土木工程测量-第二章_水准测量zm

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工

程

测

量

第二章 水准测量

教学课件

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2 水准测量

高程测量l 高程测量：测量地面点高程的工作。l 目的：获得未知点的高程。一般是通过测 出已知点和未知点之间的高差，再根据已 知点的高程推算出未知点的高程。

l 水准测量原点 ：直接由平均海水面测得高 程的水准点。

工程测量学

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高程测量的方法l 水准测量：利用水平视线来测量两点之间的高差。 此方法施测简单，且精度较高，所以是高程测量中最 主要的方法，被广泛应用于高程控制测量、工程勘测 和各项施工测量中。 l 三角高程测量：是通过测量两点之间的水平距离 (或倾斜距离)和竖直角，然后利用三角公式计算出 两点间的高差。

此方法的精度受各种条件的限制，一般只在适当的条 件下才被采用。l 气压高程测量、静力高程测量、摄影高程测量、 GPS高程测量。

工程测量学

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§2.1

水准测量原理

图2-1,A、B两点高差为： hAB=a-b hAB=a-b (2-1)

图2-1中，A为已知高程点 ，B为待测高程点，a为后视读 数，b为前视读数。 若已知A点高程为HA,则B点高程为： HB=HA+hAB=HA+(a-b) HB=HA+hAB=HA+(a-b) (2-2)

B点高程还可通过仪器的视线高程Hi计算： Hi=HA+a (2-2式)称高差法 (2-3) HB=Hi-b (2-3)式称仪高法

工程测量学

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§2.2

DS3型水准仪及其操作

水准仪的种类l光学水准仪： l 微倾式水准仪 ：用水准管来获得水平视线； l 自动安平水准仪：用补偿器来获得水平视线。 l 电子水准仪 水准仪按仪器精度分：DS05、DS1、DS3、DS10 四个等级。D、S 分别 是“ 大地测量” 和“ 水准仪” 汉语拼音的第一个字母，数字05 、1 、3 、10 表示该 仪器的精度。 DS05 和DS1 用于精密水准测量，DS3 用于一般水 准测量，DS10 则用于简易水准测量。工程常用DS3 水 准仪。工程测量学

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§2.2 2.2.1

水准仪和水准尺 DS3微倾式水准仪的构造

DS3型水准仪，进行水准测量每千米往、返测高差精度可达 ±3mm.其主要由望远镜、水准器和基座三部分构成。

工程测量学

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§2.2 2.2.1

水准仪和水准尺 DS3微倾式水准仪的构造

1、望远镜望远镜主要由物镜、镜筒、调焦透镜、十字丝分划板、目镜等 部件构成。

工程测量学

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1.望远镜l 作用：它可以提供视线， 并可读出远处水准尺上的读数 l 构造：物镜、目镜、对光 透镜和十字丝分划板。 1) 物镜：使目标的成像落在十字丝板前后。 图2-8 2) 调焦透镜：使目标的成像与十字丝重合。 3) 目镜：放大十字丝和目标的成像。 4) 十字丝分划板：竖丝是为了瞄准目标， 中丝(单丝或楔形丝)读取读数。 视距丝：上、下短丝，用于测距。 l视准轴(即视线):十字丝交 点与物镜光心的连线。 它是水准仪的

主要轴线之一。 DS3水准仪望远镜放大率一般为28倍。 工程测量学

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§2.2 2.2.1

水准仪和水准尺 DS3微倾式水准仪的构造

2、水准器 水准器是用来标志视准轴是否水平或仪器竖轴是否铅 垂的装置。

⑴管水准器(水准管)——用来指示视准轴是否水平水准管圆弧中点O称为水准管零点。过零点与内壁圆 水准管零点 弧的直线LL,称为水准管轴。当水准管气泡中心与零点重 水准管轴 合时，称气泡居中，此时水准管轴处于水平位置；若气泡 气泡居中 不居中，则水准管轴处于倾斜位置。

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水准管分划值 定义 ：水准管2 mm 的弧长所对圆心角τ , 即气泡每移 动一 格时，水准管轴所倾斜的角值。 水准管分划值的大小反映了仪器置平精度的高低 。水准 管纵向弧线半径 R 越大，τ 值越小，则水准管灵敏度越 高。 DS3 型水准管分划值一般为20 ″/2 mm。

图2-10

工程测量学

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l 符合水准器l 当气泡居中时，两端气泡的影像就能符合成吻合 的抛物线，它用于微倾式水准仪。 l 如果两端影像错开，则表示气泡不居中，这时可 旋转微倾螺旋使气泡影像符合，使气泡居中。 注：左边气泡影像的移动方向与微倾螺旋的转动 方向一致。

图2-12

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(2)圆水准器：反映竖轴是否竖直，用于粗平。l 圆水准器：一个封闭的圆形玻璃容 器，顶面内壁是球面，球面中央有一 圆圈。

l 水准器零点:圆圈圆心称为~。 l 圆水准器轴:通过零点的球面法线 。 l l 当圆水准器气泡居中时，圆水准器 轴竖直，仪器竖轴竖直。 圆水准器的分划值:气泡中心偏离零 点2 mm的弧长所对圆心角的大小。

DS3水准仪圆水准器分划值一般为8 ~ 10 /2 mm。由于它的精度较低，故只 用于仪器的粗略整平。 工程测量学

图2-13

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§2.2 水准仪和水准尺 2.2.1 DS3微倾式水准仪的构造 3、基座 主要由轴座、脚螺旋和连接板构成。轴座

脚螺旋

连接板工程测量学

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§2.2 水准仪和水准尺 2.2.2 水准尺和尺垫 1、水准尺 塔尺——由两节或三节套接而成 ，长3m或5米，接头处存在误差，多 用于精度较低的水准测量中。 双面尺(直尺或板尺);黑面尺( 基本分划)、红面尺(辅助分划);常 数K1=4.687m,K2=4.787m。用于三、 四等精度以下的水准测量中。 2、尺垫

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2.2.3 DS3微倾式水准仪的使用微倾式水准仪的使用包括安置仪器、粗略整平、瞄准水准 尺、精平与读数等操作步骤。

1.安置仪器l 在测站上安置三脚架，架头大致水平。 l 用连接螺旋将仪器牢固地连接在三脚架头上。

2.粗略整平(粗平)l 粗平概念：用脚螺旋使圆水准器的气泡居中，使仪器竖 轴大致铅直，从而使视准轴粗略水平

。 l 气泡的移动方向 与左手大拇指(右手的食指)运动的方向一致 操作： (脚螺旋顺时针转动该端升高，逆时针转动该端降 低 ， 气泡向高处移动 ) 工程测量学

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l操作： (气泡的移动方向与左手大拇指(右手的食指)运动的方向一致 )

气泡未居中而位于a 处，则先按图上箭头所指的方向用两手相对转动脚螺旋①和②,使气泡移到b的位置(如图b)。

然后单独转动脚螺旋③使气泡居中。如有偏差可重复进行。工程测量学

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3.瞄准水准尺 l 目镜对光：对准白色目标，旋转目镜，使十字 丝成像清晰。 l 粗略瞄准：缺口、准星、目标(尺)三点一线， 制动望远镜。

l 物镜调焦(对光):转动物镜调焦螺旋，使目 标成像清晰。l 精确照准：转动水平微动螺旋使目标的对称中 心与竖丝重合(或在竖丝附近) 注意：瞄准水准尺时必须消除视差。工程测量学

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※ 视差：观测者的眼睛在目镜端上下移动时，物 像与十字丝间有相对运动的现象，叫十字丝视差， 简称视差。 ※ 产生视差的原因及消除的方法： l产生视差的原因:尺像与十字丝分划板不重合。 l消除的方法：重新调焦(物镜)

图 2-15

工程测量学

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4.精平与读数l 精平：转动微倾螺旋使 符合水准管气泡居中。 l 读数：用十字丝横丝切 尺上的刻划直接读出米、 分米和厘米数，并估读出 毫米数，保证每个读数均 为四位数，即使某位数是 零也不可省略。

图2-12

读数方法： 由小到大的读(倒像仪器从上到下)。 图2-12的读数为: 1.259m。工程测量学

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§2.3

普通水准测量及其成果整理

2.3.1 水准点 用水准测量方法测定的高程控制点称为水准点(记为 BM. (Bench Mark)) 国家水准点分为一、二、三、四等，按规范规定埋设 永久性标石标志。 普通水准点和施工测量水准点常采用临时性标志。

工程测量学

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§2.3 普通水准测量及其成果整理

2.3.2

水准测量方法

图2-15 转点(Turing Point), 简写为TP

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