建筑工程测量-项目二高程测量

2.1水准测量的原理2.2水准仪的认识和使用2.3水准测量的实施方法项目二高程测量2.4水准测量内业计算2.5水准仪的检验与校正2.6水准测量的误差及注意事项2.1水准测量的原理利用一条水平视线，并借助于竖立在地面点上的标尺，来测定地面上两点之间的高差，然后根据其中一点的高程推算出另外一点高程的方法。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，则无法测定两点的高差。一测站高程计算方法:水准测量方向——A→BA尺——后视尺，读数a——后视读数B尺——前视尺，读数b——前视读数测站：每安置一次仪器，观测两点间的高差称为一个测站hAB=a－bHB=HA+hAB1、高差法：hAB=后视读数-前视读数注意：hAB书写其下标的顺序是固定的，不能随意变换。hAB表示从A到B的高差；hBA表示从B到A的高差。问题一如果A点尺的读数比B点尺的读数大，则A、B两个点哪个点的高程高？本身高差hAB有正有负。当ab时，hAB为正，B点高于A点，为上坡。当ab时，hAB为负，B点低于A点，为下坡。Hi=HA+a2、视线高法：HB=Hi-b问题二在水准测量中设A为后视点,高程为60M，测得后视读数为1.124m；测得前视点B、C读数分别为1.428m、1.465,则B、C点的高程分别为？hAB=1.124m-1.428m=-0.304m解：hAC=1.124m-1.465m=-0.341mHB=60m+(-0.304)=59.696mHC=60m+(-0.341)=59.659m2.2.1微倾式水准仪的构造望远镜水准器基座根据水准测量的原理,水准仪的主要作用是精确地提供一条水平视线，并能照准水准尺进行读数.因此水准仪主要由望远镜、水准器和基座三部分组成。2.2水准仪的认识和使用DS05、DS1、DS3、DS10、DS201、望远镜望远镜主要由物镜、目镜及十字丝分划板组成视准轴CC：物镜光心与十字丝交点的连线作用:提供一条水平视线中丝：读数基准上丝下丝竖丝中丝望远镜的十字丝竖丝：照准目标视距丝：测定视距2、水准器水准器是用来指示水准仪的视准轴是否水平或竖轴是否铅垂的一种装置。水准器依形状分为圆水准器和管水准器。当气泡居中时,圆水准轴就处于铅垂位置，仪器粗平。1)圆水准器圆水准轴：通过零点和球心的连线L′L′2)、管水准器通过零点的切线称为水准管轴，用LL表示当气泡居中时，管水准轴（视准轴）就处于水平位置，仪器精平。3、基座基座的作用是支撑仪器上部，并通过中心螺旋与三角架连接。基座主要由轴座、脚螺旋、连接板构成。基座上的脚螺旋用于调节圆水准气泡(初平）。望远镜基座三脚架VV水准器物镜目镜圆水准器管水准器水平制动螺旋脚螺旋准星照门校正螺丝微倾式水准仪的外观图片：物镜调焦螺旋脚螺旋水平微动螺旋目镜调焦螺旋微倾螺旋三脚架符合气泡观察窗2.2.2水准尺和尺垫标准水准尺为一对双面尺，长度为3m黑色面（主尺）尺底为零；红色面（辅助尺）尺底为4487mm/4587mm或4687mm/4787mm由两节以上套接而成，可以伸缩，长度有2m和5m两种。塔尺尺底为零刻划，尺面刻划为黑白格相间，每格宽度为1cm或0.5cm，分米处有数字注记。塔尺双面尺生铁铸成，一般为三角形，上部中央有一凸起的半圆球体，下部有三个支脚。作用：转点处放置尺垫，防止水准尺下沉。尺垫脚架连接螺旋伸缩螺旋脚尖架头安置仪器粗略整平瞄准水准尺精确整平读数2.2.3微倾水准仪的技术操作1.安置仪器1)选择坚固、平坦、空阔的地方打开三角架，使三角架的三条腿近似等距，架设高度应该适中，架头应该大致水平，架腿制动螺旋应该固紧；2)打开仪器箱，双手取出水准仪，将仪器小心地安置到三角架顶面上，用一只手握住仪器，另一只手松开三脚架中心连接螺旋，将仪器固定在三脚架上；2.粗平:目的是使仪器竖轴大致铅垂，视准轴粗略水平。注意：调节三个脚螺旋使圆水准器气泡居中，气泡移动的方向始终与左手大拇指的运动方向一致。1233123123、照准目镜调焦：将望远镜对着明亮的背景转动目镜调焦螺旋使十字丝清晰粗略瞄准：转动望远镜用照门和准星瞄准水准尺，制动精确瞄准：转动物镜螺旋进行对光，使目标清晰，再转动微动螺旋，使竖丝对准水准尺瞄准水准尺注意必须消除视差！视差是精确瞄准后，眼睛在目镜前上下微动，若发现十字丝横丝在水准尺上的位置也随之移动，这种现象称为视差。视差产生的原因是水准尺通过物镜组所成的影像与十字丝平面不重合。消除视差的方法先转动目镜调焦螺旋，使十字丝最清晰，称为“目镜调焦”；然后转动物镜调焦螺旋，使目标像最清晰，称为“物镜调焦”；最后眼睛上下稍微移动，如果没有发现目标和十字丝之间有相对位移，则视差消失。望远镜对准天空(或明亮背景)旋转目镜调焦螺旋，使十字丝分划板清晰。望远镜对准标尺，旋转物镜调焦螺旋，使标尺像清晰。4、精平微倾螺旋在每次读数之前，都应注视符合水准气泡观测窗，转动微倾螺旋使水准管气泡居中，即符合水准器的两端气泡影像对齐，只有当气泡已经稳定不动而又居中的时候，水准管轴才处于水平，视准轴亦水平，即提供了一条水平视线。左侧影响移动方向与右手大拇指转动方向相同5.读数（从小向大读）：在视线水平时，用望远镜十字丝的横丝在尺上读数，步骤如下：使用水准尺前一定要认清刻划特点先估读mm位m位与dm位直读标尺上的数字cm位通过数格子读出将以上所有数值相加0317047750045264自动安平水准仪没有水准管与微倾螺旋2.2.4自动安平水准仪的技术操作2.3水准测量的实施方法用水准测量方法测定时，高程达到一定精度的高程控制点，称为水准点（BM）。2.3.1水准点为了统一全国的高程系统和满足各种测量的需要，测绘部门在全国各地埋设了许多高程标志作为水准点水准点按照精度的高低分为一、二、三、四等，称为国家等级水准点，埋设永久性标志。实际工作中常在国家等级水准点的基础上进行补充和加密，得到精度低于国家等级要求的水准点，这个测量工作称为普通水准测量。转点(TP或ZD):设置的临时点（如果不稳固，上面放置尺垫），起到传递高程的作用。测段：测定两水准点高差所需测站的总和。水准路线分类：水准路线：将若干个水准点按施测前进的方向连接起来，称为水准路线。附合水准路线闭合水准路线支水准路线：已知点到另外已知点：已知点到相同已知点：已知点往返测如下图所示，在两待测高差水准点A和P之间，设置两个若干个转点，经过连续多站的水准测量，测出A、P两点之间的高差。1）在A点前方适当位置，选择转点T1，放上尺垫，在A、T1点上分别立水准尺。在距A和T1大致相等的1处安置水准仪，调节圆水准器，使仪器粗平。2）照准后视点A上水准尺，精确整平，读数a1，记入表中后视读数栏。3）旋转望远镜，照准前视点T1上水准尺，精确整平，读数b1记入1点前视读数栏内。4）计算A至T1点高差h1，记入测站1的高差栏内。至此完成第一个测站的观测。5）在1点前方适当位置，选择转点T2，放上尺垫，将A点水准尺移至T2点，T1点水准尺不动，将水准仪由1处移动至T1和T2点大致相等的2处。将水准仪粗平后按照上述步骤再操作一次，观测并计算出T1至T2点高差h2。同理连续设站，直至测出最后一个转点至水准点p之间的高差。2.3.2观测程序连续水准测量高程计算公式：h1=a1－b1，h2=a2－b2，h3=a3－b3，……，hn=an－bn；hAP=h1＋h2＋h3＋……＋hn=Σh；hAP=Σai－Σbi；HP=HA+hAP高差有正负性：上坡为正，下坡为负；观测有顺序性：先后视，后前视，按同一个方向测量下去；高程有传递性：任意点的高程等于已知点的高程加上两点之间高差总和。AP1.4441.324TP21.8220.876TP3TP41.8201.4531.4221.304前进方向1.1341.677TP1水准尺读数测站点号后视前视高差h米高程H米12360.13359.59059.71060.6561.134A1.677-0.543TP1TP11.4441.324+0.1201.8220.876+0.946TP2TP2TP3测站点号水准尺读数高差h米高程H米后视前视A1.134TP11.677-0.543TP11.444TP21.324+0.120TP21.822TP30.876+0.946TP31.820TP41.453+0.367TP41.422P1.304+0.11860.13359.59059.71060.65661.02361.14112345检核计算∑7.6426.6341.008∑a-∑b=1.008∑h=1.008Hp-HA=1.008测站点号水准尺读数高差h米高程H米后视前视1HA1.87850.000T11.4630.41550.4152T11.782T21.3260.45650.8713T21.412T31.780-0.36850.5034T31.168HP1.380-0.21250.291计算校核∑6.2405.9490.291HP-HA=0.291∑a-∑b=0.2911、测站检核：变仪器高法和双面尺法2、计算检核：∑a-∑b=∑hHB-HA=∑h3、成果检核：附合水准路线：∑h理=H终-H始闭合水准路线：∑h理=0按照上述观测方法，若任一测站上的后视读数或者前视读数不正确，或者观测质量太差，都将影响高程的正确性和精度。因此，必须在每个测站上进行测站检核，一旦发现错误或不满足精度要求必须及时重测。3BMABMB12附合水准路线：fh=Σhi－(H终－H起)2.3.3成果校核2、闭合水准路线的成果校核1BM1234闭合水准路线闭合水准路线：fh=Σhi－0=Σhi支水准路线BMA12支水准路线：fh=ｌΣh往ｌ-ｌΣh返ｌ3、支水准路线的成果校核普通水准测量的成果处理就是当外业观测的高差闭合差在容许范围内时，所进行的高差闭合差调整。2.4水准测量内业计算因为外业观测的数据总是含有误差，所以在外业手簿中计算的高程必然不是正确的结果。当测量数据在允许精度范围内时，所观测的数据有效，但是需要对观测值进行改正，由此计算的高程才是正确的。分配原则及方法：高差闭合差调整原则是与水准路线的测段站数或测段长度成正比，将闭合差反号分配到各测段上，并进行实测高差的改正计算。高差闭合差允许值fh容：hiifLLVhiifnnV山地——fh容=±12(mm)nfhfh容时，可以分配高差闭合差高差改正数Vi公式：平坦地区——fh容=±40(mm)LBM－A和BM－B为已知高程水准点，箭头为水准测量前进方向，路线上方的数字为测得的两点间的高差，路线下方数字为该段路线的长度，试计算待定点1，2，3点的高程。2.4.1附合水准路线内业计算1.计算闭合差2.判断闭合差是否超限3.计算各测段观测高差的改正数5.计算各测段的改正后的高差6.计算各点的高程值4.检查闭合差是否分配完ABhHHhhhf4321h容许hhffhfviihiihinnfLLfviivhhi''12'121hHHhHHA；h2AB2h1h31附合水准路线成果计算步骤：3h4计算高差闭合差fh，限差fh允:fh=Σhi－(HB－HA)=4.330-(49.579-45.286)=0.037m=37mmfhfh允，可以分配闭合差:7.4+4.330-0.037+4.293-0.008-0.011-0.008-0.0102.3232.802-2.252+1.42047.60950.41148.159fh允=±40=±40=±109mmL7.4备注+2.694–0.047+2.74154Σ+2.335–0.010+2.345114+1.969–0.011+1.980133–4.385–0.016–4.36918239.039+2.775–0.010+2.78512BM1BM2BM3BMB1高程（m）改正后的高差（m）改正数(m)实测高差(m)测站数（个）测点测段编号ihinnfV39.12034.7