道路工程第二章 水准测量

高差的计算
1)概念：往测，前进方向从A到B 的逐站水准测量； 返测，前进方向从B到A的逐站水准测量。
2)测段高差计算：(1)往返测高差计算： h往= hi往。检核： hi往= ai往-bi往。
h返= hi返。检核： hi返= ai返-bi返。 (2)测段高差计算：Δh= h往+ h返
水准路线图形和计算
改变仪器高法测站的观测记录
表 4-1
测站
视 距s
测次 后视读数 a 前视读数 b
h=a-b
备
注
s后
(1)
1
(2)
(5)
计算说明
(7)
d ：(1)-(3)→(4)
h'：(2)-(5)→(7)
s前
(3)
2
(9)
(8)
(10)
h"：(9)-(8)→(10)
δ2=h'-h"
d
(4) ∑d
(6)
视准轴(cc)、管水准轴(LL)、圆水准轴(L’L’)、和竖轴(vv)。 瞄准部基本轴系在结构上必须满足：①LL∥cc；②LL⊥vv；③ L’L’∥vv ；④十字丝的中横丝与竖轴vv互相垂直。
第五节 自动安平水准仪
1．补偿装置。 补偿装置安装在水准仪望远镜的调焦镜与十字丝板之间。 补偿:在粗略整平的条件下，仪器自动精确整平，即自动安平。
第二章 水准测量
学习目标 1、掌握水准测量原理及水准仪的使用和检验、校正方法。 2、重点掌握用水准仪进行以及测量的方法高差闭合差饿调整计算。 3、了解测量误差的影响以及消除测量误差的方法。 4、了解自动安平水准仪和精密水准仪的使用方法。 本章重点 1、水准仪的安置。 2、水准测量的施测程序、测站检核。 本章难点 1、水准仪的检校原理和方法。 2、高差闭合差的调整计算。
消除减少误差方法：
1)检验校正水准仪， i角小(DS3少于20“)，摈弃不合格标尺。 2)一测站前、后视距尽量相等，视距差符合规定。 3)测站观测只一次对光。 4)做好精平。 5)限制视距长度。 6)立尺直、稳。 7)避阳光直晒，最宜阴天观测，视线高出地面0.3米。 8)往返测。
附合水准路线：
1)闭合差的计算： W=∑h’I-(HBM2-HBM1)=h'1+h'2-h'3+h'4-(HBM2-HBM1) 2)检核：W容=±30 〔平缓地区〕，
或W容=±9 〔高差起伏大地区〕。 3)观测高差改正数计算： (1) 改正数按测站数成比例分配（高差起伏大的地区） (2) 改正数按距离成比例分配（平缓地区） 4)测段高差计算： hi=h‘i+vi 5)水准点高程计算：
W=∑h'i=h'1+h'2+h'3-h'4+h'5 2)检核：W容=±30 〔平缓地区〕，
或W容=±9 〔高差起伏大地区〕。 3)观测高差改正数计算： (1) 改正数按测站数成比例分配（高差起伏大 的地区） (2) 改正数按距离成比例分配（平缓地区） 4)测段高差计算： hi=h‘i+vi 5)水准点高程计算：
望远镜主要由物镜、目镜、 对光螺旋和十字丝分划板组成 。
符合水准器
作用：调整水准仪观测视线处于水平状态的精密整平装 置。 构成：由一个管水准器和一个棱镜组构成。 应用原理：利用光学反射原理，使水准气泡A端半影像按 1、2、3、4 的方向反映在显示面上，B 端半影像从另一 个棱镜开始按A端同样方式反映在显示窗上。
是L‘o。实际水平视线正确读数Lo落在B处，不为人眼所观察。
3)补偿装置重力起作用使直角反射棱镜摆向悬垂位置，直角反射棱镜与屋脊 棱镜的相对位置发生变化，实际水平视线在补偿装置内的反射方向得到调整 而射向十字丝中心位置(设计上必须满足这一要求)，人眼可观察到水平视线 的标尺读数Lo。
自动安平的原理实质：在仪器视准轴粗平时，补偿装置在自身重力的
(5)[D]= 5.34km
表 4-7
测站数 高差改正
nI
vi=-WDi/[D]
(4)
(mm)(7)
高差 最或然值 (m)(8)
16
-9
15.574
5
-2
3.739
20
-11
-16.880
10
5
8.377
11
-6
5.944
(6) N= 62
(10) -33 ∑h=0
高程 (m) (9)
67.648 83.222 86.961 70.081 61.704 67.648
序 号
点 名
方 向
高差观测值 h'i(m) (1)
测段长 Di(km)
(3)
BM1
1
+
A
2
+
B
3
-
C
4
+
BM2
45.078 134.663 127.341 -30.621
(2)W= 58mm W容 =±84mm
1.560 1.054 1.370 0.780
(5)[D]= 4.76km
测站数 n
(4) 20 31 25 11 (6) N= 87
方法，测定两点的高差。
A、B是二个竖立尺子的地面
点，二个地面点之间安置一台水
准仪，单实线是水准仪的水平视
线，a、b是水平视线在尺子面上
得到的观测数据。
hAB = a -b
H B = H A + hAB
(2-1)
(2-2)
第二节 水准测量的仪器和工具及其使用
水准仪 DSO5、DS1、DS3、DS1O 如图DS3主要有望远镜、水准器和基座二大部分
章节链接
第一节 水准测量的原理 第二节 水准测量的仪器和工具及其使用 第三节 普通水准测量 第四节 微倾式水准仪的检验与校正 第五节 自动安平水准仪 第六节 水准测量的误差及注意事项
第一节 水准测量的原理
一、基本原理
水准测量是一种利用水准仪提
供水平视线，通过竖立在两点的
水准尺上读数，采用一定的计算
水准尺有双面尺和塔尺两种
1)普通水准标尺： 2)塔尺： 刻划、注记 3.尺垫：
水准仪使用
1.安置仪器，安置水准仪和竖立标尺。 2.粗略整平。 1)相对转动两个脚螺旋，使圆水准气泡移向两脚螺旋的中 间位置。 2)转动第三个脚螺旋，使气泡移到圆水准器的中心。
3.瞄准标尺。 瞄准后视尺，开始，经历粗瞄、对光、精瞄过 程。 4.精确整平。观察符合气泡影像如图b） 。 转动微倾旋钮，观察符合气泡影像如图 c) ，实现望远镜视准轴精确水平。 5.读数和记录。先估读mm，后读m、 dm、cm。 注意：刻划、注记 6.瞄准标尺，即瞄准前视尺。
上黑、下黑和a黑； 前视尺黑面
上黑、下黑和b黑； (2)观测红面：前视尺红面b红；
后视尺红面a红。
高差的观测
1.测段:二个水准点之间构成的水准路线。 2.测站的搬设： 测段多测站连续观测，水准仪、标尺按前进方向逐一搬站， 方法：
(1)一测站检核无误，记录员发"搬站"口令； (2)观测员、扶尺员按口令搬站： ①前视尺扶尺员不离原立尺点，确保尺垫不变动;新设站的后视尺。 ②观测员将水准仪搬到下一测站适当位置，距离适当。 ③后视尺扶尺员在新设站的位置。新设站的前视尺。
7.精确整平。方法同4步骤。
8.读数和记录。方法同5步骤。
第三节 普通水准测量
几个基本概念
1.测站：水准仪及尺子所摆设的位置称为测站。 2.水准路线：连续若干测站水准测量工作构成的高差观测路线。
3.水准点：通过水准测量方法获得其高程的固定点。 水准点有永久性和临时性两种。
4.后视：一测站中与水准路线前进方向相反的水平观测视线。 后视所瞄的尺子称为后视尺，从后视尺面上得到的观测数据
作用下自动为水准仪提供一条实际的水平观测视线及时获得标尺读数Lo。
第六节 水准测量的误差及注意事项
一、仪器误差：
1.视准轴与管水准轴不平行误差：2.水准标尺的误差：3.望远镜调焦 机构隙动差： 二、操作误差:1.管水准器气泡居中误差。2.标尺瞄准误差。3.水准标 尺的倾斜误差。 三、外界环境影响：1.地球曲率的影响。2.大气折射的影响。3.温度 的影响 。4.仪器标尺升沉的影响。
称后视读数，用a表示。
5.前视：一测站中与水准路线前进方向相同的水平观测视线。 前视所瞄的尺子称为前视尺，从前视尺面上得到的观测数据称 前视读数，用b表示。
6.视线高程：后视尺立尺点的高程与后视 读数之和。
HB=HA+a-b
7..视距：水准仪到立尺点的水平距离，按视距测量方法测得 ，称为视距。 8.高程转点：具有高程传递作用的立尺点。
高差改正 vi(=m-mW)×(7n)/N
- 13 - 21
17 -7
(10) -58
高差 最或然值 (m)(8)
45.065 134.642 127.358 -30.628
21.721
高程 (m) (9)
175.639 220.704 355.346 227.988 197.360
第四节 微倾式水准仪的检验与校正
i
W
ni N
i
W
Di [D]
闭合水准路线计算例
闭合水准路线的计算
序 号
点 名
方 向
高差观测值 h'i(m) (1)
BM
1
+ 15.583
A
2
+
3.741
B
3+ -1ຫໍສະໝຸດ .869C4_
8.372
D
5
+
5.950
BM
(2)W=∑h'i=33mm W 容 =±70mm