建筑工程测量(第二章)-水准测量

第二二章章水水准准测测量量§2.1水准准测测量量原原理理§2.2DS3水准准仪仪和和水水准准测测量量的的工工具具§2.3水准准仪仪的的使使用用§2.4水准准测测量量的的施施测测方方法法§2.5水准准测测量量的的内内业业计计算算§2.6水准准仪仪的的检检验验与与校校正正§2.7水准准测测量量的的误误差差及及注注意意事事项项§2.8其他他水水准准仪仪简简介介水准准测测量量原原理理：：利用用一一条条水水平平视视线线，，读读取取两两点点上上水水准准尺尺的的读读数数，，测测定定两两点点间间的的高高差差，，由由已已知知点点高高程程推推求求未未知知点点高高程程。。如如图图：：hAB=a––bhAB=后视读数数-前视读数数大地水准准面HibHBHAhAB前进方向向ABa当a>b时，hAB为正，B高于A；当a<b时，hAB为负，B低于A。高差法仪器高（（视线高高）法hAB=a––bHB=HA+hABHi=HA+aHB=Hi-b利用高差差计算高高程。（安置一一次仪器器测定一一个前视视点高程程时采用用）利用视线线高计算算高程。。（安置一一次仪器器测定多多个前视视点高程程时采用用）一、水准准仪1、水准仪仪的等级级DS05、DS1、DS3、DS10D—大地测量量仪器S—水准仪数字—表示仪器器的精度度，即每每公里往往、返测得高差差中数的的中误差差（mm）。水准仪的的作用是是提供一一条水平平视线；；工程测量量中常使使用DS3型水准仪仪，该仪仪器标称精度度为±3mm/km。目镜水准管目目镜圆水准器器校正螺螺钉微动螺旋制动螺旋对光螺旋物镜准星缺口水准管圆水准器三脚架脚螺旋2、DS3型水准仪的的主要由望远镜、水准器、基座三部分组组成。构造微倾螺旋旋（1）望远镜镜：用来来瞄准远远处的水水准尺进进行读数数；由物镜、、目镜、、十字丝丝分划板板、调焦焦透镜、、调焦螺旋旋组成；；视准轴：物镜中中心与与十字丝丝交点的的连线。。（2）水准器器水准器的的作用：：整平仪仪器，使视准轴轴处于水水平位置置。①圆水准器器作用：粗略整平平结构：如如图所示示精度：一一般为8＇~10＇/2mm（气泡中中心偏离离零点2mm所对的圆圆心角））②管水准器器作用：精确整平平结构：如如图所示示精度：一一般τ=20″/2mm水准管的的分划值值τ：气泡中心心偏离零零点2mm所对的圆圆心角。。公式：分析：R越大，τ越小，灵灵敏度越越高。DS3:R=20.6265米τ=20″符合水准准器作用：调调整水准准仪观测测视线处处于水平平状态的的精密整整平装置置。构成：由由一个管管水准器器和一个个棱镜组组构成。。应用原理理：利用用光学反射射原理，使水准准气泡A端半影像像按1、2、3、4的方向反反映在显示面上，B端半影像像从另一个个棱镜开开始按A端同样方方式反映映在显示窗上。（3）基座轴座：承托仪仪器上部部脚螺旋：调节脚脚螺旋使使圆水准准器气泡泡居中连接板：连接三三脚架组成轴座脚螺旋连接板二、水准准尺和尺尺垫1、水准尺尺塔尺：可以伸伸缩，一一般全长长2m、5m，用于等外水准准测量。双面尺：不可伸伸缩，一一般全长长3m，用于三、四等等水准测测量。2、尺垫仅在转点处竖立水准准尺时使使用，防止点位移动动和水准尺下下沉。三、仪器器的使用用一、安置置仪器（1）在测站上上松开三三脚架架架腿的固固定螺旋旋，按需需要的高高度调整整架腿长长度，再再拧紧固固定螺旋旋，张开开三脚架架将架腿腿踩实，，并使三脚架架架头大致致水平。（2）从仪器箱箱中取出出水准仪仪，用连连接螺旋旋将水准准仪固定定在三脚脚架架头头上。二、粗略略整平通过调节节脚螺旋旋使圆水水准器气气泡居中中。三、瞄准准水准尺尺（1）目镜调调焦转转动目镜镜对光螺螺旋，使使十字丝丝成像清清晰。（2）初步瞄瞄准通通过望远远镜筒上上方的照照门和准准星瞄准准水准尺尺，旋紧紧制动螺螺旋。（3）物镜调调焦转转动物镜镜对光螺螺旋，使使水准尺尺的成像像清晰。。（4）精确瞄瞄准转动微动动螺旋，，使十字字丝的竖竖丝瞄准准水准尺尺边缘或或中央。。（5）消除视视差眼睛在目目镜端上上下移动动，有时时可看见见十字丝丝的中丝丝与水准准尺影像像之间相相对移动动，这种种现象叫叫视差。。产生视差差的原因因是水准准尺的尺尺像与十十字丝平平面不重重合。视差的存存在将影影响读数数的正确确性，必必须予消消除。消除视差差的方法法是仔细细地转动动物镜对对光螺旋旋，直至至尺像与与十字丝丝平面重重合。四、精确确整平转动微倾倾螺旋，，使气泡泡两端的的影像严严密吻合合,此时水准准管气泡泡居中，，视线即即为水平平视线五、读数数用十字丝丝横丝在在水准尺尺上按从从小到大大的方向向读数，，读取米米、分米米、厘米米、毫米米（估读读数）四四位数字字。注意：读数前必必须精平平，精平后立立即读数数。图形：水水准仪读读数实例例水准仪读读数实例例6.2521.4770.725

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a水准测量量一、水准准点我们将用用水准测测量的方方法测定定的高程程控制点点，称为为水准点点。水准点记记为BM(BenchMark)。水准点有有永久性水水准点和临时性水水准点两种。国家等级级永久性性水准点点国家等级级永久性性水准点点建筑工地地上的永永久性水水准点（2）临时性水水准点一、一个个测站的的水准测测量工作作ABab1、安置仪器器于AB之间，立尺于A、B点上；2、粗略整平平；3、瞄准A尺，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即B点比A点高0.115m。hBA=–hAB=–0.115m，即A点比B点低0.115m。当已知高程程的水准点点距欲测定定高程点较较远或高差差较大时，，不能安置置一次仪器器即可测得得两点间的的高差。这时需要在在两点间加加设若干个个立尺点，，分段设站站，连续进进行观测。。提出问题：：解决方法：：加设的这些些立尺点并并不需要测测定其高程程，它们只只起传递高高程的作用用，故称之之为转点，用TP（TurningPoint）表示。二、水准测测量实施方方法例：注意：为保保证高程传传递的准确确性，在相相邻测站的的观测过程程中，必须须使转点保保持稳定（（高程不变变）。ATP1TP2TP32.142B1.2580.9281.2351.6641.4311.6722.074ⅠⅡⅣⅢHA=123.446mHB大地水水准面面前进方向测站点号

水准尺读数后视（a）前视（b）高差（m）高程（m）备注ⅣⅢⅡⅠATP1TP1TP2TP2TP3TP3B2.1421.258+0.8840.9281.235-0.3071.6641.431+0.2331.6722.074-0.402计算检核Σ6.4065.998测站点号

水准尺读数后视（a）前视（b）高差（m）高程（m）备注∑a－∑b＝0.4080.4080.408123.446123.854水准测测量手手簿已知（一）、计算检核目的：检核核计算高差差和高程计计算是否正正确。检核条件：：如上表所示示：等式条件成成立，说明明计算正确确。（二）、测站检核目的：保证证前后视读读数的正确确。方法：变动动仪器高法法、双面尺尺法1、变动仪器器高法在同一测站站上变动仪器高高（10cm左右），两次测出高差差；等外水水准测量其其差值|Δh|≤6mm，取其平均值值作为最后后结果。2、双面尺法采用黑红面面的水准尺尺，利用双双面的零点差检核观测质质量。二、成果检检核水准测量时时，一般将将已知水准准点和待测水准点组组成一条水水准路线；；计算检核只只能发现每每页计算是是否有误；；在水准测量量的施测过过程中,测站检核只只能检核一个测站上上是否存在在错误或误误差是否否超限；对一条水准准路线来讲讲必须进行行成果检核核。在一般的工工程测量中中，水准路路线布设形形式主要有有以下三种种形式：1．附合水准路路线2．闭合水准路路线3．支水准路线线1、水准路线线的布设形形式BMABMBh1h2h3h4CDE1．附合水准准路线（1）附合水准准路线的布布设方法从已知高程程的水准点点BMA出发，沿待待定高程的的水准点C、D、E进行水准测测量，最后后附合到另另一已知高高程的水准准点BMB所构成的水水准路线，，称为附合合水准路线线。各测段高差差代数和与与其其理论值的的差值，称称为高差闭闭合差，，即（2）成果检核核从理论上讲讲，附合水水准路线各各测段高差差代数和应应等于两个个已知高程程的水准点点之间的高高差，即å-=ABthHHh)(ABmthmhHHhhhW--=-=ååååmhåthhhW2．闭合水准准路线（1）闭合水准路路线的布设设方法从已知高程程的水准点点BMA出发，沿各各待定高程程的水准点点1、2、3、4进行水准测测量，最后后又回到原原出发点BMA的环形路线线，称为闭闭合水准路路线。BMAh1h2h3h4h51234（2）成果检核核从理论上讲讲，闭合水水准路线各各测段高差差代数和应应等于零即即如果不等于于零，则高高差闭合差差为å=0thhå=mhhf3．支水准路路线（1）支水准路路线的布设设方法从已知高程程的水准点点BMA出发，沿待待定高程的的水准点1进行水准测测量，这种种既不闭合合又不附合合的水准路路线，称为为支水准路路线。支水水准路线要要进行往返返测量，以以资检核。。BMA1hfhb2、检核的主主要内容闭合差：观观测值与理理论值的差差值。高差闭合差差就是高差差的观测值值与理论值值之差；用fh表示，即fh=∑h测-∑h理限差：《规范》规定的的高高差闭合差差的允许值值；用fh允表示。等外水准测测量要求：：平地：fh允≤±40（mm）L—水准路线的的长度，单单位km。山地：fh允≤±12（mm）n—水准路线的的测站数。。要求：fh≤fh允一、符合水水准路线的的内业计算算如图为一符符合水准路路线：A、B为已知水准准点，HA=65.376m，HB=68.623m点1、2、3为待测水准准点，各测测段高差、、测站数、、距离见下图图：AB123前进方向备注测段点名距离km测站数实测高差m改正数m改正后的高差m高程m123456789Σ1234A123B1.08+1.5751.212+2.0361.414-1.7422.216+1.4465.850+3.315辅助计算-0.012-0.014-0.016-0.026-0.068+1.563+2.022-1.758+1.420+3.24765.37666.93968.96167.20368.623符合水准测测量成果计计算表已知已知1、计算闭合合差：2、检核：故其精度符符合要求。。3、闭合差的的调整分配原则：：按与测段距距离（或测测站数）成成正比，并并反其符号号改正到各各相应的高高差上，得得改正后高高差。按距离：按测站数：：以第1测段为例，，测段改正正数为：检核：4、计算改正正后高差检核：以第1测段为例，改正后的的高差为：：5、计算高程程如：检核：否则说明高高程计算有有误。二、闭合水水准路线成成果计算1、计算闭合合差：2、检核：3、计算高差差改正数：：闭合水准路路线的计算算与附合水水准路线基基本相同。。4、计算改正正后高差：：5、计算各测测点高程：：三、支水准准路线成果果计算11、计算闭合合差：2、检核：，故精度符符合要求。。3、计算高差差（取往、返测测绝对值的的平均值，，其符号与与往测相同同）4、计算高程程H1=186.785-1.386=185.399m(HA=186.785m)An=16站一、水准仪仪的主要轴轴线及应满满足的条件件主要轴线：：视准轴CC水准管轴LL仪器竖轴VV圆水准器轴轴几何关系：：圆水准器轴轴//仪器竖轴水准管轴//视准轴十字丝横丝丝竖竖轴视准轴水准管轴支点微倾螺旋二、水准仪仪的检验和和校正1、圆水准器器的检验和和校正目的：使圆水准器轴轴//仪器竖轴检验：①用脚螺旋使使圆水准器器气泡居中中；②望远镜旋转转180度。若气泡仍居居中，满足足要求；若气泡不居居中，需进进行校正。。校正：①用脚螺旋调调气泡偏离离值的一半；；②用圆水准器器的校正螺旋再调一一半。2、十字丝横横丝的检校校和校正目的：使十字丝横丝丝竖竖轴检验：①精平仪器，，十字丝横横丝左边对对准墙上上标志点p；②水平微动，，p点在横丝上上移动，说说明十字丝丝横丝位置置正确；否否则需要校校正。MMMM校正：①松开十字字丝的固定定螺旋；②微微转动动十字丝环环座，至p点轨迹与横横丝重合；；③拧紧十字字丝的固定定螺旋。十字丝固定定螺旋3、水准管轴轴的检验与与校正目的：使水准管轴//视准轴。检验：①在平坦地面面选相距80m左右A、B两点，置水水准仪于中点点C，用变动仪仪器高法（（两次高差差之差≤3mm）测定两点点之间的的高差h0=a1-b1；i角—视准轴与水水准管轴之之间的夹角角；前后视距相相等可以消消除。ABiia1a1b1CΔΔ②仪器搬A点附近，测测得高差h=a2－b2；若h=h0，则水准管轴//视准轴；若h不等于h0，则存在i角。如图：式中：DAB为AB两点之间的的距离b2b2应ABiiia1a1a2b1C2ΔΔΔ对于DS3水准仪，当当时时，则需校校正。3、校正①转动微倾螺螺旋，使（（此时视准准轴水平，水准管管气泡不居居中）。②调节水准管管校正螺丝，使符合气泡居中。误差来源：：仪器误差+观测误差+外界条件的的影响一、仪器误误差1、仪器校正正后的残余余误差—主要是i角误差。（前后视距相相等可消除）2、水准尺误误差—包括刻划不不准、尺长长变化、尺身弯曲等等误差。（（作业前必必须检验，，前后视尺交替使用用、测站数数为偶数可减弱或消消除）二、观测误误差1、视差（仔细调焦可消除）2、读数误差差（减小视线长长度、读数数认真果断断）3、水准气泡泡居中误差差（符合后立即即读数）4、水准尺倾倾斜的影响响（认真扶尺、、气泡居中中）三、外界条条件的影响响1、仪器下沉沉（踩紧脚架、、减少观测测时间）2、尺垫下沉（（尺垫踩实、往往返测取中数数）3、地球曲率和和大气折光（（前后视距相等等可消除）4、大气温度和和风力（打伞遮阳、选选择好的天气气）(7)测量者要严格格执行操作规规程，工作要要细心，加强强校核。注意事项(1)测量过程中应应尽量用目估估或步测保持持前、后视距距基本相等。。(2)仪器脚架要踩踩牢，观测速速度要快，以以减少仪器下下沉。(3)估数要准确，，读数时要仔仔细对光，消消除视差。(4)检查塔尺相接接处是否严密密。保证扶尺尺竖直。(5)记录要原始，，字迹整齐、、清楚，端正正。(6)读数时，记录录员要复诵，，以便核对。。精密水准仪主要用于一、、二等水准测测量和精密工工程测量。特点：1、结构精密、、性能稳定、、测量精度高；2、望远镜放大大率不小于40倍；3、水准管分划划值为10"/2mm；4、采用光学测测微器读数，，可直接到0.1mm，估读到0.01mm；5、配专用精密密水准尺；操作方法与DS3水准仪基本