土木工程测量课件第二章 测量之水准

1/26/2020第二章水准测量1土木工程测量学主讲：王晓明第二章水准测量21/26/2020第二章水准测量本章讲解内容：1．掌握水准测量原理、水准仪和水准尺的使用。2．了解水准仪的构造。3．熟练掌握五等水准测量方法。4．熟练掌握单一水准线路测量成果的计算5．理解微倾式水准仪的检验和校正方法6．掌握水准测量误差及其消减方法7．了解精密水准仪和水准尺8．了解自动安平水准仪和激光扫平仪9.了解数字水准仪及其使用第二章水准测量31/26/2020第二章水准测量重点讲授水准测量的原理，DS3水准仪的构造及使用，五等水准测量施测方法及成果计算，水准检验和校正，水准测量误差及其消减方法。第二章水准测量41/26/2020左图为青岛观象山－国家水准原点。右图为国家水准网示意图引言第二章水准测量51/26/2020水准测量是目前高程测量中最常用、精度最高的测量方法。高程测量：测量地面点高程的工作。高程测量的方法有：水准测量三角高程测量气压高程测量GPS卫星测高引言1/26/2020第二章水准测量6第二章水准测量2.1水准测量的原理1、计算高差2、计算高差例题第二章水准测量71/26/20202.1水准测量的原理计算高差：高差法hAB=a-b则：HB=HA+hAB=HA＋(a-b）仪高法视线高：Hi=HA+a＝HB+b则：HB=Hi-bbHBhABHiaHAAB前进方向水平视线大地水准面第二章水准测量81/26/20202.1水准测量的原理计算高差——例题已知：HA=34.248m,a=2.145m,b=1.684m，求B点高程。解：1、高差法hAB=a-b=0.461mHB=HA+hAB=34.248+0.461=34.709m2、仪高法Hi=HA+a＝34.248+2.145＝36.393mHB=Hi-b＝36.393-1.684＝34.709m1/26/2020第二章水准测量9第二章水准测量2.2水准仪和水准尺1、DS3型水准仪构造2、水准尺和尺垫3、水准仪的使用第二章水准测量101/26/20202.2水准仪和水准尺水准仪按精度分为DS05、DS1、DS3三种型号水准仪是能够提供水平视线的仪器，主要由基座、照准部（包括望远镜、水准器）构成。望远镜：瞄准目标并在水准尺上读数。十字丝中心(或称十字丝交点)和物镜光心的连线，称为视准轴水准器：圆水准器，管水准器本节主要介绍DS3型微倾式水准仪第二章水准测量111/26/20202.2.1DS3型水准仪构造1、准星2、水准管3、照门4、目镜5、圆水准器6、圆水准器校正螺丝7、脚螺旋8、三角底板9、水平制动螺旋10、调焦螺旋11、物镜12、水平微动螺旋13、微倾螺旋第二章水准测量121/26/2020望远镜1－物镜2－目镜3－十字丝分划板4－分划板护罩5－对光透镜6－物镜对光螺旋7－分划板固定螺丝8－十字丝C16543278C2.2.1DS3型水准仪构造第二章水准测量131/26/20202.2.1DS3型水准仪构造望远镜成像原理AB目标视准轴F物镜物镜调焦螺旋调焦凹透镜放大的虚像十字丝目镜倒立小实像第二章水准测量141/26/2020水准器水准管上每2mm弧长所对的圆心角称为水准管分划值，设以表示，分划值愈小，水准管的灵敏度也愈高。LLO2mmL1L1LLASCBO2.2.1DS3型水准仪构造第二章水准测量151/26/2020水准器水准管分划值ζ=2/R*ρR为水准管圆弧半径,以mm为单位,ρ=206265管水准器:一般S1、S3型水准仪的水准管分划值分别为10″/2mm及20″／2mm，用于精平。圆水准器:一般圆水准器的分划值约为8′~10′,用于粗平。2.2.1DS3型水准仪构造第二章水准测量161/26/20202.2.1DS3型水准仪构造水准器符合水准器:可提高水准管气泡居中精度和速度。转动微倾螺旋,使气泡两端影像吻合,气泡居中。abab微倾螺旋微倾螺旋（a）(b)(c)气泡第二章水准测量171/26/20202.2.1DS3型水准仪构造基座基座主要由轴座、脚螺旋和连接版构成。第二章水准测量181/26/20202.2.2水准尺和尺垫水准尺按材料可分为：木质、铝合金、玻璃钢。按形式分为：塔尺、折尺、直尺。按刻划面分为：单面尺和双面尺。双面尺通常一面为黑色另一面为红色。两根尺黑面的起始读数为零，红面的起始读数则分别为4.687m和4.787m。第二章水准测量191/26/20202.2.2水准尺和尺垫尺垫：在转点处放置水准尺，使用时，将尺垫踏实，水准尺立于突起的半球顶部。第二章水准测量201/26/20202.2.3水准仪的使用水准仪使用的五步骤安置水准仪粗略整平瞄准水准尺精确整平读数第二章水准测量211/26/20202.2.3水准仪的使用安置水准仪打开三脚架并使其高度适中，目估使架头大致水平，然后将三脚架尖踩入土中，将水准仪用中心螺旋固定于三脚架头上。第二章水准测量221/26/20202.2.3水准仪的使用粗略整平用脚螺旋将圆水准器的气泡调整居中。左手拇指规则：“左手拇指旋转脚螺旋的运动方向，就是气泡移动的方向”123132左右(a)(b)第二章水准测量231/26/20202.2.3水准仪的使用瞄准水准尺1、目镜对光2、瞄准水准尺，拧紧制动螺旋3、精确瞄准4、消除视差第二章水准测量241/26/20202.2.3水准仪的使用瞄准水准尺（关于视差）视差：在物镜调焦后，眼睛在目镜前上下作少量移动，有时会出现十字丝与目标有相对运动。产生原因：目标通过物镜所成的像没有与十字丝平面重合。第二章水准测量251/26/20202.2.3水准仪的使用瞄准水准尺（关于视差）后果：视差将影响观测结果的准确性，必须消除。消除视差方法:仔细反复进行目镜和物镜调焦。十字丝分划板水准尺像第二章水准测量261/26/20202.2.3水准仪的使用精确整平（精平）调整微倾螺旋，使气泡两端的影像符合。第二章水准测量271/26/20202.2.3水准仪的使用读数利用中丝在尺上读数，估读至毫米。13141516图2－15结果为：1.414m估读位禁止改正第二章水准测量281/26/20202.2.3水准仪的使用读数1/26/2020第二章水准测量29第二章水准测量2.3水准测量方法1、水准点2、水准测量实施3、水准测量检核第二章水准测量301/26/20202.3.1水准点用水准测量方法测定的高程控制点。水准点的标定：钢制、砼制、道钉、木桩。墙面水准点第二章水准测量311/26/20202.3.2水准测量实施水准测量通常是从一个已知高程的水准点开始，按照一定的水准路线，引测出所需各点的高程。两点距离较近时，设站一次进行测量两点相距较远或高差较大时，在中间设立若干转点，A、B两点间的高差是各高差之和。第二章水准测量321/26/20202.3.2水准测量实施水准测量实施h1=a1-b1h2=a2-b2……hn=an-bnhAB=∑h=∑a-∑bB点高程为：HB=HA+hAB=HA+∑a-∑b转点：作为传递高程的过渡点，称为转点。第二章水准测量331/26/2020例：水准测量方法ABIVVTP1TP2TP3TP41.8520.6711.5360.6151.6240.6120.7131.6341.2142.812HA=29.053HB2.3.2水准测量实施第二章水准测量341/26/2020三项检核：575.0ba575.0hhh575.0ABHH水准测量记录手簿表日期2003年6月12日仪器型号DS3仪器编号32654班级交02组别4观测者：XXX记录者：XXX点号水准尺读数(m)高差h(m)高程H(m)备注后视(a)前视(b)+－A1.8321.16129.053(已知)TP11.5360.67130.2140.921TP21.6240.61531.1351.012TP30.7130.61232.1470.921TP41.2141.63431.2261.598B2.81229.628∑6.9196.3443.0942.519第二章水准测量351/26/20202.3.3水准测量检核测站检核（1）变动仪高法（2）双面尺法（3）倒立尺法成果检核第二章水准测量361/26/20202.3.3水准测量检核测站检核（1）变动仪高法立尺，尺中间安置水准仪，粗平照准后视尺，精平，读数照准前视尺，粗平，读数计算高差变动仪器高（升或降大于10cm）再观测，高差互差不大于±5mm时，取平均值第二章水准测量371/26/20202.3.3水准测量检核测站检核（2）双面尺法（黑面、红面）：用双面尺，每尺均读黑、红面读数立尺，尺中间安置水准仪，粗平瞄准后视尺黑面，精平，读数瞄准前视尺黑面，精平，读数瞄准前视尺红面，精平，读数瞄准后视尺红面，精平，读数黑面：以零开始刻划；红面：一尺从4687开始刻划，另一尺从4787开始。红黑面计算高差理论上相差0.1m。（3）倒立尺法第二章水准测量381/26/20202.3.3水准测量检核成果检核1、水准路线布设形式：（1）附合水准路线；（2）闭合水准路线；（3）支水准路线。2、各种水准路线形式见下页各图：第二章水准测量391/26/20202.3.3水准测量检核成果检核（1）附合水准路线第二章水准测量401/26/20202.3.3水准测量检核成果检核：(2)闭合水准路线第二章水准测量411/26/20202.3.3水准测量检核成果检核：（3）支水准路线第二章水准测量421/26/20202.3.3水准测量检核成果检核方法：高差闭合差fh＝观测值-理论值＝∑h测-∑h理产生原因：测量中存在各种误差。高差闭合差限差fh容用来衡量成果的精度。若|fh|≤|fh容|，则成果符合精度要求，可进行高差闭合差的调整与高程计算；否则检查原因，返工重测。第二章水准测量431/26/20202.3.3水准测量检核成果检核方法：单一水准路线的高差闭合差如下表：图根水准测量四等水准测量平地山地)(20mmLfh　　容)(40mmLfh　　容)(6mmnfh　　容)(12mmnfh　　容水准路线支水准附合水准闭合水准fh返往＋hh）－Ｈ－（Ｈ始终测h测h水准测量高差闭合差容许值fh容见下表1/26/2020第二章水准测量44第二章水准测量2.4水准测量成果计算1、高差闭合差计算2、闭合差调整3、计算改正后高差4、各点高程计算第二章水准测量451/26/20202.4水准测量成果计算高差闭合差计算根据上表计算fh和fh容，若|fh|≤|fh容|，继续下一步计算，否则，外业返工。闭合差调整调整方法按距离或测站数成正比反符号分配，改正数用vi表示。vi=-(fh/∑L)·Li或vi=-(fh/∑n)·ni校核：∑(vi)=-fh第二章水准测量461/26/20202.4水准测量成果计算计算改正后高差改正后高差：(hi)=hi+vi检核：∑(hi)=∑h理各点高程计算由已知点开始，依次根据Hi+1＝Hi+（hi,i+1)计算出各点高程。校核：计算得到的终点高程与已知终点高程相等。第二章水准测量471/26/20202.4水准测量成果计算示例A123Bn1=6站n2=6站n3=4站n4=8站h1=-2.515h2=-3.227h3=+1.378h4=-5.447HA=42.365HB=32.509第二章水准测量481/26/20202.4水准测量成果计算示例A123Bn1=6站n2=6站n3=4站n4=8站h1=-2.515h2=-3.227h3=+1.378h4=-5.447HA=42.365HB=32.509第二章水准测量491/26/2020)(12BMBMhHHhf=0.045m=45mmmmnfh5812容容hhff附合水准路线高差闭合差调整与高程