2.1水准测量原理和水准仪构造

建筑工程测量一．水准测量原理二．水准测量仪器和工具（一）基本原理1、高差法利用水准仪提供“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。适用范围：在一个测站上有一个后视读数和一个前视读数水准仪水准尺测站hAB=a-bhAB=HB-HAHB=HA+a-b前视点后视读数前视读数后视点hAB0:B点高于A点hAB0:B点低于A点hAB=0:B点水平A点hAB表示前进方向为从A→B;hBA表示前进方向为从B→A;*两点间高差=“后视读数”-“前视读数”hAB=a-b要测算地面上两点间的高差，所依据的就是一条水平视线，如果视线不水平，上述公式不成立。因此，视线必须水平，是水准测量中要牢牢记住的操作要领。2、视线高法通过仪器的视线高来计算B点高程适用范围：一个测站上有一个后视读数和多个前视读数，在平整土地时常会用到。HB=HA+a-b令Hi=HA+aHB=Hs-biHi为视线高3、连续水准测量在水准路线中加设若干临时立尺点，成为转点（TP）依次连续安置水准仪测定相邻点间的高差，最后取各个高差的代数和，可得到起、终两点间高差。适用范围：两点之间距离较远或者高差较大bahhbahbahbahABnnn222111转点（TP）：起传递高程的作用（一）水准测量工具1、水准尺：即水准测量使用的标尺。水准尺分类：按尺面分为双面尺（红黑面）、单面尺（黑面）；按尺形分为直式尺、塔尺（2m、5m）、折尺（两折）。水准尺刻划：5mm、10mm水准尺零点：0、4687、4787直式尺在尺面上每隔1cm涂有黑白或红白间隔的分格，每分米处注有数字，数字一般是倒写的，以便观测时从望远镜中看到的是正像字。单面尺是在一面有刻划，而双面尺是在两面均有刻划。双面尺的一面是“黑面尺”(主尺)，另一面是“红面尺”(辅尺)。通常用两根尺组成一对进行水推测量，两根黑面尺尺底均从零开始，而红面尺尺底固定数值为4687mm或4787mm开始，此固定数值称为零点差(或红黑面常数差)，目的在于水准仪测量中，以校核读数正确，避免凑数而发生错误。塔尺塔尺是由三节套接而成，不用时把上面两节都套在最下一节之内，其长度仅2m，如果把三节全部拉出可达5m。尺的底部为零点，尺上黑白格相间，每格宽度为1cm，有的为0.5cm，每一米和分米均有注记。塔尺携带方便，但在连接处常会产生误差，一般用于地形测量。在水准测量时水准尺必须保持在铅垂位置，为此在水准尺的侧面设计有水准器，当此水准器气泡居中时，说明水准尺正好处于铅垂位置，此时可以进行正常测量。使用塔尺的注意事项使用前应认清尺子刻划线与数字之间的位置关系，是否为正、倒数字，尺底的数值。对于塔尺，当使用两节以上时应注意两节接口位置是否对准、卡簧是否卡住。尺垫尺垫是用生铁铸成的，一般为三角形，中央有一个突起的半球体，突起的半球体的顶点作为竖直水准尺和标志转点之用。尺垫下面有三个尖脚，以便踏入土中使其稳定。尺垫的作用是防止水准尺的位置和高度发生变化而影响水准测量的精度。（二）水准测量仪器水准仪是水准测量的主要仪器，按其所能达到的精度分为DS05、DS1、DS3及DS10等几种等级。“D”和“S”表示中文“大地”和“水准仪”中“大”字和“水”字的汉语拼音的第一个字母，通常在书写时可省略字母“D”，下标“05”、“l”、“3”及“10”等数字表示该类仪器的精度。一般工程水准测量国家三四等水准测量及一般工程水准测量国家二等测量及其他精密水准测量国家一等水准测量及地震测量主要用途仪器精度DS10DS3DS1DS0.5仪器系列型号一般工程水准测量国家三四等水准测量及一般工程水准测量国家二等测量及其他精密水准测量国家一等水准测量及地震测量主要用途仪器精度DS10DS3DS1DS0.5仪器系列型号mm5.0mm1mm3mm10常用水准仪的等级划分及主要用途S3型和S10型水准仪称为普通水准仪，用于国家三、四等水准及普通水准测量，S05型和S1型水准仪称为精密水准仪，用于国家一、二等精密水准测量。本节主要介绍DS3型水准仪、自动安平水准仪的构造及其使用。DS3型水准仪，它主要由望远镜、水准器、基座等几部分组成，仪器通过基座与三角架连接，支撑在三角架上。1、DS3微倾水准仪的构造望远镜望远镜是用来精确瞄准远处目标(标尺)和提供水平视线进行读数的设备，如图3-4（a）所示。它主要由物镜、目镜、调焦透镜、对光螺旋及十字丝分化板等组成，十字丝分化板是用来准确瞄准目标用的，中间一很长横丝称为中丝，与之垂直的一根丝称为竖丝，与中丝上下对称的两根短横丝称为上、下丝(又称为视距丝)。在水准测量时，用中丝在水推尺上进行前后视读数，用于计算高差，用上、下丝在水准尺上读数，用于计算水准仪至水准尺上的距离(视距测量)。水准器水准器分为圆水准器和管水准器两种。(1)管水准器：它是内壁纵向磨成圆弧状的玻璃管，管上对称刻有间隔为2mm的分化线，管水准器内壁圆弧中心点为管水准器的零点O，过管水准器零点的切线LL平行于视准轴，如图3—5(a)所示。管内装有酒精和乙醚的混合液。当气泡居中时，管水淮器水平，此时若LL平行于视准轴，则视准轴也水平。为提高水准仪管气泡居中精度，在水准仪管上方安装一组符合棱镜，通过符合棱镜的反射作用，把水淮管气泡两端的影像反映在望远镜旁的水准管气泡观测窗内，当气泡两端的两个半像复合成一个圆弧时，就表示水准管气泡居中；(2)圆水准器：它是用于粗略整平仪器的水准器，因水准器顶面的内壁磨成圆球面，顶面中央刻有一个小圆圈，其圆心O成为水准器的零点，为圆水准器的零点，过零点O的法线LL’，称为圆水准器轴。由于它与仪器的旋转轴(竖轴)平行，所以当圆气泡居中时，圆水准器轴处于竖直(铅垂)位置，表示水准仪的竖轴也大致处于坚直位置。由于灵敏度较低，所以只能用于水难仪的粗略整平，为仪器精确置平创造条件。自动安平水准仪不需要水准管和微倾螺旋，只有一个圆水准器，安置仪器时，只要使圆水准器的气泡居中后，借助一种“补偿器”的特别装置，使视线自动处于水平状态。自动安平水准仪正面自动安平水准仪反面自动安平水准仪后面自动安平水准仪反面自动安平水准仪正面（三）水准测量其他工具（三脚架、锤球）DS3微倾水准仪构造1.水准测量原理：高差法、视线高法、连续水准测量2.水准测量仪器和工具：水准尺、尺垫、水准仪、三脚架