1三级培训测量课件(水准).

2013年11月11日水准测量（邱志峪）目录1、水准测量原理2、水准仪的种类3、根据测量要求选择合适的仪器4、水准仪操作及过程中常见问题5、水准测量成果计算6、水准测量误差分析7、设计标高计算8、路基、桥梁、隧道标高测量注意事项•一、水准测量原理一、水准测量原理水准仪的作用是提供一条水平视线。例如：要想知道庐山与黄山哪个更高一些，先找到两座山的海拔高度，然后再相减。海拔就是一个标准高度，水准仪的作用就是提供一个标准。而这个标准就是水平视线。高程基准•高程基准：是推算国家统一高程控制网中所有水准高程的起算依据，它包括一个水准基面和一个永久性水准原点。•水准基面，通常理论上采用大地水准面，它是一个延伸到全球的静止海水面，也是一个地球重力等位面，实际上确定水准基面则是取验潮站长期观测结果计算出来的平均海面。中国以青岛港验潮站的长期观测资料推算出的黄海平均海面作为中国的水准基面，即零高程面。中国水准原点建立在青岛验潮站附近，并构成原点网。用精密水准测量测定水准原点相对于黄海平均海面的高差，即水准原点的高程，定为全国高程控制网的起算高程。•国家第二期一等水准网高程起算点为水准原点。高程系统为“1985国家高程系统”，共有292条线路、19931个水准点，总长度为93341公里，形成了覆盖全国的高程基础控制网。•除国家高程基准外，各地方也有自己的一套标高基准点如上海的黄浦江基准点，武汉的汉江基准点，天津的汉沽基准点等。•上海黄埔江水文观测站黄埔江基准点•全国高程控制网图•水准网的作用：如把公路修到台湾，没有高程控制网的后果：在台湾海峡底部钻到美国去。•二、水准仪的种类二、水准仪的种类•老式水准仪，有正像、倒像之分，需手动精平方可读数。•DS3级别自动安平水准仪。•DS2级别自动安平水准仪。•电子水准仪。全站仪•除水准仪能用来水准测量之外，其实全站仪也能用来水准测量，如在山区，标高测量十分麻烦，利用全站仪三角测量功能是完全可以达到四等水准的要求的。•全站仪水准测量，一般用于四等及以下等级的水准测量，全站仪水准测量在全站仪课件中会予以介绍。•三、选择合适的仪器三、测量仪器的选择WM等级二等三等四等五等仪器型号DS1、DS2DS1、DS2、DS3DS3DS3•现场常用的测量等级：•水准点：四等•结构物沉降观测：二等•施工放样抄平：五等•问题：右图DS2水准仪是否能直接•用于二等水准测量？•答案是：NO，请注意差别•讨论：是否可以直接以高等级水准仪代替低等级水准仪使用？如使用DS1或是电子水准仪替代现场的DS3？•答案：级别够用就行，按精度等级来。象DS1水准仪相当重，十几公斤，很麻烦。•案例：武广高铁支承垫石。配套水准尺等相关设备•五等铝合金塔尺•四等水准尺•二等水准尺•二•等•条•码•尺水准尺的标准及要求等级二等三等四等五等基辅分划或黑红面读数较差（mm）0.51.02.03.0－基辅分划或黑红面所测高差较差（mm）0.71.53.05.0—水准尺铟瓦铟瓦、双面双面单面水准点埋设原则•（1）水准点应选在能长期保存，便于施测，坚实、稳固的地方。•（2）水准路线应尽可能沿坡度小的道路布设，尽量避免跨越河流、湖泊、沼泽等障碍物。•（3）在选择水准点时，应考虑到高程控制网的进一步加密。•（4）应考虑到便于国家水准点进行联测。•（5）水准网应布设成附和路线，结点网或环形网。•（6）对于公路工程专用水准点，应选在公路路线两侧距中线50-300M的范围内，水准点间距一般为1-1.5KM，山岭重丘区可适当加密；大桥两岸、隧道两端、垭口及其他大型构造物附近亦应增设水准点。•现场临时水准点要求每200-300m一个，以利于使用。二等水准点埋设全过程•四、水准仪的操作及过程中常见问题水准仪的操作•圆水准泡•圆水准泡观察窗•方向找准器•步骤：•1、先安放脚架，大致水平，脚架踩紧。•2、先精平，转180度检查，然后利用找准器找到目标。水准仪正确与错误的操作姿势•姿势错误，专业上叫骑马。一则危险来临之际，人不易避让。另外，在地滑地段，人的突然滑倒会带倒仪器。•姿势正确。光学水准仪成像原理与读数注意事项：1、当眼睛在目镜端上下微微移动时，若发现十字丝与目标影像有相对运动，这种现象称为视差。消除的方法是重新仔细地进行物镜对光，直到眼睛上下移动，读数不变为止。此时，从目镜端见到十字丝与目标的像都十分清晰。2、倒尺时应记负数。3、中丝读数时，不能记成上丝或下丝。4、摇尺，铝合金尺要注意接头，注意标尺上小数点5、转点要记清。复杂情况，中间转点设支水准路线，要分开记。水准测量中常见问题及要求•1、水准仪的检校，精度评定。公式：i=f/205265×S，每个月一检。•2、测量过程中要闭合，特别是自动安平水准仪。•3、测量完脚螺旋要及时归位，居中位。•4、仪器要经常擦拭，对镜头要保护。•5、尽量减少在工地上算资料，各项准备数据要事先准备好，以免出错。•6、所有数据应有计算与复核，避免差错。•7、各种测量的原始记录，必须在现场同步完成，严禁事后补记补绘，原始资料不允许涂改，不合格时，应当补测或重测。（事例）•8、控制点复测应保证每半年一次。•9、当测量仪器超限时应及时送检，不宜私自检修。示例：点之记序号点号坐标（m）高程（m）点位描述1XY2CPIII0653208754.104491770.769汤村3#斜井左侧70米山坡上3CPIII0663208678.289492166.611汤村3#斜井便道和原有水泥路交界的山包上4CPI0103208193.7465492216.0723青龙头村出口路中间绿化带中5CPI0113209016.0797492601.7137127.4688武义县S220省道里程DK3+1006CPIII0673208517.8736492544.1177105.9385DK24+300线路左侧水泥路路边7CPIII0683208395.4592492739.2998110.3869DK24+450左侧房子顺路上30米橘子林旁边田埂上8CPIII0693208202.5431492597.2318103.8978DK24+500右侧水塘小里程15米方向橘子林旁边田埂上9CPIII0703208157.6021492766.233310CPIII0713207962.1386492742.358496.62337DK24+800右侧养猪场房子向右水塘田埂上11CPII0173207785.2966492968.084892.9988桩塘村徐天齐养猪场西边约200米的机耕道边12CPII0183207116.6231493156.813186.9564张村村尽头右拐直行到土路上行约100米错误与正确的抱仪器姿势•五、水准测量成果计算•闭合水准路线：从一高级水准点出发，经过测定沿线其它待定点高程，最后又回到原起始点的环形路线。•附合水准路线：从一高级水准点出发，经过测定沿线其它待定点高程，最后又附合到另一高级水准点的路线。•支水准路线：从一已知水准点出发，测定沿线其它待定点高程，不闭合也不附合，但为了校核必须往返测。•水准网：由多条单一水准路线相互连接构成的网状路线。h1=a1-b1，h2=a2-b2，……，hn=an-bn∑h=∑a-∑b•为提高精度，一般采用“变更仪器高”法或者“双面尺”法观测等外水准测量测站点号水准尺读数高差高程备注后视前视+-1BM.A1.4670.34327.354m已知TP.11.1242TP.11.8850.211TP.21.6743TP.21.8690.926TP.30.9434TP.31.3670.365B1.73228.469m计算检核∑∑a6.588-5.4731.115∑b5.4731.480-0.3651.1150.36528.469-27.3541.115各等级水准测量技术标准要求等级水准仪型号前后视距不等差mK+黑-红mm红黑面所测高差之差mm视线最长距离m中丝最小读数值mdm累积差∑dm二DS1≤1≤3≤0.5≤0.7≤50≥0.5四DS3≤5≤10≤3≤5≤80≥0.2五DS3大致相等——≤100—注：①二等水准视线长度小于20m时，其视线高度不应低于0.3m；②三、四等水准采用变仪高法观测单面水准尺时，所测两次高差较差，应与黑面、红面所测高差之差的要求相同。双面尺法一个测站上的观测顺序为（简称为后、前、前、后）：•①照准后视尺黑面，读取上、下、中丝读数；•②照准前视尺黑面，读取上、下、中丝读数；•③照准前视尺红面，读取中丝读数；•④照准后视尺红面，读取中丝读数（每次读数前，注意精平）。总共观测记录8个数据。至此，观测程序完成，应立即进行测站计算，共计10个数据。检核无误后方可进行下一测站的工作。四等水准测量-1+1+1-1+1-1+0.6-0.16.6111.825前K21.6700.580-1.190-1.091后-前30.930.8+0.7+1.36.0281.340前K11.2251.333+0.215+0.116后-前23.224.5-0.6-0.65.9971.209前K21.0931.646+0.450+0.551后-前23.522.9∑dd下丝下丝上丝上丝红面黑面前视距m后视距m-1.090505.4210.734后K11.9790.888ZD2∣ZD33+0.115506.2431.456后K21.4571.578ZD1∣ZD22K1=4.687K2=4.787+0.550506.4471.760后K11.3281.875A∣ZD11备注高差中数(m)黑红面读数差K+黑-红(mm)水准尺读数方向及尺号前尺后尺点号测站编号=3mm=80m=5m=10m=5mm测站要求及示例每测站计算与校核如下：•1.视距计算–后、前视距离为：100×（上丝-下丝），四等应小于80米；–后、前视距差为：d=后视距离-前视距离–后、前视距差累积差为：∑d=前站d+本站d•2.同一水准尺红、黑面中丝读数差的校核–同一水准尺红、黑面中丝读数之差，应等于该尺红、黑面的常数差K(4.687或4.787)，即红面中丝读数=黑面中丝读数+K。•3.黑、红面所测高差的计算与校核–黑面高差=后视尺黑面中丝-前视尺黑面中丝–红面高差=后视尺红面中丝-前视尺红面中丝–检核：黑面高差=红面高差±0.100m，黑、红面所测高差之差四等应小于5mm。–高差中数等于黑面高差加上加减0.100m后的红面高差再除以2。二等水准.xls•思考题：•六、水准测量误差分析水准仪应满足的轴线条件•①圆水准器轴平行于仪器竖轴；•②十字丝横丝垂直于仪器竖轴；•③水准管轴平行于视准轴。水准测量中常见误差一、误差的种类：1、水准管轴不平行于望远镜视准轴所产生的误差；2、水准管气泡没有准确居中；3、水准尺倾斜所产生的误差；4、水准仪下沉所致的误差；5、尺垫下沉引起的误差；6、地球曲率和大气折光影响；二、减小误差的方法1、置镜于前后视之中间，使前后视距大致相等，消除1误差和6误差；2、气泡准确居中，消除误差2；3、在每个测站上采用两次观测，取两高差之平均值，消除误差4；4、采取往返测，取往返测平均值，减小误差5；•附：地球曲率和大气折光对读数总影响为f=0.43×D2/R；其中R为地球半径为6371km。水准测量注意事项–测量前必须认真检校仪器；–测量时应尽可能使前后视距相等，视线以50～100m为宜；–为减小大气折光的影响，视线应离开地面0.3m以上，中午前后应尽量避免观测；–踩实脚架和尺垫防下沉；–精心对光消除视差影响；–每次读数前，必须使符合水准器气泡符合，勤检查；–水准尺必须扶直，转站时可将尺先取下，减小尺垫下沉；–经常注意尺垫顶和水准尺底不应粘泥土；–注意落尺；–打伞；测量技术要求注：n为水准路线单程测站数，每公里多于16站，按山地计算闭合差限差,为每Km高程测量高差中数的全中误差。二等水准视线长度小于20m时，其视线高度不应低于0.3mLn±4±6－—山地平丘地往返较差、环线或附合线路闭合差（㎜）往往往返环线或附合往返往返往返