工程测量 第2章 水准测量

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b
c
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§2-4 水准测量的外业实施
1. 2. 3. 4.
水准测量的精度等级 水准点 水准测量外业方法 水准路线

闭合路线 符合路线 支路线
水准测量精度等级（我国）

精密水准测量（国家级）
一等水准 二等水准

普通水准测量 （地方级）
三等水准 四等水准 五等水准（等外水准）
工程测量上最常采用的精度等级为五等（等外）水准
注意：瞄准水准尺时必须消除视差。

精平
— 从望远镜的一侧观察管水准气泡偏离零点的方向，旋 转微倾螺旋，使气泡大致居中，这时再从目镜左边的 附合气泡观察窗中察看两个气泡影像是否吻合，如不 吻合，再漫漫旋转微倾螺旋直至完全吻合为止。

读数
— 仪器精平后，应立即用十字丝的横丝在水准标尺上读 数。
a
0725
十字丝分划板
竖丝 横丝（中丝） 上丝（视距丝） 下丝（视距丝）
测量开始前，目镜调焦十分重要------消除视差

2）水准器

圆水准器
由金属圆柱形的盒子与 玻璃盖构成，玻璃盖 内表面是圆球面。 作用：反映竖轴是否竖 直，用于粗平，当圆 水准器气泡居中时， 圆水准器轴竖直，仪 器竖轴竖直。

管水准器
控制测量
控制测量概述 坐标系统 平面控制测量 高程控制测量 总结与思考
基于像提 取
基于对象 提取
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1. 水准点

水准点(Bench Mark)： 事先埋设标志在地面上,通过水准测量方法获 得高程的高程控制点，称为水准点，一般用BM表示。有永久性和临 时性两种类型。在图中一般用 来表示。 已知水准点（Bench Mark）
水准测量手簿
测 站
Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ 计算 检核 点号 A TP1 TP1
水准尺读数
后视（a） 前视（b）
高差 （ m）
+0.884 -0.307 +0.233 -0.402 0.408
高程 （ m）
123.446
备 注
2.142
1.258
已知
0.928
1.235 1.664 1.431 1.672 2.074 6.406 5.998 ∑a－∑b＝0.408
② 附合水准路线：从一已知高程的水准点出 发，沿各高程待定的水准点进行水准测量， 最后附和到另一个已知高程的水准点。
（高差总和理论等于两端已知点间的高差）
③ 支水准路线：从一个已知高程的水准点出 发，沿各高程待定的水准点进行水准测量， 其路线既不闭合也不附和，称支水准路线。
（往返测量，往测高差与返测高差的总和绝对值相等，符号相反， 可以通过往返测量来检核）
水准测量记录手簿（黑红双面中丝法）
4. 等外水准测量的核检
为了保证水准测量成果的正确可靠，必须进行检核。检核的方法 主要有计算检核、测站检核、成果检核三种。 ① 计算核检 在每一测段结束后或手簿上每一页之末，必须进行计算检核； a 、如果 a b = h = ，说明高差的计算是正确的； b 、HB HA= h ，说明高程的计算也是正确的； 若∑a－∑b=∑h= HB－HA ，说明计算正确无误； 如三者中有不相等的，则计算中必有错误，应进行计算检查。
③线路核检（成果检核） Ⅰ、闭合水准路线 高差累加和应等于0，既∑h=0 Ⅱ、附和水准路线 高差累加和应等于终点和起点的高
差，既∑h=HA-HB ；
Ⅲ、支水准路线 没有可靠的成果检核条件，可以通过进行往返测或者两组并行
测量来检验；在往返测量中往测高差与返测高差的总和绝对
值相等，符号相反，既∑h往 = -∑h返。
当闭合差fh小于容许值时，应将其合理分配到各测段 以各测段的长度（测站数或公里数）为依据进行闭合
差的分配，计算各高差改正数；
按比例分配：较长的测段多改，较短的测段少改； 改正数的总和应该恰好等于高差闭合差的反数；
计算待定点高程
水准路线计算举例
【例 1】下图为按五等水准测量要求施测某附合水准路线观 测成果略图。 BM-A 和 BM-B 为已知高程的水准点，图中 箭头表示水准测量前进方向，路线上方的数字为测得的两 点间的高差 (以 m为单位 )，路线下方数字为该段路线的长 度(以km为单位)，试计算待定点1、2、3点的高程。
②测站核检 检核方法有如下三种 a、两次仪器高法： 变动仪器高（升或降大于10cm）再观测高差，当两次测量的 高差差值不超过容许值时，取平均值。 b、双面尺法： 不改变仪器高度，采用双面尺的红、黑两面两次测量高差，当 高差在±10cm之内时计算平均值，红黑面计算的高差理论上 相差0.1m。 c、双仪器法： 同时安置两台仪器，分别测得两点的高差进行比较，结果处 理方法同上。
土木工程测量
第2章 水准测量
张世富 菏泽学院 资源与环境系
第2章 水准测量
§2-1 水准测量原理 §2-2 水准测量仪器及工具 §2-3 DS3水准仪的操作 §2-4 水准测量外业实施 §2-5 水准测量内业计算 §2-6 DS3水准仪的检验与校正 §2-7 水准测量的误差来源及消减办法
高程测量（Height Measurement） 根据已知点高程，测定该点与未知点的高差，然后计算出未知点 的高程的方法。

粗平
粗平即粗略整平仪器。旋转脚螺旋使圆水准气泡 居中，仪器的竖轴大致铅垂，使望远镜的视准轴 大致水平。调平方法如图示：

瞄准标尺
①
②
③
先目镜对光：将望远镜对准明亮的背景，旋 转目镜调焦螺旋，使十字丝清晰； 松开制动螺旋，转动望远镜，用望远镜上的 准星和照门瞄准水准尺，拧紧制动螺旋； 从望远镜中观察目标，旋转物镜调焦螺旋， 使目标清晰，再旋转微动螺旋，使竖丝对准 水准尺。
水准测量 三角高程测量 气压高程测量
根据气压与高 度的关系，测 出气压解求高 程
特点：测量高程精度高，精确测 定高程的主要方法
特点：测量高程精度一般
特点：测量高 程精度低
水准测量基本原理:利用水平视线测得两点间的高差，进而由 已知点高程求得未知点高程。
§2-1 水准测量原理
水准测量原理
利用水平视线测得两点间 的高差，进而由已知点高

（1）计算高差闭合差(closing error)
（2）计算高差闭合差的容许值（tolerance）
（3）高差闭合差的分配
（4）计算各待定点高程∑h－（H起－H起）＝∑h 附合水准路线： fh＝∑h－（H终－H起） 支水准路线： fh＝∑h往＋∑h返
TP2 TP2
TP3 TP3
B
Σ
123.854 0.408
§2-5 水准测量内业计算
整条水准路线测量完成后，应绘出水准路线略图 并立即计算高程闭合差fh，高程闭合差fh=实测高 差-理论高差； 判断高程闭合差是否满足规范规定的精度等级要 求，若不满足，则需要重测；若满足，则进行下 一步计算 将高程闭合差按（距离或测站数）比例分配到各 测段，以改正各测段的实测高差； (不要理解为 消除闭合差) 最后用改正后的各测段高差计算各测点的高程


高差闭合差fh是水准测量整条水准路线测量误差的综合反映。 当 fh 在容许范围时，则水准路线测量的精度合格，否则需重测。
高差闭合差容许值
五等水准（等外水准）测量闭合差容许值
对于等外水准测量：
式中，fh容——高差闭合差限差，单位：mm； L —— 水准路线长度，单位：km ；
n —— 测站数
闭合差的分配
程求得未知点高程。
A——后视点 a——后视读数 B——前视点 b——前视读数
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一、测站高差：
hAB=a-b 通常将a称为后视读数，b称为前视读数；若A点 已知，则可根据高程已知点A可计算B点高程： HB=HA+hAB
如左图的测量过程 称为一测站，简称一站
二、测段高差
如果A、B两点距离较远或高差较大－可以分多 个测站测定两点间的高差hAB
符合水准器


3）基座

三个角螺旋调节整平圆水准器
2. 标尺和尺垫
•水准尺
•类 型：直尺（双面直尺和单面直尺）、塔尺和折尺； •双面尺：双面尺的黑面尺的起始读数为零，红面尺的起始读数则分别为4.687m 和 4.787m ，一对水准尺（避免产生印象误差和方便计算检核）的K值一般相差0.1m 。 双面尺多用于三、四等水准测量，长度有2m和3m两种。 •单面直尺：没有双面标尺时，可使用长3m的单面标尺，为使标尺竖直，在标尺上 一般装有圆准器，当气泡居中时水准尺处于铅垂位置。 •塔 尺：用两节或三节套接在一起能伸缩，携带方便。一般尺长为5m，尺的底部 为零点，尺面绘有1 cm或0.5cm黑白相间的分格，米和分米处注有数字。 •折尺：
将AB之间的高差分成若干个测站来测量
除A、B两点外，中间的立尺点（TP1,TP2…，TPn）起临时 传递高程的作用，称为转点。 得到各测站的高差为：
h1＝a1 - b1 h2=a2 - b2 h3=a3 - b3 …… hn＝an – bn
第 1站 第 2站 第 3站 第 n站
地面点AB之间的高差，等于AB 之间所有测站高差的代数和
2
h3 1.980 n3 13 L3 1.1km
3
h4 2.345 n4 11 L4 0.7 km
B
符合水准测量成果计算表
测段 1 点名 2
距离 km
3
实测高差 测站数 m (站 ) 4 5
改正数 m
6
改正后 的高差 m 7
高程 m 8
备注 9
1 2 3
A
1
0.8 1.3 1.1 0.7
2. 标尺和尺垫


注意： 只有转点上，才可以 使用尺垫 尺桩