工程水准测量

水准测量学习目标：通过本项目的学习，同学们能依据《国家三、四等水准测量规范》、《城市测量规范》及其它行业测量技术规范，进行四等及以下水准测量技术设计，能使用S3级水准仪，能完成四等及以下水准测量生产性实训教学任务，初步具备检查水准测量成果的能力具有工作正确应用水准测量原理及作业方法，完成测区四等水准测量、图根水准测量及场地高程测量。本项目主要由水准测量方案设计、水准测量原理、水准仪及水准标尺、水准仪与水准标尺的检校、四等水准测量、水准测量的误差分析、数字水准仪等学习任务组成。一、水准测量方案设计水准测量技术设计是根据工程建设要求，结合测区的具体情况，设计水准点的位置和水准网的布设形式，选用适当的作业方法和仪器、制定水准测量作业计划，解决生产组织、实施和成果验收等一系列生产管理和技术管理问题，从经济、技术等方面制定的重要技术文件。技术设计是关系水准测量全局的重要环节，对多、快、好、省完成水准测量任务具有重要的指导作用。进行水准测量技术设计必须严格依据测量技术规范，结合测区自然地理、人文经济状况，综合应用水准测量知识，制定具有针对性的指导水准测量实施的技术路线、技术方案及人、财、物保障措施。1、高程测量的方法ABABABhHHbah2、水准网的布设（一）水准网布设的形式水准网布设的基本形式包括附合水准路线、闭合水准路线和支水准路线，以及由基本形式组合成的水准网形式。支水准路线BM121BM234闭合水准路线附合水准路线BM1BM2123（二）水准网布设的要求水准网布设必须布设原则的要求，根据需要及测区实际情况，明确水准网等级，按等级要求进行设计、精度估算和优化设计，从经济、技术、安全等方面提出人力资源安排，技术路线、技术方法和安全、质量技术保证措施，为后续工作干什么、怎么干，工作达到的标准和目标提出详尽、全面，有针对性和指导作用的技术设计文件。技术设计不仅具有重要的现实意义，而且对今后成果的利用具有参考借鉴作用。水准网布设采用由高级到低级、从整体到局部逐级控制、逐级加密的原则，按照统一的技术标准，为满足测图、工程建设及特殊工程需要，高程控制点必须有足够的精度和合适的密度。国家水准网分一、二、三、四等进行布设，《城市测量规范》、《工程测量规范》将水准测量依次分为二、三、四等3个等级，水电测量规范还有五等水准测量。国家一等水准网布设略图我国一等水准网由289条路线组成，其中284条路线构成100个闭合环，共计埋设各类标石近2万余座。2．水准点布设的密度水准点类型间距布设要求基岩水准点500公里左右只设于一等水准路线，在大城市和地震带附近应于增设，基岩较探地区可适当放宽。每省(市、自治区)至少两座。基本水准点40公里左右；经济发达地区20～30公里；荒漠地区左右一、二等水准路线上及其交叉处；大．中城市两侧及县城附近。尽量设置在坚固岩层中。普通水准点4～8公里；经济发达地区2～4公里；荒漠地区1公里左右。地面稳定，利于观测和长期保存的地点；山区水准路线高程变换点附近；长度超过的隧道两端，跨河水准测量的两岸标尺点附近。水准路线上，每隔一定距离应埋设稳固的水准点。水准点分为基岩水准点、基本水准点、普通水准点等类型，在城镇和建筑区还有墙角水准标志。各种水准点的间距及布设要求，应符合《国家一、二等水准测量规范》规定，见表1.1.1。表1.1.1水准点布设密度3．水准路线命名及水准点编号水准路线以起止地名的简称定为线名，起止地名的顺序为“起西止东”、“起北止南”，环线名称，取环线内最大的地名后加“环”字命名。一、二、三、四等等水准路线的等级，各以罗马字Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ书于线名之前表示。路线上的水准点．应自该线起始水准点起，取数字l、2、3……按序编号，环线上点号顺序取顺时针方向，点号书于线名之后。基岩水准点除了按以上规定编号外，并应在名号前加写地名和“基岩点”三字。基本水准点须在点号后右下角书写“基”字，上、下标分别再书以“上”和“下”字。水准支线以所测高程点名称后加“支”字命名。支线上的水准点，接起始水准点到所测高程点方向，以数字l、2、3……顺序编号。利用旧水准点时，可使用旧名号。若重新编定时，应在新名号后以括号注明该点埋设时的旧名称。水准点“Ⅰ郑徐19基”表示该点为郑州至徐州一等水准路线，从西到东第19个基本水准点，该点埋设基本水准标石。图根点在生产中常采用边选点、边编号的方法进行，一般由作业组按流水线编号，在数字前冠字母（是作业组设定的代码）的形式进行编号，如“A128”、“B038”4．水准测量的精度测量等级一等二等三等四等0.451.03.05.01.02.06.010.0MWM每公里水准测量的偶然中误差和每公里水准测量的全中误差一般不得超过表1.1.2规定的数值。MWM二、水准测量技术设计的方法技术设计是根据工程建设对测量的要求，结合测区的情况、作业单位技术力量，拟定科学、经济、合理的最佳布设方案，制定正确的技术路线，解决水准测量全过程的一系列生产技术问题。设计前需要通过网络、现场调研等方式，在踏勘、调查研究的基础上收集资料，分析资料的利用价值，为下一步教学方案设计提供基础。（一）搜集资料（1）测区内1：1万~1：10万地形图及其它大比例尺地形图、交通图、影像图。（2）有关测区的气象、地质、水文等资料。（3）已有的控制测量成果，包括水准网图、水准点点之记、成果表、技术总结等，需要联测的其它固定点。（4）现场踏勘了解已有控制点标志的保存完好情况。（5）调查测区交通便利、物资供应等经济状况。若在少数民族地区，则应了解民族的风俗习惯。（二）设计要求从经济、技术、安全生产等方面进行设计，做到方便使用，安全稳定，长期保存等基本要求。（1）水准路线应尽量沿公路、铁路及其它坡度小的道路布设，以减弱前后视折光误差的影响。（2）水准路线应尽量避免跨越大河、湖泊，沙滩、草地等。（3）水准路线若与高压输电线或地下电缆平行，则应使水准路线在输电线或电缆50m以外布设，以避免电磁场对水准测量的影响。（4）布设水准网时，应考虑日后水准测量进一步加密，并应注意已有水准测量成果的充分利用。（5）水准环线或附合路线长度、水准点间距要求符合规范规定。（6）由于工程急用建立的假定高程系统，应与国家水准点进行联测，以求得高程系统的统一。（三）图上设计及技术设计书编写根据测区的规模大小，水准网的设计应在适当比例尺地形图上进行。图上设计的主要程序如下：（1）将主要居民地、铁路、公路与较大河流，以不同的颜色在地形图上标出来。（2）将已知的水准路线和水准点，按等级以不同颜色分别标绘在地形图上。（3）按照逐级布设的原则，先进行高等级水准路线的设计，后进行低等级水准路线的设计。（4）水准路线确定后，根据水准点密度、测段长度、线路总长的要求，按“下棋”方式在图上概略确定水准点的位置。（5）进行设计方案的精度估算。精度估算不符合要求，需要通过路线增删、图形改变等试验修正，使其在经济合理的条件下，布设较为合理的控制网。（6）编写技术设计书。技术设计书的编写要点技术设计书是技术设计需要上交的重要成果，主要包括以下几方面的内容：作业目的、任务范围及来源；测区的自然、地理条件；测区已有测量成果情况，标志保存情况，对已有成果的评价、分析利用情况；高程基准和起算点情况；布网依据的规范；与高等级水准点的联测方案；水准网精度估算或优化设计；现场踏勘报告；标石类型；人员组织、作业安排、工作量及进度计划；质量保证措施；提交成果；各种设计图表；专家审核及主管部门的审批意见。三、实地选点与设立标志图上设计完成后，即可根据设计图到实地选定水准路线和水准点位置，并将选定的水准点位置用水准标石或其它标记在实地固定下来。选点与设立标志是非常重要的一项工作，选点、埋石结束后，要编写选点报告，并进行质量评价。选点质量评价标准见表1.1.2.水准点位置的选定除满足设计要求外，要确保选定的水准点稳定安全、长期保存、便于使用。为此，水准点要避免设在沙滩、沼泽、沙土、滑坡、地下水位较高等有变形、土质松软、易被淹没、易受震动、隐蔽陡峭的地区。表1.1.3选点质量评价标准优（90~100分）良（75~89分）权P选线和选点线路和点位选择优良，易于寻找，便于观测和长期保存。线路和点位选择恰当，易于寻找，便于观测和长期保存。0.4旧点检找查找认真，交代清楚。查到的旧点可靠，且利用率高。需重绘点之记和重办委托保管的均已办理。查找认真，交代清楚。查到的旧点可靠，需重绘点之记和重办理保管的均已办理。0.15点之记及线路图内容真实，项目齐全。绘制准确，清晰美观，符号正确，文字清晰。内容真实，项目齐全。绘制准确，文字清晰。0.25选点报告内容确切，说明详细，编写齐全，建议具体可行，文字简练。内容确切，说明较详细，编写项目齐全，建议具体可行，文字清晰。0.2埋标造石绘制点之记水准点选定之后，即可进行水准标石或标记的埋设工作。水准标石是永久保存水准测量成果的固定标志，供控制测量和地形测量使用。。对工程建设的需要临时增设的水准点，由于没有长期保存的价值，通常以木桩、铁钉及其它标记作为临时性水准点。点之记是记载控制点位置和标石结构情况的资料，包括点名、等级、点位略图、交通图、与方位物之间的关系和点位说明等内容。点之记作为日后寻找水准点的簿册，一定要做到方位物选择恰当，点位略图、点位说明与实地一致。方位物应选取三个永久性固定地物，与方位物距离量取至厘米，点位略图如图1.1.8所示；点位说明先叙述概略位置，再详细叙述控制点与三个方位物的关系，距离要说明量至方位物的部位。点之记按规定格式填制。埋标造石绘制点之记埋标造石绘制点之记四、水准测量原理及方法1、水准测量原理2、水准仪与水准尺3、水准仪的技术操作4、普通水准测量5、四等水准测量1、水准测量原理水准测量的基本测法是：在下图中，已知A点的高程为HA，只要能测出A点至B点的高程之差，简称高差hAB。则Ｂ点的高程HB就可用下式计算求得：hAB=后视读数–前视读数HB=HA+hAB有时安置一次仪器须测算出较多点的高程，可先求出水准仪的视线高程，然后再分别计算各点高程，从图中可以看出：视线高Hi=HA+aＢ点高程HB=Hi-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、水准仪与水准尺1、DS3水准仪的构造2、自动安平水准仪的构造3、电子水准仪的构造（一）水准仪构造图DS3水准仪的构造示意图水准仪由望远镜、水准器和基座三部份组成。在进行水准测量时，水准仪能产生一条水平视线，并能瞄准水准尺进行读数。132765498101412131115161.微倾螺旋；2.分划板护罩；3.目镜；4.物镜调焦螺旋；5.制动螺旋；6.微动螺旋；7.底板；8.三角压板；9.脚螺旋；10.弹簧帽；11.望远镜；12.物镜；13.管水准器；14.圆水准器；15.连接小螺钉；16.轴座自动安平水准仪的构造示意图768543210121134557778912131111101091.望远目镜2.圆水泡校正螺丝3.圆水泡4.基座底板5.脚螺旋6.水平度盘7.望远镜水平微动螺旋8.望远镜物镜座9.望远镜调焦手轮10.粗瞄准器11.圆水泡观察棱镜12.掀钮13.目镜卡环自动安平水准仪与普通光学水准仪大致相同，但由于采用了摩擦制动技术，所以在构造上没有制动螺旋；另一方面仪器采用了自动补偿，这使得仪器能够使视准轴实现自动水平。使用时为了确保自动补偿器能够起到补偿作用，整平圆水准气气泡之后，在读数之前只要按一下掀钮，若标尺影像上下稍微摆动，最后十字丝横丝恢复原来位置，则补偿器处于正常工作状态，视线水平，就可以读数了，因此大大提高了观测速度和观测精度。1电子水准仪的构造示意图电子水准仪是集光、电、机为一体的水准测量仪器。电子水准仪利用电子图像处理技术来获得测站高程和距离，并能自动记录。仪器内置测量软件包，功能包括测站高程连续计算、测点高程计算、路线水准平差、高程网平差及断面计算，多