建筑工程测量水准测量

第二章surveying水准测量是测定高程的常用方法之一。本章主要介绍水准测量原理和方法、水准仪的构造及使用、水准仪测定高差的作业方法及数据处理，水准测量误差来源及注意问题。重点是水准测量作业方法及成果计算。难点是仪器的检校。第二章 水准测量surveying本章内容2.1

水准测量原理2.2

水准测量仪器和工具2.3

水准仪的使用2.4

水准测量的施测方法2.5

水准测量的成果计算2.6

水准仪的检校与校正2.7

水准测量误差与注意事项2.8

其他水准仪简介surveying2.1 水准测量原理

2.1.1

高程测量的方法

1.气压高程测量：利用地面高度不同、大气的压力也不同，气压与海拔高度成比例的原理来测定高程。 此法简便，但精度很低。通常用在登山探险、资源考察方面。

测定地面点高程的工作就叫高程测量。

2.三角高程测量：根据几何原理测定高差。 （精度较水准测量低，但传递快，平原、山区均可用，特别适用于山区）。

h’=D×tan

hAB=h’+i-v

HB=HA＋hAB

ih’DABhABVsurveyingsurveying3.水准测量 利用水准仪提供的水平视线来测定两点间的高差。 精度较高，但山区不适用。4.GPS卫星定位系统测定

通过接收卫星信号,利用电磁波空中距离后方交会来测定高程。 全天候，不受地形限制，但精度不如水准测量。surveying

利用水准仪提供的水平视线,在铅垂的水准尺上读数,由于水平视线与水准面以及标尺构成矩形,因而有

hAB=a-b

即高差=后视读数-前视读数

HB=HA+hAB=(HA+a)-b=Hi-bb2.1.2水准测量原理hABabHAHB前视后视水平视线surveying2.2 水准测量仪器和工具

水准仪的类别

精密水准仪 DS05、DS1按精度分: 普通水准仪 DS3

（重点学习）

工程水准仪 DS10

电子水准仪 （精密、自动安平）按性能分： 自动安平水准仪（有精密、有普通）

微倾式水准仪

激光水准仪D——大地测量仪器 S——水准仪系列05、1、3、10——往返观测1公里高差中数中误差（㎜）surveying电子水准仪surveying自动安平水准仪surveyingDS3普通水准仪

1.望远镜作用：提供一条清晰的视线分三部分2.水准器作用：整平视线

3.基座作用：支承上部surveying2.2.1DS3水准仪的构造surveying微倾螺旋制动螺旋调焦螺旋微动螺旋各部件名称物镜目镜水准管圆水准器脚螺旋制动螺旋粗瞄器surveying望远镜的构成:

由物镜、目镜、十字丝、调焦透镜四个 部分构成

物镜的作用：成像，把目标成像于望远镜内。

目镜的作用：把目标的像放大。

十字丝的作用：用于精确瞄准目标。

调焦透镜的作用：使远近不同的物体都能够成像于十字丝板上。

望远镜视准轴：物镜光心与十字丝的连线。

1.望远镜的构造十字丝板竖丝横丝或中丝上丝下丝十字丝交点surveying十字丝板水准管分划值surveying2.水准器水准器分:

圆水准器——作用是：粗略整平仪器。 水准管——作用是：精确整平视线。圆水准器轴水准管轴surveying符合式水准管微倾螺旋surveying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，脚螺旋顺时针转升高，逆时针转为降低。脚螺旋的作用：调平基座，粗略整平仪器。surveying3.基座及脚螺旋surveying2.2.2水准标尺和尺垫尺垫surveying水准尺种类普通水准尺：3米单面、双面尺(红、黑面)精密水准尺（配精密水准仪用）条码尺(配电子水准仪用)

surveying2.3水准仪的使用精平 根据水准测量原理的要求,水准仪必须提供一条水平视线,瞄准目标,进行读数。也就是说，读数前必须把视线调成水平。1.

安置水准仪（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）3.瞄准水准尺（粗瞄-对光-精瞄-消除视差）4.精确整平（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）surveying水准仪的安置及使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091015倒像正像14注意单位，用米或毫米黑面红面0.9611.483读数方法什么是视差？当眼睛在目镜处稍微上下移动时，发现标尺的读数（像）也有相对移动的现象称为视差。视差产生的原因：主要是由于调焦不准确，目标的像没有落在十字丝平面上（两者不重合）。视差消除的方法：重新进行目镜、物镜精确调焦，使十字丝与目标成像都清晰。十字丝平面标尺的像视准轴surveying关于视差的问题surveying2.4 水准测量的施测方法

2.4.1水准点与水准路线形式

1.水准点:用水准测量方法测定高程的高程控制点。

2.水准测量等级：一般分为一、二、三、四等和图根水准。 一、二、三、四等水准点为永久点，图根点一般是临时水准点。 根据水准点等级不同，埋设要求也不同,见书中P15。surveying 闭合水准路线 单一形式 附合水准路线 支水准路线

水准网 环形网 结点网3.水准路线形式已知点支水准路线surveying2已知点1345闭合水准路线已知点1已知点2附合水准路线单一路线形式surveying2.4.2水准测量外业工作水准测量外业工作包括：选点、埋石、观测高差。1.选点、埋石或打桩

(图上初选-实地定点-埋石或打桩)

选点要求:尽可能沿平坦道路布设，要求土质坚硬，便于长期保存和使用的地方。等级水准点要埋设标石。水准点布设

(沿道路布设)surveying

单面观测法后视点A1，前视点A2（1)在两点中间安置水准仪（2)粗平（3)先瞄后视点A1（4)精平（5)读记中丝读数2.345m（6)转瞄前视点A2（7)精平（8)读记中丝读数量0.345m

（9)计算两点高差

h=2.345-0.345=2.000m2.3450.345A1A2h测点读数高差（m）后视读数（m）前视读数（m）A1A22.3450.3452.0002.两点高差的观测surveying双面观测法(红黑面观测法)（1）在两点中间安置水准仪（2）粗平（3）瞄准后视点（黑面）（4）精平（5）读数A1（黑）2.345m（6）转过红面再读数A1（红）7.032m（7)转瞄前视点(黑面)（8)精平（9)读数A2(黑)0.345m（10)转过红面再读A2(红)5.032m（11)计算黑红面高差

方向点名标尺读数K+黑-红高差中数黑面红面后A1前A2后-前等级观测顺序等级水准后—前—前—后等外水准后—后—前—前后视点前视点测站检核方法：可用双面尺观测或变动仪器高观测.注意：由后视转向前视时，水准管气泡居中才能读数，若圆水准器气泡不居中，不能再调脚螺旋。2.3457.0320.3455.0302.3457.0320.3455.0300+22.000 2.002-22.001surveying3.水准路线的观测（图根）测站、后视点、前视点转点：在水准测量中起传递高程作用的临时立尺点。观测方法:从已知点开始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已知点上。记录计算surveying4.水准测量技术要求等级最大视距前后视距差黑+K-红红黑面高差之差路线闭合差四等80m5m3mm5mm20或6图根100m10m4mm6mm40或12后视点前视距离后视距离前视点surveying5.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.路线闭合差检核 闭合或附合路线测完后，计算路线闭合差与允许闭合差比较，若不合格，分析原因，重测。闭合路线高差闭合差fh=∑h附合路线高差闭合差fh=∑h-（H终-H始）surveying2.5 水准测量的成果计算水准测量的目的是要得到各待定水准点的准确高程。

外业测出来的是各站高差,并且,由于各方面的原因,高差观测值是带有误差的，必须通过误差处理,求出准确高差,然后再计算出各个水准点的高程。水准测量成果计算的内容包括:

1.计算误差（路线闭合差），并进行精度评定。

2.误差分配，求出改正后的各段高差。

3.计算出各点高程。surveying2.5.1水准测量计算步骤：1.

对外业记录计算进行全面检查。2.绘出计算略图。P19图2.193.绘好计算表格。P19表2.24.填入有关数据。5.计算路线闭合差，并评定精度。6.分配闭合差，计算改正后高差。7.计算各点高程。计算实例闭合差计算闭合差=观测值-理论值1.

闭合路线闭合差fh=h观-h理=h观2.附合路线闭合差fh=h观-（H终-H始）h1h2h3h4h5h6h7h理=0H始点

H

终点h1h2h3h4h5h6h7h理=H终-H始surveying精度评定允许误差参照技术要求,图根级规定如下:

平坦地区fh容=

(㎜)

山区 fh容=

(㎜)

若fh

≤fh容，则合格L——路线长度,以km为单位；n——测站总数。闭合差分配原则由于水准路线测量误差的大小是与测站数或距离成正比的。因此，闭合差分配原则是：反号，按与测站数或距离成正比分配。 即每站(或每公里)高差改正数

V1=-fh/n

或V1=-fh/S

V1——一个站或一公里的改正数；

n——全路线测站数总和； S——全路线总长，以公里为单位。 若这一段有5个站，则这一段的改正数为5V1；若这一段长是0.5公里,则这段改正数为0.5V1。1.附合水准路线计算点名测站数高差高程（m）点名观测值（m）改正数（mm）改正后高差（m）A2+2.150+6+2.15680.000A82.156BB2-1.506+6-1.50080.656CC3-0.502+9-0.493D80.163D3+1.828+9+1.83782.000EE10+1.970+30+2.000辅助计算:h=

+1.970m

ƒh=

+1.970–2.000=-0.03=-30㎜

ƒh容=±12

=±38㎜＞ƒh合格

每站改正数V1=

-ƒh/n=--30/10=+3㎜surveying2.闭合水准路线计算=48㎜2.6.1水准仪的主要轴系及应满足的几何关系主要轴系1.仪器的竖轴2.望远镜视准轴3.圆水准器轴4.水准管轴应满足的几何关系1.竖轴∥圆水准器轴2.水准管轴∥视准轴（主要条件）3.十字丝应水平surveying2.6 水准仪的检校与校正2.6.2水准仪检验与校正检验原理：检验方法：粗平后转180°观察气泡偏离情况。校正方法：各调一半1.竖轴∥圆水准器轴的检校2.十字丝横丝的检校检验原理：检验方法：用横丝瞄点或用竖丝瞄准锤球线看是否重合。3.水准管轴∥视准轴的检校（i角的检校）检验原理：检验方法：中端点法（1)在平坦地段量一段距离80m，定两点A和B，并立上水准尺。（2）先在中点安仪器，测出AB两点的正确高差hAB=a1-b1（改变仪器高测两次取中数）（3）把仪器搬到离端点A或B约3m处安置，再测高差

hAB’=a2-b2ABa1b1a2b280米b2正若中点与端点所测高差相等，则i角为0，说明水准管轴∥视准轴。若不等，说明条件不满足，如果差值大于4㎜则要校正。(或i=△h/Di角＞20″则要校正)

校正方法：在端点校正。先计算b2正=a2–hAB

，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。反复进行。surveying关于i角的问题什么是i角？

i角是水准管轴不平行视准轴所形成的小角。i角对标尺读数和高差的影响 与距离成正比，距离越大，对读数的影响越大。 若前后视距离相等，则i角对前后视读数的影响相等。对高差没有影响。 若D1=D2△1=△2

则h=(a+△1)–(b+△2)=a-bi角误差是仪器的残余误差，属于系统误差。消除方法：可以通过中间法（即前后视距相等）消除其对高差的影响。iD1△2△1D2iabsurveying

i角检验举例两点距离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？视线偏上或偏下？如何校正？

解:正确高差h=+0.233m,

端点测得高差h’=1.053-0.810=+0.243m≠h

所以有i角存在，△h=h-h’=-10㎜

i角=△h/D=-10×206265/80000=-26″

视线偏下。 校正:先计算正确的前视读数

b正=a-h=1.053-0.233=0.820m

然后用微倾螺旋使中丝对准确0.820m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。surveyingsurveying2.7水准测量误差与注意事项

2.7.1水准测量误差来源

1.仪器、工具残余误差 主要有：i角误差，标尺分划误差，尺零点差，十字丝中丝不水平误差等。

2.人为误差(观测误差)

气泡居中误差，读数误差，调焦误差、立尺误差等。

3.外界环境影响 风、气温、大气折