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1、工程测量第二章 水准测量,西安建筑科技大学建筑勘测研究所,主讲人：冯晓刚 讲师 博士,测量地面点高程的工作称为高程测量。高程测量分为：水准测量、 三角高程测量和气压高程测量。水准测量是高程测量中精度最高和最常用的一种方法。,2. 水准测量原理,水准测量原理是利用一条水平视线，借助水准尺来测定地面两点间的高差，由已知点高程求出待测点高程。,第二章 水准测量,HA+a为视线高程Hi，则上式还可写为： HB=Hib （仪高法）,A点为后视点，A点上的水准尺为后视尺，读数a为后视读数。称B点为前视点，B点上的水准尺为前视尺，读数b为前视读数，后视读数减前视读数即为A、B两点高差hAB。,如果： ab，
2、hAB0，B点比A点高； ab，hAB0，B点比A点B低；a=b， hAB=0 ,B点与A点同高。,B点的高程为：,hAB=ab,HB=HA+hAB=HA+(ab) （高差法）,.水准仪及水准尺,DS3水准仪,根据水准测量的原理，水准仪的主要作用是提供一条水平视线，并能照准水准尺进行读数，因此，水准仪主要由望远镜、水准器及基座三部分组成。,一. DS3水准仪的构造,1.望远镜,视准轴（CC）：物镜光心与十 字丝交点的连线， 也叫视线。,2.水准器,（1）管水准器,水准管轴（LL）：过水准管纵向圆弧刻划中心（水准管零点）的纵向切线。当气泡居中时，该轴线处于水平位置。水准管精度较高，用于精平水准仪
3、。,水准管分划值,：水准管圆弧2mm弧长所对的圆心角。,符合水准器,圆水准器轴（L L）：通过圆水准器零点（分划圈中心）的球面法线。当气泡居中时，该轴线处于竖直位置。圆水准器精度较低，故只用于水准仪的粗略整平。,（2）圆水准器,二水准尺,.基座,三尺垫,双面水准尺：常数4.687米 和4.787米,水准尺,尺垫,.微倾式水准仪的使用,1粗略整平,2瞄准水准尺,视差：眼睛在目镜端上下移动，十字丝与目标影像也相对错动的现象。,气泡移动方向与左手大拇指运动的方向一致。,先用准星合照门粗瞄，再用微动螺旋精确瞄准。,3精平与读数,中丝读数0.906,通过观察窗观察,视差产生原因：物像平面与十字丝平面不重
4、合。,2.4 自动安平水准仪、精密水准仪和数字水准仪,自动安平水准,Ni004精密水准仪,读数方法：,精平后，转动“测微螺旋”，使十字丝的楔形丝精确夹准某一整分划线。 将整分划值和测微器中的读数合起来。,1.48655m,2.5 水准测量的外业,一. 水准点,通过水准测量方法获得其高程的高程控制点，称为水准点，一般用BM表示。这些已知高程的点称为水准点（BM）。,种类：永久性水准点和临时性水准点。,水准标志示意图,水准测量一般是从水准点（埋设或标志在地面的已知高程点，通常用BM表示）上开始的。当待测高程的点距水准点较远或者高差很大时，就需要连续多次安置仪器，以测出两点的高差。,二. 水准测量的
5、实施,设已知BMA点的高程为417.054m，现拟测量B点的高程。,每测站仪器尽可能安置在前、后视距相等处。,水准测量手簿,在观测过程中，转点TP1、TP2、TP3仅起传递高程的作用，一般无需设固定 。,BMA,TP1,1.414,0.871,0.543,417.054,1.682,TP2,0.449,1.233,TP3,0.995,1.572,0.577,B,1.465,0.310,1.155,5.556,3.202,2.931,0.577,ab=+2.354,h=+2.354,419.408,HB-HA=2.363 =h,三. 水准测量的检核,1. 计算检核,HB HA= h= ab,起点
6、到终点的高差等于各测站高差的代数和，也等于各测站后视读数之和减去前视读数之和。计算检核只能检核高差和高程计算是否正确。,2. 测站检核,（1） 变动仪器高法,每测站改变仪器高度（大于10cm）,测两次高差；两次高差差值不超过容许值，取其平均值作为最后结果，否则需重测。,（2） 双面尺法,黑、红面高差之差：h红 h黑0.1m，0.1m是两水准尺尺常数K值之差，当该站后尺K值大于前尺K值，则取“”，反之取“+”，若K值相同，则不考虑此差值。,不改变仪器高度，利用尺子得黑、红面测两次高差；黑、红面高差差值不超过容许值，取其平均值作为最后结果，否则需重测。,高差中数（ h红 h黑0.1）/2,3. 成
7、果检核（路线检核）,（1）闭合水准路线,h理=0，,fh= h测,检核条件：水准路线的检核是用高差闭合差来检核的。 即： fh =h测 h理容许值,（）附合水准路线,h理=HBHA,fh= h测（ HBHA ）,（3）支水准路线,理论上：h往= h返,fh= h测h返,四等水准测量主要用于在国家高等级水准网的基础上加密高程控制，以及用于地形图测绘和土木工程中的基本高程控制。,三. 四等水准测量,四等水准测量的主要技术要求,（1）技术要求,（2）每站观测顺序,前视：黑面（上、中、下 丝读数），红面（ 中丝读数）。,这样的观测顺序简称为“后后前前,黑红黑红”；野外施测时也可采用“后前前后，黑黑红红
8、”的观测顺序。,后视：黑面（上、中、下 丝读数），红面（ 中丝读数）。,视距=（下丝读数上丝读数）100,黑、红面所测高差之差：h红 h黑0.1m，0.1m是两水准尺尺常数K值之差，当该站后尺K值大于前尺K值，则取“”，反之取“+”，若K值相同，则不考虑此差值。,高差中数（ h红 h黑0.1）/2,四等水准测量记录,（3）每站的计算与检核,A TP1,4.787,4.687,1.156,1.614,1.384,6.171,0.774,0.326,0.551,5.239,本站视距差积累本站视距差上站视距差积累。,45.8,44.8,视距差=后视距前视距,+1.0,+1.0,0,1,+0.833,
9、+0.932,+1,+0.832,2. 水准测量的内业,（1）高差闭合差fh的计算,规范规定等外或图根水准测量的高差闭合差容许值为：,式中 L水准路线长度，以Km计； n测站数。,（2）高差闭合差的调整,调整原则：按与各测段路线长度或测站数成正比、反符号调整。,fh= h测（ H终H起 ） 附合水准路线,fh= h测 闭合水准路线,（3）改正后高差计算,各测段实测高差与其相应的调整量（改正数）代数和，则为 该测段改正后高差，即,（4）高程计算,检核：hi=,0（闭合水准路线）,H终H起 （闭合水准路线）,检核：Vi= fh,例1 如图为一附合水准路线的观测成果略图，A、B为两水准点，其高程分别
10、为HA358.012m和HB=362.906m，各测段的测站数和实测高差如图中所注。试求、点高程。,fh=hi-(HBHA)=4.918(62.90658.012)=+0.024m,总测站数ni=20，则每一测站改正数为:,1. 闭合差计算,2. 闭合差调整,fh,3. 高程计算,根据各测段改正后高差由起始点A开始，逐点推算出各点高程。,水准测量成果计算表,2.7 微倾式水准仪的检验与校正,为了保证水准仪能够提供一条水平视线，水准仪应满足以下几何条件：,（1） 水准管轴LL视准轴CC,（2） 圆水准轴LL 竖轴VV,（3） 横丝竖轴VV （即：横丝水平）,一.水准仪轴线应满足的几何条件：,二.
11、 检验与校正,（一）圆水准器的检验与校正,检验：气泡居中后，再将仪器绕竖轴旋转180，看气泡是否居中，如果气泡偏出分划圈，则需校正。,旋转180,调整脚螺旋 使气泡偏回 偏移量的 一半,调整校正螺丝 使气泡居中,校正：用三个脚螺旋使气泡向中央移动一半, 再松开“固定螺丝”，调整三个“校正螺丝”，使气泡居中。,（二）十字丝的检验与校正,检验：整平后，用横丝的一端对准一固定点P，转动微动螺旋，看P点是否沿着横丝移动。,校正：旋下目镜端十字丝分划板护罩，松开分划板座固定螺丝，转动分划板座，如此反复检验和校正。,用双面尺或变动仪高法，测出A、B两点间的平均高差hAB。由于前后视距相等，高差hAB不存在
12、i角误差。,（三） 视准轴平行于水准管轴（i角）的检验与校正,检验：选择在相距80100米距离两端A、B处钉木桩或放置尺垫；在距A、B等距离处（S1）安置水准仪。,hAB = a1b1 ,水准仪搬至S2处测量A、B两点间的高差hAB ： hAB =a2 b2,若hAB = hAB ，则视准轴平行于水准管轴。否则，计算i角。当i20, 则需校正。,=206265,h=a2 - a2 , a2 = b2 + hAB ;,校正：水准仪仍在S2处，调节微倾螺旋，使中丝对准B点尺的正确读数b2= a2 +hAB，此时视准轴水平，而水准管轴不水平。然后，稍松水准管一端的左右固紧螺丝，调节上下两个校正螺丝，使水准管气泡影像符合。最后拧紧左右固紧螺丝。此项检验、校正同样需反复进行。,2.8 水准测量误差分析,1.水准管气泡居中误差 2.读数误差 3.视差影响 4.水准标尺的倾斜误差,一、仪器误差：,1.视准轴与管水准轴不平行误差：可用每测站是前、后视距相等的办法加以消除。,2.水准标尺的误差：尺子的零点查可在一测段中使测站为偶数的办法予以消除。,二、观测误差:,1.仪器下沉：可采用“后前前后”的观测顺序加以减弱。 2.标尺下沉：采用往返测，取平均值加以减弱。 3.地球曲率和大气折射的影响。 4.温度的影响。,三、外界环境影响：,谢谢！ fendao_ 13759886561; ,
