土木工程测量 第2章 水 准 测 量new

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1、第2章水准测量内容提示：本章主要介绍了水准测量的原理和方法、水准仪的技术操作和检验校正、水准测量误差的影响与消除方法，并介绍了三、四等水准测量和精密、自动安平、数字水准仪。其重点内容包括水准测量原理、水准器的作用和分划值、水准仪的技术操作和检验校正、水准测量的施测程序与成果检核、闭合差调整、误差的消除方法以及三、四等水准测量。其难点为水准测量施测程序与成果检核、闭合差调整及误差的消除方法。地面点的高程是地面点的定位元素之一，测定地面点高程的工作称为高程测量，是测量的基本工作之一。按使用的测量仪器和获得高程的方法有水准测量和三角高程测量，此外还有液体静力水准测量

2、、气压高程测量和GPS高程测量等。本章主要介绍水准测量。2.1水准测量原理水准测量是获得点高程的常用测量手段，也是高程测量精度最高的一种方法。水准测量是应用几何原理，用水准仪建立一条与高程基准面平行的视线，借助于水准尺来测定地面两点间的高差，按式(1-6)计算待定点的高程。水准测量又称几何水准测量。图2.1水准测量原理如图2.1所示，若已知A点的高程为HA(称为已知高程点)，欲测定B点的高程HB(称为待定高程点)，须先测定A、B两点间的高差hAB。测定hAB可在A、B点间I处(称为测站)安置一台可提供水平视线的水准仪，通过水准仪的视线在A点(称为后视点)水准尺

3、(称为后视尺)上读数a(称为后视读数)，在B点(称为前视点)水准尺(称为前视尺)上读数b(称为前视读数)。则hAB=a−b(2-1)若a＞b，hAB为正值，表示B高于A；反之，则B低于A。根据式(1-6)可得·16·土木工程测量HB=HA+hAB=HA+(a−b)(2-2)利用上式求算待定点高程的方法称为高差法。令HA+a=Hi，称为视线高程或仪器高程，简称视线高，则有HB=Hi−b(2-3)利用上式求算待定点高程的方法称为视线高法。当需要观测多个前视点时，这种方法较方便。2.2水准测量仪器和工具及其技术操作水准仪是为水准测量提供水平视线的仪器。我国水准仪系列

4、标准按其精度等级分为DS05、DS1、DS3、DS20四种型号，D、S分别为大地测量、水准仪的汉语拼音第一个字母，下标数字表示精度等级。如DS3型水准仪的“3”表示该仪器每km往返观测高差精度为±3mm。水准仪按结构又有自动安平水准仪和数字水准仪。DS05、DS1型为精密水准仪，DS3、DS20型为工程水准仪。水准测量的工具主要有水准尺和尺垫。本节主要介绍DS3型微倾式水准仪及其使用。2.2.1DS3型微倾式水准仪的构造图2.2为DS3型微倾式水准仪。它主要由望远镜、水准器、基座等组成。图2.2DS3型微倾式水准仪1.望远镜；2.物镜；3.微动螺旋；4.制动螺

5、旋；5.观察镜；6.管水准器；7.圆水准器；8.圆水准器校正螺丝9.照门；10.目镜；11.分划板护罩；12.物镜调焦螺旋；13.微倾螺旋；14.轴座；15.脚螺旋16.连接底板；17.架头压块；18.压块螺丝；19.三脚架1.望远镜望远镜具有成像和扩大视角的功能，是测量仪器观测远目标的主要部件。其作用是看清不同距离的目标和提供照准目标的视线。·16·第2章水准测量·17·如图2.3所示，它由物镜、调焦透镜、十字丝分划板、目镜等组成。物镜、调焦透镜、目镜为复合透镜组，分别安装在镜筒的前、中、后三个部位，三者共光轴组成一个等效光学系统。通过转动调焦螺旋，调焦透镜

6、沿光轴在镜筒内前后移动，改变等效光学系统的主焦距，从而可看清不同远近的目标。图2.3望远镜的构造1.物镜；2.物镜调焦透镜；3.十字丝分划板；4.目镜；5.物镜筒；6.物镜调焦螺旋；7.齿轮；8.齿条；9.十字丝影像十字丝分划板为一平板玻璃，上面刻有相互垂直的细线，称为十字丝。中间一条横线称为中丝或横丝，上、下对称且平行于中丝的短线称为上丝和下丝，上、下丝统称视距丝，用来测量距离。竖向的线称竖丝或纵丝。十字丝分划板压装在分划板环座上，通过校正螺丝套装在镜筒内，位于目镜与调焦透镜之间，如图2.3所示。它是照准目标和读数的标志。物镜光心与十字丝交点的连线称望远镜视

7、准轴，用C-C表示，为望远镜照准线。望远镜的成像原理如图2.4所示。远处目标AB反射的光线，通过物镜和调焦后的调焦透镜折射形成个倒立实像ab，落在十字丝分划板平面上。调节目镜对光螺旋，目镜又将ab和十字丝一起放大形成虚像a1b1，即为在望远镜中观察到的目标AB倒立的影像。现代水准仪在调焦透镜后装有一个正像棱镜(如阿贝棱镜、施莱特棱镜)，通过棱镜反射，看到的目标影像为正像。这种望远镜称为正像望远镜。图2.4望远镜成像原理1.物镜；2.调焦透镜；3.目镜；4.十字丝分划板如图2.4所示，物体虚像a1b1对眼睛的张角β与AB对物镜光心的张角α之间的比值称为望远镜的放

8、大倍率，用V表示。即βV=(2-4)α