1、磁)e川犬辱3 | CHUAN UNIVERSITY水準(zhǔn)測量磁)e川犬辱3 | CHUAN UNIVERSITY水準(zhǔn)測量左講人：項汝四川大學(xué)水利水電學(xué)院零零八年八月磁)e川犬辱3 | CHUAN UNIVERSITY水準(zhǔn)測量磁)e川犬辱3 | CHUAN UNIVERSITY水準(zhǔn)測量川犬第水準(zhǔn)測量磁)e川犬辱3 | CHUAN UNIVERSITY水準(zhǔn)測量磁)e川犬辱3 | CHUAN UNIVERSITY水準(zhǔn)測量本次授課 目的和要求本次授課的重 點與難點分析第三講 水準(zhǔn)測量方法 水準(zhǔn)成果計算 水準(zhǔn)儀的檢驗與校正 水準(zhǔn)測量誤差分析 水準(zhǔn)測量方法 水準(zhǔn)儀滿足的條件3. 4水準(zhǔn)測量方法3. 4.

2、1水準(zhǔn)點水準(zhǔn)點有: 永久點 臨時點水準(zhǔn)測量為了統(tǒng)一全國高程系統(tǒng)和滿足科研、測圖、國家建設(shè)的需要， 測繪部門在全國各地埋設(shè)了許多固定的測量標(biāo)志，并用水準(zhǔn)測 量的方法測定了它們的高程，這些標(biāo)志稱為水準(zhǔn)點(Bench Mark),常用BM表示。辿e川犬辱3 I CHUAN UNIVERSITY3. 4.2 水準(zhǔn)測量的方法連續(xù)水準(zhǔn)測量原因：當(dāng)高程待定點離開已知點較遠(yuǎn)或高 差較大時，僅妥置一次儀器進行一個測站的工作就不能測 出兩點之間的高差。這時需要在兩點間加設(shè)若干個臨時立 尺點，分段連續(xù)多次安置儀器來求得兩點間的高差。這些 臨時加設(shè)的立尺點是作為傳遞高程用的，稱為轉(zhuǎn)點，一般 用符號TP表示。水準(zhǔn)測量9

3、連續(xù)水準(zhǔn)測量模擬Hp = Ha4 hAPe川犬第SICHUAN UNIVERSITY水準(zhǔn)測量水準(zhǔn)測量在第一測站上的觀測程序為：安置儀器，使圓水準(zhǔn)器氣泡居中；照準(zhǔn)后視（A點）尺，并轉(zhuǎn)動微傾螺旋使水準(zhǔn)管氣泡精確居 中，用中絲讀后視尺讀數(shù)al=2. 036#記錄員復(fù)誦后記入手簿。（3）照準(zhǔn)前視（即轉(zhuǎn)點TP1）尺，精平，讀前視尺讀數(shù) bl=l. 547.記錄員復(fù)誦后記入手簿，并計算出A點與轉(zhuǎn)點TP1 之間的高差：hl - 2. 036-1. 547=+ 0. 489填入高差欄。水準(zhǔn)測量手薄見表SICHUAN UN I VERS I TY觀測要求(1) 水準(zhǔn)儀安置在離前、后視距離大致相等之處。(2) 為

4、及時發(fā)現(xiàn)錯誤，通常釆用“兩次儀器高法”或 “雙面尺法”。兩次儀器高法：高差之差hb-h具Mt5mm8川犬第SICHUAN UNIVERSITY8川犬第SICHUAN UNIVERSITY水準(zhǔn)測量3. 4. 3水準(zhǔn)測量注意事項表22水準(zhǔn)觀測的主要技術(shù)要求等級水準(zhǔn)儀 的型號視線長度/m前后視 較差/m前后視 累計差/m視線離地面 最低高度 /m基本分劉、輔助分劃或 熬面紅面讀數(shù)較差 /mm基本分劃、輔助分劃或 黑面紅面所測高差較差 /mm三等DSi100360.31.01. 5ds3752.03. 0四等ds310051002305.0五等ds3100人致相等注：三、四等水準(zhǔn)測歌采用變動儀器高度觀

5、測單而水準(zhǔn)尺時所測的兩次高差較差應(yīng)與照面、紅面所測 高弟之差的復(fù)求相同。由于測量誤差是不可避免的，我們無法完全消除其影響。但是 可采取一定的措施減弱其影響，以提高測量成果的精度。同時 應(yīng)絕對避免在測量成果中存在錯誤，因此在進行水準(zhǔn)測量時， 應(yīng)注意以下各點：、觀測前對所用儀器和工具，必須認(rèn)真進行檢驗和校正。(2) 、在野外測量過程中，水準(zhǔn)儀及水準(zhǔn)尺應(yīng)盡量安置在堅實 的地面上。三腳架和尺墊要踩實，以防儀器和尺子下沉。、前、后視距離應(yīng)盡量相等，以消除視準(zhǔn)軸不平行水準(zhǔn)管 軸的誤差和地球曲率與大氣折光的影響。e川犬辱s I CHUAN UNIVERSITY水準(zhǔn)測量、前、后視距離不宜太長，一般不要超過10

6、0m視線高度應(yīng)使上、中、 卞三絲都能在水準(zhǔn)尺上讀數(shù)以減少大氣折光影響。(5)、水準(zhǔn)尺必須扶直不得傾斜。使用過程中，要經(jīng)常檢查和清除尺底泥 土.塔尺銜接處要卡住，防止二、三節(jié)塔尺下滑.、讀完數(shù)后應(yīng)再次檢查氣泡是否仍然吻合，否則應(yīng)重讀.(7)、記錄員要復(fù)誦讀數(shù)，以便核對。記錄要整潔、清楚端正。如果有錯, 不能用橡皮擦去而應(yīng)在改正處劃一橫，在旁邊注上改正后的數(shù)字.、在烈日下作業(yè)要撐傘遮住陽光避免氣泡因受熱不均而彩響其穩(wěn)定性.3.4. 4水準(zhǔn)測量的檢核方法1測站檢核為了確保觀測高差正確無誤，須對各測站的觀測高差進行檢核，這種檢 核稱為測站檢核.常用的檢核方法有兩次儀器高法和雙面尺法兩種： 兩次儀器離法

7、兩次儀器高法是在同一測站上用兩次不同的儀器高度，兩次測定高差. 即測得第一次高差后，改變儀器高度約lOan以上，再次測定高差.若兩次 測得的高差之差未超過5mm,則取其平均值作為該測站的觀測高差.否則需 重測.雙面尺法雙面尺法是在一測站上，儀器高度不變，分別用雙面水準(zhǔn)尺的黑面和紅 面兩次測定高差.若兩次測得高差之差未超過5mm,則取其平均值作為該測 站的高差.否則需要重測.水準(zhǔn)測量水準(zhǔn)測量水準(zhǔn)測量“兩次儀器高法：立尺，尺中間安置水準(zhǔn)儀，粗平照準(zhǔn)后視尺，精平，讀數(shù)照準(zhǔn)前視尺，精平，讀數(shù)計算高差變動儀器高（升或降大于10cm）再觀測 高差互差不大于± 5mm時，取平均值JO e川犬第水準(zhǔn)

8、測量S I CHUAN UNIVERSITY“雙面尺法（黑面.紅面）：用雙面尺，每尺均讀黑、紅面讀數(shù)立尺，尺中間安置水準(zhǔn)儀，粗平瞄準(zhǔn)后視尺黑面，精平，讀數(shù)瞄準(zhǔn)前視尺黑面，精平，讀數(shù)瞄準(zhǔn)前視尺紅面，精平，讀數(shù)瞄準(zhǔn)后視尺紅面，精平，讀數(shù)黑面：以零開始刻劃紅面：一尺從4687開始刻劃，另一尺從4787開始紅黑面計算高差理論上相差0. Im水準(zhǔn)測量SICHUAN UN I VERS I TY水準(zhǔn)測量水準(zhǔn)測量2.路線檢核雖然每一測站都進行了檢核，但一條水準(zhǔn)路線是否有錯還是沒有保證. 例如，在前、后視某一轉(zhuǎn)點時，水準(zhǔn)尺未放在同一點上，利用該轉(zhuǎn)點計算的 相鄰兩站的高差雖然精度符合要求，但這一條水準(zhǔn)路線卻含有

9、錯誤，因此必 須進行路線檢核。水準(zhǔn)路線檢核方法一般有以下三種：（1）附合水準(zhǔn)路線水準(zhǔn)路線從已知水準(zhǔn)點BM1 （起始點）出發(fā)，沿著待定點進行水準(zhǔn)測量，最 后測到已知水準(zhǔn)點BM2 （終點），這樣的水準(zhǔn)路線稱為附合水準(zhǔn)路線.£ h理=H終一H始（4）實測的高差與已知高差一般不可能完全相等，其差值稱為高差閉合差fh:8川犬垮SICKUAN UNIVERSITY存珈-（H終-如）閉令水準(zhǔn)路線由BM5出發(fā)，沿環(huán)線進行水準(zhǔn)測量，最后回到原水準(zhǔn)點BM5上，稱為 閉合水準(zhǔn)路線路線上各點之間高差的代數(shù)和應(yīng)等于零，即：£h理=0（6）如不等于零，則高差閉合差為：存支水準(zhǔn)路線由一水準(zhǔn)點BM8出發(fā)，

10、既不附合到其他水準(zhǔn)點上，也不自行閉合，稱 為支水準(zhǔn)路線支水準(zhǔn)路線要進行往返觀測，往測高差與返測高差觀測值的代數(shù)和刀h往 + Eh返理論上應(yīng)為零。如不等于零，則高差閉合差為：2)存 +皈<c)3. 5水準(zhǔn)測量的成果計算3.5.1水準(zhǔn)測量的精度要求fh容=士40療 仏=±12啟建筑工程中對水準(zhǔn)測量的精度要求，一般規(guī)定為:平地(mm) (2. 12)山地(mm) (2. 13)式中fh容為高差閉合差的容許值；L為水準(zhǔn)路線長度，以k(n為單位；n 為水準(zhǔn)路線測站數(shù).當(dāng)?shù)匦纹鸱^大，每lkm水準(zhǔn)路線超過16個測站時 按山地計算容許閉合差。水準(zhǔn)測量水準(zhǔn)測量水準(zhǔn)測量352水準(zhǔn)測量成果計算計算

11、步驟如下(以附合水準(zhǔn)路線為例)：計算實測高差之和Eh測與理論高差斤理=円終一H始計算高差閉合差/丸-g HQ計算容許閉合差fhL= ±12n如果| fh | J | fh容| ,則其精度符合要求，可做下一步計算.計算高差改正數(shù)高差閉合差的調(diào)整方法和原則：按與測站數(shù)或與距離成正比的分配原則,各測段的改正數(shù)為:改正數(shù)的符號與閉合差的符號相反 每一測站的改正數(shù)為：檢核S v=-fh矗e川犬普S I CHUAN UNIVERSITY水準(zhǔn)測量計算改正后高差h改各測段觀測高差hi分別加上相應(yīng)的改正數(shù)后vi,即得改正 后高差:hlgt=hl+vlh2改=h2+v2hi改=hi+vi改正后的高差代數(shù)

12、和，應(yīng)等于高差的理論值，即: £11總=Eh理水準(zhǔn)測量如不相等，說明計算中有錯誤存在。e川犬普S I CHUAN UNIVERSITY待定點高程計算測段起點高程加測段改正后高差，即得測段終點高程, 以此類推。最后推出的終點高程應(yīng)與該點的已知高程相等。 即：Hl=HA+hl總H2=Hl+h2總HA （算）=HA（已知）計算中應(yīng)注意各項檢核的正確性。水準(zhǔn)測量SIGHUAN UN I VERS I TY對于閉合水準(zhǔn)路線計算步驟類似于附合水準(zhǔn)路線，以下例說 明其計算步驟：計算步驟如下.卅算實測高差之和£h測=-0. 017m理論高差：Eh理=0計徉高差閉合差0- 017m計算容許閉

13、合差 口容=±1211= =±12v/32=±68mm因為| fh | <= | fh容| ,故其精度符合要求，可做下一步計算。SIGHUAN UN I VERS I TY水準(zhǔn)測量點號測站ni < 站實測 Wjhi (n)侖濫改正數(shù)Vi()改正示磁 h 改(b)rW|WH(«)備注BMA11-1.3520.006-1.34651.732已知點182.1580.0042.16250.386262.5740.0032.57752.54837-3.3970.004-3.39355.125BMA51.732已知點z32 0.0170.0173計算高差

14、改正數(shù)高差閉合差的調(diào)整方法和原則與符合水準(zhǔn)路線的方法一樣。本例各測段 改正數(shù)Vi計算如下：vl=-(fh/En) Xnl=- (-17/32) X 11=6mmv2=-(fh/En) Xn2=(-17/32) X8=4mm檢核 E v=-fh=0. 017m點號測站ni (姑 )實測高差hi(m)海蓋改正Jftvi ( m)改正后海蓋h A(m)島程H(m)備注BMA11-1.3520.006-1.34651.732已知點182.1580.0042.16250.386262.5740.0032.57752.54837 3.3970.004-3.39355.125BMA51.732已知點Z32-

15、0.0170.017D(5)計算改正后高差h改各測段觀測高差hi分別加上相應(yīng)的改正數(shù)后vi,即得改正后高差: hl 改=hl+vl =-1.352+0.006=-1.346mh2t=h2+v2 =2.158+0.004=2.162mhi=hi+vi改正后的高差代數(shù)和，應(yīng)等于高差的理論值0,即: Sh&= 0如不相等，說明計算中有錯誤存在.SIGHUAN UN I VERS I TY點號測站ni(站實測禹卑hi(m)vi (m)改正啟高 望 g (m)«WH(m)備注BMA11-1.3520.006-1.34651.732已知慮182.1580.0042.16250.38626

16、2.5740.0032.57752.54837-3.3970.004-3.39355.125BMA51.732已知點V2-n ni7n ni7n水準(zhǔn)測量(6)待定點高程計算測段起點高程加測段改正后高差，即得測段終點高程，以此類推. 最后推出的終點高程應(yīng)與起始點的高程相等.即：Hl-HA+hl總51 732-1. 346=50. 386mH2=Hl+h2總=50. 386+2. 162=52. 548mHA (算)=HA(已知)=51. 732m 計算中應(yīng)注意各項檢核的正確性.點號測站ni(站)實測商於hi(m)商怎改正數(shù) vi < m>改正后再2 hA (m)高程H(m)餉注BMA

17、11-1.3520.006-1.34651.732己知點182.1580.0042.16250.386262.5740.0032.57752.54837-3.3970.004-3.39355.125BMA51.732已知點z320.0170.0170r/V,V n3. 6水準(zhǔn)儀的檢驗與校正3. 6. 1水準(zhǔn)儀應(yīng)滿足的幾何條件為了保證儀器提供一條水平視線，水準(zhǔn)儀的四條主要 軸線：望遠(yuǎn)鏡視準(zhǔn)軸ZZ、水準(zhǔn)管軸LL、圓水準(zhǔn)器軸1/ 1/ 和儀器豎軸VV 應(yīng)滿足以下條件：圓水準(zhǔn)器軸1/ 1/應(yīng)平行于豎軸VV; z水準(zhǔn)管軸LL應(yīng)平行于視準(zhǔn)軸ZZ;十字絲橫絲應(yīng)垂直于儀器豎軸VV.儀器出廠前都經(jīng)過嚴(yán)格檢查，均

18、能滿足條件，但經(jīng)過長期使用或某些震動，軸線間的關(guān)系會受到破壞.為此，測量之前必須對儀器進行檢驗校正.3.6. 2水準(zhǔn)儀的檢驗和校正K圓水準(zhǔn)器軸平行于儀器豎軸的檢驗與校正檢驗方法：旋轉(zhuǎn)腳螺旋使圓水準(zhǔn)氣泡居中，之后將儀器 水平旋轉(zhuǎn)180。,氣泡仍居中則正常，否則需要校正（圓水 準(zhǔn)器的檢驗與校正）。2、望遠(yuǎn)鏡十字絲橫絲垂直于儀器豎軸的檢驗檢驗方法：瞄準(zhǔn)一固定點，轉(zhuǎn)微動螺旋使儀器水平旋轉(zhuǎn)， 若點始終沿橫絲移動，則水平；否則需校正（十字絲的檢驗 與校正）。3 ICHUAN UNIVERSITY3.水準(zhǔn)管軸平行于望遠(yuǎn)鏡視準(zhǔn)軸的檢驗校正i角誤差（管水準(zhǔn)器的檢驗與校正）SICHUAN UN I VERS I

19、TY7K準(zhǔn)測量3.7水準(zhǔn)測量的誤差分析包括儀器誤差、觀測誤差.外界環(huán)境的影響。一、儀器誤差儀器校正后的殘余i角誤差：原因：i角誤差檢校后的殘余值方法：觀測時注意使前.后視距相等，可消除或減弱其影響。 水準(zhǔn)尺誤差：原因：水準(zhǔn)尺分劃不準(zhǔn)確、尺長變化.尺彎曲等。方法：檢驗水準(zhǔn)尺上真長與名義長度，加尺長改正數(shù)； o水準(zhǔn)尺的零點差：一測段中釆用偶數(shù)站到達方式予以消除。讀數(shù)誤差 水準(zhǔn)尺傾斜（尤其注意前后傾斜）視差的影響這些誤差須嚴(yán)格認(rèn)真操作、讀數(shù)，來避免誤差的影響迤e川犬孚S I CHUAN UNIVERSITY水準(zhǔn)測量三、外界環(huán)境的影響 儀器下沉：（在軟土或植被上時容易發(fā)生下沉）采用“后一前- 前一后”

20、,的觀測順序，可以削弱其影響。 尺墊下沉：采用往返觀測取觀測高差的中數(shù)可以削弱其影響。地球曲率和大氣折光影響：地球曲率影響：（前后視距相等來消除，即地球曲率對前后尺 讀數(shù)影響相同）大氣折光影響：（由于大氣折光，視線會發(fā)生彎曲。越靠近地 面，光線折射的影響也就越大。因此要求視線要高于地面0. 3m以 上，前后視距相等也可消減該影響）溫度影響：觀測時應(yīng)注意撐傘遮陽。水準(zhǔn)測量SICHUAN UN I VERS I TY3.8自動安平水準(zhǔn)儀及數(shù)字水準(zhǔn)儀簡介1精密水準(zhǔn)儀(DS1)采用光學(xué)測微器讀數(shù)，儀器整體結(jié)構(gòu)穩(wěn)定2自動安平水準(zhǔn)儀內(nèi)部有自動安平補償器，無須管水準(zhǔn)器和微傾螺旋，提高整平效率3激光水準(zhǔn)儀 裝發(fā)射激光的裝査，用激光束代替望遠(yuǎn)鏡水平視線4數(shù)字水準(zhǔn)儀用傳感器代替人眼觀測，獲得水準(zhǔn)尺的影像，對彩像處理獲得高差 信息。注：這幾類水準(zhǔn)儀都必須與配套的水準(zhǔn)尺一起使用.SICHUAN UN I VERS I TY水準(zhǔn)測量7. 水準(zhǔn)測量的方法當(dāng)高程待定點離已知點較遠(yuǎn)或高差較大時，需要加設(shè)轉(zhuǎn)點，分段連續(xù) 多次安置儀器來求得兩點間的