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1、第2章 水准测量,ARCHITECTURAL AND CIVIL ENGINEERING INSTITUTE,,Civil Engineering Surveying,Contents,2.1 水准测量原理,2.2 水准测量的仪器和工具,2.3 水准测量的实施,2.4 水准测量的误差消减,2.5 三四等水准测量,确定地面点高程的测量工作，称为高程测量。 高程测量所用方法:水准测量、三角高程测量、气压高程测量和GPS测量等。 工程建设中进行高程测量主要用水准测量的方法。,2.1 水准测量原理,ARCHITECTURAL AND CIVIL ENGINEERING INSTITUTE,,Chapt
2、er 2 Leveling,Civil Engineering Surveying,水准测量的原理利用水准仪提供的一条水平视线，测出两地面点之间的高差，然后根据已知点的高程和高差，推算出另一个点的高程。,高差测量方法,高差法,视线高法(仪高法),2.1 水准测量原理,ARCHITECTURAL AND CIVIL ENGINEERING INSTITUTE,, Chapter 2 Leveling,Civil Engineering Surveying,于是B点的高程HB为,A后视点；B前视点 a后视读数；b前视读数,由图中的几何关系可知A,B间的高差为:,2.2.1 高差法,如右图示，A点高
3、程HA已知，现要求安置一次仪器（即用一个测站）求出待测点1、2、3的高程H1、H2、H3。如何操作？,2.2.2 仪器高法,水准测量所使用的仪器和工具有水准仪、水准尺和尺垫。 水准仪按精度高低可分为普通水准仪和精密水准仪，建筑工程测量中一般使用DS3型微倾式普通水准仪，D、S分别为“大地测量”和“水准仪”的汉语拼音第一个字母，数字3表示该仪器精度，即每公里往返测量高差的中误差为3mm。 水准仪按工作原理可分为微倾式光学水准仪,自动安平水准仪,电子水准仪,2.2 水准测量的仪器和工具,ARCHITECTURAL AND CIVIL ENGINEERING INSTITUTE,,Chapter 2
4、 Leveling,Civil Engineering Surveying,微倾式光学水准仪,自动安平水准仪,电子水准仪(数字水准仪),水准尺,尺垫(仅能用于“转点” 上),2.2.1 DS3水准仪的构造 水准仪主要由望远镜、水准器和基座三部分构成。 DS3水准仪的外形和各部件名称见下图。,1准星 2水准管 3照门 4目镜 5圆水准器 6圆水准器校正螺丝 7脚螺旋 8三角底板 9水平制动螺旋 10调焦螺旋 11物镜 12水平微动螺旋 13微倾螺旋,1.望远镜 望远镜是构成水平视线、瞄准目标和在水准尺上读数的主要部件。它主要由物镜、目镜、调焦透镜和十字丝分划板等构成，见图2-4。,1物镜 2目镜
5、 3十字丝分划板 4分划板护罩 5对光透镜 6物镜对光螺旋 7分划板固定螺丝 8十字丝 图23,望远镜成像原理图,视准轴,2.水准器 圆水准器,管水准器,粗略整平仪器,精确整平仪器,（1）圆水准器 圆水准器装在仪器的基座上，用来对水准仪进行粗略整平。 圆水准器顶面的内表面是一球面，其中央有一园圈，圆圈的中心称为零点，通过零点的球面法线称为圆水准器轴L/L/，当圆水准器气泡中心与零点重合时，表示气泡居中，此时圆水准器轴处于铅垂位置。,（2）水准管（管水准器） 如图2-7所示，水准管的玻璃管内壁为圆弧，圆弧的中心点称为水准管的零点。通过零点与圆弧相切的切线LL称为水准管轴。,图27,图28,3.基
6、座 基座主要由轴座、脚螺旋、底板和三角压板构成.,2.2.2水准尺和尺垫 水准尺有双面尺和塔尺两种 标准水准尺为一对双面尺， 其中: A尺和B尺黑面03m; A尺红面4.6877.687m, B尺红面4.7877.787m。 尺垫半球形顶部用来竖立水准尺，并标志转点 位置。,2.尺垫 如图，尺垫一般由生铁铸成，下部有三个尖足点，可以踩入土中固定尺垫；中部有突出的半球体， 作为临时转点的点位标志供竖立水准尺用。 注：仅在转点上使用尺垫。,使用微倾水准仪的基本操作程序为： 1、安置仪器：高度书中，三点等边 2、粗略整平：用三个角螺旋使气泡居中（左手大拇指移动方向为气泡移动方向） 3、瞄准水准尺：
7、目镜对光：十字丝清晰 物镜对光：物象清晰 消除视差：物象平面与十字丝平面没有重合而产生 相 对移动的现象。 反复调节物镜对光螺旋即可消除。 4、精确整平：转动微倾螺旋，使水准管气泡符合 5、读数：中横丝、四位数、毫米估读,2.2.3 水准仪的使用,使用微倾水准仪的基本操作程序为安置仪器和粗略整平（简称粗平）、调焦和照准、精确整平（简称精平）和读数。 （1）安置水准仪和粗平,2.2.3 水准仪的使用,3.瞄准水准尺：首先转动目镜调焦螺旋使十字丝清晰，转动望远镜瞄准水准尺，再转动物镜调焦螺旋使目标清晰。注意消除视差。 什么是视差？ 产生的原因？如何消除？ 当眼睛在目镜端上下微微移动时，若 发现十字
8、丝与目标像有相对运动，这 种现象称为视差。 反复调节物镜对 光螺旋即可消除,（3）精平 当符合水准器气泡成像吻合时，表明气泡已精确整平。此时与水准管轴平行的视准轴处于水平状态。,（4）读数 不论使用的水准仪是正像或是倒像，读数总是由注记小的一端向大的一端读出。通常读数应保持四位数字，米、分米、厘米可由尺上刻划直接读出，毫米数则由估计而读得。,图215,读数为：1.464m,2.3 水准测量的实施 高程测量按测量成果的精度划分等级。在全国范围内，用一、二、三、四等水准测量确定各等级的水准点组成国家高程系统的框架。一、二等水准测量称为精密水准测量，是全国高程系统的骨干。三、四等水准点，遍布全国各地
9、，可作为各项工程建设的高程起算数据。五等水准测量习惯称为普通水准测量（等外水准测量），常用于一般工程建设的高程测量和地形图测绘的图根水准测量。,ARCHITECTURAL AND CIVIL ENGINEERING INSTITUTE,,Chapter 2 Leveling,Civil Engineering Surveying,2.3.1 水准点 为了统一全国高程系统和满足科研、测图、国家建设的需要，测绘部门在全国各地埋设了许多固定的测量标志，并用水准测量的方法测定了它们的高程，这些标志称为水准点（Bench Mark），常用BM表示。水准点有永久点和临时点两种。,ARCHITECTURAL
10、 AND CIVIL ENGINEERING INSTITUTE,,Chapter 2 Leveling,Civil Engineering Surveying,ARCHITECTURAL AND CIVIL ENGINEERING INSTITUTE,,Chapter 2 Leveling,Civil Engineering Surveying,永久水准点,临时水准点,图219,2.3.2水准路线 进行水准测量所经过的路线称为水准路线。相邻两水准点间的路线称为测段。,ARCHITECTURAL AND CIVIL ENGINEERING INSTITUTE,,Chapter 2 Leveli
11、ng,Civil Engineering Surveying,（1）附合水准路线：如图2-17(a)，从一个已知高程的水准点出发，用水准测量的方法依次测量若干个待定高程水准点，最后附合到另一个高程已知水准点。,ARCHITECTURAL AND CIVIL ENGINEERING INSTITUTE,,Chapter 2 Leveling,Civil Engineering Surveying,闭合差：实测高差与已知高差的差值。,（2）闭合水准路线：从已知高程的水准点出发，用水准测量方法依次测定若干个选定高程的水准点，最后又回到原已知水准点.,ARCHITECTURAL AND CIVIL E
12、NGINEERING INSTITUTE,,Chapter 2 Leveling,Civil Engineering Surveying,（3）支水准路线：从已知高程的水准点出发，用水准测量方法依次测定若干个待定高程的水准点。为了检核，必须进行往返水准测量。 高差闭合差 为高差的观测值与理论值之差，通过计算公式为： 其大小反映观测成果的精度。,ARCHITECTURAL AND CIVIL ENGINEERING INSTITUTE,,Chapter 2 Leveling,Civil Engineering Surveying,2.3.3 普通水准测量的内、外业工作,图220,ARCHITEC
13、TURAL AND CIVIL ENGINEERING INSTITUTE,,Chapter 2 Leveling,Civil Engineering Surveying,外业： （1）在已知点A立直水准尺作为后视尺，选合适的地点为测站，再选合适的地点为转点TP1，踏实尺垫，在尺垫上立直前视尺。 （2）观测者首先将水准仪粗平，然后瞄准后视尺，精平，读数；再瞄准前视尺，精平，读数。记录者同时记录并计算一个测站的高差。 （3）记录计算完毕，通知观测者搬往下一测站。原后视尺手也同时前进到下一站的前视点TP2。原前视尺手原地TP1不动，把尺面转向下一个测站，成为后视尺。按前一测站的方法观测。重复上述过
14、程，一直观测至待定点BMB。 （4）记录者在现场应完成每页手薄的计算校核项，即：,ARCHITECTURAL AND CIVIL ENGINEERING INSTITUTE,,Chapter 2 Leveling,Civil Engineering Surveying,为了及时发现观测中的错误，保证每个测站的高差观测的准确，可以采用测站校核的措施。测站校核有两种方法。 （1）两次仪器高法； （2）双面尺法。,ARCHITECTURAL AND CIVIL ENGINEERING INSTITUTE,,Chapter 2 Leveling,Civil Engineering Surveying,
15、内业： 外业观测结束后，首先检查原始记录，确信记录无误后，着手进行成果处理(成果校核)。 步 骤： （1）计算高差闭合差 ； （2）计算高差闭合差容许值；,（通用）,（闭合水准路线）,平地,山地,ARCHITECTURAL AND CIVIL ENGINEERING INSTITUTE,,Chapter 2 Leveling,Civil Engineering Surveying,（3）调整高差闭合差（将高差闭合差反符号按与各测段的路线长度(或测站数)成正比分配到各段高差中去）； 某一测段高差改正数为： （4）计算改正后的高差及各点高程 各测段改正后高差为：,ARCHITECTURAL AND CIVIL ENGINEERING INSTITUTE,,Chapter 2 Leveling,Civil Engineering Surveying,闭合水准路线内业计算实例,下图为一闭合水准路线观测
