建筑沉降观测(讲课用)

建筑沉降观测前述建设工程质量与建设各方、检测监测方的关系----【案例】建筑终生负责制的概念“楼倒倒”2009年6月27日凌晨5点30分

，上海一栋竣工未交付使用的高楼整体倒覆，官方以两次堆土施工为缘由，遭网友抨击，故得此称号。楼倒倒----调查原因各种各样的楼XX与检测/监测的关系？…不胜枚举楼脆脆(材料、构件强度？刚度？稳定性？）楼垮垮浙江桐乡“楼薄薄”：业主丈量大约9cm（国标不小于10cm，不含保护层）厚的楼板

如果建设工程出了问题，那么设计单位、施工单位之外承担责任的不应该是监管单位吗？检测、监测单位应该具备什么样的职业道德、业务能力和素质？如何来监控建筑的建设质量？建筑工程安全终生负责制建设工程质量的相关概念（补略）强度------指材料在外力作用下抵抗（塑性变形和断裂）破坏的能力（不被破坏），是强调本身承载能力、可靠性，即不能失效。强度失效----是应力超过许用应力，是强度不足引起的，是实际应力大于材料的许用应力引起的。材料被破坏了，比如低碳钢受拉时的断裂。建筑物的空间刚度------建筑物/结构或构件抵抗自身抗变形（弹性变形）的能力（变形程度）。建筑物空间刚度越小，地基反力分布越接近建筑物荷载分布，建筑不均匀沉降就越大，而在构件内只产生较小的附加应力或根本不产生任何附加应力，对地基的不均匀沉降敏感，常表现为建筑物发生相对挠曲，在建筑物内产生附加应力，当相对挠曲过大时建筑物便开裂。因此，对建筑物应提高其刚度和强度，以克服地基的不均匀沉降，反之建筑物的刚度大，对地基的不均匀沉降不敏感，但会产生较大附加力，使结构应力增大（不利），不均匀沉降就越小。如人躺在两端凳子上。建设工程质量的相关概念（补略）刚度是强调不变形或变形小。例如常见的砖石承重房屋，建立在独立基础或一个方向条形基础上的框架结构等，都属于这种类型。刚度失效----是指结构产生继续承载或正常使用的塑性变形或震动，简单理解就是结构变形超过了所要求的值。比如梁不满足允许挠度的要求。位移（变形量）超过允许位移（范围），不一定强度失效，是与变形有关，是应变问题。稳定性------相对稳定，不产生危险，保持原有平衡状态的能力。稳定性失效/稳是结构失稳屈曲，并非强度不够，是外部结构问题。刚度失效就是稳定性不好，容易震动。力矩与力偶（补略）力矩----力(F)和力臂(L)的乘积(M)，即M=F·L。是指（力的大小）乘以（选取的点到力作用线的垂直距离），即为这个力对这一点取的力矩的大小。

力矩是描述物体转动效果的物理量，物体转动状态发生变化，才肯定受力矩的作用。

当物体绕固定轴转动时，力矩只有两种可能的方向，所以可用正负号来表示。一般规定：使物体沿逆时针方向转动的力矩为正；使物体沿顺时针方向转动的力矩为负。因此作用于有固定轴的转动物体上的几个力矩的合力矩就等于它们的代数和。这个代数和将决定物体是处于平衡状态，还是非平衡状态。

力偶----一般,将作用于同一刚体上的大小相等，方向相反但不共线的两个平行力组成的力系，称为力偶,可用垂直于力偶平面的矢量来表示.力偶为矢量，力偶是一种只有合转矩（所有转矩的总合），没有合力的力系统。建筑工程安全终生负责制美国老人就轮椅质量问题获厂家赔偿数万美元。建筑质量安全问题及事故不胜枚举----事关人民群众的生命财产安全和切身利益。建筑终生负责制在国外已成为行业惯例，中国上世纪60、70年代引入。建筑终生负责制不是字面上的对建筑终生负责，而是如同商品有一定的保修期限。建筑工程五方责任主体包括：建设方、勘察方(地勘）规划设计方、施工方、监理方等（检测方即为第六方，需提交试验检测资料、归档，并参加主体工程验收并汇报检测情况），在该建筑的设计年限内对建筑的使用安全负责。旨在提高建筑人员对质量的责任心，以此保证建筑质量。建筑工程质量安全终生负责制工程检测机构（熟悉）依法对其检测的数据、检测报告的真实性和准确性负责，造成损失的要依法承担相应赔偿及其他法律责任。不得转包（但可以依据资质范围分包）、不得挂靠资质、不能与承接工程建设的各方有隶属关系或其他利害关系。2010年6月住建部《关于进一步强化住宅工程质量管理和责任的通知》，明确要求住宅工程实行质量终生负责制。相关单位的法定代表人、工程项目负责人、工程技术负责人、注册执业人员，在工程设计使用年限内，要按各自职责对工程质量承担相应责任，对所承担的住宅质量工程负终生责任。建筑工程项目负责人质量终身责任追究。

住宅建成后（建筑工程竣工验收合格后）建设单位须在建筑物明显部位永久性标牌，载明建设、勘察、设计、施工、监理单位的名称及项目主要负责人的姓名，接受社会监督。建筑质量终生负责制建筑结构设计使用年限（补略）建筑结构设计使用年限----是指设计规定的结构或结构构件不需进行大修即可按其预定目的使用的时期。按建筑的设计使用年限分类：根据《民用建筑设计通则》(GB50352-2005)的规定，建筑的设计使用年限分为四类，应符合表2-6α的规定。类别设计使用年限(年)例示15临时性建筑225易替换结构构件的建筑350普通建筑和构筑物4100纪念性建筑和特别重要的建筑 设计使用年限分类表2-6a内容提要第一讲、建筑沉降原理、基本概念

（基本概念）第二讲、水准测量基本理论和方法（基础知识）第三讲、测量误差理论基础

（基础知识）第四讲、建筑物沉降观测方法及实例（重点—实际应用）

第一讲建筑沉降原理、基本概念

学习要求内容：理解建筑沉降、沉降差、挠度、相邻地基沉降和场地地面沉降的基本概念；熟悉建筑沉降观测意义；熟悉建筑沉降的常用观测方法；熟悉国家关于建筑沉降观测的相关规范；了解我省当前建筑沉降观测的状况。重点：建筑沉降的基本概念以及沉降观测在城市和经济建设中的重要意义；常用的沉降观测方法。难点：建筑沉降差、不均匀沉降的概念及其对建筑安全的重要意义。

1、变形---是一种普遍存在的现象，大至地球板块运动、地壳变形，小至工程实践中常见的混凝土收缩或沉降变形。2、变形测量(变形观测/变形监测）---是利用相关专业仪器和方法,对建筑物、构筑物及其地基一定范围内的岩土体的变形现象（如沉降、位移等）所进行监视观测的工作。3、变形测量分类分为：

自身形体的变化---伸缩、错动、弯曲和扭转。变形体的刚体变化---包括变形体的整体平移、整体转动、整体升降和整体倾斜。一、建筑沉降观测1.1沉降观测概述4、按时间连续性分：

动态变形测量---持续性（不间断）测量得某一时刻的瞬时变形值，用自动化程度高的设备，如自动智能全站仪（测量机器人：多传感器集成代替人进行自动搜索、跟踪、辨识和精确照准目标并获取角度、距离、三维坐标及影像等信息。是在电子全站仪基础上集成步进马达、CCD影像传感器等，并配置智能化的控制及应用软件）、GNSS（高层建筑、大型桥梁、大坝变形、滑坡）、近景摄影测量、三维激光扫描仪、自动记录仪等。静态变形测量---对监测对象进行周期性的重复观测，从而得某一时间段内的变形特征（变形值/变形量）---量值、速率等。建筑沉降观测概述建筑沉降观测概述

5、按使用目的分为：施工变形测量：检查施工，调整和控制建筑物变形量，精度低；监视变形测量：监视确保建/构筑物安全，精度要求较高，测量误差小于变形允许值(为保证建筑正常使用而确定的变形控制值）的1/20~1/10或1~2mm；科研变形测量：分析研究变形的过程、原因及规律，精度要求较高，测量误差小于变形允许值1/100~1/20或0.2mm；

6、变形测量范围：

《建筑物变形测量规范》JGJ8-2016中3.1.1规定（黑体字为强制性条文（法规），必须严格执行）下列建筑在施工和使用期间应进行变形测量，共7类：地基基础设计等级为甲级的建筑；软弱地基上的设计等级为乙级的建筑；（乙级：除甲级和丙级（7层以下荷载分布均匀））加层、扩建建筑或处理地基上的建筑；受邻近施工影响或受场地地下水等环境因素变化影响的建筑；采用新型基础或新型结构的建筑；大型城市基础设施；体型狭长且地基土变化明显的建筑。建筑沉降观测概述地基基础设计等级（补充略）依据《建筑地基基础设计规范》GB50007-2011根据地基复杂程度、建筑物规模和功能特征以及由于地基问题可能造成建筑物破坏或影响正常使用的程度划分为三个等级。甲级：重要的工业与民用建筑物、30层以上的高层建筑物、体型复杂相差超过10层的高低层连成一体建筑物、大面积的多层地下建筑物（车库、商场、运动场等）、开挖深度超过15m的基坑工程、地质条件复杂的其他情况，共计11类等乙级：除甲级、丙级以外的工业与民用建筑物；除甲级、丙级以外的基坑工程。丙级：场地和地基条件简单、荷载分布均匀的七层及七层以下的民用建筑及一般工业建筑物；次要的轻型建筑物；非软土地区且场地地质条件简单、基坑周边环境条件简单，环境保护要求不高且开挖深度小于5.0m的基坑工程。地基基础设计地基----支撑建筑物的、受建筑物载荷的影响的那一部分岩体或土体称为~。建筑物基础----建筑物的荷载，通过其埋入地下一定的深度的下部结构（直接与地基相接触的部分）传递并扩散到地基土中去，这部分下部结构称为~

。地基基础设计与上部结构设计相似，也要进行强度、变形计算及稳定性分析，要求作用在地基上的压应力不超过地基的承载能力；地基的计算变形量不超过地基的变形容许值；对于经常受水平荷载作用的高层建筑和高耸结构已经建在斜坡上的建筑物和构筑物，尚应检验其稳定性。地基基础问题较上部结构复杂、且问题大，不易补救，会出现垮塌重大事故。地基基础设计地基承载力必须满足两个条件：保证地基受荷后不会使地基发生破坏而丧失稳定；地基变形不超过建（构）筑物对地基要求的容许变形值。土的主要工程特性：变形和强度特征紧密联系。6、建筑变形测量---对建筑的地基、基础和上部结构及其场地受各种作用力而产生的形状及位置变化进行观测，并对观测结果进行处理和分析的工作。7、建筑变形观测包括：沉降观测、位移观测（水平位移、倾斜、挠度、裂缝）、特殊变形观测（风振、日照、等动态）。其中最基本的内容是建筑物的沉降观测、建筑物水平位移观测、倾斜、裂缝观测，常为静态变形观测。建筑沉降观测概述8、建筑变形的原因：（宏观方面）参ppt36工程在建设（施工）与运营期间，受各种因素的影响，其形状及位置会随时间的变化而变化。在变形观测过程中，了解产生变形的原因是非常重要的，主要有：1）工程水文地质勘察不准确（地基是由岩土体构成，土有分散性、复杂性和易变性的非连续性介质特点，其间还存在地下水、空隙、裂隙或洞穴。必须察清楚地基的岩土层结构、岩土的物理力学性质、软弱夹层、及地下水的埋藏条件等，作出地基的均匀性评价。建筑沉降观测概述地基基础设计及上部结构失误（地基承载力小于设计承载力、地基的计算变形量超过了地基的变形容许值、强度不够、刚度及稳定性差等）施工质量差和施工方法、施工程序错误；2）土壤的物理性质不同（含水量、液塑性、压缩性、抗剪强度等）地下水位变化（人工开采、季节性变化，对软土地基影响较大，土层产生固结沉降，建筑、管线不均匀沉降）、大气温度变化（如0℃以下水冻结成固态冰起胶结作用、提高土的力学强度、降低透水性，温度升高时变成液态水，土强度急剧降低，压缩性增大，土的工程性质显著恶化，特别是冻结成冰后体积增大，解冻成水后土的结构变得更疏松，使土的性质更加变坏、建筑物自重、使用荷载、动荷载（风力、震动）等。建筑沉降观测概述9、变形测量的特点（熟悉）1）精度要求高

建筑物变形观测的精度要求，取决于设计允许变形值的大小和观测目的，允许变形值一般由设计单位提供或按规范规定的数据查取/套用。为了能准确地反映出建（构)筑物的变形情况，一般规定测量的误差应小于变形量的1/10～1/20。为此，应使用精密测量仪器和精密方法。详见《建筑变形测量规范》JGJ82007表3.0.4及《土木施测手册》p417表14-2、14-3建筑沉降观测概述变形测量的特点2）观测时间性强

首期观测时间必须按要求及时进行（施工前----变形前），否则得不到初始数据，使整个观测失去意义。

其他各期复测，也必须根据工程进展定时进行（相同时间间隔），不得漏测，才能得到准确的变形量及其变化情况。3）提交观测结果及时对于施工期间的变形监测，一定要及时提交监测成果，以便进行信息化施工；观测成果要可靠、资料要完整，这是变形分析的需要，否则得不到符合实际的结果。（现场、监测完后及时进行，测量人白天外业，晚上内业）10、变形测量的基本措施：（掌握）1）一稳定：

指依据的基准点和工作基点，其点位要稳定。基准点---是观测的基本依据，每项工程至少要3个稳固可靠的点（特级沉降不少于4个点），施工期1～2月复测一次，点位稳定后每季度或每半年复测一次；

工作基点---是观测中直接使用的点，选在距观测点较近但比较稳定的地方；对通视条件较好或观测项目较少的可不设工作基点，而直接依据基准点观测；

变形观测点---应设在被测物体上最能反映变形特征（依据设计或规范），且便于观测的位置。建筑沉降观测概述

2）四固定：

（1）所用仪器、设备（尺子、脚架、棱镜）要固定，前、后视观测宜使用同一根水准尺；

（2）观测人员要固定；（技术水平、责任心、熟练）

（3）观测时间要固定（复测间隔时间固定、观测时间尽量一致，成像清晰、稳定），在较短时间内完成；

（4）观测的路线、置镜点、立尺点、程序和方法要固定。

达到以上要求，可以最大限度地消除或减弱各种残存系统误差及偶然误差对沉降量的影响，从而提高测量精度。变形测量的基本措施对于大型工厂柱基、重型设备基础、振动较大的连续性生产车间、高层建筑物以及不良地基上的建筑物等，在建造和使用期间（营运），由于荷载的增加和连续性的生产，会引起建筑物的沉降。建筑物的变形在一定范围内时是安全的，可视为正常现象；如果超过某一限度（允许变形值）就会影响建筑物的正常使用，严重的会危及建筑物的安全，造成巨大损失。（如驾车的时速与安全距离限制）建筑沉降观测概述建筑的变形是垂直方向和水平方向同时并存的，尤其是不均匀的垂直位移往往伴随着主体的倾斜、裂缝、水平位移等。《建筑变形测量规范》：

中分别以“垂直位移”即“沉降”；“水平位移”即“位移”(非竖向变形）进行归类。建筑沉降观测概述沉降观测是建筑物或构筑物在施工乃至使用过程中不可或缺的工作，也是技术资料中不可缺少的内容，它不仅关系到建筑质量，更关系到建筑物的安全。但在我们日常施工或使用中，却往往被忽视。尤其是重要的建筑物、构筑物，地质条件不良的或特殊区域，更要引起足够重视，而非“仅仅资料”。建筑沉降观测概述1.2建筑沉降观测意义/目的(熟悉）一、实用层面上：保证工程质量的一项重要的检测手段据。其主要目的是及时掌握在施工和营运期间各种建筑和地质构造的稳定性（安全性），为为设计和处理以及安全诊断提供必要的信息；通过对变形观测数据的分析处理，监控建筑物的变形情况，日沉降量以及差异沉降，以便及时发现问题并采取有效措施，保证工程质量和生产安全；如呈广沉降事故、广州万科基坑等案例……1.2建筑沉降观测意义/目的(熟悉）

二、科学层面上：更好地理解变形的机理，反馈为建筑的设计、施工、管理及科学研究提供可靠资料。（验证设计理论、施工是否科学合理，为今后建筑物结构和地基基础的设计积累资料）。

1.3沉降观测的原理(熟悉）定期地重复测量沉降观测点相对于稳定的水准点间的高差h，并计算观测点的高程H；将不同时间（期数）所得同一观测点的高程加以比较，从而求得观测点在该时间段内的高程变化---沉降量△h。时间-荷载-累计沉降曲线图1.4

建筑沉降的基本概念

两建筑物沉降案例意大利比萨斜塔因地基软弱不均匀沉降而倾斜地面沉降造成的昆明妙湛金刚塔整体下沉（地基承载力小于设计承载力）

身边的建筑整体沉降---案例一昆明妙湛寺位于官渡古镇，金刚塔由墩台、主塔和四小塔组成，整体用规则砂石砌筑。墩台呈正方形，每边宽9.8m，高4.7m，中央建喇嘛式主塔一座，总高17.13m。墩台现地面低于周围地面1.6米，在地下水位线260mm以下，造成塔基长期浸泡在水中。（《昆明市地面沉降》一书采用的素材）昆明妙湛寺金刚塔经典的基础差异沉降---案例二意大利比萨斜塔修建于1173年，1350年完工,为八层圆柱形建筑。开始时，塔高设计为100米左右，但动工五六年后，塔身从三层开始倾斜，因此，实际建成塔高54.5米。1990年，意大利政府将其关闭，开始进行整修。在其关闭之前，塔顶已南倾3.5米。意大利的天文学家、物理学家、数学家伽俐略，曾在斜塔的顶层做过著名的自由落体运动的实验（提出自有落体定律），让两个重量相差10倍的铁球，同时从塔顶落下，结果，两球同时着地。3.5m该方向倾斜度：《工程测量规范》GB50026-2007

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△≤0.003H建筑沉降基本概念---

垂直位移测量、建筑沉降建筑物沉降是地基、基础和上部结构共同作用的结果，属于建筑物变形范畴。1、垂直位移测量---测定变形体的高程随时间而产生的位移大小、位移方向，并提供变形趋势及其稳定预报而进行的测量工作.2、建筑沉降---是建筑地基、基础和及地面在荷载作用下产生的竖向移动/变形，是地基、基础和上部结构共同作用的结果。根据其方向，可以分为上升和下沉。建筑沉降观测

下沉或上升值称为---沉降量。当数值△h>0为下沉，反之

△h<0为上升。但这与人们的思维习惯和常见的数学坐标轴方向相反，因此，在日常作业中，我们一般采取“正升负降”的表示习惯。实际工作中，对资料的处理方面要与施工方、监理方等相关单位方充分沟通，便于资料的分析使用，避免造成对建筑物的变形状况的错误判断。（如水科院沉降、基坑壁水平位移）沉降观测的原理3*建筑沉降观测----是用水准测量等方法，周期性地观测建筑物上的沉降观测点和水准基点之间的高差变化值。应测定建筑及地基的沉降量、沉降差及沉降速度，并根据需要计算基础倾斜、局部倾斜、相对弯曲及构件倾斜等。对基础观测的主要内容是均匀沉降和不均匀沉降，从而计算出：沉降差、累计沉降量、平均沉降量、平均沉降速度、相对倾斜等。建筑沉降的基本概念---

均匀沉降、差异沉降（不均匀沉降）4、均匀沉降---当同一建筑物的不同部位在同一时间段内的沉降量相同时，表现为建筑物的均匀竖向下沉或上升，称为均匀沉降。一般建（构）筑物承受均匀沉降不会有多大问题，而过大沉降量是不利的，虽没有使建构筑物产生明显破坏，但过大沉降量影响正常使用，甚至引发事故。如许多设备和管道引起严重损坏和失效。5、不均匀沉降/差异沉降---由于建筑物的地基条件差异（地基土质不均匀）、基础及结构的设计和施工瑕疵、上部结构各部位荷载差异（不均匀）或外力/外荷载(汽车、堆载、地震）干扰等。差异沉降而造成的同一建筑（构）筑物上的不同部位（各点）在同一时间段内有明显不同的沉降量（存在的沉降量差值---沉降差）

参《地基基础设计规范》GB50007-2002表5.3.4建筑物地基软硬不均匀，必然产生不均匀沉降，地基软硬突变时，其交界处往往使基础发生开裂，这比墙体开裂更为严重。各种建（构）筑物建造在不同的地基上，产生的沉降量是不同的，软土更为明显，且沉降时间较长。差异沉降如果地基不均匀沉降，建筑物还会发生上部结构扭曲、倾斜、墙体破坏产生裂缝甚至倒塌。由此可见，不均匀沉降量比过大沉降量具有更大的重要性，对建（构）筑物来说二者都应避免。地基变形条件：要求建筑物的沉降量、沉降差、倾斜、局部倾斜不能大于地基容许的变形值。参《地基基础设计规范》GB50007-2002表5.3.4建筑物地基滑动最为严重。边坡稳定性，大面积的多层地下建筑物（车库、商场、运动场差异沉降推算主体倾斜值（刚性建筑）《工程测量规范》GB50026-2007p146例《土木工程测量施工手册》p452图14-36所示差异沉降推算主体倾斜值

当建筑的地基产生存在不均匀沉降（沉降差异），超过一定限度时，往往表现为建筑物出现倾斜，甚至由于结构体纵向受剪切而出现墙体裂缝，将严重威胁建筑物的安全。建筑物基础挠度观测，可与建筑物沉降观测同时进行，引入挠度的概念。挠

度---建筑的基础、上部结构（主体）或构件（独立墙、柱）等在弯矩作用下，因挠曲引起的在水平方向或竖直方向上垂直于轴线的线位移（弯曲值）。建筑基础挠度《建筑变形测量规范》p51挠度

建筑基础挠度1.5建筑沉降产生的主要原因（ppt20）1、自然条件及其变化----即建筑物地基的工程地质、水文地质、大气温度、土壤的物理性质、地下水位变化（季节性变化、降水挖基坑）等：2、与建筑物本身相联系的原因----即建筑物本身的荷重、建筑物的结构形式及动荷载（如风力、震动等）的作用。建筑沉降产生的主要原因本质原因：建（构）筑物的建造时，荷载的增加，基础将荷载传递给地基土，地基土逐渐被压缩，使地基土中原有的应力状态发生改变。地基土受力后产生应力和应变（变形），从而引起地基变形，其垂向变形即为沉降。

由于地基土中新增加的附加应力，将引起地基土的变形，导致基础沉降、倾斜、相邻基础出现沉降差，附加应力是引起地基土变形的主要原因。如果变形量在建构筑物容许范围内（变形允许值），则不致对其使用和安全造成危害；当外荷载引起过大的变形及过量的沉降、不均匀沉降，将影响建（构）筑物的使用，甚至使土体发生整体破坏而失去稳定。1.6常用的沉降观测方法（掌握）水准测量方法

（几何水准测量）---一般来说，沉降观测多使用精密水准测量的方法；液体静力水准测量；电磁波测距三角高程测量方法；（适宜高差较大，精度低，固定测站点测量）近景摄影测量GNSS卫星测量（适于大区域，连续性监测，成本高）液体静力水准测量在高精度的沉降观测中，还采用液体静力水准测量方法，是一种高精密液位测量系统，它是利用静力水准仪，根据静止的液体在重力作用下保持同一水准面的基本原理，来测定观测点高程变化，从而得到沉降量。其测量精度不低于国家二等水准。该系统适用于测量多点的相对沉降。在使用中，多个静力水准的容器用通液管联接（连通器），每一容器的液位由磁质伸缩式传感器测出，传感器的浮子位置随液位的变化而同步变化，由此可测出各测点的液位变化量。

用装有联通管的贮液容器，根据其液面等高原理，制成的装置，进行高差测量的方法。液体静力水准测量液体静力水准测量静力水准仪在静力水准仪的系统中，所有各测点的垂直位移均是相对于其中的一点(又叫基准点)变化，该点的垂直位移是相对恒定的或者是可用其它方式准确确定，以便能精确计算出静力水准仪系统各测点的沉降变化量。为保证观测精度，观测时要将连通管内的空气排尽，保持水罐和水质干净。静力水准仪有多种类型，包括：振弦式，电阻式，液位式等。液体静力水准测量液体静力水准测量在液体静力水准测量中，首要问题是液面位置的获取，目前主要有四类方法：目视法、目视接触法、电接触法和传感器法（利用液面上的浮体与位移传感器相连，当液面高度发生变化时，使得浮体升降，引起传感器的电量发生变化，从而完成非电量（升降值）向电量转换的过程）。可以测出多个平面的高差，适用于混泥土坝基础廊道、土石坝表面垂直位移观测和隧道。使用方便、劳动强度低、效率高、精度也高，容易克服障碍物之间的阻挡等特点。液面的高差变化可以转换成传感器输出，实现监测自动化。1.6.1沉降观测方法的选取具体工作中采用什么方法进行沉降观测，应以该方法能够反映预估的建筑物的沉降量为基本要求。一般，我们要求观测方法的分辨率（精度）能够达到沉降量（变形量）的1/10为指标进行选择，并且考虑实际工作的方便性和适宜性因素。

建筑物沉降观测通常是用水准测量方法，根据水准点定期地测定建筑物上所埋设的沉降观测点高程的工作。比较全面地反映了建筑物随着工程进展、荷载增加，观测点高程变化的实际情况，及时获取威胁建筑物安全的下沉（或上升）数据，并为以后合理设计提供资料。1.6.2沉降观测的相关规范现行的建筑变形测量行业标准为国家住建部2016年7月9日发布，2016年12月1日开始实施的《建筑变形测量规范》JGJ8-2016（已第三次修订98、2007、2016）。该规范适用于工业与民用建筑的地基、基础、上部结构及场地的沉降观测、位移测量和特殊变形测量。是建筑物变形测量工作必须严格执行的行业技术标准。此外，对于该《建筑变形测量规范》不能覆盖的沉降观测过程中遇到的一些技术要求，应符合《工程测量规范》GB50026—2007、《国家一、二等水准测量规范》GB12897和《国家三、四等水准测量规范》GB12898的相应规定。1.6.3我省建筑物沉降观测现状云南省的建筑物沉降观测开始于上世纪80年代。在我省经济快速发展的近二十多年里，大量的工业建筑、高层和超高层民用建筑（100m以上）的建设，推动了建筑物变形，特别是沉降观测和研究的发展，如昆明新机场等大型建构复杂建设项目，对建筑物的沉降观测要求极高，将极大地推动我省的建筑物变形测量技术的进步。云南地处多地震地区，小震不断，破坏性地震时有发生，为保证建筑物的安全，对建设和使用过程中的建筑物变形，特别是建筑沉降的观测尤为重要。特别是近几年在城市建成区进行的如高层超高层建筑物的建设中（万达双塔307m、在建昆明恒隆广场349m、昆钢科技大楼等），除进行新建大厦的沉降观测以外，增加了相邻地基沉降的观测，沉降观测的内容得到了大幅度的充实，基本覆盖了《建筑变形测量规范》的内容。我省建筑物沉降观测现状作为省会城市的昆明，随着城市的不断增容，城市面积不断扩大，围海造田形成的滇池湖滨地区也逐步成为当前城市建设的重要组成部分。该区域地质条件较差，目前不具备建造高楼大厦的地质条件，即便建造较低层建筑，软弱的回填地基存在承载力弱且承载力分布不均衡的特点，因此，类似区域的建筑物迫切需要进行包括建筑物主体、相邻地基和场地地面沉降的观测。（如滇池博欣别墅）回顾云南省二十多年的建筑物沉降观测历程，开展的大量民用建筑、部分工业建筑物和超高层标志性建筑的沉降观测，①取得了海量的建筑物变形第一手观测资料，通过对这些数据的分析，得到了建筑物的设计、施工、地基地质条件等各方面的宝贵参数信息，为今后的设计和施工积累了大量的资料，目前工程上采用经验统计法确定地基变形允许值。②同时，参与沉降观测的监测和检测单位，严格执行国家规范，取得的可靠的观测资料真实地反映了建筑物施工过程中出现的各种变形异常，取得的建筑物变形趋势预测结果（如软土、砂土等的沉降特点和规律)，为建筑物的后续施工方案的修改（甚至是设计方案的更改），保证建筑物安全起到了重要作用，为我省的城市和经济建设做出了巨大贡献。我省建筑物沉降观测现状二、相邻地基沉降相邻地基沉降----由于毗邻的建筑间的荷载差异引起的相邻地基土应力（地基土自重应力、附加应力，如建筑物荷载或其它外荷载如车辆堆在货物材料）以及地基土中水的渗流引起的渗透力重新分布而产生应力、应变的附加沉降。（PPT1上海倒楼事故）随着经济的发展，城市土地的稀缺高度集约化，城市单位土地面积上的建筑荷载力在不断增加，建筑物的密集日益加剧。新建建筑物的荷载差异造成的对周围环境，尤其是对相邻建筑物的影响也日益突出。为了检测和评估新建建筑物对相邻建筑物的影响程度，以保证这些建筑和用户的安全，相邻地基沉降的观测也越来越重要。相邻地基沉降※目前，从开展的建筑物沉降工作量来看，施工场地周围建筑物的沉降观测占着很大比重（主要是施工基坑的周围），且往往与周边居民的利益息息相关，受到高度重视。这类沉降观测除了经济效益外，同时具有很高的社会效益，从业者除应具备很强的业务能力之外，也要有很强的社会责任感。三、场地地面沉降（略）

《城市测量规范》CJJ/T8-2011

“城市高程控制测量”场地地面沉降----由于长期降雨、管道漏水、地下水位大幅度变化、大面积堆载、地裂缝、大面积侵蚀、砂土液化以及地下采空（石油、天然气、地下水、采矿）等原因引起的一定范围内的地面沉降（如天坑）称为场地地面沉降。90年代开展的“昆明市地面沉降研究”是我省到目前为止开展的最大规模的城市地面沉降观测研究项目。研究区包括昆明4个城区及呈贡县城在内的面积约2500km2的范围。本项目承担单位是云南省地震局，采用传统的大地测量方法进行监测，以期查明昆明市地面沉降的分布范围、总体状况及沉降的量级和速率。场地地面沉降水平形变监测----

是为了探讨监测区内活动断裂是否对昆明地面沉降有直接或间接的制约作用，测量作业采用美国K+E公司生产的RM－Ⅲ型精密激光测距仪。通过Ⅰ等精密水准测量重复观测各水准点的高程变化，精确地了解地面的垂直运动。昆明市地面沉降研究结果—沉降分布示意图第二讲、水准测量基本理论和方法

学习要求内容：理解水准测量的基本原理；熟悉微倾式水准仪、自动安平水准仪、电子水准仪的构造特点、水准尺和尺垫；掌握水准仪的使用及检校方法；掌握水准测量的外业实施（观测、记录和检核）及内业数据处理（高差闭合差的调整等）方法；熟悉水准测量的注意事项、精密水准仪操作方法。重点：水准测量原理；水准测量的外业实施及内业数据处理。

难点：水准仪的检验与校正和内业数据处理。

高程系统、高程基准面及高差

高程系统----是用以传算全国高程测量控制网中各点高程所采用的统一系统。我国法定高程系统是正常高系统（似大地水准面），高程起算依据是国家黄海1985高程基准。

由于高程基准面选择的不同，有不同的高程系统。1、地面点的高程---指地面点到某一高程基准面的垂直距离。

测量上常用的高程基准面有参考椭球体面和大地水准面。其相应的高程为大地高和正高（俗称海拔高）。2、绝对高程----是以大地水准面为高程基准面，即地面任意一点沿铅垂线到大地水准面的距离，或称正高（称俗为海拔高，用H表示，一地面点对应一个绝对高程海水面由于受潮汐、风浪的影响，是个动态曲面。所谓静止海水面是不存在的，常用平均海水面代替，即在海边设立验潮站，进行长期潮汐观测，取海水面平均高度作为高程零点，即绝对高程为零。高程系统、高程基准面及高差

建国后，我国采用青岛验潮站长期（1950-1956年）观测资料求得黄海平均海水面作为我国高程基准面，以其为起算面，高程为零（水准零点），称为“1956年黄海高程系”。在青岛市观象山建立水准原点（国家高程控制网的起算点），其高程为72.289m，全国各地的高程都以它为基准进行推算。(该地地质条件稳定、海水潮、汐变化有规律、未发生过海啸）水准原点高程系统、高程基准面及高差后又将195,2年到1979年验潮资料进行归算，推算青岛国家水准原点高程为72.260m，称为“1985年国家高程基准”，1987年开始启用这个基准。

水准原点：作为高程的起始点/起算数据。正高----地面任意一点沿垂线到大地水准面的距离，称为正高。严格说，地面点的正高高程不能精确求得。正常高----地面任意一点沿垂线到似大地水准面的距离，称为正常高，可精确求得。通常用似大地水准面代替大地水准面。

高程系统、高程基准面及高差我国现在使用的高程系统为正常高系统（法定高程系统），在普通地面测量中，点的正常高一般是通过水准测量求得，测得两点间的水准高差，加上正常水准面不平行改正和重力异常改正，即为两点间的正常高差（《土木施工测量手册》p100图4-36））。水准测量是当前公认的最精密的高程测量技术之一。GPS测量所得的大地高必须将其转换为正常高后才能在工程测量中应用。高程系统、高程基准面及高差在局部地区特殊条件下，没有已知的绝对高程点可以引测时，或不需要和国家高程系统联系或连测困难，也可以采用一个假设水准面为高程起算面。沉降观测可以采用。

3、相对高程----地面任意一点沿铅垂线到假定水准面（任意水准面）的距离，或称假定高程，用H/表示。如PPT64图所示，一地面点有多个相对高程，。高程系统、高程基准面及高差假定高程H/A假定高程H/B绝对高程HB绝对高程HA高程系统、高程基准面及高差4、高差----地面上两点间的高程之差称为高差，用h表示(注意：未强调是何种高程)，如沉降差。

A、B两点高差为：B、A两点高差为:结论：上式说明，高差的大小与高程基准面的选择无关（即与高程），只与两地面点的位置有关；与大小相等，符号相反。高程系统、高程基准面及高差2.1高程测量概述测量地面上各点高程的测量工作,称为-----高程测量。高程测量根据所使用的仪器和施测方法的不同，分为：水准测量、三角高程测量、气压高程测量、液体静力水准测量和GNSS高程测量（固定连续静态，基站+移动站）。水准测量具有观测精度高、观测和计算处理方法简单的优点而得到广泛应用。水准测量是高程测量中精度最高和最常用的方法之一，被广泛应用于高程控制测量和土木工程施工测量中。气压高程测量（略）根据大气压力随高程变化的规律，用气压计测定两点的气压差推算高差的方法。大气压力常以水银柱高度表示，温度为0℃时，在纬度45°处的平均海面上大气平均压力约为760毫米水银柱。每升高约11米，大气压力减少1毫米水银柱。一般气压计读数精度可达0.1毫米水银柱，约相当于1米的高差。由于大气压力受气象变化的影响较大，气压高程测量精度低于水准测量和三角高程测量，主要用于高差较大的丘陵地和山区的勘测工作。通常用空盒气压计和水银气压计，前者便于携带，多用于野外作业，后者常用于固定测站或检验前者。气压高程计2.2.1水准测量原理水准测量有高差法和仪高法两种测量方法，其中，仪高法的观测精度较低，不适于做高精度的沉降观测，因此，下面主要介绍高差观测法。水准测量：是利用水准仪建立一条水平视线，借助水准尺来测定地面两点间的高差，根据已知点高程及测得的两点间高差求出待测点(未知点）高程。水准测量原理水准测量原理利用水准仪的水平视线，分别读取A点水准尺上的读数a和B点水准尺上的读数b，则A、B两点高差为：高差=后视读数-前视读数地面水准点

水准测量方向是由已知高程点开始向待测点方向行进。在图中，A为已知高程点，B为待测点。

若A点高于B点，则a<b，hAB<0，即下坡；

若A点低于B点，则a>b，hAB>0，即上坡。式中各符号的含义：

后视点

----已知点称为后视点，如图2-1中的A点

后视读数----在已知点上的尺读数称为后视读数，一律用字母a表示。

前视点----未知点（或待定点）称为前视点，如图2-1中的B点

前视读数----在未知点上的尺读数称为前视读数，一律用字母b表示。水准测量原理2.2.2连续水准测量在实际水准测量中，A、B两点间高差较大或相距较远，安置一次水准仪不能测定两点之间的高差。此时有必要沿A、B的水准路线增设若干个必要的临时立尺点，即转点（用作传递高程）。根据水准测量的原理依次连续地在两个立尺中间安置水准仪来测定相邻各点间高差，求和得到A、B两点间的高差值。连续水准测量前进方向h1=a1－b1h2=a2－b2……则：hAB=h1+h2+……+hn=Σh=Σa－Σb结论：A、B两点间的高差等于各测站高差代数和，也等于后视读数之和减去前视读数之和。连续水准测量转点TPn---当地面上两点的距离较远，或两点的高差较大，安置一次仪器不能测定其高差时，就需增设若干个临时传递高程的立尺点，称为转点。选在坚固稳定地方并放置尺垫，使其稳定。测站---安置一次仪器，称为一个测站。测段---相邻两水准点间由多个测站和多个转点组成的连接，形成一个测段，就是连续水准测量方法。2.3水准仪和水准尺为水准测量提供水平视线并在水准尺上读数的仪器----水准仪。水准仪的种类、型号很多，国产DSn表示，其中“D”和“S”分别表示“大地测量”和“水准仪”，其下标是该类仪器每公里水准测量高差中数偶然中误差，以毫米计。根据光学结构特点，水准仪又可以分为“微倾式”和“自动安平式”水准仪、电子水准仪（数字水准仪）等，电子式是发展方向并广泛使用。对于“自动安平式”水准仪，其精度等级依次为DSZ05、DSZ1、DSZ3等，其中的字母Z表示自动安平，中自动安平水准仪逐渐取代微倾式水准仪。按精度分：普通水准仪：DS3及以下精度；精密水准仪（中误差≤±1mm）：国产DS05、DS1等。如天宝DINI03、徕卡DNA03精密水准仪主要用于国家一、二等水准测量，及建筑物沉降观测、大型桥梁施工的高程控制、精密机械设备安装等精密工程测量。

2.3.1常见水准仪类型微倾式水准仪自动安平水准仪电子水准仪（数字水准仪—自动安平）电子水准仪能够自动进行读数，取代人工读数，可以极大地提高观测效率、减少出错概率。水准仪的结构水准仪由望远镜、水准器和基座三部分组成。

望远镜的作用是准确瞄准目标并在水准尺上进行读数。水准仪的水准器有圆水准器和管水准器两种，其作用是标示仪器竖轴是否竖直，视准轴是否水平的部件。基座主要由轴座、脚螺旋、底板和三角压板组成，其作用是支撑仪器上部并用连接螺旋与三脚架连接。水准尺水准测量使用的标尺称为水准尺，是水准测量的高差度量工具，主要有：单面尺、双面尺和塔尺等几种类型，以及配合电子水准仪使用的条码标尺。通常用干燥、优质的木材制成，也有用玻璃钢、铝合金等材料制成。用于建筑物沉降等高精度的水准测量时，应该采用温度膨胀系数很小的因瓦（invar标尺，长度不随温度变化的意思，1℃只有1-2μm变化），除条码尺外，一般最小刻划为0.5厘。双面标尺和塔尺单面双刻划标尺条码式电子水准仪标尺尺垫尺垫是在连续水准测量过程中，放置在高程传递的转点上，以防止观测过程中水准尺下沉的装置。选择重5kg，并踏实。尺垫2.3.2水准仪的使用（掌握）在一个测站上，水准仪的基本操作程序包括以下步骤：1、安置仪器2、粗略整平3、对光（调焦）和照准4、精确整平（仅微倾式水准仪需要）5、读数1.

安置仪器安置仪器----将水准仪器安置到脚架上的过程。仪器安置高度应适中（与观测员身高相适应，但尽量高），旋转、拉伸脚架使架头大致水平（目估），并牢固地架设在地面上。2.粗略整平粗略整平简称粗平，是转动三个脚螺旋使圆水准器气泡居中，达到仪器竖轴竖直，仪器旋转时，为视线在各方向精确水平创造条件。

1、方法：对向转动脚螺旋1、2，使气泡移至1、2方向的中间，转动脚螺旋3，使气泡居中。2、规律：气泡移动方向与左手大拇指运动的方向一致。（顺升逆降，气泡在最高点）圆水准器调节方法

3.对光（调焦）和照准对光和照准是为了精确读取水准标尺的刻划和注记而调整望远镜的目镜、物镜的焦距和视线方向的过程。一般按以下五个过程：（1）、目镜对光（调焦）（2）、概略照准（外照准）（3）、物镜对光（调焦）（4）、精确照准（内照准）（5）、消除视差

（1）目镜对光（调焦）调节目镜对光螺旋，使十字丝清晰，最后旋进，上、下丝合称为视距丝。目镜对光螺旋望远镜十字丝上丝下丝中丝/横丝（2）概略照准（外照准）松开制动螺旋，转动望远镜，用望远镜上的准星和照门（缺口）、尺子，三点一线瞄准水准尺，然后旋紧制动螺旋。照门准星瞄准器制动旋钮（3）物镜对光（调焦）转动物镜对光螺旋，使水准尺成像清晰。物镜对光螺旋（4）精确照准（内照准）转动望远镜的微动螺旋，使十字丝纵丝照准水准尺边缘或纵丝平分水准尺，以利于用中横丝的中央部分（十字丝交点附近）截取水准尺读数。（5）消除视差（掌握）视差----指眼睛在目镜端上下移动时，十字丝与目标像（水准尺像）有相对运动。视差对照准和读数影响很大，故在读数前必须予以消除。。视差产生的原因：目标像平面与十字丝平面不重合。消除方法：仔细重新进行物镜对光，如果仍然不能消除，须再重新进行目镜对光，直至成像清晰、读数不变为止。即仔细进行目镜物镜调焦。徕卡新出了LS自动调焦水准仪，无需人工瞄准，自动调焦功能，由于0.2mm/km,外业无需担心肉眼观测疲劳。视差的存在将影响观测结果的准确性，应予消除。消除视差的方法是仔细地反复进行目镜和物镜调焦。视差及其消除有视差无视差4.精平与读数转动微倾螺旋使符合水准器的气泡吻合，表示视线精确水平，随即可以读数。对于自动安平水准仪，仪器内部有一个补偿透镜，能够对一定范围内的视准轴不平行进行补偿，因此，该类水准仪没有管水准器，不需要进行精平操作，调节脚螺旋使圆水准器居中，即可照准标尺进行对光、读数。电子水准仪也不需要精平操作，圆水准器居中，即可照准标尺进行对光、读数。读数方法示意精密水准仪配套使用的水准尺，尺面注记的特点是：尺面注记的各分划数值均为实际长度的2倍，即5cm的格值注记为1分米。因此，在尺面上读数的1/2才是实际读数。所以用这种尺测量高差时，须将观测高差值除以2，才是实际高差。2.4水准测量的实施与成果整理

水准点---通过水准测量方法获得其高程的高程控制点。水准点可作为引测高程的依据。水准点有永久性和临时性两种。永久水准点是国家有关专业测量单位，按统一的精度要求在全国各地建立的国家级的水准点。沉降观测中埋设的沉降观测点属于临时水准点，一般在项目完成之后（观测达到稳定之后）就不再使用。2.4.1水准路线（掌握）由一系列水准点间进行水准测量所经过的路线，称为----水准路线。水准路线依据工程的性质和测区情况，可布设成以下三种形式：1、闭合水准路线2、附合水准路线3、支水准路线以上三种水准路线，我们叫做单一水准路线。1.闭合水准路线由已知点水准点BM1经过一系列的未知高程点的水准测量之后，又回到原已知点BM1的水准路线称为闭合水准路线（或简称水准环线）。建筑物变形测量规范规定，建筑物的沉降观测应尽量采用闭合水准路线进行沉降点的高程联测。2.附合水准路线两个不同的已知水准点之间的水准测量路线，称为附合水准路线。如从已知点BM1到已知点BM2的水准测量方法。3.支水准路线（略）由一个已知点BM1到某一待定水准点A的水准测量路线，称为水准支线。由于水准支线没有路线闭合（或附合差）校核，路线高差没有多余观测而无法进行路线高差的平差计算，因此，除非不具备闭合和附合路线条件，不宜在高精度的水准测量中采用。

4.水准网若干条单一水准路线相互连接构成的较复杂的网络图形，称为水准网。因此，单一水准路线不包括水准网。2.4.2水准测量的实施----外业1、单测站水准测量的施测方法：（水准测量原理）（1）一个水准测站的安置，应在两点之间前、后视距大致相等处安置仪器，进行粗平，前后视距差应符合规范要求；为及时发现观测中的错误，通常采用“两次仪器高法”或“双面尺法”。关于这两种观测方法的限差应符合国家相关规范中规定；（2）瞄准水准点（后视点）上的水准尺，精平后用中横丝读数（后视读数）；（3）松开制动螺旋，瞄准待定点（前视点）上所立的水准尺，精平以后用中横丝读数（前视读数）；水准测量的实施----外业（4）计算本站高差并推算待定点高程，即完成一个测站的施测工作；根据规范规定，对于各种不同等级的水准测量，不同观测方法（如往测或返测过程）的不同测站序号的读数顺序有具体规定，以消除仪器、尺垫下沉误差。

如：后前前后、前后后前、后后前前等。水准测量的实施----外业2、连续水准测量施测方法（多测站路线测量）在实际测量工作中，由于起点和终点间距离较远或高差较大，安置一个测站不能全部通视，需要把两点间距分成若干段，然后连续多次安置仪器，重复一个测站的简单水准测量过程，这样的水准测量称为连续水准测量，其特点就是工作的连续性。沉降观测采取此方法完成。如图所示，由已知水准点BMA起始，向待定高程的BMB点进行水准测量（若为闭合水准路线，则最后回到起始点，施测过程相似）。水准测量的实施----外业连续水准测量施测方法水准测量的实施----外业3、水准测量记录表（光学水准仪，电子水准仪无需人工记录）水准测量中，把安置仪器的位置称为测站，立尺的位置称为测点。各测站观测的后视读数、前视读数、高差的计算，高程的推算均应随测随记，并保证记录的原始性和真实性。（1）起始点只有后视读数，结束点只有前视读数，中间点既有后视读数又有前视读数。（2），只表明计算无误，不表明观测和记录无误。2.4.3水准测量的检核和成果处理---内业一般情况下，水准测量都形成一定规模的水准路线。而水准路线由一系列的水准测站组成，因此，水准测量的检核和成果处理包括对测站数据和路线数据的检核与处理。测站检核----只能检核单个测站的观测精度，一般在野外测量过程中根据规范要求即时进行检核，超限时将即时进行重测。路线成果的检核----转点位置变动，外界环境的影响等，虽然在一个测站上反映不明显，但是这些误差积累的结果会影响整个路线成果的精度，因此必须进行~。检核的方法----是将路线观测高差与理论高差值相比较，其差值称为高差闭合差fh，用来检查错误和评定水准路线成果的测量精度。

1.计算实测闭合差

衡量水准路线测量精度的重要指标（1）、闭合水准路线：根据网型，闭合水准路线各段高差代数和的理论值应等于零，但实际上，由于各站观测高差存在误差，致使各段观测高差的代数和不等于零，称之为闭合差。即

（2）、附合水准路线：对于附合水准路线，路线上各段高差代数和的理论值应等于两个水准点间的已知高差，同样由于有测量误差，致使各段观测高差的代数和不等于理论值而产生高差闭合差，即2.分配实测闭合差（1）、高差闭合差限差（容许误差）

水准测量中产生的路线闭合差，根据水准测量等级的不同，规范规定了相应的限差（容许误差），该容许误差除与观测等级有关外，往往使用路线长度或者测站数进行规定，如mm的规定中，N为路线的测站数。关于该限差的具体数值，请参照相关规范的规定。（2）、精度评定精度合格平

差----高差闭合差的分配，是为了分配观测误差。要强调的一点是，平差计算并不能提高观测精度，也不能提高成果质量，只能从数学上比较合理地分配野外观测中引入的偶然误差，并得到一个精度评定结果。有：近似平差和严密平差（最小二乘法）分配闭合差（3）、分配原则：（近似平差法）根据误差传播律，水准测量的精度与路线长度（或者测站数）成反比，即观测的路线越长，测站数越多，观测的误差累积将越大，精度越低。因此，水准路线的闭合差的改正值与距离L

或测站数n

成正比，即使用路线长度或者测站数作为权重，将高差闭合差反号分配到各段高差上。3.计算待定点高程待定点----就是未知高程值的测点，可以是在进行控制测量中的水准点，也可能是进行建筑物沉降观测时安置在建筑物上的沉降点。用经过闭合差改正、正高改正等各项改正后的高差和已知点的高程，来逐段推算各待定点的高程。已知点---是高程值为已知的水准点，一般是更高等级的水准测量得到的水准点。是国家等级水准点，也可能是进行建筑物沉降观测中的控制点、工作基点、检测点等。4.水准测量的成果实例（掌握）【例】如图为按图根水准测量要求施测某附合水准路线观测成果略图。BM-A和BM-B为已知高程的水准点，图中箭头表示水准测量前进方向，路线上方的数字为测得的两点间的高差(以m为单位)，路线下方数字为该段路线的长度(以km为单位)，试计算待定点1、2、3点的高程。解算步骤第一步计算实测高差闭合差：第二步计算限差：(依据相应的“测量规范及等级”选定）精度评定37＜108.8精度合格

解算步骤第三步计算每km改正数：

第四步计算各段高差改正数：四舍五入后，使故有：V1=-8mm，V2=-11mm,V3=-8mm，V4=-10mm解算步骤第五步计算各段改正后高差后，计算1、2、3各点的高程。

改正后高差=改正前高差+改正数Vi

H1=HBM-A+(h1+V1)=45.286+2.323=47.609(m)H2=H1+(h2+V2)=47.609+2.802=50.411(m)

H3=H2+(h3+V3)=50.411-2.252=48.159(m)

HBM-B=H3+(h4+V4)=48.159+1.420=49.579(m)

（检核）沉降观测、平差及高程推算---电子化、软件化目前实际工作中，电子水准仪精度较高，使用方便（自动安平、自动读数、自动记录），效率高，价格适中，实际工作中较为普遍。数据导出/下载方便（数据线、存储卡），平差采用相应软件按严密平差方法进行，高程推算自动完成，较为方便。第三讲、测量误差理论基础

学习要求内容：了解测量误差来源及产生的原因；掌握系统误差和偶然误差的特点及其处理方法；理解精度评定的指标（中误差、相对误差、容许误差）的概念；掌握水准测量各项误差及减少误差应注意的事项；熟悉误差传播定律的应用。重点：系统误差和偶然误差的特点及其处理方法；精度评定的指标、水准测量各项误差及减少误差应注意的事项。难点：中误差、相对误差、容许误差的概念；误差传播定律的应用。一、测量误差概念及原因（掌握）误差----在同一量的各观测值之间，或在各观测值与其理论上的应有值（真值）之间存在的差异。如：一段距离、三角形内角、闭合水准路线在测量工作中是普遍存在的，这是由于观测值中包含有观测误差的缘故。观测误差的产生，原因很多，概括起来有以下三个方面：3.1测量误差观测误差来源于三个方面：1、仪器、工具的精密程度；2、观测者视觉鉴别能力和技术水平；3、观测时外界条件的好坏。三个方面综合起来，称为观测条件。将影响观测成果的精度。等精度观测----观测条件相同的各次观测。非等精度观测----观测条件不相同的各次观测

。观测条件测量误差概念及来源容许误差----在实际生产中，据不同的测量目的，允许含有一定程度的误差。

一般以二倍中误差为容许误差。测量误差概念及来源1.3规范解读

1273.2精度等级3.2.1建筑变形测量应以中误差作为衡量精度的指标，并以二倍中误差作为极限误差。条文中误差是最常用的衡量测量精度的指标，可由观测数据按相应的公式来计算，也称均方根差。极限误差指的是在一定观测条件下测量误差的绝对值不应超过的最大值。说明二、误差的产生原因

（一）测量仪器引起的误差测量工作是利用测量仪器进行的。由于每一种仪器制造不完善、校正残余误差，具有一定限度的精密度，因而使观测值的精密度受到了一定的限制。例如，水准仪的视准轴不平行于水准轴，不能提供水平视线、水准尺的分划误差等等。因此，使用这样的水准仪和水准尺进行观测，就会使水准测量结果产生误差。（二）观测者引起的误差由于观测者的感觉器官的鉴别能力有一定的局限性，所以在仪器的安置调平、照准、读数等方面都会产生误差。同时，观测者的工作态度和技术水平，也是对观测成果质量有直接影响的重要因素。因此，观测时仔细、认真、规范操作仪器。误差的产生原因（三）外界条件引起的误差观测时所处的外界条件，如温度、湿度、风力、大气折光等因素都会对观测结果直接产生影响；同时，随着温度的高低，湿度的大小，风力的强弱以及大气折光的不同，它们对观测结果的影响也随之不同，因而在这样的客观环境下进行观测，就必然使观测的结果产生误差。电子仪器需要单次测量至少20次预热、用木脚架，并用伞遮住仪器和脚架，尽量在近似的时间环境观测。误差的产生原因如温度变化使钢尺产生伸缩，风吹和日光照射使仪器的安置不稳定，大气折光使得望远镜的瞄准产生偏差等。注意：观测误差并不是越小越好（或等于零），否则使用极其精密的仪器、采用严密的观测方法，付出很高的代价（人力、物力、财力）。实际工作中，根据不同的测量目的和要求，是允许在测量结果中含有一定程度的测量误差，只要将误差限制在与测量目的相适应的范围内即可。误差的产生原因三、测量误差的分类（熟悉）误差按其对测量结果影响的性质，可分为系统误差和偶然误差。系统误差与偶然误差在观测过程中总是同时产生的。系统误差对测量结果的危害性很大，设法消除或减弱（多方面加以控制和减小）；任何观测结果都不可避免地存在有偶然误差，因此，测量误差中主要表现的是偶然误差，并占主导地位。观测成果中可以认为主要是存在偶然误差。（一）系统误差1、定义：在相同观测条件下，对某量进行一系列观测（多次），如误差出现符号和大小均相同或按一定的规律变化，这种误差称为系统误差。2、特性：具有积累性、规律性，随着单一观测值观测次数的增多而累积。3、处理方法：对测量结果的影响大，但可通过检校仪器、加入改正数（钢尺改正、指标差改正）、用一定的观测方法或程序加以消除。如标尺长度误差、标尺零点差、水准仪i角误差等。可以分别采用偶数站上点、保持前后尺视距相等的方法和后前前后、前后后前程序进行消除。测量误差的分类（二）偶然误差

1、定义：在相同观测条件下，对某量进行一系列观测，如误差出现符号和大小均不一定，这种误差称为偶然误差。但具有一定的统计规律。偶然误差是由人力所不能控制的因素或无法估计的因素，（人眼的分辨能力，仪器的极限精度和气象因素等）共同引起，其数值的正负、大小纯属偶然。

如读数的估读误差（有时读大或读小）；大气折光使望远镜中目标成象不稳定，瞄准目标有时偏左有时偏右等。测量误差的分类偶然误差实验测量误差的分类

2、特性：

（1）具有一定的范围（有界性，误差不会超过一定的界限）。（2）绝对值小的误差出现概率大。（单峰性）

（3）绝对值相等的正、负误差出现的概率相同。（抵偿性）

（4）数学期限望等于零。即：

-24-21-18-15-12-9-6-30+3+6+9+12+15+18+21+24X=

y=f()=k/nd

正态分布曲线偶然误差的统计规律测量误差的分类偶然误差是由人力所不能控制的因素或无法估计的因素，共同引起，具有偶然性、抵偿性，找不到消除其影响的方法，但应加以限制。

因此，任何观测结果都不可避免地存在有偶然误差

为了防止错误的发生和提高观测成果的精度，在测量工作中，一般需要进行多于必要的观测，即多余观测。（即观测个数多余确定未知量所需要的个数）

【如】：一段距离的往、返丈量，若将往测作为必要观测，则返测就属于多余观测；一个三角形的内角，两个角度属于必要观测，则第三个角度的观测就属于多余观测；水准路线的最后一段高差的观测也属于多余观测。有了多余观测，就可以发现观测值中的错误（粗差），以便将其剔除和重测。测量误差的分类3、处理方法：

多次重复观测，取其平均数，可以抵消掉一些偶然误差，但不能完全消除偶然误差；

多余观测，制定限差（即容许误差），并评定精度。一般来说，在测量中，粗差可以发现并剔除（重复观测、多余观测）。测量误差的分类3.2衡量精度的指标在一定的观测条件下进行的一组观测，它对应着一种确定的误差分布曲线。如果分布较为密集，即离散度较小时，则表示该组观测质量较好，也就是说，这一组观测精度较高；反之，如果分布较为离散，即离散度较大时，则表示该组观测质量较差，也就是说，这一组观测精度较低。精度------就是指误差分布的密集或离散的程度，也就是指离散度的大小，假如两组观测成果的误差分布相同，便是两组观测成果的精度相同；反之，若误差分布不同，则精度也就不同。评定精度的标准（补略）

1.观测精度-----是指观测误差分布的密集或离散程度。2.精密度-----表示测量结果中的偶然误差大小的程度。一组观测值之间相互符合的程度（或离散程度）。一观测列的偶然误差大小反映出观测值的精密度。3.正确度-----表示测量结果中的系统误差大小的程度。

4.准确度-----是测量结果中系统误差与偶然误差的综合,表示测量结果与真值的一致程度（或接近真值的程度）。其中系统误差对观测值的准确度影响极大。

例：射击，靶心相当于真值，若弹孔普遍离靶心较远，说明系统误差大，正确度低；而弹孔与弹孔之间比较密集，说明偶然误差小，精密度高。弹孔集中于靶心附近且密集，说明准确度高。5.多余观测-----即观测值的个数多于确定未知量所必需观测的个数。3.2衡量精度的指标在实际工作中，人们需要对精度有一个数字概念，这个具体的数字应该能够反映误差分布的密集或离散的程度，即应该能够反映其离散度的大小，因此称它为衡量精度的指标。测量上常见的精度指标有：中误差（标准差、均方差）、相对误差、极限