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1、第二章 水准测量 学习内容 理解工程测量中被广泛应用的高程测量方法,转点、测站的含义； 掌握水准测量的原理； 熟练操作水准仪与规范及水准测量记录手册的填写。,2.1 水准测量原理 水准测量是利用水准仪提供的水平视线，借助于带有分划的水准尺，直接测定地面上两点间的高差，然后根据已知点高程和测得的高差,推算出未知点高程。 图2.1 水准测量原理示意图,1.高差法: A、B两点间高差h AB为:,2.视线高法 水准仪的水平视线高程Hi :,转点： 传递高程的临时立尺点。 测站： 安置仪器的地方。 水准点(已知高程点、待求高程点),2.2水准测量的仪器和工具 一、 DS3型微倾式水准仪的构造 国产水准
2、仪按精度划分等级，D和S分别为“大地测量”和“水准仪” ，数字05、1、3、10表示精度,一般工程测量中，常用DS3型微倾式水准仪。 DS3主要由1望远镜、2水准器、3基座三部分组成。,（一）、水准仪 1.望远镜 ： 主要由目镜、物镜、调焦透镜、十字 丝分划板等组成。 视准轴：目镜与物镜光心连线。（CC）,作用:望远镜是用来精确瞄准远处目标,用十字丝“中丝”对水准尺进行读数。,2.水准器: （1）圆水准器：粗略整平仪器 圆水准器轴:球面中央小圆圈中心为圆水准器零点，过零点的球面法线LL，称为圆水准器轴。,(2) 管水准器 管水准器（亦称长水准管）用于精确整平仪器。,(3)水准管分划值: 水准管
3、上2mm圆弧所对的圆心角，称为水准管的分划值，水准管分划愈小，水准管灵敏度愈高，用其整平仪器的精度也愈高。DS3型水准仪的水准管分划值为20，记作20/2mm。,3基座 基座的作用是支承仪器的上部，并通 过连接螺旋与三脚架连接。 基座主要由轴座、脚螺旋、底板和三脚压板构成 转动脚螺旋，可使圆水准气泡居中。,（二）、水准尺与尺垫 1水准尺 （1）塔尺 连接处稳定性较差, 仅适用于普通水准测量 （2）双面水准尺： 多适用于三、四等水准测量 两根尺的黑面尺尺底均从零开始， 而红面尺尺底，一根从4.687m开始， 另一根从4.787m开始。,2.尺垫 尺垫是由生铁铸成。一般为三角形板座，其下方有三个脚
4、，可以踏入土中。尺垫上方有一突起的半球体，水准尺立于半球顶面。 尺垫用于转点处。,2.3 微倾式水准仪的使用,微倾式水准仪的基本操作程序为： 1、安置仪器 2、粗略整平 3、瞄准水准尺 4、精确整平 5、读数,1、安置仪器 （1）注意架腿高度适中， 便于观测 （2）保证架头大致水平,2、粗略整平 （1）先用两个螺旋，再用第三个螺旋 （2）水准器中气泡的移动方向 与左手大 拇指移动方向一致。,3、瞄准水准尺 （1）目镜调焦 转动目镜对光螺旋， 使十字丝成像清晰。,（2）初步瞄准 通过望远镜筒上方的照门和准星瞄准水准尺，拧紧制动螺旋。 （3）物镜调焦 转动物镜对光螺旋，使水准尺的成像清晰，通过微动
5、螺旋精确瞄准水准尺,（4）消除视差 视差会带来读数误差，观测中必须将其消除。 视差: 眼睛在目镜端上下微微移动时,发现十字丝与目标影象有相对运动,这种称为现象视差; 视差产生原因: 目标成像的平面和十字丝平面不重合; 视差消除方法: 重新进行物镜对光.,4、精确整平 微倾式水准仪转动微倾螺旋，使气泡两端的影像严密吻合,此时完成精确整平,水准管气泡居中，视线即为水平视线。,5、读数 1.332m 注意事项： （1）水准尺上刻度的最小刻划，读数时应估读最小刻划的下一位数字。 （2）高程一律以米为单位，因此，一般情况下，读数至毫米位即可。 上图读数为1.332m,2.4 水准测量的方法,一、水准点和
6、水准路线： 1.水准点：用水准测量方法测定的高程控制点。 水准点一般记为BM (Bench Mark)。 根据水准点的重要程度及使用时间可把水准点分为： 永久性水准点 临时性水准点,水准点的“点之记”：便于以后使用查找，需绘制说明点位位置的平面示意图，称之为点之记。,二、水准测量的外业实施 水准测量记录手簿,水准外业测量应注意事项: 1.水准仪到前后视水准尺的距离要大致相 等； 2.水准尺要扶直,特别注意防止水准尺前后倾斜； 3.不得涂改原始读数,保证记录真实、干净、整齐。,三、水准测量内业计算 1、水准路线形式(三种): （1）闭合水准路线 （2）附合水准路线 （3）支水准路线 由于支水准路
7、线不具 检校功能，因此要进行 往返测量，以资检核。,2、水准测量内业计算 内业计算前须对外业手册检查，检查无误后方可进行内业计算。 成果检验: 测量规范规定，等外水准测量高差闭合差的允许值：,3、水准路线内业平差计算: 高差闭合差及其允许值: 闭合水准路线: 符合水准路线: 支水准路线：:,高差闭合差改正计算 高差闭合差在允许范围之内时，即可进行高差闭合差的改正计算，即消除高差闭合差。 改正原则与方法： 按与测站数或测段长度成正比例的原则，将高差闭合差反号分配到各相应测段的高差上，得改正后高差。 高差改正数的总和与高差闭合差大小相等，符号相反。,改正后的高差计算 各测段改正后高差等于各测段观测
8、高差加上相应的改正数。 .各点高程计算 由起点高程逐一推算出各点高程。,2.5水准仪的检验和校正,一、水准仪应满足的几何条件 （1）圆水准器轴(LL)平行于竖轴(VV); （2）十字丝的中丝应 垂直于竖轴(VV); （3）水准管轴(LL) 应平行于视准轴(CC),二、水准仪的检验与校正 1.圆水准器的检验与校正 (1)检验方法（2）校正方法,2.十字丝中丝的检验与校正 （1）检验方法,M,M,检验合格,不合格,需校正,（2）校正方法,水准管轴平行于视准轴的检验校正,根据上述b2和高差hAB算出A点尺上视线水平时的应读读数为：,如果a2与a2相等，表示两轴平行。否则存在i角，其角值为：,水准管轴
9、平行于视准轴的检验校正,（2）校正方法,转动微倾螺旋，使十字丝的中丝对准A点尺上应读读数a2，此时视准轴处于水平位置，而水准管气泡不居中。,用校正针先拨松水准管一端左、右校正螺钉，再拨动上、下两 个校正螺钉，使偏离的气泡重新居中，最后要将校正螺钉旋紧。,2.6 水准测量误差来源及其影响,水准测量观测时采用前后视距相等的观测方法可以消除或减小三项误差影响: 水准管轴与视准轴不平行误差; 地球曲率的影响; 大气折光的影响.,2.7 自动安平水准仪与精密水准仪,一、自动安平水准仪,自动安平水准仪与微倾式水准仪的区别在于：自动安平水准仪没有水准管和微倾螺旋，而是在望远镜的光学系统中装置了补偿器 。 自动安平水准仪的使用:首先将圆水准器气泡居中，然后瞄准水准尺，等待24秒后，即可进行读数。,2.7 自动安平水准仪与精密水准仪,二、精密水准仪,