[工学]土木工程测量--2-水准测量

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1、第二章水准测量课程主要内容：本章主要讲述水准测量的原理和方法、水准仪的构造及其检校、水准测量的误差来源及消除方法；水准路线施测方法及数据处理。介绍精密水准仪、自动安平水准仪、激光扫平仪的基本构造和使用方法。基本要求：1、掌握水准测量的原理和方法，水准路线施测方法及数据处理。2、熟悉水准仪的构造及其检校方法。3、分析水准测量的误差来源及消除方法。4、了解精密水准仪、自动安平水准仪、激光扫平仪的基本构造和使用方法。第二章水准测量地面点的位置是用平面坐标和高程来确定的。测量地面上各点高程的工作，称为高程测量。高程测

2、量可分为水准测量、三角高程测量和气压高程测量三类。2-1水准测量的原理水准测量是利用一条水平视线，并借助水准尺，测定地面两点间的高差，这样就可由已知点的高程推算出未知点的高程。如图所示，欲测定A、B两点间的高差h，可在A、B两点上分别竖立带有刻划的水准尺，并在A、B两点之间安置一台能提供一条水平视线的水准仪。根据水准仪的水平视线，在A点尺上读数，设为a;在B点尺上读数，设为b;则A、B两点间的高差为：hAB=a-b。第二章水准测量第二章水准测量如果水准测量是由A到B进行的，如图中的箭头所示，由于A点为已知高程

3、点，故A点尺上读数a称为后视读数；B点为欲求高程的点，则B点尺上读数b为前视读数。高差等于后视读数减去前视读数。高差的符号有正有负。当高差为正值时，表示前视点B高于后视点A；当高差为负时，表示前视点B低于后视点A。所以计算高差时，一定要用后视读数减去前视读数，次序不能颠倒。有了高差，就可根据A点高程求得B点高程，即：HB=HA+hAB=HA+(a-b)高程测量的实质就是测量高差。另外还可通过仪器的视线高Hi计算B点的高程，即：Hi=HA+aHB=Hi-b第二章水准测量2-2水准测量的仪器和工具水准测量所使用的

4、仪器为水准仪，工具为水准尺和尺垫。我国将水准仪按其精度划分为四个等级：ＤＳ０５、ＤＳ１、ＤＳ３和DS10。字母D和S分别为“大地测量”和“水准仪”汉语拼音的第一个字母，其后面的数字代表仪器的测量精度。工程测量中广泛使用的是DS3级水准仪。一、水准仪水准仪是能够提供水平视线的仪器，主要由望远镜、水准器和基座三部分组成。第二章水准测量第二章水准测量望远镜的主要用途是瞄准目标并在水准尺上读数。它包括物镜、十字丝、对光透镜和目镜等四个部分。十字丝是照准尺子和读数用的。它是刻在玻璃板上的两条相互垂直的细丝，竖向的一条称

5、为竖丝，横向的一条长丝称为横丝(又称中丝)，横丝上下还有两条对称的短丝是用来测量距离的，称为视距丝。十字丝中心(或称十字丝交点)和物镜和光心的连线，称为视准轴。第二章水准测量(二)水准器水准器是用来指示视准轴是否水平或仪器竖轴是否竖直的装置。水准器分为圆水准器和管水准器两种。圆水准器装在基座上，供粗略整平之用；管水准器装在望远镜旁，供精确整平视准轴之用。管水准器又称水准管，是由一个内壁研磨成圆弧的玻璃管制成的。水准管上一般刻有间隔为2mm的分划线，分划线的中点O，称为水准管零点。水准管内充满酒精或乙醚，中间有

6、一气泡。通过零点作水准管圆弧的切线，称为水准管轴。当气泡两端对称于圆弧上中点O时，气泡即居中，此时水准管轴也就水平了。水准管上每2mm分划所对应的圆心角，称为水准管分划值。分划值越小，则水准管越灵敏。第二章水准测量为了提高目估水准管气泡居中的精度，微倾式水准仪的水准管上方都装有由三块棱镜组成的复合棱镜系统。两个棱镜的侧面所在的平面通过水准管的纵轴线，第三块棱镜为45°的直角棱镜，其底为等腰直角三角形，一个直角面与左右两棱镜的侧面相靠或互相平行。它把水准管两端半个气泡的像，经过三次全反射，进入望远镜旁的放大镜内

7、。如果气泡居中，则气泡两端的两个半边影像即合二为一，如果气泡不居中，则气泡的两个半边影像不符合。第二章水准测量二、水准尺水准尺是水准测量时使用的标尺，是水准测量的重要工具之一，其质量的好坏将直接影响到水准测量的精度。因此，水准尺通常用干燥不易变形的木质材料或玻璃钢制成。地面水准测量常用的水准尺有直尺和塔尺两种。直尺按长度有2m和3m两种，塔尺的长度为5m，尺上的刻划一般1cm一格，并在分米处注记。塔尺多用于地形测量，双面尺多用于三、四等水准测量。双面尺的一面采用黑白相间刻划，称黑面尺或主尺，另一面采用红白相间

8、刻划，称红面尺或副尺。双面尺必须成对使用，两根尺黑面的起始读数为零，而红面的起始读数则分别为4.687m和4.787m。第二章水准测量三、尺垫有时两个水准点之间的距离较远或高差较大，直接测定其高差有困难时，应在中间设立若干个中间点(称为转点)传递高差。而尺垫是在转点处放置水准尺用的。尺垫用生铁铸成，一般为三角形，中间有一突起的半球体，下方有三个支脚。使用时用力将尺垫的三个支脚踩入土中，以防下沉，上方