021/3/263 l第一节第一节 高程测量概述高程测量概述 l第二节第二节 水准测量原理水准测量原理 l 第三节第三节 水准测量的仪器及使用水准测量的仪器及使用 l 第四节第四节 普通水准测量普通水准测量 l 第五节第五节 水准测量成果的内业平差计算水准测量成果的内

3、业平差计算 l 第六节第六节 水准仪的检验和校正水准仪的检验和校正 l 第七节第七节 水准测量误差及精度分析水准测量误差及精度分析 l 第八节第八节 精密水准仪和精密水准尺精密水准仪和精密水准尺 l 第九节第九节 自动安平水准仪和电子水准仪简自动安平水准仪和电子水准仪简 2021/3/264 一、高程测量一、高程测量 l l高程测量高程测量:测量地面点高程的工作。测量地面点高程的工作。 l l目的目的:获得未知点的高程。一般是通过测出已获得未知点的高程。一般是通过测出已 知点和未知点之间的高差知点和未知点之间的高差,再根据已知点的高程再根据已知点的高程 推算出未知点的高程。推算出未知点的高程。

4、 l l水准测量原点水准测量原点:直接由平均海水面测得高程的直接由平均海水面测得高程的 水准点水准点（图图2-J）。）。 2021/3/265 2021/3/266 l l 水准测量:利用水平视线来测量两点之间的高差。 此方法此方法施测简单施测简单,且精度较高且精度较高,所以是高程测量中最主要所以是高程测量中最主要 的方法的方法,被广泛应用于高程控制测量、工程勘测和各项被广泛应用于高程控制测量、工程勘测和各项 施工测量中。施工测量中。 l l三角高程测量三角高程测量:是通过测量两点之间的水平距离（或是通过测量两点之间的水平距离（或 倾斜距离）和竖直角倾斜距离）和竖直角,然后利用三角公式计算出两

5、点间然后利用三角公式计算出两点间 的高差。的高差。 此方法的精度受各种条件的限制此方法的精度受各种条件的限制,一般只在适当的条件一般只在适当的条件 下才被采用。下才被采用。 l l气压高程测量、静力高程测量、摄影高程测量、气压高程测量、静力高程测量、摄影高程测量、 GPS高程测量。高程测量。 二、高程测量的方法二、高程测量的方法 2021/3/267 l l水准点水准点（BenchMark）,通过水准测量建立的高程通过水准测量建立的高程 控制点控制点,工程上常用工程上常用BM来标记。来标记。 l l水准点的等级及埋设水准点的等级及埋设 w w国家水准点国家水准点分为一、二、三、四等四个等级分为

6、一、二、三、四等四个等级,按规范按规范 要求埋设永久性标石标记。三、四等水准点一般用要求埋设永久性标石标记。三、四等水准点一般用 混凝土标石制成混凝土标石制成,深埋到地面冻结线以下深埋到地面冻结线以下,在标石的顶在标石的顶 面设有用不锈钢或其它不易锈蚀的材料制成的半球面设有用不锈钢或其它不易锈蚀的材料制成的半球 状标志（状标志（图图2-1a）。）。 w w墙上水准点墙上水准点（图图2-1b） w w图根水准点和一些施工测量使用的水准点图根水准点和一些施工测量使用的水准点常采用常采用 临时性标志临时性标志,例如例如:木桩（桩顶钉一半圆球状铁钉）木桩（桩顶钉一半圆球状铁钉） 2021/3/268

7、或大铁钉打入地面，也可在地面上突出的坚硬岩石或房或大铁钉打入地面，也可在地面上突出的坚硬岩石或房 屋四周水泥面、台阶等处用红油漆标记。屋四周水泥面、台阶等处用红油漆标记。 l l水准点的位置水准点的位置：选在土质坚硬、便于长期保存和：选在土质坚硬、便于长期保存和 使用方便的地点。埋设水准点后，应绘出水准点的使用方便的地点。埋设水准点后，应绘出水准点的点之点之 记记。 图图2-1 2021/3/269 一、基本原理一、基本原理 l l水准测量的实质水准测量的实质: 测量两点之间的高差。测量两点之间的高差。 l l水准测量的基本原理水准测量的基本原理: 利用水准仪建立一条水平利用水准仪建立一条水平

8、 视线视线,借助水准尺来测定两点借助水准尺来测定两点 间 的 高 差间 的 高 差 , 从 而 由从 而 由 已知点的高程推算出未知点已知点的高程推算出未知点 的高程。的高程。 l lA、B两点的高差为两点的高差为:(利用利用水水 准仪准仪提供的水平视线提供的水平视线,分别读分别读 取取A点点水准尺水准尺上的读数上的读数a和和B 点的读数点的读数b) l l如果如果A点是已知高程点，点是已知高程点，B点是待求高程点。则点是待求高程点。则B点高程为点高程为: )(baHhHH A AB AB bahAB 图图2-2 2021/3/2610 l l如图如图2-2所示所示: A后视点后视点、a后视读

9、数后视读数, B前视点前视点、 b前视读数前视读数 则则: v高差高差=后视读数后视读数前视读数前视读数 观测者站在仪器处观测者站在仪器处,面向前进方向面向前进方向,前面所立尺前面所立尺 为前视为前视,背后所立尺为后视。背后所立尺为后视。 v高差的符号高差的符号: 高差的正负号反映两点的高低高差的正负号反映两点的高低; 高差的正负号又与测量前进的方向有关高差的正负号又与测量前进的方向有关: hAB=hBA 2021/3/2611 l l适用场合适用场合:根据一个后视点的高程同时测定多个未根据一个后视点的高程同时测定多个未 知点的高程。常用于纵断面测量、土石方测量。知点的高程。常用于纵断面测量、

10、土石方测量。 l l 仪器的视线高仪器的视线高:H Hi i = H = HA A +a +a 待求点高程待求点高程: : H H B B = H = Hi i b = b = （H HA A +a +a） b b 中间点中间点:在测量过程中不起传递高程作用的在测量过程中不起传递高程作用的高程高程 待求点待求点,这些点上只有一个前视读数这些点上只有一个前视读数C,也称也称“中视中视 读数读数”。见。见图图2-4 其其高程高程 caHcHH Aic )( 2021/3/2612 图图 2-42-4 如图如图 中间点高程中间点高程= 仪器的视线高仪器的视线高中视读数中视读数 置镜置镜点点:HP1

11、=（HA+a1）C1 ; HP2 =（HA+a1）C2 HTP1 =（HA+a1）b1 置镜置镜 II 点点:HP3 =（HTP1+a2）C3; HP4 =（ （ HTP1 +a2）C4; HTP2= （HTP1+a2）b2; 2021/3/2613 一、水准仪的种类一、水准仪的种类 l l光学水准仪光学水准仪: : l l微倾式水准仪微倾式水准仪: :用水准管来获得水平视线用水准管来获得水平视线; ; l l自动安平水准仪自动安平水准仪: :用补偿器来获得水平视线。用补偿器来获得水平视线。 l l电子水准仪电子水准仪 水准仪按仪器精度分水准仪按仪器精度分: :DS05、DS1、DS3、DS1

12、0四个四个 等级等级。D、S分别分别是是“大地测量仪器大地测量仪器”和和“水准仪水准仪” 汉语拼音的第一个字母汉语拼音的第一个字母, ,数字数字05、1、3、10表示该仪表示该仪 器的测量精度器的测量精度, ,即往返观测即往返观测1km1km产生的高差闭合差的中误产生的高差闭合差的中误 差。差。 DS05和和DS1用于精密水准测量用于精密水准测量, ,DS3用于一般水准用于一般水准测测 量量, ,DS10则用于简易水准测量。则用于简易水准测量。工程常用工程常用DS3水准仪水准仪。 2021/3/2614 2021/3/2615 （一）水准尺（一）水准尺 用优质木材或用优质木材或合金合金制成制成

13、, ,要求要求 尺长稳定尺长稳定, ,刻划准确。刻划准确。 l l最常用的有双面尺和塔尺两最常用的有双面尺和塔尺两 种。种。 双面尺双面尺多用于三、四等及以下多用于三、四等及以下 精度的水准测量（见图精度的水准测量（见图2-5a）。）。 塔尺塔尺用两节或三节套接在一起用两节或三节套接在一起, , 能伸缩能伸缩, ,携带方便。一般尺长为携带方便。一般尺长为 5m, ,尺的底部为零点尺的底部为零点, ,尺面绘有尺面绘有 1cm或或5mm黑白相间的分格黑白相间的分格, , 米和分米处注有数字（见图米和分米处注有数字（见图2- 5b）。）。 图图2-5 2-5 2021/3/2616 l l尺垫是在转

14、点上放置水尺垫是在转点上放置水 准尺用的准尺用的, ,尺垫可使转点尺垫可使转点 稳固稳固, ,防止下沉防止下沉。 l l用钢板或铸铁制成用钢板或铸铁制成, ,一般一般 为三角形为三角形, ,中央有一突出中央有一突出 的半球体的半球体, ,下方有三个尖下方有三个尖 脚（见图脚（见图2-6）。）。 l l用时把三个尖脚踩入土用时把三个尖脚踩入土 中中, ,把水准尺立在突出的把水准尺立在突出的 圆顶上。圆顶上。 图图 2 -2 - 6 6 （二）尺垫（二）尺垫 2021/3/2617 l（一）（一）DSDS3 3微倾式水准仪的构造微倾式水准仪的构造 图图2-72-7 1 1、物镜、物镜 2 2、目镜

15、、目镜 3 3、物镜对光螺旋、物镜对光螺旋 4 4、管水准器、管水准器 5 5、圆水准器、圆水准器 6 6、脚螺旋、脚螺旋 7 7、制动螺旋、制动螺旋 8 8、微动螺旋、微动螺旋 9 9、微倾螺旋、微倾螺旋 1010、轴座、轴座 1111、三角压板、三角压板 1212、底、底 版版 三、DS 3 微倾式水准仪的构造及使用 2021/3/2618 l l作用作用: :它可以提供视线它可以提供视线, , 并可读出远处水准尺上的读数并可读出远处水准尺上的读数 l l构造构造: :物镜、目镜、对光物镜、目镜、对光 透镜和十字丝分划板。透镜和十字丝分划板。 1.物镜物镜:使目标的成像落在十字丝板前后。使

16、目标的成像落在十字丝板前后。 2.调焦透镜调焦透镜:使目标的成像与十字丝重合。使目标的成像与十字丝重合。 3.目镜目镜:放大放大十字丝和目标的成像。十字丝和目标的成像。 4.十字丝分划板十字丝分划板: :竖丝竖丝是为了瞄准目标是为了瞄准目标, , 中丝中丝（单丝或楔形丝）（单丝或楔形丝）读取读数。读取读数。 视距丝视距丝: :上、下短丝上、下短丝, ,用于测距。用于测距。 l l视准轴视准轴（即视线）（即视线）:十字丝交十字丝交点与物镜光心的连线。点与物镜光心的连线。 它是水准仪的主要轴线之一。它是水准仪的主要轴线之一。 DS3水准仪水准仪望远镜放大率望远镜放大率一般为一般为28倍倍。 图图2

17、-82-8 1 1望远镜望远镜 2021/3/2619 （1）管水准器（水准管）管水准器（水准管）: :反映视线是否水平反映视线是否水平, ,用于用于 精平。精平。 l l水准管的零点水准管的零点: :管面上刻有间隔为管面上刻有间隔为2mm的分划线的分划线, ,分分 划线的对称中心划线的对称中心O称。称。 l l水准管轴水准管轴LL: :过零点与管内壁纵向相切的直线（见图过零点与管内壁纵向相切的直线（见图 2-10）。）。 l l气泡居中气泡居中: : 当当气泡的中心点气泡的中心点与与 零点零点重合重合时时, ,称称气泡居气泡居 中中, ,此时水准管轴位于此时水准管轴位于 水平位置水平位置,

18、,视线水平。视线水平。 图图2-102-10 2 2水准器水准器（管水准器和圆水准器）管水准器和圆水准器） 2021/3/2620 l定义定义: :水准管水准管2mm的弧长所对圆心角的弧长所对圆心角,即气即气 泡每移动一泡每移动一格时格时, ,水准管轴所倾斜的角值。水准管轴所倾斜的角值。 l水准管分划值的大小水准管分划值的大小反映了仪器置平精度的高反映了仪器置平精度的高 低低。水准管纵向弧线半径水准管纵向弧线半径 R越大越大, ,值越小值越小, ,则则 水准管水准管灵敏度灵敏度越高。越高。 DS3型水准管分划值一般为型水准管分划值一般为20/2mm。 2021/3/2621 l 符合水准器符合

19、水准器 l 当当气泡居中时气泡居中时, ,两端气泡的影像就能符合成吻合两端气泡的影像就能符合成吻合 的抛物线的抛物线, ,它用于微倾式水准仪。它用于微倾式水准仪。 l l如果两端影像错开如果两端影像错开, ,则表示气泡不居中则表示气泡不居中, ,这时可旋这时可旋 转微倾螺旋使气泡影像符合转微倾螺旋使气泡影像符合, ,使气泡居中。使气泡居中。 l注注:左边左边气泡影像的移动方向气泡影像的移动方向与与微倾螺旋的转动方微倾螺旋的转动方 向一致。向一致。 图图2-122-12 2021/3/2622 l l圆水准器圆水准器: :一个封闭的圆形玻璃一个封闭的圆形玻璃 容器容器, ,顶面内壁是球面顶面内壁

20、是球面, ,球面中央球面中央 有一圆圈。有一圆圈。 l l水准器零点水准器零点: :圆圈圆心称为圆圈圆心称为 。 l l圆水准器轴圆水准器轴: :通过零点的球面法通过零点的球面法 线线。 l l当当圆水准器气泡居中时圆水准器气泡居中时, ,圆水准圆水准 器轴竖直器轴竖直, ,仪器竖轴竖直。仪器竖轴竖直。 l l圆水准器的分划值圆水准器的分划值: :气泡中心偏气泡中心偏 离零点离零点2mm的弧长所对圆心角的的弧长所对圆心角的 大小。大小。 DS3水准仪圆水准器分划值一般为水准仪圆水准器分划值一般为 8 10 /2mm。由于它的精度较低。由于它的精度较低, , 故故只用于仪器的粗略整平。只用于仪器

21、的粗略整平。 图图2-132-13 （2）圆水准器）圆水准器:反映竖轴是否竖直反映竖轴是否竖直,用于粗平。用于粗平。 2021/3/2623 l l用于用于置平仪器置平仪器, ,它支撑仪器的上部使其在水它支撑仪器的上部使其在水 平方向上转动平方向上转动, ,并通过连接螺旋与三脚架连接。并通过连接螺旋与三脚架连接。 l l基座主要由基座主要由轴座、脚螺旋、三角压板和底板轴座、脚螺旋、三角压板和底板 构成。构成。 调节三个脚螺旋可使圆水准器的气泡居中调节三个脚螺旋可使圆水准器的气泡居中, , 使仪器使仪器粗略整平粗略整平。 2021/3/2624 微倾式水准仪的使用包括微倾式水准仪的使用包括安置仪

22、器安置仪器、粗略整平粗略整平、瞄准水准瞄准水准 尺尺、精平与读数精平与读数等操作步骤。等操作步骤。 1 1安置仪器安置仪器 l l在测站上安置三脚架在测站上安置三脚架, ,架头大致水平。架头大致水平。 l l 用连接螺旋将仪器牢固地连接在三脚架头上。用连接螺旋将仪器牢固地连接在三脚架头上。 2 2粗略整平（粗平）粗略整平（粗平） l l粗平概念粗平概念: :用脚螺旋使圆水准器的气泡居中用脚螺旋使圆水准器的气泡居中, ,使仪器竖使仪器竖 轴大致铅直轴大致铅直, ,从而使视准轴粗略水平。从而使视准轴粗略水平。 l l气泡的移动方向气泡的移动方向 与左手大拇指（右手的食指）运动的方向一致与左手大拇指

23、（右手的食指）运动的方向一致 操作操作: :如如图图2-14所示所示（脚螺旋顺时针转动该端升高脚螺旋顺时针转动该端升高, ,逆时针转逆时针转 动该端降低动该端降低,气泡向高处移动气泡向高处移动） 2021/3/2625 l操作操作: : w气泡未居中而位于气泡未居中而位于a a 处处, ,则先按图上箭头所指的方向用则先按图上箭头所指的方向用两手两手 相对转动脚螺旋和相对转动脚螺旋和, ,使气泡移到使气泡移到b b的位置（如图的位置（如图b b）。）。 w然后然后单独转动脚螺旋单独转动脚螺旋使气泡居中。如有偏差可重复进行使气泡居中。如有偏差可重复进行。 图图2-142-14 2021/3/262

24、6 l l目镜对光目镜对光: :对准白色目标对准白色目标, ,旋转目镜旋转目镜, ,使十字丝使十字丝 成像清晰。成像清晰。 l l粗略瞄准粗略瞄准: :缺口、准星、目标（尺）三点一线缺口、准星、目标（尺）三点一线, , 制动望远镜。制动望远镜。 l l物镜调焦物镜调焦（对光）（对光）: :转动物镜调焦螺旋转动物镜调焦螺旋, ,使目标使目标 成像清晰。成像清晰。 l l精确照准精确照准: :转动水平微动螺旋使目标的对称中转动水平微动螺旋使目标的对称中 心与竖丝重合（或在竖丝附近）心与竖丝重合（或在竖丝附近） 注意注意: :瞄准水准尺时必须消除瞄准水准尺时必须消除视差视差。 2021/3/2627

25、 视差视差:观测者的眼睛在目镜端上下移动时观测者的眼睛在目镜端上下移动时, ,物像与十物像与十 字丝间有相对运字丝间有相对运动的现象动的现象, ,叫十字丝视差叫十字丝视差, ,简称视差。简称视差。 产生视差的原因及消除的方法产生视差的原因及消除的方法: : l产生视差的原因产生视差的原因:尺像与十字丝分划板不重合。尺像与十字丝分划板不重合。 l消除的方法消除的方法: :转动目镜调节螺旋使十字丝成像清晰转动目镜调节螺旋使十字丝成像清晰,再再 转动物镜对光螺旋使尺像清晰转动物镜对光螺旋使尺像清晰,反复调节直至十字丝和水反复调节直至十字丝和水 准尺呈像均清晰准尺呈像均清晰,眼睛上下晃动时眼睛上下晃动

26、时,十字丝横死所截取的读十字丝横死所截取的读 数不变为止。数不变为止。 图图 2-152-15 2021/3/2628 l l精平精平: :转动转动微倾螺旋微倾螺旋使使 符合水准管气泡居中。符合水准管气泡居中。 l l读数读数: :用用十字丝横丝切十字丝横丝切 尺上的刻划尺上的刻划直接读出米、直接读出米、 分米和厘米数分米和厘米数, ,并估读出毫并估读出毫 米数米数, ,保证每个读数均为四保证每个读数均为四 位数位数, ,即使某位数是零也不即使某位数是零也不 可省略。可省略。 读数方法读数方法: : 由小到大的读（倒像仪器从上到下）。由小到大的读（倒像仪器从上到下）。 图图2-16的读数为的读

27、数为: : 1.258m。 图图2-162-16 4 4精平与读数精平与读数 2021/3/2629 l用设置在望远镜内的用设置在望远镜内的自动补偿器自动补偿器代替水准管而能代替水准管而能 自动获得水平视线的水准仪。自动获得水平视线的水准仪。 l观测时观测时, ,用圆水准器使仪器粗略整平后用圆水准器使仪器粗略整平后, ,即可直接即可直接 读取水平视线读数。读取水平视线读数。 l具有具有观测速度快观测速度快、精度高等优点、精度高等优点, ,被广泛应用在各被广泛应用在各 种等级的水准测量中。种等级的水准测量中。 l补偿器有一定的补偿器有一定的补偿范围补偿范围, ,应特别注意圆水准器的应特别注意圆水

28、准器的 气泡居中气泡居中 l要防止补偿器贴靠周围的部件要防止补偿器贴靠周围的部件, ,保证其处于保证其处于正常工正常工 作状态作状态。 2021/3/2630 2021/3/2631 2021/3/2632 2021/3/2633 l l水准点水准点（BenchMark）,通过水准测量建立的高通过水准测量建立的高 程控制点程控制点,工程上常用工程上常用BM来标记。来标记。 l l水准点的等级及埋设水准点的等级及埋设 水准点可根据需要设置成永久性水准点和临时性水准点可根据需要设置成永久性水准点和临时性 水准点。水准点。 国家水准点国家水准点分为一、二、三、四等四个等级分为一、二、三、四等四个等级

29、,按按 规范要求埋设永久性标石标记。三、四等水准点规范要求埋设永久性标石标记。三、四等水准点 一般用混凝土标石制成一般用混凝土标石制成,深埋到地面冻结线以下深埋到地面冻结线以下, 在标石的顶面设有用不锈钢或其它不易锈蚀的材在标石的顶面设有用不锈钢或其它不易锈蚀的材 料制成的半球状标志。（如图料制成的半球状标志。（如图a） 2021/3/2634 图根水准点和一些施工测量使用的水准点图根水准点和一些施工测量使用的水准点 常常 采用临时性标志采用临时性标志, ,例如例如: :木桩（桩顶钉一半圆木桩（桩顶钉一半圆 球状铁钉）或大铁钉打入地面球状铁钉）或大铁钉打入地面, ,也可在地面上也可在地面上 突

30、出的坚硬岩石或房屋四周水泥面、台阶等突出的坚硬岩石或房屋四周水泥面、台阶等 处用红油漆标记。（如图处用红油漆标记。（如图b b墙上水准点）墙上水准点） 2021/3/2635 2021/3/2636 水准点的位置水准点的位置: :选在土质坚硬、便于长期保存和使选在土质坚硬、便于长期保存和使 用方便的地点。埋设水准点后用方便的地点。埋设水准点后, ,应绘出水准点的应绘出水准点的 点之记点之记。 2021/3/2637 连续水准测量连续水准测量: :在两点间连续地多次安置仪器所进行在两点间连续地多次安置仪器所进行 的水准测量。的水准测量。 图2-3 测站测站:安置仪器的点（安置仪器的点（在图在图2

31、-3中中、） 转点转点:（TurningPoint）常简写为）常简写为:TP,是传递高程的点（是传递高程的点（1、2）。）。 2021/3/2638 在转点上先有前视读数后有后视读数。在转点上先有前视读数后有后视读数。假设假设A点高点高 程已知为程已知为HA, ,各测站测得的高差为各测站测得的高差为hi, ,则有则有: : bahh bah bah bah AB nnn 222 111 hAB为为A A、B B两点间测得的高差两点间测得的高差, , 则则: :未知点未知点B B的高程为的高程为: AB AB hHH 高差的计算检核高差的计算检核: : a a b=hb=hAB AB 高程的计算

32、检核高程的计算检核: : H HB BH HA A=h=hAB AB。 2021/3/2639 图图 2-222-22 2021/3/2640 点号点号 水准尺读数水准尺读数高高差差 高高程程备备注注 后视后视前视前视+ BMA1.33951.903已知高程点已知高程点 TP11.4181.4020.063 TP21.5191.1870.231 TP31.2420.9840.535 TP41.2671.3470.105 BMB0.8710.396 6.7855.7911.1620.168 计算检核计算检核ab=+0.994h=+0.994HBHA=+0.994 表表2-1水准测量记录手簿（水准

33、测量记录手簿（记录、计算记录、计算） 图图2-22 2021/3/2641 点号点号 水准尺读数水准尺读数高高差差 高高程程备备注注 后视后视前视前视+ BMA1.33951.903已知高程点已知高程点 TP11.4181.4020.063 TP21.5191.1870.231 TP31.2420.9840.535 TP41.2671.3470.105 BMB0.8710.39652.897 6.7855.7911.1620.168 计算检核计算检核ab=+0.994h=+0.994HBHA=+0.994 表表2-1 水准测量记录手簿水准测量记录手簿 2021/3/2642 计算检核计算检核

34、在每一测段结束后或手簿上每一页之末在每一测段结束后或手簿上每一页之末, ,必须进行必须进行 计算检核。计算检核。 表表2-12-1中中: : （1 1） a a b = b = h = 0.994h = 0.994 说明说明高差的计算高差的计算是正确的。是正确的。 （2 2）H HB B H HA A= = h h 说明说明高程的计算高程的计算也是正确的。也是正确的。 如不相等如不相等, ,则计算中必有错误则计算中必有错误, ,应进行检查。应进行检查。 2021/3/2643 为了保证水准测量成果的正确可靠为了保证水准测量成果的正确可靠 并符合精度要求并符合精度要求,必须采取相应的措施进必须采

35、取相应的措施进 行校核。校核的方法主要有以下几种行校核。校核的方法主要有以下几种: （一）测站检核（一）测站检核 （二）路线校核（二）路线校核 2021/3/2644 通常采用以下两种方法通常采用以下两种方法: : 1、改变仪器高法、改变仪器高法: :在一个测站上在一个测站上两次置镜两次置镜( (变动变动 仪高仪高0.1m0.1m以上以上) )所得高差之差不超过容许值所得高差之差不超过容许值（例例 如图根水准测量容许值为如图根水准测量容许值为6mm）, ,则认为符合则认为符合 要求要求, ,否则否则, ,必须重测。必须重测。 2、双仪器法、双仪器法: :即两台仪器同时观测。此法适用即两台仪器同

36、时观测。此法适用 于单面尺于单面尺, ,两台仪器所测相同两点间的高差不符两台仪器所测相同两点间的高差不符 值也不得超过值也不得超过5mm5mm。 2021/3/2645 l3、双面尺法、双面尺法利用同一水准尺利用同一水准尺红面与黑面两面红面与黑面两面 读数读数, ,分别测得分别测得红面及黑面高差红面及黑面高差, ,扣除一对尺常扣除一对尺常 数差后数差后, ,较差较差均在容许值范围内均在容许值范围内,则取其平均值则取其平均值 作为该测站观测高差。否则作为该测站观测高差。否则, ,需要检查原因需要检查原因, ,重重 新观测。新观测。 l测站校核测站校核可以校核本测站的测量成果可以校核本测站的测量成

37、果是否符合是否符合 要求要求, ,但整个路线测量成果是否符合要求但整个路线测量成果是否符合要求, ,甚至甚至 有错有错, ,则不能判定。因此则不能判定。因此, ,还需要进行还需要进行路线校核路线校核。 2021/3/2646 l l附合水准路线（附合水准路线（a a） l l闭合水准路线（闭合水准路线（b b） l l支水准路线（支水准路线（c c） l l水准网水准网 （d d、e e） 水准路线水准路线:水准测量所水准测量所 经过的路线。经过的路线。 图图2-212-21 （二）路线校核（二）路线校核 2021/3/2647 l l将整个水准路线的成果与理论值进行比较将整个水准路线的成果与

38、理论值进行比较: :能能 检测出多个测站的累计误差检测出多个测站的累计误差如如: :温度、风力、温度、风力、 仪器、大气折光、尺子倾斜及转点位置移动等仪器、大气折光、尺子倾斜及转点位置移动等 误差的影响。误差的影响。 l l方法方法: :是按水准路线的布设形式求出是按水准路线的布设形式求出高差闭合高差闭合 差差并与并与限差限差比较比较: : 高差闭合差高差闭合差=实测高差理论高差实测高差理论高差 aa2 2 视线向上倾斜，反之向下倾斜。视线向上倾斜，反之向下倾斜。 l对于对于DS3水准仪，要求水准仪，要求i角不大于角不大于20 ，否则应进行校正。，否则应进行校正。 AB D i 2021/3/

39、2669 l仪器在仪器在 II II 处处, ,用微倾螺旋使远点用微倾螺旋使远点A A的读数从的读数从a a2 2改变到改变到 a a2 2 = = b b2 2+ + h h1 1 。此时。此时视准轴处于水平位置视准轴处于水平位置, ,但水准管也但水准管也 因随之变动而气泡不再符合。因随之变动而气泡不再符合。 l用校正针拨动水准管一端的校正螺丝使气泡符合用校正针拨动水准管一端的校正螺丝使气泡符合, , ( (图图2-302-30) )则水准管轴也处于水平位置则水准管轴也处于水平位置, ,从而使水准管轴从而使水准管轴 平行于视准轴。水准管的校正螺丝平行于视准轴。水准管的校正螺丝, ,校正时先松

40、动左校正时先松动左 右两校正螺丝右两校正螺丝, ,然后拨上下两校正螺丝使气泡符合。然后拨上下两校正螺丝使气泡符合。 拨动上下校正螺丝时拨动上下校正螺丝时, ,应先松一个再紧另一个逐渐改应先松一个再紧另一个逐渐改 正正, ,当最后校正完毕时当最后校正完毕时, ,所有校正螺丝都应适度旋紧。所有校正螺丝都应适度旋紧。 以上检验校正要反复进行以上检验校正要反复进行, ,直到直到i i角小于角小于2020为止。为止。 （图图 2-29） 2021/3/2670 图图 2-302-30 2021/3/2671 （四）水准管轴和视准轴交叉误差的检验和（四）水准管轴和视准轴交叉误差的检验和 校正校正 l由于交

41、叉误差的影响较小由于交叉误差的影响较小, ,所以一般工程水准测所以一般工程水准测 量中可不进行此项检验。量中可不进行此项检验。 l对于精密水准测量对于精密水准测量, ,则应进行交叉误差的检验。则应进行交叉误差的检验。 l如果需要进行这项检验时如果需要进行这项检验时, ,应安排在应安排在i i角检验校正角检验校正 之前进行。之前进行。因为这两项检校互相有影响因为这两项检校互相有影响, ,但但i i角的角的 检校最为重要检校最为重要, ,应在最后进行。应在最后进行。 2021/3/2672 二、自动安平水准仪的检验和校正二、自动安平水准仪的检验和校正 1 1、自动安平水准仪应满足的条件、自动安平水

42、准仪应满足的条件 l圆水准器轴平行仪器的竖轴圆水准器轴平行仪器的竖轴; ; l十字丝横丝垂直竖轴十字丝横丝垂直竖轴; ; l水准仪在补偿范围内水准仪在补偿范围内, ,应能起到补偿作用应能起到补偿作用; ; l视准轴经过补偿后应与水平线一致。视准轴经过补偿后应与水平线一致。 2021/3/2673 2、自动安平水准仪的检验和校正、自动安平水准仪的检验和校正 l前两项的检校前两项的检校 与微倾式水准仪的检校方法完全相同。与微倾式水准仪的检校方法完全相同。 l第三项（补偿器）的检验第三项（补偿器）的检验 v离水准仪约离水准仪约50 m50 m处竖立水准尺处竖立水准尺, ,仪器安置成如下位置仪器安置成

43、如下位置: :即使其即使其 中两个脚螺旋的连线垂直于仪器到水准尺连线的方向中两个脚螺旋的连线垂直于仪器到水准尺连线的方向; ; v用圆水准器整平仪器用圆水准器整平仪器, ,读取水准尺上读数读取水准尺上读数; ; v四种情况（竖轴向前、后、左、右倾斜）下读数四种情况（竖轴向前、后、左、右倾斜）下读数: : l旋转视线方向上的第三个脚螺旋旋转视线方向上的第三个脚螺旋, ,让气泡中心偏离圆水准让气泡中心偏离圆水准 器零点少许器零点少许, ,使竖轴向前稍倾斜使竖轴向前稍倾斜; ;然后再次旋转这个脚螺旋然后再次旋转这个脚螺旋, , 使气泡中心向相反方向使气泡中心向相反方向 l重新整平仪器重新整平仪器,

44、,用位于垂直于视线方向的两个脚螺旋用位于垂直于视线方向的两个脚螺旋, ,先后先后 使仪器向左右两侧倾斜使仪器向左右两侧倾斜 2021/3/2674 v仪器竖轴向前后左右倾斜时所得读数与仪器整仪器竖轴向前后左右倾斜时所得读数与仪器整 平时所得读数之差不超过平时所得读数之差不超过2 mm,2 mm,则可认为补偿器则可认为补偿器 工作正常工作正常, ,否则应检查原因或送工厂修理。否则应检查原因或送工厂修理。 第四项（视准轴经过补偿后应与水平线一致）的检校第四项（视准轴经过补偿后应与水平线一致）的检校 若视准轴经补偿后不能与水平线一致若视准轴经补偿后不能与水平线一致, ,则也构成则也构成 i i角角,

45、 ,产产 生读数误差。生读数误差。 l检验方法检验方法 与微倾式水准仪与微倾式水准仪i i角的检验方法相同角的检验方法相同 l校正校正 校正十字丝。拨十字丝的校正螺丝校正十字丝。拨十字丝的校正螺丝, ,使使A A点的读数点的读数 从从a a2 2改变到改变到a a2 2 。 l对于对于DSDS3 3水准仪也应使水准仪也应使i i角不大于角不大于2020 2021/3/2675 2-7水准测量误差及精度分析水准测量误差及精度分析 为了保证测量成果的精度为了保证测量成果的精度, ,需要分析研究产需要分析研究产 生误差的原因生误差的原因, ,并采取措施消除或减小误差的影并采取措施消除或减小误差的影

46、响。响。 主要的误差来源主要的误差来源: : v仪器仪器 v观测者观测者 v外界条件外界条件 2021/3/2676 l l仪器校正后的残余误差仪器校正后的残余误差（i角误差角误差） 此项误差与仪器至立尺点的距离成正比。此项误差与仪器至立尺点的距离成正比。 l l在测量中在测量中, ,保持保持前视和后视的距离相等前视和后视的距离相等, ,可消除可消除 该项误差。该项误差。 l l因某种原因某一测站的前视（或后视）距离较因某种原因某一测站的前视（或后视）距离较 大大, ,那么就那么就在下一测站上使后视（或前视）距离较在下一测站上使后视（或前视）距离较 大大, ,可使误差可使误差得到得到补偿。补偿

47、。 l l水准尺的误差水准尺的误差 l l尺长误差尺长误差: :尺长变化、弯曲引起的误差尺长变化、弯曲引起的误差, ,通常通常 限制弯曲度、施加改正数消除。限制弯曲度、施加改正数消除。 l l刻划误差刻划误差: :刻划不准确引起的误差刻划不准确引起的误差, ,可施加改正可施加改正 数消除。数消除。 l l零点误差零点误差: :尺底的刻划值与理论值之差尺底的刻划值与理论值之差, ,可采用可采用 偶数站或使用一根水准尺消除。偶数站或使用一根水准尺消除。 2021/3/2677 二、观测误差二、观测误差 l气泡居中的误差气泡居中的误差 气泡居中的精度即水准管的灵敏度气泡居中的精度即水准管的灵敏度,它

48、主要决它主要决 定于水准管的分划值。为了减小气泡居中误差的定于水准管的分划值。为了减小气泡居中误差的 影响影响,应对视线长加以限制应对视线长加以限制,观测时应尽量使观测时应尽量使气泡气泡 精确地居中或符合精确地居中或符合。 l读数误差读数误差 估读的误差与人眼的分辨能力、望远镜的放估读的误差与人眼的分辨能力、望远镜的放 大率以及视线的长度有关。大率以及视线的长度有关。 l视差影响视差影响 l水准尺倾斜误差水准尺倾斜误差 v水准尺倾斜会使读数增大水准尺倾斜会使读数增大:装有水准器的水准尺、装有水准器的水准尺、 摇尺法可消除。摇尺法可消除。 2021/3/2678 三、外界条件的影响三、外界条件的

49、影响 1.1.仪器下沉和水准尺下沉仪器下沉和水准尺下沉 v仪器下沉仪器下沉:“后、前、前、后后、前、前、后”的观测程序的观测程序, 可减弱其影响。可减弱其影响。 v水准尺下沉水准尺下沉:“往返测往返测”可以减弱水准尺下可以减弱水准尺下 沉的影响。沉的影响。 2.2.气候的影响气候的影响 v温度的变化引起大气折光变化造成尺像跳动温度的变化引起大气折光变化造成尺像跳动; v烈日直晒仪器和大风影响水准管气泡的整平。烈日直晒仪器和大风影响水准管气泡的整平。 尽量选择无风的阴天进行测量尽量选择无风的阴天进行测量 2021/3/2679 v 地球曲率的影响地球曲率的影响 水准测量应根据水准面来求出水准测量

50、应根据水准面来求出 两点的高差两点的高差, ,但视准轴是一直线但视准轴是一直线, ,因此使读数中含有由因此使读数中含有由 地球曲率引起的误差地球曲率引起的误差 “p”p”。 P=DP=D2 2 (2R) (2R) v 大气折光的影响大气折光的影响 在一般大气情况下在一般大气情况下, ,大气折光误差大气折光误差 “ ”是地球曲率误差是地球曲率误差“p”p”的的1/71/7; ; = = D D2 2 (14R) (14R) v地球曲率与大气折光的共同影响地球曲率与大气折光的共同影响 : : f = p - f = p - =0.43D =0.43D2 2 R R v 若前后视距相等若前后视距相等

51、, ,该误差可在计算高差时自行消除。该误差可在计算高差时自行消除。 3 3、地球曲率和大气折光的影响、地球曲率和大气折光的影响(图图2-34) 2021/3/2680 图图 2-342-34 地球曲率与大气折光的共同影响地球曲率与大气折光的共同影响: : f = p - f = p - = 0.43D = 0.43D2 2 R R 地球曲率的影响地球曲率的影响P=DP=D2 2 (2R); (2R);大气折光大气折光 = = D D2 2 (14R) (14R) 2021/3/2681 2-8精密水准仪与水准尺精密水准仪与水准尺 一、精密水准仪一、精密水准仪（图图2-352-35） lDSDS

52、05 05、 、DSDS1 1均属于精密水准仪均属于精密水准仪, ,精密水准仪主要精密水准仪主要 用于国家一、二等水准测量用于国家一、二等水准测量 以及建筑物沉降以及建筑物沉降 观测、大型桥梁施工的高程控制、精密机械观测、大型桥梁施工的高程控制、精密机械 设备安装等精密工程设备安装等精密工程; ; l精密水准仪的构造精密水准仪的构造: :与与DSDS3 3水准仪基本相同水准仪基本相同, ,也也 有微倾式和自动安平式之分。有微倾式和自动安平式之分。 l不同之处不同之处: :有光学测微器进行尺读数。有光学测微器进行尺读数。 2021/3/2682 2021/3/2683 二、精密水准尺（二、精密水

53、准尺（图图2-372-37） l铟瓦水准尺。铟瓦水准尺。 l尺是在木质标尺的中间槽内尺是在木质标尺的中间槽内, ,装有一装有一2m2m或或3 m3 m长长 的铟瓦合金带尺的铟瓦合金带尺, ,铟瓦带上刻有左右两排相互错铟瓦带上刻有左右两排相互错 开的刻划开的刻划, ,数字注在木尺上。数字注在木尺上。精密水准仪的分划精密水准仪的分划 值有值有1 cm1 cm和和5 mm5 mm两种两种, ,而数字注记因生产厂家不而数字注记因生产厂家不 同有很多形式。同有很多形式。 l例例: :以以3 m3 m尺为例尺为例, ,一般地一般地, ,右边一排数字注记自右边一排数字注记自0 0 300 cm300 cm, ,称为基本分划称为基本分划; ;左边一排数字注记自左边一排数字注记自 300300600 cm600 cm, ,称为辅助分划。称为辅助分划。基本分划与辅助基本分划与辅助 分划相差一常数分划相差一常数K K, ,称基辅差称基辅差