第5章水准测量.

第五章水准测量第一节概述水准测量的主要目的是测出一系列点的高程。通常称这些 点位水准点。我国水准点的高程是从青岛水准原点起算的。全国范围内 国家等级水准点的高程都属于这个统一的高程系统。水准点按照不同的要求分为四个等级：一等水准测量最高, 四等水准测量最低；以用途分：一、二等水准测量主要用 于科学研究，也作为三、四等水准测量的起算根据，三四 等水准测量主要用于国防建设、经济建设和地形测图的高 程起算。第二节水准路线的拟定一、计划的拟定 水准路线的拟定工作包括：水准路线的选择，水准点位置 的确定。行选择水准路线的基本出发点是必须满足具体任务的需要。拟定水准路线一般首先要收集现有的较小比例尺地形图, 收集预测区已有的水准测量资料，包括水准点的高程、精 度、高程系统、施测年份及施测单位。般来说对精度要求高的水准路线应该沿公路、大道布设, 精度要求低的水准路线也应尽可能沿各类道理布设，目的 在于路线通过的地面坚实，使仪器和标尺都能稳定。厂图上设计结束后，绘制份水准路线布设图。第二节水准路线的拟定二、埋石水准点的标定工作，通常称为埋石。选择埋设水准点的具体地点，应能保证标石稳定，安全， 长期保存，而且又便于使用。A永久性的称为基本水准标石，其次称为普通水准标石。标 石中间均嵌有水准标志。基本水准标石分两部分，一个是 方形的地盘，另一个是柱石。埋石工作做好釆用现场浇灌。水准测量的成果通常取至毫 米，因此标石的稳定性非常重要。在城镇和厂矿区，还可以采用墙脚水准标志。为便于寻找水准点，所有水准点都应绘制水准点点之记。第三节水准测量的施测一、单一水准路线的种类 附合水准路线（见图1） 闭合水准路线（见图2） 支水准路线（见图3） o第三节水准测量的施测二、水准网的形式若干条单一水准路线相互连接构成的形状，称为水准网。 单一路线相互连接的点称为节点。第三节 水准测量的施测三、水准测量的外业施测普通水准测量施测方法h5=+0.118h,=+0. 385h3=+0. 946L82Q h=0 543h2=+0 120L822 0. 876 I1. 421.3041.435 FA BMB1346771.44324ZD】BM八FZD2前进方向普通水准测量记录表测 点标尺读数(m)高差高程(m)备注后视前视+A1.85150.000HA=50.000m0.583ZDi1.4251.26850.5830.753zd20.8630.67251.3360.718ZD31.2191.58150.6180.873B0.34651.491Z5.3583.8672.2090.718Za-Eb=5.358 - 3.867=1.491Z/i=2.209-0.718=1.491Hb - Ha=51 .491 - 50.000=1.491 心喷斫0-0 （计算无误）计算检核第三节水准测量的施测三、水准测量的外业施测三、四等水准测量A三、四等水准测量的水准尺，通常釆用木质的两面有分划的红黑双面标尺。等级仪器类标准视 线长度(m)麻前视 距差(m)后前视 距差累 计(mm)黑红面 读数羌(mm)黑红面 所测高 差之差(mm)检测间 歇点高 差之差(mm)三等S3752.05.02.03.03.0四等S31003.010.03.05.05.0第三节水准测量的施测三、水准测量的外业施测三、四等水准测量三、四等水准测量在一测站上水准仪照准双面水准尺的顺序为:1照准后视标尺黑面，按视距丝、中丝读数;2照准前视标尺黑面，按中丝、视距丝读数;3照准前视标尺红面，按中丝读数；4照准后视标尺红面，按中丝读数。这样的顺序简称为“后前前后”(黑、黑、红、红)第三节水准测量的施测三、水准测量的外业施测 1.测站上的计算与校核高差部分(9) = (4) +K- (7)(10) = (3) +K- (8)(11) = (10) - (9)(10) 、(9)分别为后、前视标尺的黑红面读数之差，(11) 为黑红面所测高差之差。K为后、前视标尺红黑面零点的差数；5号尺之K=4787,6号 尺K=4687第三节水准测量的施测三、水准测量的外业施测 1.测站上的计算与校核(16) = (3)(4)(17) = (8) - (7)(16) 为黑面所算得的高差，(17)为红面所算得的高差。 由于两根尺子红黑面零点差不同，所以(16)并不等于(17) 。因此(11)尚可作依次检核计算，即(11) =(16) 100-(17)第三节水准测量的施测三、水准测量的外业施测 1.测站上的计算与校核(16) = (3)(4)(17) = (8)(7)(16) 为黑面所算得的高差，(17)为红面所算得的高差。 由于两根尺子红黑面零点差不同，所以(16)并不等于(17) 。因此(11)尚可作依次检核计算，即(11) =(16) 100-(17)第三节水准测量的施测 三、水准测量的外业施测 1.测站上的计算与校核A视距部分(12) = (1) - (2)(13) = (5)(6)(14) = (12) - (13)(15) 二本站的(14) +前站的(15)(12)为后视距离，(13)为前视距离，(14)为前后视 距离差，(15)为前后视距累积值。第三节水准测量的施测三、水准测量的外业施测 2.观测结束后的计算与校核高差部分艺(3)-艺-艺(16)-知艺十K-(8)=乞(10)总视距二込(12) +艺仆3)总视距二込(12) +艺仆3)艺-(7)=艺(17)丸工+斛工(7)=工总视距二込(12) +艺仆3)总视距二込(12) +艺仆3)人”h, +方红)H黑、h红分别为一侧段黑面、红面所得高差；h中 为高差中数。第三节水准测量的施测三、水准测量的外业施测 2.观测结束后的计算与校核视距部分末站(15) =工(12)-艺(13)总视距二込(12) +艺仆3)四等水准测量观测方法前进方向四等水准测量观测方法测站 编号点 号后 尺下丝卜丝前 尺下丝卜丝方 向 及 尺号水准尺读数(m)K+黑 减红 (mm)高差 中数(m)备注后视距前视距黑面红面视距差dVd (m)(1)(5)后(3)(8)(10)(2)(6)前(4)(7)(9)(9)(10)后一前(15)(17)(18)(11)(12)站号 测給点 号后下丝下丝 前方 向 及 尺 号水准尺读数(m)K+黑 减红 (mm)高差 中数(m)备注尺卜丝尺卜丝后视距前视距黑面红面视距差dVc1 (m)(1)后(3)(8)(14)(2)(5)前(6)(7)(13)(9)(10)后一前(15)(16)(17)(18)(11)(12)K5 =478715361030后512426030Ke =4687BM109470442前607365422+11-T13、958.8后一前05060608-2+0.50704tlL1三四等水准测量三、四等水准测的主要技术要求:水准仪的型号视线长度in丽后视距M/m前后/m觇线商度/ m卑本分划、辅 助分划或黑 面红面读数较差/m曜本分划.哺助分划或欺面红 面所测髙差较差/m三等DSi1003.0M6.00.3Cl.o1.5DSs752.0W3.0四等DSs100W5.010.00. 2返往BMaO-/S nvns为路线往返测相邻两水 准点间的距离，以公里为 单位；L为符合路线或闭 合路线的长疳以公卑为/力容二 40 mm单位。3. 判断闭合差是否超限:4. 闭合差的调整/通常规定，将h测加上改正数V之后，闭合差仇即应 被消除。艺测+V)-送如=0观测高差的改正数闭合差的符号相反。第i测段的改止数Vi 按下式计算：V.=二尤S =二/ /例：如图，劭和 3为已知水准点，按普通水准测 量的方法测得各测段观测高差和测段路线长度分别标 注在路线的上、下方。将计算成果列于表中。BMA +1.331m 1+1.813m0.60km2.00km0-1.424m3T60knS+1340mZ05kmBM.B乩=6543m产9.578mBMA +1.33Im 10.60km2-1.424m32.00kmT.60km+1.813m+l340m2.05kmBM.B乩=6543mH讦9.578mU!水准仪的检验与校正点号L(km)%m)h(m)H(m)BM.A0.60+1.331-0.002+1.3296.54317.8722.00+1.813-0.008+1.80529.6771.60-1.424-0.007-1.43138.2462.05+1.340-0.008+1.332BM.B9.5786.25+3.060-0.025+3.035图中；CC望远镜视准轴IX水准管水准轴LL 水准器水准轴 1水帝仪泣满足的条件(1)水准仪应满足的主要条件A. 水准管的水准轴应与望远镜的视准轴平行B. 望远镜的视准轴不因调焦而变动位置(2 )水准仪应满足的次要条件A. 圆水准器的水准轴应与仪器的旋转轴平行B. 十字丝的横丝应与仪器的旋转轴垂直般检查:三角架是否稳固微动螺旋是否有效脚螺旋是否灵活制动螺旋是否有效2.国水$器水帝柚与仪器槌無柚年右的松 瞼鸟横正(1)检验原理如VV与LU不平行, 当气泡居中时， LU竖直，贝IJVV不 竖直。仪器旋转 180 ,如图(b), LU将不竖直，即 气泡不居中。厶VVL(2)检验方法先用脚螺旋将圆水准器气泡居中，然后将仪器旋 转180。，若气泡仍在居中位置，则表明此项条 件已得到满足；若气泡有了偏移，则表明条件没 有满足。(b (3)校正分别调动三个校正螺钉使气泡向居中位置移动偏离长 度的一半；如果操作完全准确，经过校正之后，水准 轴将与仪器旋转轴平行。如果此时用脚螺旋将仪器整 平，则仪器旋转轴处于竖直状态。水准器是否平行于仪器竖轴转180次数7泡偏差数(mm)转180次数仏(.泡偏差数(mm )13243 十序轻横姓矗与菠無 柚垂直的絵验与怨正(1)检验方法二者垂直二者不垂直用十字丝横丝一端瞄准远 处一清晰A点，然后用微 动螺旋缓慢的旋转望远镜, 观察A点在视场中的移动 轨迹。如A点在横丝上移 动，则二者垂直，女IJA点 不在横丝上移动，则二者(3)校正校正工作用固定十字丝环的校正螺钉进行。放 松校正螺钉便整个十字丝环转动，让横丝与所 示的虚线位置重合或平行。I-字丝分划板护罩望远镜筒分划板座片字丝校正螺丝字丝分划板4 望远镜视准轴应与水准管水准轴平行的 检验和校正（1）检验r角的基本原理在地面选定两个定点4、B,测出B间的两次高差和ho设仪器存在/角误差心胪初=。”一夕Gy Sr ) (S 水准测量规范规定用于一、二等水准测量的仪器角不得大于15” ；(A)仪器在B点一端不动，计算A尺的正确读数(B)a2 =a，2XA用微倾螺旋使读数对准込；（2）第一种松验方注令：SA = S8即：水准仪位于水准尺中点测两 点高差h.AB，水准仪位于水准尺线 段的延长线上测两点高差h-ABO用于三、四尊水准测量的仪器：角 不得大于20，否则应进行校正。卷正方法（C）调节校正螺钉使水准管气泡居中。实际操作时，需先将左（或右）面的螺钉（如上图）略微松开一些，使水准管能够活动，然后再校正上、下两螺钉。校正结束后仍应将左（或右）面的螺钉旋紧。检校方法一记录计算仪器站观测次*4)1111) 高(a(mC16mrb=20.;囂一=2一心汪亠1|九：=叫校一拿234数 中D1旳止晩谀致： a2 b,为 a,r=a,2Z)b/=b2 A234数 中(3)第二种方號a氏风夕/护、b检验：水准仪位于水准尺线段的延长线一端测两 点高差h*，再位于水准尺线段的延长线 另一端测高差hABO使：Sa8=S；_S；=(Sa_Sb)校正:IWxa = SaPa2 =a2 则:2S与校正方法一类似4-2简劭妥年水堪仪针偿器強傩的松脸、50 m50m在较平坦地方选择XL B两点，AB长约100m左右,在、B点各钉入一木桩，将水准仪置于连线的中点，并使两个脚螺旋中心的连线（第1、2脚螺旋） 与连线方向垂直。首先用将仪器置平，测出两点间高差力AB，作为正确高差；升高3”脚螺旋，使仪器向上（或下）倾斜，测出高差；降低护脚螺旋，使仪器向下（或上）倾斜，测出高差/?AB2；升高3”脚螺旋，使圆水准器气泡居中；升高非脚螺旋，使后视时望远镜向左（右）倾斜，测/?AB3；降低1#脚螺旋，使后视时望远镜向右（左）倾斜，测hAB4o将所测五个高差相比较，对于普通水准仪，此差数一般应小于5mm。43水准测量的误差及其消 减方法一、仪器误差（-）视准轴与水准管轴不平行引起的误差（-）调焦引起的课差（三）水准尺的误差二、观测误差（一）气泡居中误差（二）估读水准尺分划的误差（三）扶水准尺不直的误差三、外界环境的影响 （-）仪器下沉和水准尺下沉的误差-1 仪器下沉的误差 2.水准尺下沉的误差 （二）地球曲率和大气折光的误差 1地球曲率引起的误差 2 大气折光引起的误差（三）气候的影响4-4注意事项订注意仪器使用安全；2原始记录字迹要清晰，不允许涂改；3当仪器某个部件呆滞难动或发生故障时，切勿强力拧动，应立即报告老师或仪器管理人员；4 小组成员独自完成水准仪检验工作。第五节水准尺的检验 1 一般检验对水准尺进行一般的査看，首先应查看是否有弯曲，程度 如何。水准器的检验与校正 2. 2.检査圆水准器装置是否正确o 3 水准尺分划的检验 2.第六节水准测量误差的主要来源ir 1 水准管气泡居中的误差气泡居中与否是用眼睛观察的，由于生理条件的限制，不 可能做到严格辨别气泡居中的位置。同时，水准管中的液体与管内壁的曲面有磨擦和粘滞作用, 这种误差叫做水准管气泡居中的误差。 2.在水准尺上的估读误差观测员读数时是用十字丝在厘米间隔内估读毫米数，而厘米分划又是经过望远镜将视角放大后的像，可见毫米数的准确程度将与厘米间隔的像的宽度及十字丝的粗细有关。 3 水准尺竖立不直的误差第六节水准测量误差的主要来源 4 仪器和尺子升沉的误差仪器下沉:条件：俎二纠一 + ）1尺子不升沉，仪器下沉如-（优一）2和时间成比例厶饥+俎h abj+a-g)3观测速度均匀n 2 2后前前后观测程序、作业熟练、硬路面观测可减小误差第六节水准测量误差的主要来源 5 后前视调平水准管气泡的误差由后视转向前视并重新调平水准管气泡之后，仪器旋转轴处的望远镜高度将会产生微小的变化，即视准轴的高度发生了 变化。在晴天，地面温 度高,空气的密 度较上而的稀， 光线向上折射。 6 大气折射影响1、视线高出地面0.3m,2、选择合适的天气（阴天、晚上、无风等）3、避开不利的环境（日出后、日落前半小时、 中午、大风等）第七节断面测量和面水准测量纵断面水准测量：为了选择最合理的路线而使土方量最少， 这就需要了解沿线地区的地形起伏变化情况，亦即沿路线中 心线进行水准测量，其目的是要绘制出路线的纵断面图。横断面水准测量：在垂直于路线中心线的横断面上进行水准 测量，这叫横断面水准测量 面水准测量：在修建工厂区、居民区、飞机场、运动场或编 制农田排水与灌溉等计划时，地区一般比较平坦而宽广，精 度要求较高，通常要进行面水准测量，是以测得这些地区内 一定密度的点的高程，从而较精确地了解地面起伏情况。