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1、水准仪测量高程的方法和步骤2010-11-28 01:58:11|分类：工程测量|举报|字号订阅教程第二章水准测量未知 2009-12-13 16:21:06 网络内容：理解水准测量的基本原理；掌握 DS3 型微倾式水准仪、自动安平水准仪的构 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）方法；了解水准测量的注意事项、精 密水准仪和电子水准仪的构造及操作方法。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。2.1 高程测量（ Height Measurement ）的概念测量地面上
2、各点高程的工作 , 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：（1）水准测量 （leveling）（2）三角高程测量 （trigonometric leveling）（3）气压高程测量 （air pressure leveling）（4）GPS 测量 （GPS leveling）2.2 水准测量原理一、基本原理水准测量的原理是利用水准仪提供的“水平视线”，测量两点间高差，从而由已知点 高程推算出未知点高程。后视读数 A后视点a朮准尺水淮尺前视读数 B前视点1、A、B两点间高差：瓜佔二H去-H止二口-$2、测得两点间高差必血后，若已知A点高程 甩卫，则可得B点的高程:3、
3、视线高程：氓=兀川4、转点 TP(turning point) 的概念：当地面上两点的距离较远，或两点的高差太大 放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。二、连续水准测量TP.- - -J如图所示，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，有：h 1 = a 1 b 1h 2 = a 2 b 2则：h
4、AB = h 1 + h 2 + +h n =工 h =工 a 工 b结论：A、B两点间的高差曲血等于后视读数之和减去前视读数之和。 2.3 水准仪和水准尺一、水准仪 (level)如图所示，由望远镜、水准器和基座三部分组成。DS3 微倾式水准仪 自动安平水准仪1、望远镜 (telescope) 由物镜、目镜和十字丝(上、中、下丝)三部分组成。旷产I温您透魏隔列烧鏗咼込=士盂筋忡适物俺调蛊啊錠卜孑岐瞬则极2、水准器 (bubble) 有两种圆水准器 (circular bubble) 精度高，用于精平。精度低，用于粗略整平；水准管 (bubble tube)(b)段如特性：气泡始终位于高处，气
5、泡在哪处，说明哪处高。3、基座 (tribrach)二、水准尺 (leveling staff) 水准尺主要有：单面尺、双面尺和塔尺。1、尺面分划为 1cm ，每 10cm 处( E 字形刻划的尖端)注有阿拉伯数字2、双面尺的红面尺底刻划：一把为 4687mm ，另一把为 4787mm 。三、尺垫 (staff plate)四、 水准仪的使用操作程序：粗平瞄准精平读数（一）粗平调节脚螺旋，使圆水准气泡居中。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。333222（二）瞄准1、方法：先用
6、准星器粗瞄，再用微动螺旋精瞄。2、视差概念：眼睛在目镜端上下移动时，十字丝与目标像有相对运动。产生原因：目标像平面与十字丝平面不重合。消除方法：仔细反复交替调节目镜和物镜对光螺旋。（三）精平1、方法：如图所示微倾式水准仪 （tilt level） ，调节微倾螺旋，使水准管气泡成 像抛物线符合。2、说明：若使用自动安平水准仪（ compensator level ），仪器无微倾螺旋，故不 需进行精平工作。四）读数精平后，用十字丝的中丝在水准尺上读数。1、方法：从小数向大数读，读四位。米、分米看尺面上的注记，厘米数尺面上的格 数，毫米估读。2、规律：读数在尺面上由小到大的方向读。故对于望远镜成倒像
7、的仪器，即从上往 下读，望远镜成正像的仪器，即从下往上读。如图所示，从小向大读四位数为 0.725 米 2.4 水准测量的实施与成果整理一、水准点 (Bench Mark)通过水准测量方法获得其高程的高程控制点，称为水准点 BM ，一般用表示。有永久性和临时性两种。(见图)二、水准路线 (leveling line)水准路线依据工程的性质和测区情况，可布设成以下几种形式：1、闭合水准路线 (closed leveling line) 。由已知点 BM1 已知点 BM12、附合水准路线 (annexed leveling line) 。由已知点 BM1 已知点 BM23、支水准路线 (spur
8、leveling line) 。 由已知点 BM1 某一待定水准点 A 。4、水准网：若干条单一水准路线相互连接构成的图形。3BM2BMI0梓河馬迩看点7TS12闕合*礙诒強EM 史朮腹盼读三、水准测量的实施（外业）1、观测要求如图，有：（1）水准仪安置在离前、后视距离大致相等之处。（2）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”。两次仪器高法：高差之差h-h 5mm ；双面尺法，红黑面读数差3mmh黑-h 红 ,只表明计算无误，不表明观测和记录无误。四、水准测量的成果处理（内业）（一）计算闭合差：扎=2帕工1、闭合水准路线： 去=如一編=如2、附合水准路线： 比=知一編
9、二远编一（丹曳一比）（二）分配高差闭合差适用于平原区 适用于山区1、高差闭合差限差（容许误差）1二也Q丘对于普通水准测量，有： 卩诸二吃血式中，了碍高差闭合差限差，单位：mmL 水准路线长度，单位： km ； n 测站数2、分配原则：按与距离 L 或测站数 n 成正比，将高差闭合差反号分配到各段高差上。三)计算各待定点高程用改正后的高差和已知点的高程，来计算各待定点的高程。五、水准测量的成果实例【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
10、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。解算如下：第一步计算高差闭合差：仇二迟如-程冬二4右0-4.293二3了(觀陋)第二步计算限差:站=40./Z = 4 014 =108.3()因为I总“忌丨，可进行闭合差分配。叫5mm / 曲第三步计算每km改正数：第四步计算各段高差改正数：叫二心。四舍五入后，使 远叫二一人。故有： V 1 =- 8mm ， V 2 =- 11mm ， V 3 =- 8mm ， V 4 =- 10mm 。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 V
11、 iH 1 =H BM-A +(h 1 +V 1 )=45.286+2.323=47.609(m)H 2 =H 1 +(h 2 +V 2 )=47.509+2.802=50.411(m)H 3 =H 2 +(h 3 +V 3 )=50.311-2.252=48.159(m)HBM-B =H 3 +(h 4 +V 4 )=48.059+1.420=49.579(m)可用 EXCEL 软件计算如下图：点名路缄长(km)观测高羞(闾改正数帥改正后高差(皿)高程iBM-A4S 24L 62. 331-0. 00B2. 32347. 62 815-0. 010550. 4j1 *-2. 244|-0,
12、0085.2g25 ；48.1BM-B *21. 43 .-0149.53和7.44.337 0374. 29349.591Q闭合差(m)0.03711闭和差允许值0.10S3HSkm高差改正数仗1)-0. 005 2.5 水准仪的检验与校正 一、水准仪轴线的几何关系 水准仪轴线应满足的几何条件是： 1、水准管轴 LL/ 视准轴 CC 2、圆水准轴 L L / 竖轴 VV3、横丝要水平(即：丄竖轴VV )如下图所示：二、水准仪的检验与校正（一）圆水准器的检验与校正1、检验：气泡居中后，再将仪器绕竖轴旋转 180 ，看气泡是否居中。2、校正：用脚螺旋使气泡向中央移动一半 , 再用拨针拨动三个“校
13、正螺旋”，使气 泡居中。校ii观线岡水准器（二）十字丝横丝的检验与校正1、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2、校正 ：旋下目镜处的十字丝环外罩，转动左右 2 个“校正螺丝”。W2)十字丝校正蛹魏卜字蜒分划板电远诜筒I匸绞少划板护即/0J分划板庵 压环爆处 压坏三）水准管轴平行于视准轴（ i 角）的检验与校正1、检验：(1)平坦地上选A、B两点，约50m。(2)在中点 C 架仪，读取 a 1、 b 1 ，得 h 1 =a 1 -b 1(3) 在距B点约2 3m处架仪，读取a 2、b 2，得h 2 =a 2 -b 2(4) 若h 2 H h 1 ,则水准管轴不平行于视准轴，有i角。因为 h1 为正确高差 b2 的误差可忽略不计，故有：对于S 3水准仪，若i角大于2时，需校正。2、校正方法有二种：(1) 校正水准管旋转微倾螺旋，使十字丝横丝对准 (a2=h 1+b2) ，拨动水准管“校正螺丝” 使水准管气泡居中。(2) 校正十字丝可用于自动安平水准仪保持水准管气泡居中，拨动十字丝上下两个“校正螺丝”，使横丝对准 a 2
