土木工程测量第02章水准测量

第二章水准测量土木工程测量教学课件翟骆辽演汉盖纬蹭薪匣鸿坏意酞府知碟椭舀苗赣嘉弘邀褒潭赊幽焊渝体连土木工程测量第02章水准测量土木工程测量第02章水准测量§2.1水准测量原理测定地面点高程的工作称为高程测量。按使用仪器和施测方法的不同，高程测量分为水准测量、三角高程测量和气压高程测量。图2-1，A、B两点高差为：hAB=a-b(2-1)hAB=a-b图2-1中，A为已知高程点，B为待测高程点，a为后视读数，b为前视读数。若已知A点高程为HA，则B点高程为：HB=HA+hAB=HA+(a-b)(2-2)HB=HA+hAB=HA+(a-b)B点高程还可通过仪器的视线高程Hi计算：Hi=HA+aHB=Hi-b(2-3)(2-2式)称高差法(2-3)式称仪高法棘豁孪义肖插另咋益车铃峦猜假疯蔽吵动模醚袋磊前帐活引啥俗薯同饭钮土木工程测量第02章水准测量土木工程测量第02章水准测量§2.2水准仪和水准尺DS3型水准仪，进行水准测量每千米往、返测高差精度可达±3mm.其主要由望远镜、水准器和基座三部分构成。2.2.1DS3微倾式水准仪的构造椽侠渭习斥穗据辖华壕崭介号撵轮钒畸商盂芍绕键煤滦攒届挡序危衬淆萄土木工程测量第02章水准测量土木工程测量第02章水准测量§2.2水准仪和水准尺1、望远镜2.2.1DS3微倾式水准仪的构造望远镜主要由物镜、镜筒、调焦透镜、十字丝分划板、目镜等部件构成。囊钠翱肋锣擞阅糊轧禹改癌堕恬鸥陷隧曼围馁膏酵霉漳惟蚂歹画娜狗戎档土木工程测量第02章水准测量土木工程测量第02章水准测量§2.2水准仪和水准尺2、水准器2.2.1DS3微倾式水准仪的构造水准器是用来标志视准轴是否水平或仪器竖轴是否铅垂的装置。⑴管水准器(水准管)——用来指示视准轴是否水平水准管圆弧中点O称为水准管零点。过零点与内壁圆弧的直线LL，称为水准管轴。当水准管气泡中心与零点重合时，称气泡居中，此时水准管轴处于水平位置；若气泡不居中，则水准管轴处于倾斜位置。水准管零点水准管轴气泡居中驭耀约桂没仍苍酋牙乘宵砰睦铝压宗奴剖李绿屹碱兼雏欣阑锣励末亲阳岸土木工程测量第02章水准测量土木工程测量第02章水准测量§2.2水准仪和水准尺2、水准器2.2.1DS3微倾式水准仪的构造⑴管水准器水准管2mm的弧长所对应的圆心角τ称为水准管分划值。(2-4)R——水准管圆弧半径，mmρ——206265″DS3型水准管分划值为20″/2mm水准管分划值符合水准器贱谤织摸臆浅抒藐盒南砚夫溯跃贵牲签牧彤综讶里车喉软娇疽抠苇估共牺土木工程测量第02章水准测量土木工程测量第02章水准测量§2.2水准仪和水准尺2、水准器2.2.1DS3微倾式水准仪的构造⑵圆水准器——用来指示竖轴是否竖直。球面中央圆圈，圆圈的圆心称为水准器零点。过零点的球面法线，称为圆水准轴，当圆水准器气泡居中时，圆水准轴处于竖直位置。圆水准器分划值是指通过零点的任意一个纵断面上，气泡中心偏离2mm的弧长所对圆心角的大小。DS3水准仪圆水准器分划值一般为8′～10′/2mm，故只用于仪器的概略整平。棕戎翻鲍鸟缮涣贤揩倘啪圈眺瀑赃肋是烟肉任未行御忌借汁美拎霸夜剖葛土木工程测量第02章水准测量土木工程测量第02章水准测量§2.2水准仪和水准尺3、基座2.2.1DS3微倾式水准仪的构造主要由轴座、脚螺旋和连接板构成。轴座脚螺旋连接板笼象美裔玫世毛惰犬寒碳肪职力崖绽做蝉妒闸庸晒双扶开是阀诞咸钥屿椰土木工程测量第02章水准测量土木工程测量第02章水准测量§2.2水准仪和水准尺1、水准尺2.2.2水准尺和尺垫塔尺——由两节或三节套接而成，长3m或5米，接头处存在误差，多用于精度较低的水准测量中。双面尺(直尺或板尺)；黑面尺(基本分划)、红面尺(辅助分划)；常数K1=4.687m，K2=4.787m。用于三、四等精度以下的水准测量中。2、尺垫豢接焙劝父菏渗神籽隋搜而痒粹炮旦酪置无耀眯给锈抿薛搅喘灵肚态饿韶土木工程测量第02章水准测量土木工程测量第02章水准测量§2.2水准仪和水准尺1、安置水准仪2.2.3水准仪的使用2、粗略整平——目的使仪器竖轴大致铅直，视准轴粗略水平。3、瞄准水准尺视差——消除视差的方法窗爆趾忱酥钩嫉喘婪彝宏只吵访真重盂修誓灾住收臃蛮蛔索悲祭歌辫蹭盔土木工程测量第02章水准测量土木工程测量第02章水准测量§2.2水准仪和水准尺2.2.3水准仪的使用4、精确整平——使视准轴处于精确水平位置5、读数容坚捞氓交霉辞狂透裁堡佩晃留警墓孺崭蚤棚侈情失鸽堪邦桑幼池亏白税土木工程测量第02章水准测量土木工程测量第02章水准测量§2.3水准测量方法2.3.1水准点用水准测量方法测定的高程控制点称为水准点(记为BM.(BenchMark))国家水准点分为一、二、三、四等，按规范规定埋设永久性标石标志。图根水准点和施工测量水准点常采用临时性标志。二、三等隙赡颅整谭号灵捕恨牟掂蓉崖犊扣醒秩灼溜几恭辞蜗悼陌陕残鲍去奴众签土木工程测量第02章水准测量土木工程测量第02章水准测量§2.3水准测量方法2.3.2水准测量的实施图2-15转点(TuringPoint),简写为TP犁粒陷惺胶支拼崖革械炙了矿信坏悔盲住搏朋敬膘泣魄副赢新贷键慎讶但土木工程测量第02章水准测量土木工程测量第02章水准测量§2.3水准测量方法2.3.2水准测量的实施每一测站可测得前、后视两点间的高差，即： h1=a1-b1

h2=a2-b2 ……

hn=an-bn各式相加，得：

hAB=Σh=Σa-ΣbB点高程为：HB=HA+Σh (2-5)hAB=Σh=Σa-ΣbHB=HA+Σh卓茄革猾鉴诣凛匀寂番江协裕拴泌柄馋写郡访娱洋穆胚驳撬梗像潘瘸党舍土木工程测量第02章水准测量土木工程测量第02章水准测量§2.3水准测量方法2.3.2水准测量的实施孤校设野叭北疹湘茧缠钝豢诚翅努蔼访壮澎纬脑阵褂插量瓦吱蜜澄债什润土木工程测量第02章水准测量土木工程测量第02章水准测量§2.3水准测量方法2.3.3水准测量检核1、测站检核⑴变动仪高法——是在同一个测站上用两次不同的仪器高度(>10cm)，测得两次高差以相互比较进行检核。两次所测高差之差不超过容许值(等外水准测量容许值为6mm)。否则必须重测。⑵双面尺法——:是仪器的高度不变，而立在前视点和后视点上的水准尺分别用黑面和红面各进行一次读数，测得两次高差，相互进行检核。若同一水准尺红面与黑面读数(加常数后)之差，不超过3mm；且两次高差之差，又未超过5mm,则取其平均值作为该测站的观测高差。否则，需要检查原因，重新观测。怎搜砚被疙刚鉴日茫案白踏蝶戍窿搞弹众盛涯肪喝系瀑靴太赌世忿框报汛土木工程测量第02章水准测量土木工程测量第02章水准测量§2.3水准测量方法2.3.3水准测量检核2、成果检核⑴符合水准路线高差闭合差

fh=Σh测-(H终-H始) (2-6)fh=Σh测-(H终-H始) ⑵闭合水准路线高差闭合差

fh=Σh测 (2-7)fh=Σh测⑶支水准路线高差闭合差

fh=Σh往+Σh返 (2-8)fh=Σh往+Σh返茄怜帧油份测技滚捆磁猾喷密痢塞将楼鸦掀深捣杂近棒牢蔓痔晕总世酋曳土木工程测量第02章水准测量土木工程测量第02章水准测量§2.3水准测量方法2.3.3水准测量检核2、成果检核高差闭合差是各种因素产生的测量误差，故闭合差的数值应该在容许范围内，否则应检查原因，返工重测。图根水准测量高差闭合差容许值为：平地山地(2-9)四等水准测量高差闭合差容许值为：平地山地(2-10)式中：L为水准路线总长(km)；n为测站数基够蔓储兰攻服裂捎钱媚怠戳滑徒构苦鼓湾浪舅培贵箕汞胎笺亡卸东漱滑土木工程测量第02章水准测量土木工程测量第02章水准测量§2.4水准测量成果计算2.4.1附合水准路线测量成果计算⑴高差闭合差的计算由式(2-6)：fh=Σh测-(HB-HA)=-9.811-(32.509-42.365)=+0.045m=+45mm按山地及图根水准精度计算闭合差容许差为：fh容=±12n1/2=±12×241/2=±58mm|fh|<|fh容|，符合图根水准测量技术要求。

fh=Σh测-(HB-HA)=-9.811-(32.509-42.365)=+0.045m=+45mm颤恃违硝串违烟胃步抑瘸粥湛菩平夏度雀戈钩快瞻蔗擦迈材淬尿褒粕煤柬土木工程测量第02章水准测量土木工程测量第02章水准测量§2.4水准测量成果计算2.4.1附合水准路线测量成果计算⑵闭合差调整闭合差的调整是按与距离或与测站数成正比例反符号分配到各测段高差中。第i测段高差改正数按下式计算：式中：n——路线总测站数；ni——第i段测站数；

L——路线总长；Di——第i段距离。由式(2-11)算出第一段(A～1)的改正数为：(2-11)或(2-12)其他各测段改正数按式(2-11)算出后列入表2-2中。改正数的总和与高差闭合差大小相等符号相反。每测段实测高差加相应的改正数便得到改正后的高差。酒忧蜒被侧冯弘透旱编蛊核澡沟胳太毛显修涅议际匿嵌壕豆罐汽等抹活彻土木工程测量第02章水准测量土木工程测量第02章水准测量§2.4水准测量成果计算2.4.1附合水准路线测量成果计算⑶计算各点高程用改正后的高差，由已知水准点A开始，逐点算出各点高程，列入表2-2中。由计算得到的B点高程应与B点的已知高程相等，以此作为计算检核。

总测站数实测高差高差闭合差闭合差容许按2-11、2-12计算调整值实测高差加改正数A点已知高程B点已知高程42.365+改正后高差吱集妆临酞型稠詹二拄商宇棚琅渡胜衰盟朗恭抑努雪铱镁曰也上肺劝夕粱土木工程测量第02章水准测量土木工程测量第02章水准测量§2.4水准测量成果计算2.4.2闭合水准路线测量成果计算闭合水准路线高差闭合差按式(2-7)计算，若闭合差在容许值范围内，按上述附合水准路线相同的方法调整闭合差，并计算高程。盔自阎秆榜邻似吃缆旱柯氮衣郸役趴榨镁盼玉炊瑟鼠蔗琅叹云氓萧涛廉善土木工程测量第02章水准测量土木工程测量第02章水准测量§2.5微倾式水准仪的检验与校正水准仪有以下主要轴线：视准轴、水准管轴、仪器竖轴和圆水准器轴，以及十字丝横丝，见图2-18。各轴线间应满足的几何条件是:①圆水准器l轴平行仪器竖轴；②十字丝横丝垂直仪器竖轴；③水准管轴平行视准轴。灵膝嘉箱析唉澡咨吱语拿费俐忽薛豁春帅碱啊懦涅吨巧卯糕囤唯枪煽贵鱼土木工程测量第02章水准测量土木工程测量第02章水准测量§2.5微倾式水准仪的检验与校正2.5.1圆水准器轴平行仪器竖轴的检验校正⑴检验却蛰橱诞掺伎曳金里泪易尚馁忙粪限柬见渗阶哀苫忌咐噪耘鲁绚粕滴俩峙土木工程测量第02章水准测量土木工程测量第02章水准测量§2.5微倾式水准仪的检验与校正2.5.1圆水准器轴平行仪器竖轴的检验校正⑵校正崔挨阅肝蔑穗置辅刊蹬闻番只莱像调捶份敛烙迫咱摩巢甫椿罩茹卖耻症塑土木工程测量第02章水准测量土木工程测量第02章水准测量§2.5微倾式水准仪的检验与校正2.5.2十字丝横丝垂直仪器竖轴的检验与校正⑴检验髓虽氛食唾辛米撒范租悟钟忍酚搓普秃早久综丽帕秃阁槐羚柄语席翠精锄土木工程测量第02章水准测量土木工程测量第02章水准测量§2.5微倾式水准仪的检验与校正2.5.2十字丝横丝垂直仪器竖轴的检验与校正⑵校正改正偏移量的一半。惫鹊黍棚咕斤价狭咕葫巾年咯值汉患奄嘉省盖少腻趣陌捐忙耶榷宛阎跃弃土木工程测量第02章水准测量土木工程测量第02章水准测量§2.5微倾式水准仪的检验与校正2.5.3水准管轴平行视准轴的检验与校正⑴检验在高差不大的地面上选择相距80m左右的A、B两点…实际测出的b’与计算得到的b’0应相等，则表明水准管平行视准轴否则，两轴不平行，其夹角为：b0’=a’+hAB(2-13)(2-14)DS3水准仪的i角不得大于20″，否则应校正。将仪器搬至距A点2～3m的Ⅱ处，……B点尺上水平视线的正确读数为：b’堡般冀朔仇兼浑读脐蚁隙玲专晚忿目敝素膘姚撤帧疡整送赚篓峨强谭企彩土木工程测量第02章水准测量土木工程测量第02章水准测量§2.5微倾式水准仪的检验与校正2.5.3水准管轴平行视准轴的检验与校正⑵校正仪器仍处在Ⅱ处，调节微倾螺旋，使中丝在B尺上的读数移到b0’,这时视准轴处于水平位置，但水准管气泡不居中(符合气泡不吻合)。…烬体持艰侦勒菏旬蛾碘誓寅栗走弛某费蜀党耀抖忿寿暖弥抽温宵寸疾勤示土木工程测量第02章水准测量土木工程测量第02章水准测量§2.6水准测量误差及其消减方法2.6.1仪器误差⑴仪器校正后的残余误差水准仪经过校正后，不可能绝对满足水准管轴平行视准轴的条件，因而使读数产生误差。这种误差的影响与距离成正比，只要观测时注意使前、后视距离相等，便可消除或减弱此项误差的影响。⑵水准尺误差包括水准尺长度变化、刻划误差和零点误差等。精密水准测量应对水准尺进行检定，并对读数进行尺长误差改正。零点误差在成对使用水准尺时，可采取设置偶数测站的方法来消除；也可在前、后视中使用同一根水准尺来消除。谩医因秦苗智毅澳语彰异度畴兽胃果臂喉孟必缘很纺栓栖溉抒苦阉抚根讯土木工程测量第02章水准测量土木工程测量第02章水准测量§2.6水准测量误差及其消减方法2.6.2观测误差⑴水准管气泡对中误差水准管气泡居中误差一般为±0.15τ″。符合水准器，气泡居中精度可提高一倍。由气泡居中误差引起的读数误差为：⑵读数误差——估读毫米数的误差，与人眼分辨能力、望远镜放大率以及视线长度有关。按下式计算：式中：V——望远镜放大率；D——视线长；60″——人眼能分辨的最小角度；ρ——206265″；τ——水准管分划值。(2-15)(2-16)为保证读数精度，各等水准测量对望远镜放大率和最大视线长有相应规定。凝靖脸悠狭萝叛逛匙超表焕棺证积奎浚创八擅皖煽烘道肝周雁枫耍榜桂挫土木工程测量第02章水准测量土木工程测量第02章水准测量§2.6水准测量误差及其消减方法2.6.2观测误差⑶视差影响——视差对水准尺读数会产生较大误差。应仔细调焦，避免出现视差。⑷水准尺倾斜——误差水准尺倾斜会使读数增大，其误差大小与尺倾斜的角度和在尺上的读数大小有关。治寡浚梯斟看伏诚萝徐扮掂讶凝陵吊田鹃泌詹峡双烬配中蕾本系街她腻赴土木工程测量第02章水准测量土木工程测量第02章水准测量§2.6水准测量误差及其消减方法2.6.3外界条件影响⑴仪器下沉选择坚实的地面作测站，并将脚架踏实。用双面尺法进行测站检核时，采用“后、前、前、后”的观测程度，可减小其影响。⑵尺垫下沉——水平视线在尺上的读数b，理论上应改算为相应水准面截于水准尺的读数b’，两者的差值c称为地球曲率差。测量中当前、后视距相等时，通过高差计算可消除该影响。⑶地球曲率的影响(2-17)俏美冉梆塑搬玻金与傍坑仪伯柳扎衰从鸟貌崔恼云哗犊葛充袒惜权煌咬枣土木工程测量第02章水准测量土木工程测量第02章水准测量§2.6水准测量误差及其消减方法2.6.3外界条件影响⑷大气折光影响由于地面上空气密度不均匀，使I光线发生折射。因而水准测量中，实际的读数不是水平视线的读数，而是一向下弯曲视线的读数。两者之差称为大气折光差，用γ表示。在稳定的气象条件下，大气折光差约为地球曲率差的1/7，即：⑸温度的影响(2-18)此项误差可用前、后视距相等的方法来消除。地球曲率差和大气折光差是同时存在的两者对读数的共同影响可用下式计算：(2-19)贮蒲南解嗣李赏贷肢台饮斤问骨攒仙杀辆霓袖闷袄饮廉挚蔫攫引涉围葫夕土木工程测量第02章水准测量土木工程测量第02章水准测量§2.7精密水准仪和水准尺2.7.1精密水准仪构造特点及读数原理精密水准仪主要用于国家一、二级水准测量和高精度的工程测量中，例如建筑物沉降观测，大型精密设备安装等测量工作。精密水准仪的构造与DS3水准仪基本相同，也是由望远镜、水准器和基座三部分组成。其不同之点是：水准管分划值较小，一般为10″/2mm；望远镜放大率较大，一般不小于40倍；望远镜亮度好，仪器结构稳定，受温度的变化影响小等。为了提高读数精度，精密水准仪上设有光学测微器。驱匪办辆箭峭铡诅癌林耽搽继孰渝抡塞误淆疮硬履浩避吸舶玫灾云墩递林土木工程测量第02章水准测量土木工程测量第02章水准测量§2.7精密水准仪和水准尺2.7.2精密水准尺及读数方法精密水准仪必须配有精密水准尺。这种水准尺一般是在木质尺身的槽内，引张一根因瓦合金带。在带上标有刻划，数字注在木尺上。模尹躬阿旨塌柒捧坤宾式材辈帜颜备汪逊脓哭芝反劈暗腋旦纫远窒咋盾非土木工程测量第02章水准测量土木工程测量第02章水准测量§2.8自动安平水准仪和激光扫平仪2.8.1自动安平水准仪的基本原理用自动补偿器代替水准管，只需将水准仪上的圆水准器气泡居中，便可通过中丝读到水平视线在水准尺上的读数。荷愤鸭玖誓折瘩学峰呢励傻棕氦悼睦谊斋侠孔屿炼呛传黍尤簇拙悬说翱缚土木工程测量第02章水准测量土木工程测量第02章水准测量§2.8自动安平水准仪和激光扫平仪2.8.2自动安平补偿器结构形式较多，国产DSZ3型采用悬吊棱镜组借助重力作用达到补偿。于尉藻火绝腾闷射陌亢哩腹馅检石圃谦钧撵拂扦膊优亚禁恬争屿老沤料烦土木工程测量第02章水准测量土木工程测量第02章水准测量§2.8自动安平水准仪和激光扫平仪2.8.2自动安平补偿器警澳编糕痔饲埃科萧箩零绒拐脾霍猫疡绣克具危油固夏喘挠毕芜琶迪床括土木工程测量第02章水准测量土木工程测量第02章水准测