测量学B第二章水准测量

1、水准测量 水准测量原理 DS3水准仪和水准测量的工具水准仪的使用水准测量的施测方法（外业）水准测量的检核方法（内业）水准测量的误差及注意事项 （误差分析）其他水准仪简介需要说明的几个问题水准测量原理：利用水准仪提供水平视线，读取水准尺的读数，hAB = HB HA= a bHB = HA + hAB大地水准面HibHBHAhAB前进方向高差法AB当a b时，hAB 为正，B高于A ；当a b时， hAB 为负，B低于A。测定两点间的高差，由已知点高程推求未知点高程。 a如图：将已知水准点的高程转化到仪器高将仪器高转化到转点高返回水准测量所使用的仪器、工具：水准仪水准尺尺垫 三脚架 皮尺一、水准

2、仪1、水准仪的等级DS05、DS1、DS3、DS10、 DS20D大地测量仪器S水准仪数字 表示仪器的精度，即每公里往、返测得高差中数的中误差（mm）。水准仪的作用是提供一条水平视线；工程测量中常使用DS3型水准仪，该仪器标称精度为3mm/km。目镜水准管目镜物镜微动螺旋物镜准星照门水准管圆水准器圆水准器校正螺钉三脚架微动螺旋制动螺旋脚螺旋2、DS3型水准仪的构造主要由望远镜、水准器、基座三部分组成。微倾螺旋（1）望远镜：用来瞄准远处的水准尺进行读数；由物镜、目镜、十字丝分划板、调焦透镜、调焦螺旋组成；放大率一般为2530倍。视准轴：物镜中心 与十字丝交点的连线。（2）水准器水准器的作用：整平

3、仪器，使视准轴处于水平位臵。圆水准器作用：粗略整平结构：如图所示精度：一般为8 10/2mm（气泡中心偏离零点2mm所对的圆心角）管水准器作用：精确整平结构：如图所示精度：水准管的分划值：气泡中心偏离零点2mm所对的圆心角。分析： R越大，越小，灵敏度越高。DS3 : R=20.6265米 =20R公式： 2 （3）基座轴座：承托仪器上部组成脚螺旋：调节脚螺旋使圆水准器气泡居中连接板：连接三脚架轴座脚螺旋连接板二、水准尺和尺垫1、水准尺塔尺 ：可以伸缩，一般全长3m、5m，用于等外水准测量。双面尺：不可伸缩，一般全长3m，用于三、四等水准测量。2、尺垫：三角形生铁，中间有一个突起的圆顶仅在转点

4、处竖立水准尺时使用，防止点位移动和水准尺下沉。返回一、操作步骤1、安臵仪器高度适中、架头大致水平，固定仪器。2、粗略整平目的：使圆水准气泡居中，视准轴粗略水平。方法（如图所示）：3、瞄准水准尺目的：使目标和十字丝成像清晰。方法： 初步瞄准（用准星对准目标） 目镜调焦（使十字丝清晰） 物镜调焦（使目标成像清晰） 精确瞄准（使横丝切准目标）注意：瞄准时应消除视差。视差：当目镜、物镜对光不够精细时，目标的影像不在十字丝平面上，以致两者不能同时被看清。消除方法：仔细进行目镜、物镜调焦。4、精确整平目的：使水准管气泡居中，视准轴精确水平。方法：调节微倾螺旋，使气泡影像符合。5、读数使十字丝竖丝切于一边，

5、用十字丝横丝在水准尺上按从小到大的方向读数，读取米、分米、厘米、毫米（估读数）四位数字。如图的读数 0860注意：读数前必须精平，精平后立即读数。返回一、基本概念1、测站：测量仪器所安臵的地点。2、水准路线：进行水准测量时所行走的路线。3、后视：水准路线的后视方向。4、前视：水准路线的前视方向。5、视距：水准仪至标尺的水平距离。6、水准点：水准测量的固定标志。7、 水准点高程：指标志点顶面的高程。8、转折点：水准测量中起传递高程作用的中间点。水准点ABab二、一个测站的水准测量工作1、安臵仪器于AB之间，仪器距离A和距离B的距离大致相当！为什么 ？立尺于A、B点上；2、粗略整平；3、瞄准A尺，

6、精平、读数a，记录1.568m；4、瞄准B尺，精平、读数b，记录1.471m；5、计算：hAB = a b = 1.568-1.471=0.115m 注意顺序！即B点比A点高0.115m。hBA = hAB= 0.115m，即 A点比B点低0.115m。B三、连续水准测量当两点相距较远或高差较大时，需连续安臵水准仪测定相邻各点间的高差，最后取各个高差的代数和，可得到起终两点间的高差。如图：A、B两水准点之间，设3个临时性的转点。h1 =a1-b1 h2 =a2-b2 h3 =a3-b3h4 =a4-b4hAB= h1+h2+h3+h4尺垫：只在转点处架设尺垫，不在水准点处架设（A、 B）！AT

7、P1TP2TP3a1b1a2b2a3b3a4b4n ni 1 i 1n为测站数HA=123.446mHB例：ATP1TP2TP32.142B1.2580.9281.2351.6641.4311.6722.074大地水准面注意：为保证高程传递的准确性，在相邻测站的观测过程中，必须使转点保持稳定（高程不变）。前进方向测站点号水准尺读数后视（a） 前视（b）高差（m）高程（m）备注ATP1TP1TP2TP2TP3TP3B2.1420.9281.6641.6721.2581.2351.4312.074+0.884-0.307+0.233-0.402计算检核6.406 5.998ab0.4080.408

8、0.408水准测量手簿123.446 已知123.854返回（一）、计算检核（路线检核）1、水准路线的布设形式附合水准路线（见图1）闭合水准路线（见图2）支水准路线（见图3）BMABMB1234图1123图3BMA1234图2BMA内业计算各段高差之和理论上应该等于A、B两点高程之差，即B H A h H实际上，由于测量工作中存在误差，使得上面等式两边不相等，其差值为高差闭合差f h h （H B H A）附合水准路线h1h2h h v23水准测量的内业计算步骤2）判断闭合差是否超限5）计算各测段的改正后的高差6）计算各点的高程值 容许f h f h （ 12 n）h3）计算各测段观测高差的改

9、正数 v f4）检查闭合差是否分配完 nivi f h n ii i iH1 H A h1 v1；H 2 H1 h2 v2；B2h3（附合、闭合水准路线）1A1）计算闭合差 fh H A h1 h2 h3 H B2014年3月7日星期五24三、附合水准测量内业计算视距计算公式视线水平时的视距公式返回误差来源：仪器误差 + 观测误差 + 外界条件的影响一、仪器误差1、仪器校正后的残余误差主要是i角误差。（前后视距相等可消除）2、水准尺误差 包括刻划不准、尺长变化、尺身弯曲等误差。（作业前必须检验，前后视尺交替使用、测站数为偶数可减弱或消除）二、观测误差1、视差（仔细调焦可消除）2、读数误差（减小

10、视线长度、读数认真果断）3、水准器泡居中误差（符合后立即读数）4、水准尺倾斜的影响（认真扶尺、气泡居中）三、外界条件的影响1、仪器下沉（踩紧脚架、减少观测时间）2、尺垫下沉（尺垫踩实）3、地球曲率和大气折光（前后视距相等可消除）4、大气温度和风力（打伞遮阳、选择好的天气）返回精密水准仪主要用于一、二等水准测量和精密工程测量。特点：1、结构精密、性能稳定、测量精度高；2、望远镜放大率不小于40倍；3、水准管分划值为10/2mm；4、采用光学测微器读数，可直接到0.1mm，估读到0.01mm；5、配专用精密水准尺；操作方法与DS3水准仪基本相同。自动安平水准仪自动安平水准仪利用自动安平补偿器代替水准管，使视准轴水平。特点：1、视准轴自动安平；2、提高水准测量精度；3、减少操作步骤，提高工作效率。激光水准仪激光水准仪有水准仪、内臵激光器、电源激光器、电源等组成。特点：1、视准轴为一束红色可见光。2、广泛应用于水平场地的测设、大型设备安装。返回需要说明的几个问题：1、尺垫；（什么时候改放臵尺垫）2、转点；（需要放臵尺垫、选择位臵、沉降、安全、立尺员和测站的配合）3、水准尺零点差；（水准尺的磨损）4、i角误差（不能大于20”）实习安排（分组）两个班总共分为16个小组，每个小组一个组长，下周上课实习的时候把小组