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1、第二章第二章 水准丈量水准丈量 目的：1 测定地面两点间高差 2 求出未知点高程一、概述uu水准丈量是高程丈量中的一种。uu高程丈量分为水准丈量、三角高程丈量和GPS高程丈量。uu设定大地水准面为高程基准面，一致了全国的高程系统。该面上任一点，其高程为零二、大地水准面确实定 我国在青岛设立验潮站和大地原点第一节 水准丈量的原理 利用水准仪提供的一条程度视野，对竖立在两地面点的水准尺上分别进展瞄准和读数，后视读数a、前视读数b以测定两点间的高差，hAB再根据知点的高程HA推算未知点的高程HB。一、水准丈量原理图二、高差丈量公式uu高差定义：两点的高程之差 hAB=HB-HAuu丈量公式：hAB=
2、a-buu未知点高程：HB=HA+hAB三、高差正负号的规定根据高差丈量公式： 高差hAB =后视读数a -前视读数b规定： 当a b 时，高差hAB为正； 当a b 时，高差hAB为负。例 题 知知MM点高程点高程HM=68.259mHM=68.259m，今，今观测观测MDMD两点两点高差，高差，MM点点读读数数15671567，DD点点读读数数18791879，计计算算hMDhMD和和hDMhDM和和DD点高程点高程HDHD。解：解：hMD= 1567- 1879=-0.312mhMD= 1567- 1879=-0.312m HD = 68.259+ HD = 68.259+-0.312)
3、=67.947m-0.312)=67.947m hDM =1879- 1567=+0.312m hDM =1879- 1567=+0.312m 第二节 水准丈量的仪器和工具水准仪分为气泡式水准仪和自动安平水准仪型号有DS05、DS1、DS3型D 大地丈量，S 水准仪，数字下标05表示水准仪的精度每公里高差中数的中误差一、水准尺和尺垫1、零点差水准尺有黑红两面双面尺黑面根本分划尺底为0红面辅助分划尺底为某一数值 普通有4587、4687和4787几种红黑两面尺底部读数差零点差尺常数2、读数普通在水准尺上读 四位数最后一位毫米数是估读的二、水准仪的构造uu1.1.水准水准水准水准仪仪仪仪 DSO5
4、 DSO5、DS1DS1、DS3DS3、DS1ODS1Ouu主要有照准部和基座二主要有照准部和基座二主要有照准部和基座二主要有照准部和基座二大部分大部分大部分大部分1、望远镜uu程度视野视准轴程度时的视野视差与消除视差视差与消除视差uu视差：缘由调焦不完善uu 图像没有完全成像在十字丝分划板上uu消除视差：先调目镜使十字丝明晰uu 再调物镜使目的成像明晰2、水准器 水准管 和 圆水准器3、水准仪的主要轴线视准轴(cc)、管水准轴(LL)、竖轴(vv) 、 圆水准轴(LL) 。4、水准仪轴线应满足的几何条件 视准轴平行于水准管轴LLcc； 圆水准轴平行于纵轴LLvv ； 十字丝的中丝与竖轴vv相
5、互垂直。第三节 水准仪的运用首先将水准仪固连在三角架上，三角架顶部大致程度一、操作程序 粗平瞄准精平读数2、瞄准uu用微动螺旋使十字丝接近水准尺上分划uu瞄准时留意消除视差3、精平uu借助于水准管气泡居中使借助于水准管气泡居中使视视准准轴处轴处于准确程度位置，得到程度于准确程度位置，得到程度视视野野uu注：自注：自动动安平水准安平水准仪仪无此步无此步骤骤uu自自动动安平水准安平水准仪仪任任务务原理：原理：uu经过圆经过圆水准器气泡居中，使水准器气泡居中，使纵轴纵轴大大致致铅铅垂，垂，视视准准轴轴大致程度，大致程度，经过补偿经过补偿器，器，使瞄准水准尺的使瞄准水准尺的视视野野严厉严厉程度。程度。
6、4、读数 读四位数，估读到毫米小结1.1.水准丈量原理2.2.水准仪3.3.水准尺几个根本概念几个根本概念几个根本概念几个根本概念 uu1.1.测测站：水准站：水准仪仪所所摆设摆设的位置称的位置称为测为测站。站。uu2.2.测测点：水准尺所点：水准尺所摆设摆设的位置称的位置称为测为测点。点。uu3.3.水准道路：延水准道路：延续续假假设设干干测测站水准丈量任站水准丈量任务务构成的高差构成的高差观测观测道路。道路。第四节 水准丈量的实施方法1.1.水准点与水准道路2.2.水准面曲率对高差丈量的影响3.3.延续水准丈量4.4.普通水准丈量的观测与记录方法5.5.四等水准丈量的观测与记录方法一、水准
7、点水准点是埋设稳定并经过水准丈量测定其高程的点，有永久性和暂时性两种。二、水准道路在水准点之间进展水准丈量所经过的道路，两个水准点之间的一段道路成为“测段，根据水准点的分布情况，水准道路有以下几种布设方式：1、闭合水准道路 从某一知高程点从某一知高程点A A出出发发，沿待定点，沿待定点1 1，2 2，3 3，进进展水准丈量，最后再回到展水准丈量，最后再回到A A点。点。 注：各注：各测测段高差的段高差的总总和，在和，在实际实际上上应应等于零，等于零， 可以作可以作为观测为观测正确性的正确性的检检核。核。 即：即：hh理理 = 0 = 02、附合水准道路从某一知高程点从某一知高程点A A出出发发
8、，沿待定点，沿待定点1 1，2 2，3 3，进进展水准丈量，最后附合到另一知高程点展水准丈量，最后附合到另一知高程点B B。注：各注：各测测段高差的段高差的总总和，在和，在实际实际上上应应等于两端等于两端知点的高差，可以作知点的高差，可以作为观测为观测正确性的正确性的检检核。核。 即：即：hh理理= HB - HA = HB - HA 3、支水准道路从某一知高程点从某一知高程点A A出出发发，沿待定点，沿待定点1 1，2 2，3 3，进进展水准丈量，其道路既不展水准丈量，其道路既不闭闭合，也不附合。合，也不附合。注：支水准道路因短少注：支水准道路因短少检检核，核，应进应进展往返展往返观测观测，
9、各各测测段往段往测测高差高差总总和，在和，在实际实际上上应应等于返等于返测测高差高差总总和，可以作和，可以作为观测为观测正确性的正确性的检检核。核。 即：即：hh往往 +h +h返返 理理= 0 = 0 三、水准面曲率对高差丈量的影响 如图，用程度面替代水准面；给水准尺读数带来的影响为aa、bb正确高差应为： hAB=(a-aa)-(b-bb) =(a-b)-(aa-bb) 所以，应采用“中间法水准丈量四、延续水准丈量 两点间间隔较远或高差较大时，一个测站即安顿一次仪器不能测定其高差，中间可加设假设干个暂时立尺点转点(作用传送高程)，最后取各测站的高差代数和，得到起终两点间的高差。 hAB =
10、h = h1+h2+h3+h4五、 水准丈量的实测方法国家水准丈量的等级：一等水准二等水准一、二等水准为国家精细水准三等水准四等水准等外水准普通水准、两次仪器高法在延续水准丈量中，用两次不同的高度安顿水准仪来测定两点间的高差，据此检查观测和读数能否正确。 高差之差应满足mm 观测程序：后前前后黑面水准丈量记录两次仪器高法 水准尺读数 测站 点号 后视 前视 高差m 平均高差 m A 1577 1467 TP1 1236 0.341 1 1124 0.343 0.342 、双面尺法 坚持仪器高度不变，用黑、红两面尺分别观测两点间高差黑面高差和红面高差，据此检查观测和读数能否正确。 高差之差应满足
11、mm观测程序： 后前前后 黑黑红红水准丈量记录双面尺法 水准尺读数 测站 点号 后视 前视 高差m 平均高差 m TP1 1869 6558 B 1212 0.657 2 7589 0.661 90.65实验一、水准仪的认识1.1.水准仪的认识粗平2.2.读数练习视差、尺常数3.3.闭合水准高差丈量双面尺法4.4. h理 = 0六、四等水准丈量采用双面尺法进展观测，为提高观测精度，每一测站观测需满足如下技术要求：四等水准丈量表示图四等水准丈量四等水准丈量观测程序：程序： 后后前前前前后后 黑黑黑黑红红四等水准丈量记录上丝 上丝 后 尺 下丝 前 尺 下丝 标尺读数 后距 前距 测 站 点 号
12、视距差 D 方向 及 尺号 黑面 红面 K黑 红 平均 高差 后尺 前尺 后前 h黑 h红 高差之差 | 1462 1958 后尺 1260 6050 - -3 3 3 3 1051 1563 前尺 1761 6449 - -1 1 3 3 41.141.1 8080 39.539.5 8080 后前 - -0.5010.501 - -0.3990.399 2 2- - 5 5 3 TP2 | TP3 + +1.61.6 5 5 +1.6+1.6 1010 - -0.5000.500 后尺 前尺 50.250.2 52.952.9 后前 4 TP3 | TP4 - -2.72.7 - -1.1
13、1.1 8080实验二、四等水准丈量 闭合水准道路，每人一个测站 h理 = 0第五节 水准丈量的成果整理内容： 整理前应先进展丈量记录的复核 一、高差闭合差 二、高差矫正数计算高差闭合差的分配 三、待定点的高程计算一、高差闭合差 闭合差合差 f f 观测值 实际值 高差高差闭合差合差 fh fh hh测 -h -h理理1、高差闭合差的计算 闭合水准道路合水准道路 fh=h fh=h测 附合水准道路附合水准道路 fh=h fh=h测 - -H H终-H-H始始 支水准道路支水准道路 fh= fh=hh往往 +h +h返返测2、高差闭合差的允许值 高差闭合差是水准丈量存在观测误差的反映，在规定范围
14、内，那么以为精度合格，否那么应返工重测。 规定：平原地域山地或丘陵地域每公里测站数超越16站二、高差闭合差的分配 每公里矫正数计算 fh=h测测 = +6 mm 每公里每公里矫矫正数正数 v = - fh /S v = - 6mm/6km = -1mm/km 每每测测段高差段高差矫矫正数正数 vi = v Si分配分配:反号与反号与间间隔隔 或或测测站数站数 成正比分配成正比分配 需用需用矫矫正后高差正后高差计计算待定点的高程算待定点的高程!例题1 附合水准1点 号 间隔 km 观测高差 m 矫正数 mm 矫正后高差 m 高程 m A 65.376 1.0 + 1.575 - 12 + 1.5
15、63 1 66.939 1.2 + 2.036 - 14 + 2.022 2 68.961 1.4 - 1.742 - 16 - 1.758 3 67.203 2.2 + 1.446 - 26 + 1.420 B 68.623 5.8 + 3.315 - 68 + 3.247 + + 3.3153.315m m , + + 6868 mmmm , + + 3.2473.247m m , =辅助计算：h测 =fh =h理 =fh容 40405.85.8= = 9696mmmm 0.7182.20950.5831.2681.425ZD1ab=5.358 3.867=1.491h=2.209 0.7
16、18=1.491HB HA=51.491 50.000=1.491HB HA=h=a b (计算无算无误) 计计算算检检核核3.8675.35851.4910.346B50.6181.5811.219ZD351.3360.6720.863ZD2HA=50.000m 50.0000.5830.7530.8731.851A前视前视+后后 视视备备 注注高高 程程m高高 差差标尺读数标尺读数m测测点点0.718普通水准丈量记录表普通水准丈量记录表24 八月 2024 湖北工业大学土木学院工程管理系53例：附合水准丈量内业计算例：附合水准丈量内业计算例题2 (支水准) fh= fh= hh往往 +h
17、+h返返 测测 = -1.375+1.396 =+0.021m = -1.375+1.396 =+0.021m 假假设满设满足精度要求，高差足精度要求，高差应应取往返取往返测测平均平均值值。 H1 = HA + hA1 H1 = HA + hA1 = 86.785-1.386 = 85.399m = 86.785-1.386 = 85.399m五、水准五、水准仪的的检验与校正与校正 圆水水准准器器轴应平平行行于于仪器器的的垂垂直直轴LL/VVLL/VV 水水准准管管轴应平平行行于于望望远镜的的视准准轴LL/VVLL/VV 望望远镜十十字字丝横横丝应垂垂直直于于仪器器的的垂垂直直轴圆水准器轴平行
18、于仪器的垂直轴的检验校正 检验方法：旋转脚螺旋使圆水准气泡居中，之后将仪器程度旋转180，气泡仍居中那么正常，否那么需求校正。水准管轴平行于望远镜的视准轴的检验校正i角误差 24 八月 2024 湖北工业大学土木学院工程管理系58 望远镜的视准轴与水准管的水准轴不平行望远镜的视准轴与水准管的水准轴不平行 i角对读数的影响角对读数的影响向上倾斜i 角的符号为正仪器居中仪器居中24 八月 2024 湖北工业大学土木学院工程管理系59 望远镜的视准轴与水准管的水准轴不平行望远镜的视准轴与水准管的水准轴不平行 i角对高差的影响角对高差的影响向上倾斜i 角的符号为正水准管校正望远镜十字丝横丝垂直于仪器垂
19、直轴的检验 检验方法：瞄准一固定点，转微动螺旋使仪器程度旋转，假设点一直沿横丝挪动，那么程度；否那么需校正。水准尺的水准尺的检验与校正与校正水准尺分划面弯曲差矢距的水准尺分划面弯曲差矢距的测定定 对普通水准尺，普通水准尺，应有：有：f8mmf8mm否那么，否那么，应进展展矫正：正： l=(8f2)/3l l=(8f2)/3l其中其中l l为水准尺尺水准尺尺长水准尺分划正确性检验水准尺分划正确性检验 每米分划间隔正确性检验每米分划间隔正确性检验 水准尺红面与黑面零点差尺常数水准尺红面与黑面零点差尺常数K K的测定的测定 一对水准尺黑面零点差的测定一对水准尺黑面零点差的测定2.5 2.5 水准丈量
20、水准丈量误误差及其差及其预预防防uu一、一、一、一、仪仪器器器器误误差：差：差：差：uu1.1.1.1.视视准准准准轴轴与与与与管管管管水水水水准准准准轴轴不不不不平平平平行行行行误误差差差差：2.2.2.2.水水水水准准准准标标尺尺尺尺的的的的误误差差差差：3.3.3.3.望望望望远镜调远镜调焦机构隙焦机构隙焦机构隙焦机构隙动动差：差：差：差：uu二二二二、操操操操作作作作误误差差差差:1.:1.:1.:1.管管管管水水水水准准准准器器器器气气气气泡泡泡泡居居居居中中中中误误差差差差。2.2.2.2.标标尺尺尺尺瞄瞄瞄瞄准准准准误误差。差。差。差。3.3.3.3.水准水准水准水准标标尺的尺的
21、尺的尺的倾倾斜斜斜斜误误差。差。差。差。uu三三三三、外外外外界界界界环环境境境境影影影影响响响响：1.1.1.1.地地地地球球球球曲曲曲曲率率率率的的的的影影影影响响响响。2.2.2.2.大大大大气气气气折折折折射射射射的影响。的影响。的影响。的影响。3.3.3.3.温度的影响温度的影响温度的影响温度的影响 。4.4.4.4.仪仪器器器器标标尺升沉的影响。尺升沉的影响。尺升沉的影响。尺升沉的影响。 消除减少消除减少消除减少消除减少误误差方法：差方法：差方法：差方法：uu1)1)检验检验校正水准校正水准仪仪， i i角小角小(DS3(DS3少于少于20)20)，摈摈弃不合格弃不合格标标尺。尺。
22、uu2)2)一一测测站前、后站前、后视视距尽量相等，距尽量相等，视视距差符合距差符合规规定。定。uu3)3)测测站站观测观测只一次只一次对对光。光。uu4)4)做好精平。做好精平。uu5)5)限制限制视视距距长长度。度。uu6)6)立尺直、立尺直、稳稳。uu7)7)避阳光直晒，最宜阴天避阳光直晒，最宜阴天观测观测，视视野高出地面野高出地面0.30.3米。米。uu8)8)往返往返测测。2.62.6精精细细水准水准仪仪uu一、精一、精一、精一、精细细水准水准水准水准仪仪特点：特点：特点：特点：uu1)1)设设有精有精有精有精细细可靠的可靠的可靠的可靠的测测微微微微设备设备。uu读读数可准确到数可准
23、确到数可准确到数可准确到0.01mm0.01mm。uu (1) (1)标标尺尺尺尺稳稳定性能好，刻划精定性能好，刻划精定性能好，刻划精定性能好，刻划精细细。uu(2)(2)水准水准水准水准仪设仪设有平板有平板有平板有平板测测微器。微器。微器。微器。uu(3)(3)望望望望远镜远镜十字十字十字十字丝丝板采用楔形十字板采用楔形十字板采用楔形十字板采用楔形十字丝丝分分分分划。划。划。划。uu2)2)准确整平的灵敏度高。准确整平的灵敏度高。准确整平的灵敏度高。准确整平的灵敏度高。uu3)3)抗干抗干抗干抗干扰扰才干才干才干才干强强。二、二、二、二、电电子水准子水准子水准子水准仪仪uu1. 1. 采用条
24、采用条纹编码纹编码的的标标尺尺长长度注度注记记方式。方式。uu2.2.采用采用摄摄像技像技术术，对标对标尺丈量尺丈量进进展展摄摄像像观测观测。uu3.3.自自动实现图动实现图象的数字化象的数字化处处置以及置以及观测观测数据的数据的测测站站显显示、示、检检核、运算等。核、运算等。电子水准仪电子水准仪第二章小结1 水准丈量的原理2 水准仪及水准尺3 高差的丈量方法普通、四等4 计算高程作业1 (闭合水准)知M点高程，各测段观测高差和测站数如下图，求D、K、T的高程。作业2 (附合水准)如图：知P、F点高程，求G、A、D点高程。作业3支水准知P点高程，观测数据如下图：求高差闭合差及D、A点高程。作业
25、1闭合水准答案:作业2附合水准答案:作业3支水准答案:uu fh =h fh =h往往 +h +h返返uu =(1.430 - 2.244)+(-1.418 + 2.256) =(1.430 - 2.244)+(-1.418 + 2.256)uu = + 0.024 m = + 0.024 muu fh fh容容 = 40 = 40 2.0+1.72.0+1.7 = 76 mm= 76 mmuu hPD = +(1.430 + 1.418)/2 = + 1.424 m hPD = +(1.430 + 1.418)/2 = + 1.424 muu HD = HP + HPD = 49.579 + 1.424 = HD = HP + HPD = 49.579 + 1.424 = 51.003 m51.003 muu hAD = -(2.244 + 2.256)/2 = - 2.250 m hAD = -(2.244 + 2.256)/2 = - 2.250 muu HA = HD + HAD = 51.003 - 2.250 = HA = HD + HAD = 51.003 - 2.250 = 48.753 m48.753 m
