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1、第二章 水准测量第一节 水准测量原理设后视 A 尺读数为 a ，前视 B 尺读数 为 b ，则 A 、 B 两点高差为水准测量是利用一条水平视线，并借 助水准尺，来测定地面两点间的高差 这样就可由已知点的高程推算出未知 点的高程。高差法：比二孔十 视线高法：检二兄2-3第二节 水准测量的仪器和工具水准测量所使用的仪器为水准仪，工具为水准尺和尺垫。水准仪按其精度可分为DS05、DSl、DS3和DS10等四个等级。建筑工程测量广 泛使用DS3级水准仪。因此，本章着重介绍这类仪器。一、水准仪的结构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，水准仪构成主要有
2、望远镜、水准器及基座三部分。1望远镜DS3 水准仪望远镜主要由物镜、目镜、对光透镜和十字丝分划板所组成。物镜和目镜多采用复合透镜组，十字丝分划 板上刻有两条互相垂直的长线，竖直的 一条称竖丝，横的一条称为中丝，是为 了瞄准目标和谈取读数用的。在中丝的 上下还对称地刻有两条与中丝平行的短 横线，是用来测定距离的，称为视距丝。十字丝分划板是由平板玻璃圆片制成的，平板玻璃片装在分划板座上，分划板 座固定在望远镜筒上。十字丝交点与物镜光心的连线，称为视准轴或视线。水准测量是在视准轴水平 时，用十字丝的中丝截取水准尺上的读数。对光凹透镜可使不同距离的目标均能成像在十字丝乎面上。再通过目镜，便可 看清同时
3、放大了的十字丝和目标影像。从望远镜内所看到的目标影像的视角与 肉眼直接观察该目标的视角之比，称为望远镜的放大率。DS3级水准仅望远镜 的放大率一般为 28 倍。2 水准器：分为管水准器和圆水准器。水准器是用来指示视准轴是否水平或仪器竖轴是否竖直的装置。有管水准器和 圆水准器顶面的内壁是球面，其中有圆分划圈，圆圈的中心为水准器的零点。 通过零点的球面法线为圆水准器轴线，当圆水准器气泡居中时，该轴线处于竖圆水准器两种。管水准器用来指示视准轴是否水平；圆水准器用来指示竖轴是II0否竖直。(1)管水准器又称水准管，是一纵向 内壁磨成圆弧形的玻璃 管，管内装酒精和乙醚 的混合液，加热融封冷却后留有一个气
4、泡。由于气泡较轻，故恒处于管内最高位置。水准管上一般刻有间隔为 2mm 的分划线，分划线的中点 0，称为水准管零点。 通过零点作水准管圆弧的切线，称为水准管轴。当水准管的气泡中点与水准管 零点重合时，称为气泡居中；这时水准管轴工人处于水平位置。水准管圆弧2mm 所对的圆心角称为水准管分划值。C厂ai s-s审准肾开，则表示气泡不居中，这时，安装在DS3级水准仪上的水准管，其分 划值不大于20/2mm。微倾式水准仪在水准管的上方安装一组 符合棱镜，通过符合棱镜的反射作用， 使气泡两端的像反映在望远镜旁的符合 气泡观察窗中。若气泡两端的半像吻合 时，就表示气泡居中。若气泡的半像错 微倾螺旋，使气泡
5、的半像吻合。(2)圆水准器-直位置。当气泡不居中时，气泡中心偏移零点2mm,轴线所倾斜的角值，称为 圆水准器的分划值，由于它的精度较低， 故只用于仪器的概略整平。(3)基座基座的作用是文承仪器的上部并与三脚架 连接。它主要由轴座、脚螺旋、底板和三 角压板构成。二、水准尺和尺垫闍右H 阅水底85水准尺是水准测量时使用的标尺。其质量 好坏直接影响水准测量的精度。因此，水准 尺需用不易变形且干燥的优质木材制成； 要 求尺长稳定，分划准确。常用的水准尺有塔 尺和双面尺两种。塔尺多用于等外水准测量， 其长度有2m和5m两种，用两节或三节套接 在一起。尺的底部为零点，尺上黑白格相间， 每格宽度为1cm，有
6、的为0.5cm，每一米和分米处均有注记。双面水准尺多用于三、四等水准测量。其长度有 2m 和 3m 两种，且两根尺为一对。尺的两面均有刻划，一面为红白相间称红面尺；另面为黑白相间，称黑面尺(也称主尺)，两面的刻划均为lcm,并在分米处注字。两根 尺的黑面均由零开始；而红面，一根尺由4.687m开始至6.687m或7.687m，另 一根由 4.787m 开始至 6.787m 或 7.787m。尺垫是在转点处放置水准尺用的，它用生铁铸成 一般为三角形，中央有一突起的半球体，下方有 三个支脚。用时将支脚牢固地插入土中，以防下 沉，上方突起的半球形顶点作为竖立水准尺和标 志转点之用。第三节 水准仪的使
7、用水准仪的使用包括仪器的安置、粗略整平、瞄准 水准尺、精平和读数等操作步骤。一、安置水准仪打开三脚架并使高度适中，目估使架头大致水平，检查脚架腿是否安置稳固， 脚架伸缩螺旋是否拧紧，然后打开仪器箱取出水准仪，置于三脚架头上用连接 螺旋将仪器牢固地固连在三脚架头上。二、粗略整平粗平是借助圆水准器的气泡居中，使仪器竖轴大致铅垂，从而视准轴粗略水平 在整平的过程中，气泡的移动方向与左手大拇指运动的方向致。左K Ml圆水推弋抱整平三、瞄准水准尺首先进行目镜对光，即把望远镜对着明亮的背景，转动目镜对光螺旋，使十字 丝清晰。再松开制动螺旋，转动望远镜，用望远镜筒上的照门和准星瞄准水准 尺，拧紧制动螺旋。然
8、后从望远镜中观察；转动物镜对光螺旋进行对光，使目 标清晰，再转动微动螺旋，使竖丝对准水准尺。当眼睛在目镜端上下微微移动时，若发现十字丝与目标影像有相对运动，这种 现象称为视差。产生视差的原因是目标成像的平面和十字丝平面不重合。由于 视差的存在会影响到读数的正确性，必须加以消除。消除的方法是重新仔细地 进行物镜对光，直到眼睛上下移动，读数不变为止。此时，从目镜端见到十字 丝与目标的像都十分清晰。u)貳准尺像IS 2-12视差现象四、精平与读数 眼睛通过位于目镜左方的符合气泡观察窗看水准管气泡，右手转动微倾螺旋， 使气泡两端的像吻合，即表示水准仪的视准轴已精确水平。这时，即可用十字 丝的中丝在尺上
9、读数。现在的水准仪多采用倒像望远镜，因此读数时应从小往 大，即从上往下读。先估读毫米数，然后报出全部读数。04SS2T3水?II尺滾毂0-995Z.MOLO4C精平和读数虽是两项不同的操作步骤，但在水准测量的实施过程中，却把两项 操作视为一个整体；即精平后再读数，读数后还要检查管水准气泡是否完全符 合。只有这样，才能取得准确的读数。第四节 水准测量外业工作一、水准点(Bench Mark)及水准测量路线形式为了统一全国的高程系统和满足各种测量的需要，测绘部门在全国各地埋设并测定了很多高程点，这些点称为水准点(Bench Mark)，简记为BM。水准测量通常是从水准点引测其它点的高程。水准点有永
10、久性和临时性两种。国家等级水 准点一般用石料或钢筋混凝土制成，深埋到地面冻结线以下。在标石的顶面设 有用不锈钢或其它不易锈蚀材料制成的半球状标志。有些水准点也可设置在稳 定的墙脚上，称为墙上水准点。建筑工地上的永久性水准点一般用混凝土或钢筋混凝土制成，临时性的水准点 可用地面上突出的坚硬岩石或用大木桩打入地下，校顶钉以半球形铁钉。埋设水准点后，应绘出水准点与附近固定建筑物或其它地物的关系图，在图上 还要写明水准点的编号和高程，称为点之记，以便于日后寻找水准点位置之用 水准点编号前通常加BM字样，作为水准点的代号。水准测量路线形式主要有：闭合水准路线、附合水准路线和支水准路线。二、水准测量的实施
11、TTEi-13水匯濃最世测当欲测的高程点距水准点较远或高差很大时，就需要连续多次安置仪器以测出 两点的高差。为测 A、B 点高差，在 AB 线路上增加 1、2、3、4、等中间点 将 AB 高差分成若干个水准测站。其中间点仅起传递高程的作用，称为转点(Turning Point),简写为TP。转点无固定标志，无需算出高程。nM.黃弋：组说测畜】记说眷站S AA &夷柑1A】坤4-0. 3骑4. 2Mfp 10.軸92TR 11.紳4-0, si?TP. 2吐?2TP 2L m4-0 712TK *D. $M4TP. 30. $53-j. ?nB1佝4-0. 43XV!/：曲2则显然，每安置一次仪
12、器，便可测得一个高差，即站二阿_切为招二七_妬K二比打将各式相加，得席=D? - 3则B点的高程为三、水准测量的检核1计算检核B 点对 A 点的高差等于各转点之间高差的代数和，也等于后视读数之和减去前 视读数之和，因此，此式可用来作为计算的检核。但计算检核只能检查计算是 否正确，不能检核观测和记录时是否产生错误。2测站检核B 点的高程是根据 A 点的已知高程和转点之间的高差计算出来。若其中测错任 何一个高差，B点高程就不会正确。因此，对每一站的高差，都必须采取措施 进行检核测量。1）变动仪器高法：同一测站用两次不同的仪器高度，测得两次高差以相互比较 进行检核。2）双面尺法：仪器高度不变，立在前
13、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。3成果检核测站检核只能检核一个测站上是否存在错误或误差超限。由于温度、风力、大 气折光、尺垫下沉和仪器下沉等到外界条件引起的误差，尺了倾斜和估读的误 差，以及水准仪本身的误差等，虽然在一个测站上反映不很明显，但随着测站 数的增多使误差积累，有时也会超过规定的限差。1）附合水准路线检核2）闭合水准路线检核3）支水准路线检核第五节 水准测量的内业水准测量外业式作结束后，要检查手簿，再计算各点间的高差。经检核无误后 才能进行计算和调整高差闭合差。最后计算各点的高程。一、附合水准路线闭合差的计算和调整 ,附合水准路线成
14、果计算。曲舍水准路理曲果讨尊S 21:樹点实料爲豐5(m)改IE陪的高墓:（mJ时*注42. 355A-2,515-2. 5?曲,a 39-151G-3. 227-Qr Oil7 23:.35.frO4；+L WB 酬7她:和一缜1.，-J .一鼠H7Y.PlEi7硼3?. 7生iS2n 5W-9. S-HL0 DIS-9. 85 6人 + l&mm/生 12 4? nr2图厶17附合氷椎路线计溥图=42.385Hj4D.-4i7m1高差闭合差的计算去二渤-（理-巳）高差闭合差可用来衡量测量成果的精度，等外水准测量的高差闭合差容许值规定为上:1阵IuVH1三wWC:尊mVIE*cfU#1fK:IIIMWi匚fJcl
