建筑工程测量2水准测量ppt课件

1、水准丈量是测定高程的常用方法之一。本章主要水准丈量是测定高程的常用方法之一。本章主要引见水准丈量原理和方法、水准仪的构造及运用、引见水准丈量原理和方法、水准仪的构造及运用、水准仪测定高差的作业方法及数据处置，水准丈水准仪测定高差的作业方法及数据处置，水准丈量误差来源及留意问题。重点是水准丈量作业方量误差来源及留意问题。重点是水准丈量作业方法及成果计算。难点是仪器的检校。法及成果计算。难点是仪器的检校。第二章第二章水准丈量水准丈量本章内容本章内容2.12.1 水准丈量原理水准丈量原理2.22.2 水准丈量仪器和工具水准丈量仪器和工具2.32.3 水准仪的运用水准仪的运用2.42.4 水准丈量的施

2、测方法水准丈量的施测方法2.52.5 水准丈量的成果计算水准丈量的成果计算2.62.6 水准仪的检校与校正水准仪的检校与校正2.72.7 水准丈量误差与本卷须知水准丈量误差与本卷须知2.82.8 其他水准仪简介其他水准仪简介2.12.1 水准丈量原理水准丈量原理2.1.1 高程丈量的方法高程丈量的方法1. 气压高程丈量：利用地面高气压高程丈量：利用地面高度不同、大气的压力也不同，度不同、大气的压力也不同，气压与海拔高度成比例的原气压与海拔高度成比例的原理来测定高程。理来测定高程。此法简便，但精度很低。通此法简便，但精度很低。通常用在登山探险、资源调查常用在登山探险、资源调查方面。方面。测定地面

3、点高程的任务就叫高程丈量。测定地面点高程的任务就叫高程丈量。2.2.三角高程丈量：根据几何原理测定高差。三角高程丈量：根据几何原理测定高差。精度较水准丈量低，但传送快，平原、精度较水准丈量低，但传送快，平原、 山区均可用，特别适用于山区。山区均可用，特别适用于山区。 h=Dh=Dtantan hAB= h+i-v hAB= h+i-v HB=HA HB=HAhABhAB ihDABhABV3. 3. 水准丈量水准丈量 利用水准仪提供的程度视野来测定两点间的高差。利用水准仪提供的程度视野来测定两点间的高差。精度较高，但山区不适用。精度较高，但山区不适用。4. GPS4. GPS卫星定位系统测定卫

4、星定位系统测定 经过接纳卫星信号经过接纳卫星信号, ,利用电磁波空中间隔后方交会利用电磁波空中间隔后方交会来测定高程。来测定高程。 全天候，不受地形限制，但精度不如水准丈量。全天候，不受地形限制，但精度不如水准丈量。 利用水准仪提供的程度视野,在铅垂的水准尺上读数,由于程度视野与水准面以及标尺构成矩形,因此有hAB = a-b 即 高差=后视读数-前视读数HB=HA+ hAB=(HA+a)-b=Hi-bb2.1.2 水准丈量原理hABhABa前视前视后视后视程度视野程度视野2.22.2 水准丈量仪器和工具水准丈量仪器和工具水准仪的类别水准仪的类别 精细水准仪精细水准仪DS05DS05、DS1D

5、S1按精度分按精度分: :普通水准仪普通水准仪DS3DS3重点学习重点学习工程水准仪工程水准仪DS10DS10电子水准仪电子水准仪精细、自动安平精细、自动安平按性能分：按性能分： 自动安平水准仪有精细、有普通自动安平水准仪有精细、有普通微倾式水准仪微倾式水准仪激光水准仪激光水准仪DD大地丈量仪器大地丈量仪器SS水准仪系列水准仪系列0505、1 1、3 3、1010往返观测往返观测1 1公里高差中数中误差公里高差中数中误差电子水准仪电子水准仪自动安平水准仪自动安平水准仪DS3普通水准仪普通水准仪 1. 1.望远镜望远镜 作用：提供一条明晰的视野作用：提供一条明晰的视野 分三部分分三部分 2.2.

6、水准器水准器 作用：整平视野作用：整平视野 3.3.基座基座 作用：支承上部作用：支承上部2.2.1 DS32.2.1 DS3水准仪的构造水准仪的构造微倾螺旋制动螺旋调焦螺旋微动螺旋各部件称号各部件称号物镜目镜水准管圆水准器脚螺旋制动螺旋粗瞄器望远镜的构成望远镜的构成: 由物镜、目镜、十字丝、调焦透镜四个由物镜、目镜、十字丝、调焦透镜四个 部分部分构成构成物镜的作用：成像，把目的成像于望远镜内。物镜的作用：成像，把目的成像于望远镜内。目镜的作用：把目的的像放大。目镜的作用：把目的的像放大。十字丝的作用：用于准确瞄准目的。十字丝的作用：用于准确瞄准目的。调焦透镜的作用：使远近不同的物体都可以成像

7、于十字丝板调焦透镜的作用：使远近不同的物体都可以成像于十字丝板上。上。望远镜视准轴：物镜光心与十字丝的连线。望远镜视准轴：物镜光心与十字丝的连线。1. 望远镜的构造望远镜的构造十字丝板十字丝板十字丝板十字丝板水准管分划值水准管分划值2. 水准器水准器 水准器分水准器分:圆水准器圆水准器 作用是：粗略整平仪器。作用是：粗略整平仪器。水准管水准管 作用是：准确整平视野。作用是：准确整平视野。符合式水准管符合式水准管微倾螺旋水准管的符合影像及气泡居中水准管的符合影像及气泡居中 脚螺旋的操作规律：气泡往高处走，脚螺旋顺脚螺旋的操作规律：气泡往高处走，脚螺旋顺时针转升高，逆时针转为降低。时针转升高，逆时

8、针转为降低。 脚螺旋的作用：调平基座，粗略整平仪器。脚螺旋的作用：调平基座，粗略整平仪器。3. 基座及脚螺旋基座及脚螺旋2.2.2 水准标尺和尺垫水准标尺和尺垫尺垫水准尺种类水准尺种类 普通水准尺普通水准尺 ： 3米单面、双面尺米单面、双面尺(红、黑面红、黑面) 精细水准尺精细水准尺 配精细水准仪用配精细水准仪用 条码尺条码尺 (配电子水准仪用配电子水准仪用) 2.3 水准仪的运用精平 根据水准丈量原理的要求根据水准丈量原理的要求,水准仪必需提供一水准仪必需提供一条程度视野条程度视野,瞄准目的瞄准目的,进展读数。也就是说，读进展读数。也就是说，读数前必需把视野调成程度。数前必需把视野调成程度。

9、1. 安顿水准仪将水准仪安装到脚架上安顿水准仪将水准仪安装到脚架上2. 粗略整平用脚螺旋或脚架使圆气泡居中粗略整平用脚螺旋或脚架使圆气泡居中3. 瞄准水准尺粗瞄瞄准水准尺粗瞄-对光对光-精瞄精瞄-消除视差消除视差4. 准确整平用微倾螺旋使符合气泡影像居中准确整平用微倾螺旋使符合气泡影像居中5. 读数读取中丝所切的标尺高度读数读取中丝所切的标尺高度水准仪的安顿及运用水准仪的安顿及运用用脚架粗平用脚螺旋粗平调微倾螺旋精平瞄准标尺读数瞄准读数记录立尺什么是视差？当眼睛在目镜处略微什么是视差？当眼睛在目镜处略微上下挪动时，发现标尺的读数像上下挪动时，发现标尺的读数像也有相对挪动的景象称为视差。也有相对

10、挪动的景象称为视差。视差产生的缘由：主要是由于调焦视差产生的缘由：主要是由于调焦不准确，目的的像没有落在十字丝不准确，目的的像没有落在十字丝平面上两者不重合。平面上两者不重合。视差消除的方法：重新进展目镜、视差消除的方法：重新进展目镜、物镜准确调焦，使十字丝与目的成物镜准确调焦，使十字丝与目的成像都明晰。像都明晰。十字丝平面标尺的像视准轴关于视差的问题关于视差的问题2.42.4 水准丈量的施测方法水准丈量的施测方法2.4.1 2.4.1 水准点与水准道路方式水准点与水准道路方式 1. 1. 水准点水准点: :用水准丈量方法测定高程的用水准丈量方法测定高程的高程控制点。高程控制点。 2. 2.

11、水准丈量等级：普通分为一、二、三、水准丈量等级：普通分为一、二、三、四等和图根水准。四等和图根水准。 一、二、三、四等水准点为永久点，一、二、三、四等水准点为永久点，图根点普通是暂时水准点。图根点普通是暂时水准点。 根据水准点等级不同，埋设要求也不根据水准点等级不同，埋设要求也不同同, ,见书中见书中P15P15。闭合水准道路闭合水准道路单一方式单一方式附合水准道路附合水准道路支水准道路支水准道路水准网水准网环形网环形网结点网结点网3. 水准道路方式水准道路方式知点知点支水准道路支水准道路知点知点闭合水准道路闭合水准道路知点知点1 1知点知点2 2附合水准道路附合水准道路单一道路方式单一道路方

12、式2.4.2 水准丈量外业任务水准丈量外业任务 水准丈量外业任务包括：选点、埋石、水准丈量外业任务包括：选点、埋石、观测高差。观测高差。1. 选点、埋石或打桩选点、埋石或打桩 (图上初选图上初选-实地定点实地定点-埋石或打桩埋石或打桩)选点要求选点要求:尽能够沿平坦道路布设，要求土尽能够沿平坦道路布设，要求土质巩固，便于长期保管和运用的地方。等质巩固，便于长期保管和运用的地方。等级水准点要埋设标石。级水准点要埋设标石。水准点布设(沿道路布设)单面观测法单面观测法后视点后视点A1，前视点，前视点A21)在两点中间安顿水准仪在两点中间安顿水准仪2)粗平粗平3)先瞄后视点先瞄后视点A14)精平精平5

13、)读记中丝读数读记中丝读数2.345m6)转瞄前视点转瞄前视点A27)精平精平8)读记中丝读数量读记中丝读数量0.345m 9)计算两点高差计算两点高差 h=2.345-0.345 =2.000m2.3452.3450.3450.345测点读数高差m后视读数m前视读数mA1A22.3452.3450.3450.3452.0002.0002. 两点高差的观测两点高差的观测双面观测法双面观测法( (红黑面观测法红黑面观测法) )1在两点中间安顿水准仪2粗平3瞄准后视点黑面4精平5读数A1黑2.345m6转过红面再读数A1红7.032m7) 转瞄前视点(黑面)8) 精平9) 读数A2(黑)0.345

14、m10)转过红面再读A2(红)5.032m11)计算黑红面高差方向方向点名点名标尺读数标尺读数K+K+黑黑 - - 红红高差高差中数中数黑面黑面红面红面后后A1前前A2后后-前前等级等级观测顺序观测顺序等级水准 后前前后等外水准 后后前前测站检核方法：可用双面尺观测站检核方法：可用双面尺观测或变动仪器高观测测或变动仪器高观测. .留意：由后视转向前视时，水留意：由后视转向前视时，水准管气泡居中才干读数，假设准管气泡居中才干读数，假设圆水准器气泡不居中，不能再圆水准器气泡不居中，不能再调脚螺旋。调脚螺旋。2.3457.0320.3455.0302.3457.0320.3455.0300+22.0

15、002.002-22.0013. 水准道路的观测图根水准道路的观测图根 测站、后视点、前视点测站、后视点、前视点 转点：在水准丈量中起传送高程作用的暂时立尺点。转点：在水准丈量中起传送高程作用的暂时立尺点。 观测方法观测方法:从知点开场按两点间高差观测方法一站一站地从知点开场按两点间高差观测方法一站一站地往前测，直到闭合回来或符合到另一知点上。往前测，直到闭合回来或符合到另一知点上。 记录计算记录计算4. 水准丈量技术要求水准丈量技术要求等级等级最大视距最大视距前后视距差前后视距差黑黑+K-红红红黑面高红黑面高差之差差之差道路闭合差道路闭合差四等四等80m80m5m5m3mm3mm5mm5mm

16、20 20 或或6 6图根图根100m100m10m10m4mm4mm6mm6mm40 40 或或1212LnLn后视点后视点前视间隔前视间隔后视间隔后视间隔前视点前视点5. 观测成果检核观测成果检核 测站高差检核 可用双面尺观测或变动仪器高观测来检核. 道路闭合差检核 闭合或附合道路测完后，计算道路闭合差与允许闭合差比较，假设不合格，分析缘由，重测。闭合道路高差闭合差闭合道路高差闭合差 fh =hfh =h附合道路高差闭合差附合道路高差闭合差 fh =h-fh =h-H H终终-H-H始始2.5水准丈量的成果计算l 水准丈量的目的是要得到各待定水准点的准水准丈量的目的是要得到各待定水准点的准

17、确高程。确高程。l 外业测出来的是各站高差外业测出来的是各站高差, ,并且并且, ,由于各方由于各方面的缘由面的缘由, ,高差观测值是带有误差的，必需经过误高差观测值是带有误差的，必需经过误差处置差处置, ,求出准确高差求出准确高差, ,然后再计算出各个水准点然后再计算出各个水准点的高程。的高程。l水准丈量成果计算的内容包括水准丈量成果计算的内容包括: :l 1. 1. 计算误差道路闭合差，并进展精度评计算误差道路闭合差，并进展精度评定。定。l2. 2. 误差分配，求出矫正后的各段高差。误差分配，求出矫正后的各段高差。l3. 3. 计算出各点高程。计算出各点高程。2.5.1 2.5.1 水准丈

18、量计算步骤：水准丈量计算步骤：1. 对外业记录计算进展全面检查。对外业记录计算进展全面检查。2. 绘出计算略图。绘出计算略图。 P19图图2.193. 绘好计算表格。绘好计算表格。 P19表表2.24. 填入有关数据。填入有关数据。5. 计算道路闭合差，并评定精度。计算道路闭合差，并评定精度。6. 分配闭合差，计算矫正后高差。分配闭合差，计算矫正后高差。7. 计算各点高程。计算各点高程。计算实例计算实例闭合差计算闭合差计算闭合差闭合差=观测值观测值-实际值实际值1. 闭合道路闭合差闭合道路闭合差fh=h观观- h理理= h观观2. 附合道路闭合差附合道路闭合差fh=h观观-H终终-H始始 h

19、h理理=0=0 h h理理= H= H终终- H - H 始始精度评定精度评定 允许误差参照技术要求,图根级规定如下: 平坦地域 fh容= () 山区 fh容= () 假设fh fh容 ，那么合格L40n12L道路长度,以km为单位；n测站总数。闭合差分配原那么闭合差分配原那么 由于水准道路丈量误差的大小是与测站数或间由于水准道路丈量误差的大小是与测站数或间隔成正比的。因此，闭合差分配原那么是：反号，隔成正比的。因此，闭合差分配原那么是：反号，按与测站数或间隔成正比分配。按与测站数或间隔成正比分配。即每站即每站(或每公里或每公里)高差矫正数高差矫正数 V1= - fh/n 或或 V1= - f

20、h/ S V1一个站或一公里的矫正数；一个站或一公里的矫正数； n 全道路测站数总和；全道路测站数总和； S全道路总长，以公里为单位。全道路总长，以公里为单位。 假设这一段有假设这一段有5 个站，那么这一段的矫正数个站，那么这一段的矫正数为为5V1 ；假设这一段长是；假设这一段长是0.5公里公里,那么这段矫正数那么这段矫正数为为0.5V1。1. 附合水准道路计算附合水准道路计算点点名名测站测站数数高差高差高程高程m m点名点名观测值观测值m m矫正数矫正数mmmm矫正后高矫正后高差差m mA A2 2+2.150+2.150+6+6+2.156+2.15680.00080.000A A82.1

21、5682.156B BB B2 2-1.506-1.506+6+6-1.500-1.50080.65680.656C CC C3 3-0.502-0.502+9+9-0.493-0.493D D80.16380.163D D3 3+1.828+1.828+9+9+1.837+1.83782.00082.000E EE E1010+1.970+1.970+30+30+2.000+2.000 辅助计算辅助计算: :h = +1.970m h = +1.970 2.000 =-0.03=-30h = +1.970m h = +1.970 2.000 =-0.03=-30 hh容容 = = 12 =

22、12 = 38 38 h h 合格合格 每站矫正数每站矫正数V1 = - h / V1 = - h / n=- -30/10=+3 n=- -30/10=+3n2. 闭合水准道路计算闭合水准道路计算=482.6.1 水准仪的主要轴系及应满足的几何关系水准仪的主要轴系及应满足的几何关系主要轴系主要轴系 1. 仪器的竖轴仪器的竖轴2. 望远镜视准轴望远镜视准轴3. 圆水准器轴圆水准器轴4. 水准管轴水准管轴应满足的几何关系应满足的几何关系 1. 竖轴竖轴圆水准器轴圆水准器轴2. 水准管轴水准管轴视准轴主要条件视准轴主要条件3. 十字丝应程度十字丝应程度2.62.6 水准仪的检校与校正水准仪的检校与

23、校正2.6.2 水准仪检验与校正水准仪检验与校正检验原理：检验原理：检验方法：粗平后转检验方法：粗平后转180察看察看气泡偏离情况。气泡偏离情况。校正方法：各调一半校正方法：各调一半1.竖轴圆水准器轴的检校2.2.十字丝横丝的检校十字丝横丝的检校3. 水准管轴视准轴的检校i角的检校 检验原理：检验原理： 检验方法：中端点法检验方法：中端点法1)1)在平坦地段量一段间隔在平坦地段量一段间隔80m80m，定两点，定两点A A和和B B，并立上水准尺。，并立上水准尺。2 2先在中点安仪器，测出先在中点安仪器，测出ABAB两点的正确高差两点的正确高差hAB=a1-b1hAB=a1-b1改改动仪器高测两

24、次取中数动仪器高测两次取中数3 3把仪器搬到离端点把仪器搬到离端点A A或或B B约约3m3m处安顿，再测高差处安顿，再测高差 hAB=a2-hAB=a2-b2b2 假设中点与端点所测高差相等，那么假设中点与端点所测高差相等，那么i i角为角为0 0，阐明水准管轴阐明水准管轴视准轴。视准轴。 假设不等，阐明条件不满足，假设差值大于假设不等，阐明条件不满足，假设差值大于4 4那么要校正。那么要校正。( (或或i=i=h h/D i/D i角角2020那么那么要校正要校正) ) 校正方法：在端点校正。先计算校正方法：在端点校正。先计算b2b2正正= a2 = a2 hAB hAB ，然后调微倾螺旋

25、使中丝对准正确读数，然后调微倾螺旋使中丝对准正确读数，此时水准管气泡不居中，再校正水准管。反复此时水准管气泡不居中，再校正水准管。反复进展。进展。关于关于i i角的问题角的问题 什么是什么是i角？角？ i角是水准管轴不平行视准轴所构成的小角。角是水准管轴不平行视准轴所构成的小角。 i角对标尺读数和高差的影响角对标尺读数和高差的影响 与间隔成正比，间隔越大，对读数的影响越大。与间隔成正比，间隔越大，对读数的影响越大。假设前后视间隔相等，那么假设前后视间隔相等，那么i角对前后视读数的影响相等。角对前后视读数的影响相等。对高差没有影响。对高差没有影响。假设假设 D1=D2 1 =2那么那么 h=(a

26、+1) (b+ 2)= a - b i角误差是仪器的剩余误差，属于系统误差。角误差是仪器的剩余误差，属于系统误差。 消除方法：可以经过中间法即前后视距相等消除其对高消除方法：可以经过中间法即前后视距相等消除其对高差的影响。差的影响。 i i角检验举例角检验举例 两点间隔80m，中间站测得两点高差h1=+0.235m, h2=+0.231m,搬到后视点附近后,测得后视读数为1.053m,前视读数为0.810m,问仪器i角有多大？视野偏上或偏下？如何校正？ 解:正确高差h=+0.233m, 端点测得高差h=1.053-0.810=+0.243mh 所以有i角存在， h= h - h = -10 i

27、角= h/D=-10206265/80000=-26 视野偏下。校正:先计算正确的前视读数 b正=a-h=1.053-0.233=0.820 m 然后用微倾螺旋使中丝对准确0.820 m处,此时再用校正针调水准管校正螺钉使气泡居中即可。 校正后还需再检验一次，直到符合要求为止。2.7 水准丈量误差与本卷须知2.7.1 2.7.1 水准丈量误差来源水准丈量误差来源1.1.仪器、工具剩余误差仪器、工具剩余误差 主要有：主要有：i i角误差，标尺分划误差，尺零角误差，标尺分划误差，尺零点差，十字丝中丝不程度误差等。点差，十字丝中丝不程度误差等。2.2.人为误差人为误差( (观测误差观测误差) )气泡居中误差，读数误差，调焦误差、立气泡居中误差，读数误差，调焦误差、立尺误差等。尺误差等。3.3.外界环境影响外界环境影响风、气温、大气折光、地球曲率、光线明风、气温、大气折光、地球曲率、光线明暗等。暗等。 1.1.作业前仪器、工具要检校合格；作业前仪器、