第二章水准测量

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1、第二章水准测量高程是确定地面点位置的要素之一，在工程建设的设计、施工与管理等阶段都具有十分重要的作用。测定地面点高程的工作称为高程测量。高程测量按所使用的仪器和施测方法不同，主要有水准测量和三角高程测量等。水准测量是高程测量中最常用的一种方法。本章主要介绍水准测量原理、水准仪的构造及其使用、水准测量的施测方法与成果整理以及仪器的检验与校正等内容。2-1水准测量原理水准测量不是直接测定地面点的高程，而是测出两点间的高差。即在两个点上分别竖立水准尺，利用水准测量的仪器提供的一条水平视线，瞄准并在水准尺上读数，求得两点间的高差，从而由已知点高程推求未知点高程。如图2-1所示，设已知点高程为

2、，用水准测量方法求未知点的高程。在、两点中间安置水准仪，并在、两点上分别竖立水准尺，根据水准仪提供的水平视线在点水准尺上读数为，在点的水准尺上读数为，则、两点间的高差为：　（2-1）图2-1水准测量原理设水准测量是由点向点进行，如图2-1中箭头所示，则规定点为后视点，其水准尺读数为后视读数；点为前视点，其水准尺读数为前视读数。由此可见，两点之间的高差一定是“后视读数”减“前视读数”。如果>，则高差为正,表示点比点高；如果<，则高差为负，表示点比点低。在计算高差时，一定要注意的下标的写法：表示点至点的高差，则表示点至点的高差，两个高差应该是绝对值相同而符号相反，即　　(2-2)31测得

3、、两点间高差后，则未知点Ｂ的高程为：　　　　(2-3)由图2-1可以看出，点高程也可以通过水准仪的视线高程（也称为仪器高程）来计算，视线高程等于点的高程加点水准尺上的后视读数，即　(2-4)则　(2-5)一般情况下，用(2-3)式计算未知点的高程，称为高差法。当安置一次水准仪需要同时求出若干个未知点的高程时，则用(2-5)式计算较为方便，这种方法称为视线高法。即每一个测站上测定一个视线高程作为该测站的常数，分别减去各待测点上的前视读数，即可求得各待测点的高程。这在建筑工程中经常用到。在实际水准测量中，、两点间高差可能较大或相距较远，不可能安置一次（一测站）水准仪即能测定两点间的高差。

4、此时可在沿点至点的水准路线上增设若干个必要的临时立尺点，称为转点，根据水准测量原理依次连续地在两个立尺点中间安置水准仪来测定相邻各点间高差，最后取各个测站高差的代数和，即求得两点间的高差值，这种方法称为连续水准测量。如图2-2所示，欲求，在点至点水准路线上增设个临时立尺点（转点），安置次水准仪，依次连续地测定相邻两点间高差～，即………则＝＝－　(2-6)式中，为后视读数之和，为前视读数之和，则未知点Ｂ的高程为　(2-7)图2-2连续水准测量、两点间水准路线上增设的转点起着传递高程的作用。为了保证高程传递的正确性，在连续水准测量过程中，不仅要选择土质稳固的地方作为转点位置（宜安放尺垫）

5、，而且在相邻测站的观测过程中，要保持转点（尺垫）稳定不动；同时要尽可能保持各测站的前后视距大致相等；还要尽可能通过调节前、后视距离保持整条水准路线中的前视视距之和与后视视距之和相等，这样有利于消除（或减弱）地球曲率和仪器某些误差对高差的影响。312-2水准测量仪器及其操作水准仪是水准测量的主要仪器。按水准仪所能达到的精度，它分为DS05、DS1、DS3及等几种等级（型号）。“Ｄ”和“Ｓ”表示中文“大地”和“水准仪”中的“大”字和“水”字的汉语拼音的第一个字母，通常在书写时可省略字母“Ｄ”；下标“05”、“1”、“3”及“10”等数字表示该类仪器的精度，见表2-1。我国目前常用的S05

6、型（如威特N3，蔡司Ni004）和S1型（如国产S1，蔡司Ni007）水准仪属于精密水准仪，配有相应的精密水准尺。水准仪上配置光学测微器，可以在水准尺上估读至0.01mm，水准器有较高的灵敏度，望远镜也有较高的放大倍数，仪器的结构稳定，受外界影响小。精密水准尺是在木质或金属尺身槽内，张一因瓦合金带，在带上标有分划线，数字注在周边木尺或金属上，尺上两排分划彼此错开，分划宽度有10mm和5mm两种。精密水准仪用于国家一二等水准测量、大型工程建筑物施工及变形测量以及地下建筑测量、城镇与建（构）筑物沉降观测等。S3型水准仪称为普通水准仪，用于国家三四等及普通水准测量。本节主要介绍S3型水准仪

7、及其使用。表2-1常用水准仪系列及精度表水准仪系列型号S05S1S3每公里往返测高差中数的中误差≤0.5mm≤1mm≤3mm一、S3型水准仪的构造图2-3为S3型微倾式水准仪，它主要由望远镜、水准器和基座三部分组成。仪器的上部有望远镜、水准管、水准管气泡观察窗、圆水准器、目镜及物镜对光螺旋、制动扳手、微动及微倾螺旋等，通过仪器竖轴与仪器基座相连。望远镜和水准管连成一个整体，转动微倾螺旋可以调节水准管连同望远镜一起相对于支架作上下微小转动，使水准管气泡居中，