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施工测量xx交通职业技术学院王东施工测量复测施工放样水准点复测导线点复测高程放样平面放样一、水准测量一、原理二、DS3型水准仪的构造三、水准测量的实施四、水准测量的计算五、误差分析水准测量原理一、水准测量原理A、B两点间的高差为hAB＝a－b若水准测量前进方向是由A点测到B点，规定：A点为后视点，A点尺上的读数a为后视读数B点为前视点，B点尺上的读数b为前视读数高差＝后视读数－前视读数一、水准测量原理当a大于b时，hAB值为正，B点高于A点；当a小于b时，hAB值为负，B点低于A点。hAB表示由A点至B点的高差；hBA表示由B点至A点的高差，hAB＝－hBA一、水准测量原理•直接利用高差hAB计算B点高程的方法称为高差法。若已知A点的高程HA，求未知点B的高程HBHB＝HA＋hAB•利用仪器视线高程Hi计算B点高程的方法称为视线高法。Hi＝HA＋aHB＝HA＋（a－b）＝Hi－b若A、B两点之间相距较远或高差较大时连续设站水准测量转点起传递高程的作用hAB＝h1＋h2＋…＋hn＝niiniiba11二、DS3微倾式水准仪一）水准仪的分类1．按精度划分分为DS05、DS1、DS3、DS10等四个等级，“D”和“S”分别为“大地测量”和“水准仪”的汉语拼音第一个字母，下标05、1、3、10表示仪器的精度等级，即“每千米往返测高差中数的中误差（单位：mm）。”DS05、DS1称为精密水准仪，DS3、DS10称为普通水准仪。光学水准仪微倾式水准仪自动安平水准仪电子水准仪2．按结构划分二）DS3微倾式水准仪的基本构造水准仪的构造１、望远镜和水准管固连在一起，使水准仪提供一条水平视线。２、圆水准器用于粗略整平仪器。３、制动螺旋和微动螺旋是控制望远镜的水平方向的转动。转动调焦螺旋使物像清晰。４、调节微倾螺旋使水准管气泡居中。望远镜、水准器和基座二）DS3微倾式水准仪的基本构造主要由物镜、目镜、十字丝分划板、调焦透镜、调焦螺旋和镜筒组成。十字丝中心交点与物镜光心的连线称为望远镜的视准轴。二）DS3微倾式水准仪的基本构造2．水准器（1）圆水准器球面中心刻有一个小圆圈，小圆圈的中心称为圆水准器的零点。通过零点的球面法线，称为圆水准器轴。当圆水准气泡中心与零点重合时，即气泡居中，说明圆水准器轴处于铅垂位置。圆水准器分划值是指气泡由零点向任意方向移动2mm时所对应的圆心角值。DS3水准仪圆水准器分划值一般为8′/2mm。二）DS3微倾式水准仪的基本构造2．水准器（2）管水准器又称水准管，纵向圆孤的中心O为管水准器的零点，过O点的切线LL称为水准管轴。当水准管气泡中心位于零点时，称为气泡居中，此时水准管轴处于水平位置。水准管圆弧2mm所对的圆心角τ，称为水准管分划值。DS3水准仪的水准管分划值一般为20″/2mm。2．水准器（2）管水准器管水准器的灵敏度比圆水准器高得多，因此，管水准器用于水准仪的精确整平，而圆水准器只能用于粗略整平。管水准器与符合棱镜二）DS3微倾式水准仪的基本构造3.基座基座的作用支承仪器的上部并与三脚架相接。基座的构成主要由轴座、脚螺旋、底板和三角压板。通过调节三个脚螺旋可使圆水准器气泡居中，供粗略整平用。4.脚架脚架是用于支撑和安置水准仪的。水准仪通过中心连接螺旋与脚架相连，并可根据需要调节脚架的高度。三）水准尺和尺垫水准尺的种类和尺垫常用水准尺有两种：直尺和塔尺直尺为两面尺，塔尺可以伸缩，携带方便。尺垫用于转点处放置水准尺。区格式木质双面水准尺多用于三、四等水准测量，其长度为3m。黑面尺底为零，称为基本分划（或主尺）；红面尺底不为零，其中一根为4687mm，另一根为4787mm，称为辅助分划（或辅尺），两根尺构成一对。1．水准尺2．尺垫尺垫用在转点处。四）DS3水准仪的使用水准仪的基本操作包括以下步骤：1.安置仪器放置情况•观察仪器在箱内位置•便于正确放回仪器2.粗平四）DS3水准仪的使用3.瞄准水淮尺使水准尺影像位于十字丝竖丝附近注意消除视差四）DS3水准仪的使用4.精平5.读数三、水准测量的外业施测一）水准点为了统一全国的高程系统和满足各种测量的需要，测绘部门在各地埋设且用水准测量方法测定的高程控制点，称为水准点，记为BM（BenchMark）。水准点是水准测量引测高程的依据。水准点应设在土质坚实，便于保存和使用的地方，永久性水准点临时性水准点二）水准路线布设1．单一水准路线（1）闭合水准路线如图（a），从一个已知高程的水准点BMA出发，沿一条环形路线进行水准测量，依次测定若干个待定高程的水准点1、2、3、…，最后又回到水准点BMA，称为闭合水准路线。在普通水准测量中，路线长一般不超过8km。二）水准路线布设1．单一水准路线（2）附合水准路线如图（b），从一个已知高程的水准点BMA出发，沿一条路线进行水准测量，依次测定若干个待定高程的水准点1、2、3、…，最后附合到另一个已知高程的水准点BMB上，称为附合水准路线。在普通水准测量中，路线长一般不超过8km。二）水准路线布设1．单一水准路线（3）支水准路线如图（c），从一个已知高程的水准点BMA出发，沿一条路线进行水准测量，依次测定若干个待定高程的水准点1、2、…，最后既不回到起始水准点，也不附合到另一个已知高程的水准点上，称为支水准路线。由于支水准路线缺乏检核，故路线一般不超过4km。通常要进行往返观测，以加强检核。二）水准路线布设2．水准网（1）附合水准网如（a），从多个已知高程的水准点出发，由若干条单一水准路线相互连接而构成的网状图形。（2）独立水准网如（b），从一个已知高程的水准点BMA出发，由若干条单一水准路线相互连接而构成的网状图形。在水准网中，至少连接三条水准路线的水准点称为结点。（a）（b）三）普通水准测量普通水准测量常用于一般工程的高程测量和地形图测绘的图根控制点高程测量。1．施测一般要求普通水准测量采用DS3或DS10级水准仪，测量前应对仪器进行检验，采用中丝读数法单程观测，施测中各项限差应满足相应测量规范的各项要求。2．观测、记录和计算日期：2009.5.28天气：晴观测者：仪器型号：DS3703654成像：清晰记录者：测站测点水准尺读数/m每站高差/m高程/m备注后视（a）前视（b）1A2.138+1.44168.200A点为水准点B点为待求点TP10.6972TP10.814－1.739TP22.5533TP21.130－0.318TP31.4484TP31.545+0.887B0.65868.471计算检核∑a－∑b＝5.627－5.356＝+0.271∑h＝+0.271HB－HA＝+0.271HB－HA＝∑h＝∑a－∑b（说明计算无误）3.普通水准测量的检核（1）计算检核HB－HA＝∑h＝∑a－∑b（2）测站检核两次仪器高法在同一测站上用两次不同的仪器高度（仪器高度差在10cm以上），测得两次高差进行比较，若两次高差之差不超过容许值（普通水准测量容许值为6mm），则取平均值作为该测站观测高差，否则，必须重测。双面尺法保持仪器高度不变，用双面尺的黑、红面两次测量高差进行比较，若两次高差之差不超过容许值，则取平均值作为该测站观测高差，否则，必须重测。四、水准路线的计算一）附合水准路线的计算1．高差闭合差的计算在水准测量中，由于测量误差的影响，使水准路线的实测高差值与应有高差值不相等，其差值称为高差闭合差，用fh表示。fh＝Σh测－Σh理＝Σh测－（H终－H始）一）附合水准路线的计算2．高差闭合差的调整当fh≤fh容时，即可进行高差闭合差的调整。消除闭合差的原则是：将fh反号，按与各测段的路线长度或测站数成正比地改正各段观测高差。LLfVihinnfVihi或高差改正数的计算检核：∑Vi＝－fh水准等级适用公路等级往返较差、附合或环线闭合差（mm）检测已测测段高差之差（mm）平原微丘区山岭重丘区三等4000米以上特长隧道、2000米以上特大桥±12√L±3.5√n或±15√L±20√Li四等高速公路、一级公路、1000~2000米特大桥、2000~4000米隧道±20√L±6.0√n或±25√L±30√Li五等二级及以下公路、1000米以下桥梁±30√L±45√L±40√Li一）附合水准路线的计算3．待求点高程的计算根据各段改正后的高差和起始点的高程，分别求得各待求点的高程。例2-1下图为某附合水准路线，各测段的路线长、实测高差和起点高程如图所示，该附合水准路线的计算结果列于下表中。mHHhfh019.0)933.68800.66(114.2)(12mmLfh844.44040＝＝＝容容hhff点名路线长/km实测高差/m高差改正数/m改正后高差/m高程/mBM11.5+8.200-0.006+8.19468.933P77.1271.3-10.364-0.006-10.370Q66.7570.9-1.598-0.004-1.602R65.1550.7+1.648-0.003+1.645BM266.800∑4.4-2.114-0.019-2.133辅助计算成果符合要求。二）闭合水准路线的计算高差闭合差按下式计算:fh＝Σh测例2-2下图为某闭合水准路线，各测段的路线长、实测高差和起点高程均注于图中，该闭合水准路线的计算结果列于表中。BMAPQ-0.108m+4.312m-1.289m-2.933m15站13站19站16站HA＝88.342mRfh＝－18mmh容＝±1295n点名测站数实测高差/m高差改正数/mm改正后高差/m高程/m备注BMA15+4.312+4+4.31688.342A为已知点，其余为待求点P92.65813-1.289+4-1.285Q91.37319-2.933+5-2.928R88.44516-0.108+5-0.103BMA88.342∑63-0.018+180辅助计算mmfh＜fh容，成果符合要求。三）支水准路线的计算设A点为已知点，高程为68.200m，从A点测到B点，高差为+4.385m，若再从B点测到A点，高差为－4.373m，此时B点高程的计算方法如下：高差闭合差：fh＝h往+h返＝+4.385－4.373＝+0.012m高差闭合差允许值为：mhhhAB379.42/)373.4385.4(2/)(返往则B点的高程为：HB＝HA+hAB＝68.200+4.379＝72.579m。mmnfh272/)64(1212允fh＜fh容，说明观测结果符合精度要求。微倾式水准仪的检验与校正1.微倾式水准仪应满足的几何条件主要轴线有：圆水准轴L′L′管水准轴LL视准轴CC纵轴（竖轴）VV根据水准测量的原理，水准仪应满足的主要条件是LL∥CC。两个次要条件：①L′L′∥VV；②十字丝中丝⊥VV。2.微倾式水准仪的检验与校正(1)圆水准轴平行于仪器竖轴的检验与校正①目的通过检校，可使仪器圆水准气泡居中时，仪器竖轴基本竖直。②检校方法一、微倾式水准仪的检验与校正(2)十字丝中丝垂直于仪器竖轴的检验与校正①目的通过检校使十字丝中丝垂直于仪器竖轴，当竖轴竖直时，中横丝处于水平位置，即用中横丝任何位置在水准尺上截得的读数都是相同的。②检校方法(3)水准管轴平行于视准轴的检验与校正①目的使水准管轴平行于视准轴，当水准管气泡居中时，视准轴处于水平位置，即获得一条水平视线。视准轴和水准管轴在竖直面上投影是否平行的检验，称为i角检验，是水准仪检校的重点。在水平面上投影是否平行的检验，称为交叉误差检验。2.微倾式水准仪的检验与校正②检验方法Six当仪器安置在中点时，hAB＝（a1－x）－（b1－x）＝a1－b1无论仪器是否存在i角，在中点上测得的高差始终是正确的。②检验方法将水准仪搬至距B点（或A点）2m～3m处，精平后分别读取A点和B点上水准尺的读数a2和b2，则hAB′＝a2－b2△h＝hAB′－hABShii角的计算公式为：对于DS3水准仪，一般要求i角不得大于20″。(3)水准管轴平行于视准轴的检验与校正③校正方法仪器靠近B点处，
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