工程测量第二章01

土木工程测量上一页下一页返回本章首页三江学院《工程测量》土木工程测量上一页下一页返回本章首页三江学院第二章水准测量第二章水准测量◆水准测量原理◆DS3水准仪及其操作◆水准测量的方法与成果整理◆水准仪轴线的检验与校正◆自动安平水准仪和精密水准仪学习要点土木工程测量上一页下一页返回本章首页三江学院§2-1水准测量原理▲高差=后视读数-前视读数：一、水准测量原理hAB0，高差为正，前视点高；hAB0，高差为负，前视点低。高差必须带“+、-”号；hAB的下标次序必须与测量的前进方向一致。例：已知hAB=+1.436m则hBA=-1.436m大地水准面hABABHAHB=HA+hAB水平视线水准尺水准尺ab前进方向ABABABhHHbah水准测量原理水准测量是利用水准仪提供的水平视线，借助于带有分划的水准尺，直接测定地面上两点间的高差，然后根据已知点高程和测得的高差，推算出未知点高程。ABabhABbahABA、B两点间高差hAB为：前进方向A点为后视点，A点尺上的读数a称为后视读数；B点为前视点，B点尺上的读数b称为前视读数。高差等于后视读数减去前视读数。二、计算未知点高程1．高差法ABabhAB前进方向大地水准面HAHBHB如果已知A点的高程HA，则B点的高程HB为：ABABhHH2．视线高法ABabhAB前进方向大地水准面HAHBHBHiB点高程也可以通过水准仪的视线高程Hi来计算，即bHHaHHiBAi土木工程测量上一页下一页返回本章首页三江学院3、连续水准测量在实际水准测量中，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两点间地高差值。土木工程测量上一页下一页返回本章首页三江学院hAB=h1+h2++hn=(a1-b1)+(a2-b2)++(an-bn)=a-b(2-2-7)hAB水准测量所使用的仪器为水准仪，工具有水准尺和尺垫。§2-2DS3水准仪及其操作土木工程测量上一页下一页返回本章首页三江学院一、水准仪的分类型号每公里往返高差中数中误差属性主要用途DS05≤0.5mm精密水准仪一、二等水准DS1≤1mm精密水准仪二、三等水准DS3≤3mm普通水准仪三、四等及等外DS10≤10mmDS分别为“大地测量”和“水准仪”的拼音首字母，其下标数字05、1、3、10分别为该仪器每公里往返高差中数中误差，即测量精度。二、DS3水准仪的结构DS3型水准仪望远镜水准器基座水准仪结构：水准仪结构目镜微倾螺旋物镜调焦螺旋物镜左右微动螺旋水平制动螺旋脚螺旋准星自动安平水准仪自动安平水准仪利用自动安平补偿器代替水准管，使视准轴水平。特点：1、视准轴自动安平；2、提高水准测量精度；3、减少操作步骤，提高工作效率。土木工程测量上一页下一页返回本章首页三江学院（1）基座呈三角形，由轴座、脚螺旋和连接板组成。仪器上部通过竖轴插在轴套内，由基座承托。脚螺旋用来调整圆水准器。整个仪器通过连接板、中心螺旋与三角架连接。土木工程测量上一页下一页返回本章首页三江学院（2）望远镜望远镜：用来精确瞄准远处目标（水准尺）和提供水平视线进行读数的设备。由物镜、目镜、十字丝分划板和对光透镜组成。土木工程测量上一页下一页返回本章首页三江学院十字丝分划板：位于望远镜光学系统的焦平面上的光学玻璃板，用以瞄准目标和读数。上面有一竖丝和三条横丝（中丝和两条视距丝）。物镜：将远处的目标成象在十字丝分划板上，形成倒立缩小的实象。目镜：将物镜形成的实象同十字丝一起放大成虚象。十字丝分划板十字丝分划板是为了瞄准目标和读数用的。上丝下丝中丝竖丝十字丝分划板视准轴：物镜光心和十字丝交点的连线称为视准轴CC。视准轴的延长线即为视线。当视准轴水平时，用十字丝的中丝在水准尺上截取读数。望远镜的使用步骤主要有：对光和消除视差。视差：指物镜对光后，眼睛在目镜端上、下微微移动时，十字丝和水准尺成象有相互移动的现象。视差消除方法：先仔细调节目镜的对光螺旋，使十字丝十分清晰，再瞄准目标进行物镜的调焦，使目标清晰，直到成象稳定。土木工程测量上一页下一页返回本章首页三江学院（3）水准器水准器：分圆水准器和管水准器。圆水准器用以使仪器竖轴处于铅垂位置。管水准器用以使视线精确水平。管水准器管水准器（亦称水准管）用于精确整平仪器。是个玻璃容器，纵剖面上内侧呈圆弧形。刻划线对称中点处的切线就是水准管轴。“气泡居中”即水准管轴水平。水准管轴平行于视准轴。OLL水准管上2mm圆弧所对的圆心角τ，称为水准管的分划值，水准管分划愈小，水准管灵敏度愈高，用其整平仪器的精度也愈高。DS3型水准仪的水准管分划值为20″，记作20″/2mm。水准管的精度土木工程测量上一页下一页返回本章首页三江学院符合棱镜系统把水准气泡两端成象在一起便于观察。若直接用肉眼观察则因为玻璃有厚度，斜视时会产生视差要同时观察气泡的两端才能判断气泡是否居中土木工程测量上一页下一页返回本章首页三江学院12τ肉眼观察的精度：m≈(τ为气泡的格值)5τ符合棱镜系统的精度：m≈10用符合棱镜系统观察，可以避免上述缺点。判断“气泡居中”的精度约可提高一倍。圆水准器气泡L′L′过零点的球面法线L′L′，称为圆水准器轴。圆水准器轴L′L′平行于仪器竖轴VV。气泡中心偏离零点2mm时竖轴所倾斜的角值，称为圆水准器的分划值。1．水准尺（1）塔尺是一种逐节缩小的组合尺，其长度为2m～5m，有两节或三节连接在一起，尺的底部为零点，尺面上黑白格相间，每格宽度为1cm，有的为0.5cm，在米和分米处有数字注记。三、水准尺和尺垫两根尺的黑面尺尺底均从零开始，而红面尺尺底，一根从4.687m开始，另一根从4.787m开始。在视线高度不变的情况下，同一根水准尺的红面和黑面读数之差应等于常数4.687m或4.787m，这个常数称为尺常数，用K来表示。（2）双面水准尺尺长为3m，两根尺为一对。尺的双面均有刻划，一面为黑白相间，称为黑面尺（也称主尺）；另一面为红白相间，称为红面尺（也称辅尺）。两面的刻划均为1cm，在分米处注有数字。2．尺垫尺垫是由生铁铸成。一般为三角形板座，其下方有三个脚，可以踏入土中。尺垫上方有一突起的半球体，水准尺立于半球顶面。尺垫用于转点处。土木工程测量上一页下一页返回本章首页三江学院三、水准仪使用(1)安置：水准仪的使用分以下几步：a.打开三脚架*注意脚架的高度*保持架头大致水平*将脚尖踩实b.安放仪器*注意仪器箱内位置*随手关上仪器箱*立即旋上连接螺旋土木工程测量上一页下一页返回本章首页三江学院(2)粗平：“左手大拇指法”整平：气泡移动的方向与左手大拇指转动脚螺旋的方向一致。abc粗平的操作土木工程测量上一页下一页返回本章首页三江学院(3)瞄准：a.瞄准水准尺；b.消除视差；先调目镜→十字丝看清楚；再调物镜→读数看清楚。消除视差眼睛在目镜端上下移动，有时可看见十字丝的中丝与水准尺影像之间相对移动，这种现象叫视差。产生视差的原因是水准尺的尺像与十字丝平面不重合。视差的存在将影响读数的正确性，必须予消除。消除视差的方法是仔细地转动物镜对光螺旋，直至尺像与十字丝平面重合。土木工程测量上一页下一页返回本章首页三江学院(4)精平：调节上下微倾螺旋，直至从气泡观察窗中看到长水准管的符合气泡严密吻合为止，即使视线处于水平。*每次读数前都须进行精平。土木工程测量上一页下一页返回本章首页三江学院(5)读数：用十字丝中丝在水准尺上读出读数。*一般读出四位数（最后一位为估读的毫米数）；*每次读数前都须进行精平；*读数完成后立即检查是否仍然精平。水准尺的分划不是线划式而是区格式的。区格的边缘是分划的位置，区格内的小数“估读”。区格式分划便于从远处观察并读数读数为：?读数为：1260或1.260直尺——A、B尺，两把一对，每把有黑、红两面分划与注记。A尺——黑面分划0~3m，红面分划4.687m~7.687m。B尺——黑面分划0~3m，红面分划4.787m~7.787m。A、B尺黑面注记的零点差为0，红面注记的零点差为0.1m。bc瞄准与读数水准测量的瞄准与读数acba0.7256.240土木工程测量上一页下一页返回本章首页三江学院操作程序与方法安置——粗平——瞄准——精平——读数安置时考虑前、后视等距(原因）；粗平时掌握“左手大拇指法”；瞄准时包括消除视差；在精平状态下(符合气泡符合时)读数；读数估读至毫米。符合气泡符合尚未符合符合气泡符合，水准管轴与视线水平。土木工程测量上一页下一页返回本章首页三江学院§2-4水准测量的方法及成果处理一、水准点我们将用水准测量的方法测定的高程控制点，称为水准点。水准点记为BM(BenchMark)。水准点有永久性水准点和临时性水准点两种。（1）永久性水准点国家等级永久性水准点建筑工地上的永久性水准点国家等级永久性水准点国家等级永久性水准点建筑工地上的永久性水准点（2）临时性水准点BM23BM24BM259.0m9.8m8.4mH23＝56.437mH24＝58.392mH25＝53.168m水准点的“点之记”A，B两点相距较远时，连续水准测量。中间设置转点(TP)，放置尺垫。h1=a1－b1，h2=a2－b2，h3=a3－b3，……，hn=an－bn。hAB=h1＋h2＋h3＋……＋hn=ΣhihAB=Σai－Σbi土木工程测量上一页下一页返回本章首页三江学院（二）水准路线相邻两水准点间的路线称为测段。在水准点间进行水准测量所经过的路线，称为水准路线。BMABMBh1h2h3h4123在一般的工程测量中，水准路线布设形式主要有以下三种形式：1．附合水准路线2．闭合水准路线3．支水准路线BMABMBh1h2h3h4CDE1．附合水准路线（1）附合水准路线的布设方法从已知高程的水准点BMA出发，沿待定高程的水准点1、2、3进行水准测量，最后附合到另一已知高程的水准点BMB所构成的水准路线，称为附合水准路线。各测段高差代数和与其理论值的差值，称为高差闭合差，即thBAhHHmhthhhW()hthBAmmWhhhHH（2）成果检核从理论上讲，附合水准路线各测段高差代数和应等于两个已知高程的水准点之间的高差，即2．闭合水准路线（1）闭合水准路线的布设方法从已知高程的水准点BMA出发，沿各待定高程的水准点1、2、3、4进行水准测量，最后又回到原出发点BMA的环形路线，称为闭合水准路线。BMAh1h2h3h4h512340thhhmfh（2）成果检核从理论上讲，闭合水准路线各测段高差代数和应等于零即如果不等于零，则高差闭合差为3．支水准路线（1）支水准路线的布设方法从已知高程的水准点BMA出发，沿待定高程的水准点1进行水准测量，这种既不闭合又不附合的水准路线，称为支水准路线。支水准路线要进行往返测量，以资检核。BMA1hfhb0fbhhhbffhh（2）成果检核从理论上讲，支水准路线往测高差与返测高差的代数和应等于零。即如果不等于零，则高差闭合差为各种路线形式的水准测量，其高差闭合差均不应超过容许值，否则即认为观测结果不符和要求。不同等级的水准测量其高差闭合差的容许值不同。土木工程测量上一页下一页返回本章首页三江学院2.水准路线3.支水准路线BM.ATBM1TBM2TBM1BM.ATBM2TBM3TBM41.闭合水准路线2.附合水准路线BM.ABM.BTBM1TBM2TBM3三种水准路线的布置形式二、水准测量的施测方法ABabhAB前进方向大地水准面HAHBHBAHACHChAC大地水准面D＝1000mBMABhAB＝＋12.500mDAB＝50m当已知高程的水准点距欲测定高程点较远或高差较大时，不能安置一次仪器即可测得两点间的高差。这时需要在两点间加设若干个立尺点，分段设站，连续进行观测。提出问题：解决方法：加设的这些立尺点并不需要测定其高程，它们只起传递高程的作