工程测量学2章水准测量

第2章 水准测量

高程测量——测量地面点的高程。 方法——水准测量、三角高程测量、 GPS高程测量、气压高程测量 水准测量——精度最高


§2.1 水准测量原理
水准仪——水平视线，读取水平视线在标尺上的读数， 水准测量方向——A→B。 A尺——后视尺， 读数a——后视读数。 B尺——前视尺， 读数b——前视读数。


A→B高差 hAB=a－b A点高程HA已知， 求出B点高程 HB= HA + hAB 视线高程 Hi= HA +a B点高程 HB= Hi －b 常用于施工测量，放样点的高程。


A，B两点相距较远时，连续水准测量。 中间设置转点(TP)，放置尺垫。 h1=a1－b1， h2=a2－b2， h3=a3－b3，……， hn=an－bn。 hAB= h1＋ h2 ＋ h3＋……＋ hn=Σ hi hAB=Σai－Σbi
正像望远镜观测标尺读数
2.375m
1.150m
0.710m

尺垫——转点处放置水准尺用。 生铁铸成的三角形板座。


(3) 微倾式水准仪的使用
水准测量操作步骤：粗平→瞄准水准尺→精平→读数 粗平——旋转脚螺旋，使圆水准器气泡居中。

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瞄准：先目镜对光，再物镜对光，消除视差。 粗略瞄准：松开制动螺旋，照准标尺， 使准星、照门、标尺在一直线上。 精确瞄准：拧紧制动螺旋，从望远镜观察标尺像， 旋转微动螺旋，使十字丝竖丝位于标尺中央。 精平：旋转微倾螺旋，使管水准气泡居中。
(2) 水准测量方法
每站高差观测两次，以检核观测数据的正确性。 1) 两次仪器高法 两次不同仪器高度的水平视线—— (改变仪器高度应在10cm以上) 测定相邻两点间的高差， 图根水准测量 两次高差之差应小于5mm，否则应重测。




2) 双面尺法
读取每一把水准尺的黑面和红面分划读数， 前、后视尺的黑面读数计算出一个高差， 前后视尺的红面读数计算出另一个高差， 两次高差之差应小于5mm，否则应重测。 ① 瞄准后视点水准尺黑面分划→精平→读数； ② 瞄准后视点水准尺红面分划→精平→读数； ③ 瞄准前视点水准尺黑面分划→精平→读数； ④ 瞄准前视点水准尺红面分划→精平→读数。 上述观测顺序简称为“后—后—前—前”。


十字丝分划板结构—— 安装在金属圆环上， 用四颗校正螺丝固定在望远镜筒上。
倒像望远镜成像原理 放大倍数——V=β÷α DS3水准仪——V=28


视差：标尺像没成在十字丝分划板上引起的读数误差 消除：望远镜对准天空(或明亮背景)， 旋转目镜调焦螺旋，使十字丝分划板清晰。 望远镜对准标尺，旋转物镜调焦螺旋，使标尺像清晰。


(2) 水准路线
水准点之间进行水准测量所经过的路线 。 附合水准路线，闭合水准路线，支水准路线。 检核条件——高差闭合差fh。 附合水准路线：fh=Σhi－(HBM2－ HBM1)。 闭合水准路线：fh=Σhi－0=Σhi 。 支水准路线：fh=Σh往＋Σh返。









管水准器轴LL——内圆弧中点切线， 气泡居中时，LL水平。 管水准器格值τ——内圆弧2mm弧长所对圆心角。 DS3的τ =20″。 管水准器轴LL∥望远镜视准轴CC，精确整平仪器。


管水准器安装。 管水准器符合棱镜系统，提高管水准气泡的居中精度。


3) 水准尺与尺垫
水准测量的实施过程
几个概念介绍：
已知高程点、未知高程点、转点
测站、测段、水准路线
视线长度、视线高度



§2.3 水准测量的方法与成果处理
(1) 水准点
水准测量等级：一、二、三、四等与图根水准。 一、二等为精密水准测量，三四等为普通水准测量。 为统一全国高程系统和满足各种测量的需要 国家各级测绘部门在全国各地埋设并测定了很多高程点 称水准点(BM)，分地面点与墙上点。
水准尺：2m~5m，有四种类型，常用直尺。





直尺——A、B尺，两把一对， 每把有黑、红两面分划与注记。 A尺——黑面分划0~3m，红面分划4.687m~7.687m。 B尺——黑面分划0~3m，红面分划4.787m~7.787m。 A、B尺黑面注记的零点差为0， 红面注记的零点差为0.1m。


管水准气泡偏离中点较大时，旋转微倾螺旋的同时， 从仪器侧面观测管水准气泡的移动，使其大致居中， 再从管水准器观察窗口查看符合情况。
从管水准器观察窗口查看符合情况



读数：倒像望远镜，从上向下读。 m位与dm位直读标尺上的数字， cm为数格子，mm位估读。 红黑面读数差为6295-1608=4687。


§2.2 水准测量的仪器与工具
水准仪，水准尺，尺垫。

微倾式水准仪 调整微倾螺旋→管水准气泡居中→水平视线， 水准仪——望远镜、水准器、基座。


1) 望远镜
作用——照准竖立水准尺并读取水准尺上的读数。 组成——物镜、调焦透镜、十字丝分划板、目镜。 倒像望远镜，正像望远镜。 视准轴CC——物镜中心与十字丝分划板中心连线。 中丝——读取视准轴CC与标尺交点的读数。 上下丝——读取水准仪到标尺的距离( 视距)。


(5) 水准测量成果处理
根据已知水准点的高程，水准路线高差观测值， 分配高差闭合差，计算出未知点的高程。 附合水准路线——fh=Σhi－(H终－ H起)。 闭合水准路线——fh=Σhi－0=Σhi 。 支水准路线——fh=Σh往＋Σh返。 图根水准高差闭合差允许值fh允 平坦地区—— fh允=±40√L(mm) 山地——fh允=±12√n(mm) fh< fh允时，可以分配高差闭合差。 原则：反号，按路线长Li(平坦)或测站数ni(山地)比例分配 高差改正数 Vi公式： ni Li Vi f h Vi f h n L

望远镜对准天空(或明亮背景) 旋转目镜调焦螺旋，使十字丝分划板清晰。

望远镜对准标尺，旋转物镜调焦螺旋， 使标尺像清晰。


2) 水准器
分类——圆水准器，管水准器。 圆水准器轴L’L’——内圆弧中点的法线， 气泡居中时，L’L’铅垂。 圆水准器格值τ——内圆弧2mm弧长所对圆心角。 DS3的τ =8′~10′。 圆水准器轴L’L’∥竖轴VV，用于粗略整平仪器。