工程测量第二章01课件

《架空线路测量》

手机:邮箱:第二章水准测量第二章水准测量◆水准测量原理◆DS3水准仪及其操作◆水准测量的方法与成果整理◆水准仪轴线的检验与校正◆自动安平水准仪和精密水准仪

学习要点§2-1水准测量原理▲高差=后视读数-前视读数：一、水准测量原理

hAB>0，高差为正，前视点高；

hAB<0，高差为负，前视点低。高差必须带“+、

-”号；

hAB的下标次序必须与测量的前进方向一致。

例：已知hAB=+1.436m则hBA=-1.436m大地水准面

hABABHAHB=HA+hAB水平视线水准尺水准尺ab前进方向ABabhABA、B两点间高差hAB为：前进方向A点为后视点，A点尺上的读数a称为后视读数；B点为前视点，B点尺上的读数b称为前视读数。高差等于后视读数减去前视读数。二、计算未知点高程1．高差法ABabhAB前进方向大地水准面HAHBHB如果已知A点的高程HA，则B点的高程HB为：2．视线高法ABabhAB前进方向大地水准面HAHBHBHiB点高程也可以通过水准仪的视线高程Hi来计算，即hAB=h1+h2++hn

=(a1-b1)+(a2-b2)++(an-bn)=a-b(2-2-7)hAB

水准测量所使用的仪器为水准仪，工具有水准尺和尺垫。§2-2

DS3水准仪及其操作二、DS3水准仪的构造DS3水准仪主要由基座、望远镜和水准器组成。（1）基座

呈三角形，由轴座、脚螺旋和连接板组成。仪器上部通过竖轴插在轴套内，由基座承托。脚螺旋用来调整圆水准器。整个仪器通过连接板、中心螺旋与三角架连接。（2）望远镜望远镜：用来精确瞄准远处目标（水准尺）和提供水平视线进行读数的设备。由物镜、目镜、十字丝分划板和对光透镜组成。十字丝分划板十字丝分划板是为了瞄准目标和读数用的。上丝下丝中丝竖丝十字丝分划板视准轴：物镜光心和十字丝交点的连线称为视准轴CC。视准轴的延长线即为视线。当视准轴水平时，用十字丝的中丝在水准尺上截取读数。望远镜的使用步骤主要有：对光和消除视差。视差：指物镜对光后，眼睛在目镜端上、下微微移动时，十字丝和水准尺成象有相互移动的现象。视差消除方法：先仔细调节目镜的对光螺旋，使十字丝十分清晰，再瞄准目标进行物镜的调焦，使目标清晰，直到成象稳定。（3）水准器水准器：分圆水准器和管水准器。圆水准器用以使仪器竖轴处于铅垂位置。管水准器用以使视线精确水平。水准管上2mm圆弧所对的圆心角τ，称为水准管的分划值，水准管分划愈小，水准管灵敏度愈高，用其整平仪器的精度也愈高。DS3型水准仪的水准管分划值为20″，记作20″/2mm。水准管的精度符合棱镜系统把水准气泡两端成象在一起便于观察。若直接用肉眼观察则因为玻璃有厚度，斜视时会产生视差要同时观察气泡的两端才能判断气泡是否居中观察窗用符合棱镜系统观察，可以避免上述缺点。判断“气泡居中”的精度约可提高一倍。1．水准尺（1）塔尺

是一种逐节缩小的组合尺，其长度为2m～5m，有两节或三节连接在一起，尺的底部为零点，尺面上黑白格相间，每格宽度为1cm，有的为0.5cm，在米和分米处有数字注记。三、水准尺和尺垫两根尺的黑面尺尺底均从零开始，而红面尺尺底，一根从4.687m开始，另一根从4.787m开始。在视线高度不变的情况下，同一根水准尺的红面和黑面读数之差应等于常数4.687m或4.787m，这个常数称为尺常数，用K来表示。（2）双面水准尺尺长为3m，两根尺为一对。尺的双面均有刻划，一面为黑白相间，称为黑面尺（也称主尺）；另一面为红白相间，称为红面尺（也称辅尺）。两面的刻划均为1cm，在分米处注有数字。三、水准仪使用(1)安置：水准仪的使用分以下几步：a.打开三脚架*注意脚架的高度*保持架头大致水平*将脚尖踩实b.安放仪器*注意仪器箱内位置*随手关上仪器箱*立即旋上连接螺旋(2)粗平：“左手大拇指法”整平：气泡移动的方向与左手大拇指转动脚螺旋的方向一致。

abc粗平的操作(3)瞄准：a.瞄准水准尺；b.消除视差；先调目镜→十字丝看清楚；再调物镜

→读数看清楚。(4)精平：调节上下微倾螺旋，直至从气泡观察窗中看到长水准管的符合气泡严密吻合为止，即使视线处于水平。*每次读数前都须进行精平。(5)读数：用十字丝中丝在水准尺上读出读数。*一般读出四位数（最后一位为估读的毫米数）；*每次读数前都须进行精平；*读数完成后立即检查是否仍然精平。水准尺的分划不是线划式而是区格式的。区格的边缘是分划的位置，区格内的小数“估读”。区格式分划便于从远处观察并读数

读数为：?

读数为：1260或1.260直尺——A、B尺，两把一对，每把有黑、红两面分划与注记。A尺——黑面分划0~3m，红面分划4.687m~7.687m。B尺——黑面分划0~3m，红面分划4.787m~7.787m。A、B尺黑面注记的零点差为0，红面注记的零点差为0.1m。

bc瞄准与读数水准测量的瞄准与读数acb

a0.7256.240操作程序与方法安置——粗平——瞄准——精平——读数

安置时考虑前、后视等距(原因）；

粗平时掌握“左手大拇指法”；

瞄准时包括消除视差；在精平状态下(符合气泡符合时)读数；读数估读至毫米。符合气泡符合尚未符合符合气泡符合，水准管轴与视线水平。§2-4水准测量的方法及成果处理一、水准点我们将用水准测量的方法测定的高程控制点，称为水准点。水准点记为BM(BenchMark)。水准点有永久性水准点和临时性水准点两种。（1）永久性水准点国家等级永久性水准点建筑工地上的永久性水准点国家等级永久性水准点国家等级永久性水准点建筑工地上的永久性水准点（2）临时性水准点BM23BM24BM259.0m9.8m8.4mH23＝56.437mH24＝58.392mH25＝53.168m水准点的“点之记”A，B两点相距较远时，连续水准测量。中间设置转点(TP)，放置尺垫。h1=a1－b1，h2=a2－b2，h3=a3－b3，……，hn=an－bn。hAB=h1＋h2＋h3＋……＋hn=ΣhihAB=Σai－Σbi（二）水准路线相邻两水准点间的路线称为测段。在水准点间进行水准测量所经过的路线，称为水准路线。BMABMBh1h2h3h4123在一般的工程测量中，水准路线布设形式主要有以下三种形式：1．附合水准路线2．闭合水准路线3．支水准路线BMABMBh1h2h3h4CDE1．附合水准路线（1）附合水准路线的布设方法从已知高程的水准点BMA出发，沿待定高程的水准点1、2、3进行水准测量，最后附合到另一已知高程的水准点BMB所构成的水准路线，称为附合水准路线。各测段高差代数和与其理论值的差值，称为高差闭合差，即（2）成果检核

从理论上讲，附合水准路线各测段高差代数和应等于两个已知高程的水准点之间的高差，即2．闭合水准路线（1）闭合水准路线的布设方法

从已知高程的水准点BMA出发，沿各待定高程的水准点1、2、3、4进行水准测量，最后又回到原出发点BMA的环形路线，称为闭合水准路线。BMAh1h2h3h4h51234（2）成果检核

从理论上讲，闭合水准路线各测段高差代数和应等于零即如果不等于零，则高差闭合差为3．支水准路线（1）支水准路线的布设方法

从已知高程的水准点BMA出发，沿待定高程的水准点1进行水准测量，这种既不闭合又不附合的水准路线，称为支水准路线。支水准路线要进行往返测量，以资检核。BMA1hfhb（2）成果检核从理论上讲，支水准路线往测高差与返测高差的代数和应等于零。即如果不等于零，则高差闭合差为各种路线形式的水准测量，其高差闭合差均不应超过容许值，否则即认为观测结果不符和要求。不同等级的水准测量其高差闭合差的容许值不同。2.水准路线3.支水准路线BM.ATBM1TBM2TBM1BM.ATBM2TBM3TBM41.闭合水准路线2.附合水准路线BM.ABM.BTBM1TBM2TBM3三种水准路线的布置形式二、水准测量的施测方法ABabhAB前进方向大地水准面HAHBHBAHACHChAC大地水准面D＝1000mBMABhAB＝＋12.500mDAB＝50m当已知高程的水准点距欲测定高程点较远或高差较大时，不能安置一次仪器即可测得两点间的高差。

这时需要在两点间加设若干个立尺点，分段设站，连续进行观测。提出问题：解决方法：加设的这些立尺点并不需要测定其高程，它们只起传递高程的作用，故称之为转点，用TP（TurningPoint）表示。AHACHChAC大地水准面D=1000mTP1ⅠTP4TP3h1ⅡTP2进行方向h22.3120.4502.4240.558A2.0141.2231.9011.1081.9550.7402.0770.866h32.4130.9012.2870.771h40.4180.5332.4672.350h5ⅢⅣⅤAHACHChAC大地水准面D＝1000m[例]已知水准点BMA的高程HA＝32.186m，现欲测定C点的高程HC，由于A、C两点相距较远，需分段设站进行测量，具体施测步骤如下。1.观测与记录表2-1水准测量手簿日期：2009年3月19日天气：多云仪器：DS3水准仪地点：校内实训基地观测：张三记录：李四测站测点水准尺读数/m高差/m平均高差/m高程/m备注后视读数前视读数AHACHChAC大地水准面D＝1000mTP1Ⅰh1后视点前视点进行方向测站测点水准尺读数/m高差/m平均高差/m高程/m备注后视读数前视读数ⅠBMA2.014+0.79132.186TP11.223AHACHChAC大地水准面D=1000mTP1Ⅰ2.0141.223h1后视点后视读数前视读数前视点进行方向2.测站检核（1）变动仪器高法

在同一个测站上用两次不同的仪器高度，测得两次高差进行检核。即测得第一次高差后，改变仪器高度（大于10cm），再测一次高差。两次所测高差之差不超过容许值（例如等外水准测量容许值为±6mm），则认为符合要求。取其平均值作为该测站最后结果，否则须要重测。（2）双面尺法仪器的高度不变，而分别对双面水准尺的黑面和红面进行观测。这样可以利用前、后视的黑面和红面读数，分别算出两个高差。如果不符值不超过规定的限差，取其平均值作为该测站最后结果，否则须要重测。测站测点水准尺读数/m高差/m平均高差/m高程/m备注后视读数前视读数ⅠBMA2.014+0.791+0.79232.1861.901TP11.223+0.7931.108AHACHChAC大地水准面D＝1000mTP1Ⅰ2.0141.223h1.9011.108进行方向AHACHChAC大地水准面D＝1000mTP1Ⅰ2.0141.223h11.9011.108ⅡTP2进行方向测站测点水准尺读数/m高差/m平均高差/m高程/m备注后视读数前视读数ⅠBMA2.014+0.791+0.79232.1861.901TP11.223+0.7931.108ⅡTP12.312+1.862TP20.450AHACHChAC大地水准面D＝1000mTP1Ⅰh1ⅡTP2进行方向h22.3120.450后视点前视点后视读数前视读数测站测点水准尺读数/m高差/m平均高差/m高程/m备注后视读数前视读数ⅠBMA2.014+0.791+0.79232.1861.901TP11.223+0.7931.108ⅡTP12.312+1.862+1.8642.424TP20.450+1.8660.558AHACHChAC大地水准面D＝1000mTP1Ⅰh1ⅡTP2进行方向h22.3120.4502.4240.558AHACHCHAC大地水准面D＝1000mTP1ⅠTP3h1ⅡTP2进行方向h22.3120.4502.4240.558AHACHChAC大地水准面D＝1000mTP1ⅠTP4TP3h1ⅡTP2进行方向h22.3120.4502.4240.558A2.0141.2231.9011.1081.9550.7402.0770.866h32.4130.9012.2870.771h40.4180.5332.4672.350h5ⅢⅣⅤ测站测点水准尺读数/m高差/m平均高差/m高程/m备注后视读数前视读数ⅠBMA2.014+0.791+0.79232.1861.901TP11.223+0.7931.108ⅡTP12.312+1.862+1.8642.424TP20.450+1.8660.558ⅢTP22.077+1.211+1.2131.955TP30.866+1.2150.740ⅣTP32.413+1.512+1.5142.287TP40.901+1.5160.771ⅤTP40.418-1.932-1.9330.533BMC2.350-1.9342.4673.计算与计算检核（1）计算AC两点的高差等于各测站的高差总和，即则C点高程为：在本例题中：（2）计算检核

为了保证记录表中数据的正确，应对记录表中计算的高差和高程进行检核。

检查内容：后视读数总和减前视读数总和的二分之一高差总和的二分之一平均高差总和C点高程与A点高程之差以上这四个数字应相等。否则，计算有错。在本例题中：测站测点水准尺读数/m高差/m平均高差/m高程/m备注后视读数前视读数ⅠBMA2.014+0.791+0.79232.1861.901TP11.223+0.7931.108ⅡTP12.312+1.862+1.8642.424TP20.450+1.8660.558ⅢTP22.077+1.211+1.2131.955TP30.866+1.2150.740ⅣTP32.413+1.512+1.5142.287TP40.901+1.5160.771ⅤTP40.418-1.932-1.93335.6360.533BMC2.350-1.9342.467计算检核∑18.33411.434+6.900+3.450∑a-∑b=18.334-11.434=+6.900(∑a-∑b)/2=+3.450∑h=+6.900

∑(h/2)=+3.450HC-HA=+3.4503.水准测量的检核三、水准测量的成果计算(一)、附合水准路线的计算下图是一附合水准路线等外水准测量示意图，A、B为已知高程的水准点，HA＝65.376m，HB＝68.623m，1、2、3为待定高程的水准点。h1＝＋1.575mh2＝＋2.036mh3＝－1.742mh4＝＋1.446mn1＝8L1＝1.0kmn2＝12L2＝1.2kmn3＝14L3＝1.4kmn4＝16L4＝2.2kmBMA123BMB点号距离/km测站数实测高差/m改正数/mm改正后高差/m高程/m点号备注123456789∑辅助计算1．填写观测数据和已知数据点号距离/km测站数实测高差/m改正数/mm改正后高差/m高程/m点号备注123456789BMA1.08＋1.57565.376BMA111.212＋2.036221.414－1.742332.216＋1.446BMB68.623BMB∑辅助计算

2．计算高差闭合差点号距离/km测站数实测高差/m改正数/mm改正后高差/m高程/m点号备注123456789BMA1.08＋1.57565.376BMA111.212＋2.036221.414－1.742332.216＋1.446BMB68.623BMB∑5.850＋3.315辅助计算根据附合水准路线的测站数及路线长度求出每公里测站数，以便确定采用平地或山地高差闭合差容许值的计算公式。在本例题中站/km＜16站/km故高差闭合差容许值采用平地公式计算。等外水准测量平地高差闭合差容许值Whp的计算公式为点号距离/km测站数实测高差/m改正数/mm改正后高差/m高程/m点号备注123456789BMA1.08＋1.57565.376BMA111.212＋2.036221.414－1.742332.216＋1.446BMB68.623BMB∑5.850＋3.315辅助计算成果合格863．调整高差闭合差

高差闭合差调整的原则和方法是：按与测站数或测段长度成正比例的原则，将高差闭合差反号分配到各相应测段的高差上，得改正后高差。即式中vi——第i测段的高差改正数（mm）；、——水准路线总测站数与总长度；、——第测段的测站数与测段长度。在本例中，各测段改正数为：计算检核：点号距离/km测站数实测高差/m改正数/mm改正后高差/m高程/m点号备注123456789BMA1.08＋1.575－1265.376BMA111.212＋2.036－14221.414－1.742－16332.216＋1.446－26BMB68.623BMB∑5.850＋3.315－68辅助计算成果合格将各测段高差改正数填入计算表第5栏内。4．计算各测段改正后高差各测段改正后高差等于各测段观测高差加上相应的改正数，即式中——第i段的改正后高差（m）。本例题中，各测段改正后高差为：计算检核：点号距离/km测站数实测高差/m改正数/mm改正后高差/m高程/m点号备注123456789BMA1.08＋1.575－12＋1.56365.376BMA111.212＋2.036－14＋2.022221.414－1.742－16－1.758332.216＋1.446－26＋1.420BMB68.623BMB∑5.850＋3.315－68＋3.247辅助计算成果合格将各测段改正后高差填入计算表第6栏内。5．计算待定点高程根据已知水准点A的高程和各测段改正后高差，即可依次推算出各待定点的高程，即计算检核：最后推算出的B点高程应与已知的B点高程相等，以此作为计算检核。点号距离/km测站数实测高差/m改正数/mm改正后高差/m高程/m点号备注123456789BMA1.08＋1.575－12＋1.56365.376BMA166.93911.212＋2.036－14＋2.022268.96121.414－1.742－16－1.758367.20332.216＋1.446－26＋1.420BMB68.623BMB∑5.850＋3.315－68＋3.427辅助计算成果合格将推算出各待定点的高程填入计算表第7栏内。(二)、闭合水准路线成果计算

闭合水准路线成果计算的步骤与附合水准路线相同。hf＝＋2.532mhb＝－2.520mBMA1(三)、支水准路线的计算[例]A为已知高程的水准点，其高程HA为45.276m，1点为待定高程的水准点，hf和hb为往返测量的观测高差。往、返测的测站数共16站，计算1点的高程。1．计算高差闭合2．计算高差容许闭合差测站数：因|Wh|＜|Whp|，故精确度符合要求。3．计算改正后高差取往测和返测的高差绝对值的平均值作为A和1两点间的高差，其符号和往测高差符号相同，即4．计算待定点高程§2-

5水准仪的检验与校正水准仪的轴系及其应满足的几何条件圆水准轴平行于仪器竖轴的检验与校正十字丝中丝垂直于仪器竖轴的检验与校正水准管轴平行于视准轴的检验与校正1.圆水准器的检验和校正

了解原理与作业方法2.十字丝的检验和校正

了解原理与作业方法3.水准管轴平行于视准轴的检验与校正

掌握原理与作业方法学习要求：一、

水准仪的轴系及其应满足的几何条件1.水准仪的轴系有:CCLLVVL'L'视准轴CC

水准管轴LL

圆水准轴L'L'

竖轴VV水准仪的主要轴线(1)L'L'//VV(2)横丝⊥VV(3)LL//CC(主要条件)

2.应满足的三个条件对以上三个条件进行检验和校正二、圆水准轴平行于仪器竖轴的检验与校正1.检验目的与检验方法：目的：圆水准轴L'L'应平行于仪器的竖轴VV。误差的影响：不影响读数，但使纵轴倾斜，影响操作速度检验方法：（如何发现误差？）a)以圆水准器为准（气泡居中）安置仪器的纵轴b)把仪器连带水准器绕纵轴旋转180度。如果气泡仍然居中，则水准器轴平行仪器纵轴。否则，水准器轴不平行仪器纵轴。2、校正：（如何减少误差？）（气泡移动量一半所表示的倾斜度就是纵轴的倾斜度。）转动脚螺旋使气泡移回一半，其余的一半用校正针拨动圆水准器下面的三个校正螺丝。重复上述检验和校正一二次，使这误差尽可能小。纵轴纵轴三

、

十字丝中丝垂直于仪器竖轴的检验与校正1.检验目的:使十字丝横丝垂直与仪器的竖轴。误差的影响：如果水准尺象偏离十字丝中心，就会增加读数误差检验方法：用圆水准器使纵轴垂直后，用十字丝的横丝照准某一清晰目标。用微动螺旋转动望远镜，如果十字丝的横丝一直不离开目标，则无误差。否则要校正。MMM2.校正：如图2-24。需旋下目镜端的十字丝环外罩，用螺丝刀松开十字丝环的四个固定螺丝，按中丝倾斜的反方向小心地转动十字丝环，直至中丝水平。2134十字丝环校正螺丝十字丝环校正螺丝四、

管水准器轴LL∥视准轴CC若不平行，则有i角。选择场地：平坦，A，B两点相距约80m，立尺。安置水准仪于两尺中间，观测高差hAB=a1－b1，不受i角影响。安置水准仪距B点2~3m处，观测高差h’AB=a2－b2

。两次高差之差Δh=h’AB－hAB。ρ”=206265，弧秒值。i”应小于20″，否则应校正。求出点B尺正确读数：a’2=a2－Δh。旋转微倾螺旋，使十字丝横丝对准a’2

管水准气泡必然偏离中心，用校正针拨动管水准器一端的上、下两个校正螺丝使气泡的两