建筑工程测量之水准和角度测量.ppt

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1、第一章绪论第一章绪论 教学目的：教学目的：1.使学生了解本课程的任务；2.熟悉地面点位的确定方法，即 平面位置、高程位置的确定方法；3.熟悉测量工作的原则和程序；4.重点掌握大地水准面、铅锤线 的概念、测量的三项基本工作。教学重点：教学重点：1.地水准面、铅锤线的作用；2.地面点位的确定；3.绝对高程、相对高程、高差的概 念。教学难点：教学难点：1.高斯平面直角坐标系；2测量工作的基本原则；3测量的三项工作基本。教学资料：教学资料：测量学教材、教学课件教学方法：教学方法：讲授法、讲解法、演示法 第一章绪论第一章绪论 第第第第一一一一节节节节 建建建建筑筑筑筑工工工工程程程程测测测测量量量量的的

2、的的任任任任务务务务 二、建筑工程测量的任务二、建筑工程测量的任务建筑工程测量是测量学的一个重要组成部分。它是研究建筑工程在勘测设计、施工和运营管理阶段所进行的各种测量工作的理论、技术和方法的学科。第一章绪论第一章绪论 一、测量学的概念一、测量学的概念测量学是研究地球的形状和大小以及确定地面点位的科学。它的内容包括测定和测设两部分。它的主要任务是：它的主要任务是：（1）测绘大比例尺地形图；（2）建筑物的施工测量；（3）建筑物的变形观测。第第第第二二二二节节节节 地地地地面面面面点点点点位位位位的的的的确确确确定定定定 2 2大地水准面大地水准面第一章绪论第一章绪论 水准面：处处与重力方向线垂直

3、的连续曲面，如静止时的广阔水面(海洋或湖泊等)。与水准面相切的平面，称为水平面。人们设想以一个静止不动的海水面延伸穿越陆地，形成一个闭合的曲面包围了整个地球称为大地水准面，即与平均海水面相吻合的水准面。它是测量工作的基准面，是绝对高程的起算面，大地水准面上的绝对高程均为零。由大地水准面所包围的形体，称为大地体。1水准面和水平面水准面和水平面重力的方向线称为铅垂线，它是测量工作的基准线，高程的大小必须沿铅垂线方向来衡量，高斯平面坐标的投影方向也必须是铅垂线方向。在测量工作中，取得铅垂线的方法如图1-1所示。O-图11铅垂线第第第第二二二二节节节节 地地地地面面面面点点点点位位位位的的的的确确确确

4、定定定定第一章绪论第一章绪论 3铅垂线铅垂线由于地球内部质量分布不均匀，致使大地水准面成为一个有微小起伏的复杂曲面，如图1-2a所示。参参考考椭椭球球面面：接近大地水水准准面面，可用数学式表示的椭球面来作为测量计算工作基准面。选用参参考考椭椭球球面面来代替地球总的形状。参参考考椭椭球球面面是由椭圆NWSE绕其短轴NS旋转而成的，又称旋转椭球体，如图1-2b所示。由于地球椭球体的扁率很小，当测量的区域不大时，可将地球看作半径为R=(2a+b)/3=6371km的圆球。由于地球半径较大，在小范围内（以10KM为半径区域内）进行平面位置测量工作时，可以用水平面代替大地水准面。第第第第二二二二节节节节

5、 地地地地面面面面点点点点位位位位的的的的确确确确定定定定第一章绪论第一章绪论 4地球椭球体地球椭球体综上所述，人们对地球的认识过程为：NSEWOabaNSWE地球椭球体大地水准面a a）大地水准面）大地水准面 b b）地球椭球体）地球椭球体图图1-2 1-2 大地水准面与地球椭球体大地水准面与地球椭球体第第第第二二二二节节节节 地地地地面面面面点点点点位位位位的的的的确确确确定定定定第一章绪论第一章绪论第一章绪论第一章绪论 自然球体大地体地球椭球体球体局部平面。（1）地理坐标是用经度和纬度表示地面点在大地水准面上的投影位置。（2）高斯平面直角坐标 利用高斯投影法建立的平面直角坐标系，称为高斯

6、平面直角坐标系。在广大区域内确定点的平面位置，一般采用高斯平面直角坐标。高斯投影法是将地球划分成若干带，然后将每带投影到平面上。第第第第二二二二节节节节 地地地地面面面面点点点点位位位位的的的的确确确确定定定定第一章绪论第一章绪论 二、确定地面点位的方法二、确定地面点位的方法测量工作的实质是确定地面点的位置，而地面点的空间位置须由三个参数来确定，即该点在大地水准面上的投影位置（两个参数：、或x、y）和该点的高程H（一个参数）。1 1地面点在大地水准面上的投影位置地面点在大地水准面上的投影位置地面点在大地水准面上的投影位置，可用地理坐标、高斯平面直角坐标和独立平面直角坐标表示。重力的方向线称为铅

7、垂线，它是测量工作的基准线，高程的大小必须沿铅垂线方向来衡量，高斯平面坐标的投影方向也必须是铅垂线方向。在测量工作中，取得铅垂线的方法如图1-1所示。O图图图图1-1 1-1 1-1 1-1 铅垂线铅垂线铅垂线铅垂线第第第第二二二二节节节节 地地地地面面面面点点点点位位位位的的的的确确确确定定定定第一章绪论第一章绪论 3铅垂线铅垂线如如图图1-31-3所所示示，投投影影带带是是从从首首子子午午线线（通通过过英英国国格格林林威威治治天天文文台台的的子子午午线线）起起，每每隔隔经经度度66划划分分一一带带，称称为为66带带，将将整整个个地地球球划划分分成成6060个个带带。带带号号从从首首子子午午

8、线线起起自自西西向向东东编编，0066为为第第1 1号号带带，661212为为第第2 2号号带带，。位位于于各各带带中中央央的的子子午午线线，称称为为中中央央子子午午线线，第第1 1号号带带中中央央子子午午线线的的经经度度为为33，任任意意号号带带中中央央子子午午线线的的经经度度0 0，可按式（，可按式（1-21-2）计算。）计算。0 0=6N-3=6N-3 （1-21-2）式中式中 N6 N6 带的带号。带的带号。首子午线第1带0126央子中午线赤道NS图图图图1-31-31-31-3高斯平面直角坐标的分带高斯平面直角坐标的分带高斯平面直角坐标的分带高斯平面直角坐标的分带第第第第二二二二节节

9、节节 地地地地面面面面点点点点位位位位的的的的确确确确定定定定第一章绪论第一章绪论 高斯平面直角坐标系，如图1-5所示。地面点的平面位置，可用高斯平面直角坐标x、y来表示。由于我国位于北半球，x坐标均为正值，y坐标则有正有负，如图1-5a所示，yA136780m，yB272440m为了避免y坐标出现负值，将每带的坐标原点向西移500km，如图1-5b所示，纵轴西移后：规定在横坐标值前冠以投影带带号。如A、B两点均位于第20号带，则：yA20636780m，yB20227560m。x(N)xy(E)y中央子午线投影赤道OOABABxAxAxBxByByByAyA500kma a坐标原点西移前的高

10、斯平面直角坐标坐标原点西移前的高斯平面直角坐标 b b坐标原点西坐标原点西移后的高斯平面直角坐标移后的高斯平面直角坐标图图1-5 1-5 高斯平面直角坐标高斯平面直角坐标第第第第二二二二节节节节 地地地地面面面面点点点点位位位位的的的的确确确确定定定定第一章绪论第一章绪论 （3）独立平面直角坐标 在局部区域内确定点的平面位置，可以采用独立平面直角坐标。当测区范围较小时，可以用测区中心点a的水平面来代替大地水准面，如图1-7所示。在这个平面上建立的测区平面直角坐标系，称为独立平面直角坐标系。坐标原点O一般选在测区的西南角，使测区内各点的x、y坐标均为正值；坐标象限按顺时针方向编号，如图1-8所示

11、。xyAAOxAyAxyO图图1-71-7独立平面直角坐标系独立平面直角坐标系1-8 坐标象限第第第第二二二二节节节节 地地地地面面面面点点点点位位位位的的的的确确确确定定定定第一章绪论第一章绪论 2 2地面点的高程地面点的高程ABhABHAHBHAHB假定高程起算面大地水准面黄海平均海水面铅垂线铅垂线图图1-9 1-9 高程和高差高程和高差第第第第二二二二节节节节 地地地地面面面面点点点点位位位位的的的的确确确确定定定定第一章绪论第一章绪论第一章绪论第一章绪论 （1 1）绝对高程）绝对高程 地面点到大地水准面的铅垂距离，称为该点的地面点到大地水准面的铅垂距离，称为该点的绝对高程，简称高程，用

12、绝对高程，简称高程，用H H表示。如图表示。如图1-91-9所示，地面点所示，地面点A A、B B的的高程分别为高程分别为HAHA、HBHB。目前，我国采用的是目前，我国采用的是“1985“1985年国家高程基准年国家高程基准”，在青岛建立了，在青岛建立了国家水准原点，其高程为国家水准原点，其高程为72.260m72.260m（19851985前我国采用的是前我国采用的是“1956“1956年黄海高程系年黄海高程系”，测得水准原点高程为，测得水准原点高程为72.289m72.289m）。）。（3 3）高高差差 地面两点间的高程之差，称为高差，用h表示。在图1-9中，A、B两点的高差也可理解为过

13、A、B两点各作同心圆后，其半径之差。高差有方向和正负。A、B两点的高差为：hAB=HB-HA=HB-HA（1-4）当hAB为正时，B点高于A点；当hAB为负时，B点低于A点，当hAB为零时，B点和A点一样高。由公式（1-4）看出高差的大小与高程起算面无关。B、A两点的高差为：hBA=HA-HB=HA-HB （1-5）A、B两点的高差与B、A两点的高差，绝对值相等，符号相反，即：hAB=-hBA （1-6）根据地面点的三个参数x、y、H，地面点的空间位置就可以确定了。第第第第二二二二节节节节 地地地地面面面面点点点点位位位位的的的的确确确确定定定定第一章绪论第一章绪论第一章绪论第一章绪论 （2

14、2）相对高程）相对高程 地面点到假定水准面的铅垂距离，称为该点的相对高程或假定高程。如图1-9中，A、B两点的相对高程为HA、HB。在建筑施工测量中，常选用底层室内地坪面为该工程任何点相对高程起算的基准面，记为0。建筑物某部位的标高，系指某部位的相对高程，即某部位距室内地坪的铅垂距离。在半径为10km的范围内，进行距离测量时，可以用水平面代替水准面，而不必考虑地球曲率对距离的影响。第第第第三三三三节节节节 用用用用水水水水平平平平面面面面代代代代替替替替水水水水准准准准面面面面的的的的限限限限度度度度第一章绪论第一章绪论 二、对高程的影响二、对高程的影响一、对距离的影响一、对距离的影响用水平面

15、代替水准面，对高程的影响是很大的，因此，在进行高程测量时，即使距离很短，也应顾及地球曲率对高程的影响。如图1-11所示，设A、B为已知坐标点，P为待定点。首先测出了水平角和水平距离DAP，再根据A、B的坐标，即可推算出P点的坐标。因此，测定地面点平面直角坐标的主要测量工作是测量水平角和水平距离。BAPDAP图图1-111-11平面直角坐标的测定平面直角坐标的测定 第第第第四四四四节节节节 测测测测量量量量工工工工作作作作概概概概述述述述第一章绪论第一章绪论 一、测量的基本工作一、测量的基本工作1 1平面直角坐标的测定平面直角坐标的测定如图1-12所示，设A为已知高程点，P为待定点。根据式（1-

16、4）得：HP=HA+hAP （1-10）只要测出A、P之间的高差hAP，利用式（1-10），即可算出P点的高程。第第第第四四四四节节节节 测测测测量量量量工工工工作作作作概概概概述述述述第一章绪论第一章绪论第一章绪论第一章绪论 因此，测定地面点高程的主要测量工作是测量高差。2高程的测定AAPHAHPhAP大地水准面图1-12 高程的测定综上所述，测量的基本工作是：高差测量、水平角测量、水综上所述，测量的基本工作是：高差测量、水平角测量、水平距离测量。平距离测量。第第第第四四四四节节节节 测测测测量量量量工工工工作作作作概概概概述述述述第一章绪论第一章绪论 三、测量的计量单位三、测量的计量单位第

17、第第第四四四四节节节节 测测测测量量量量工工工工作作作作概概概概述述述述第一章绪论第一章绪论 二、测量工作的基本原则二、测量工作的基本原则在实际测量工作中,应遵守的原则原则之一是“从整体到局部、先控制后碎部”。也就是在测区内选择一些有控制意义的点(称为控制点),把它们的平面位置和高程精准地测定出来,然后再这些控制点测定出附近部点位置。这种测量方法可以减少误差积累,而且可在几个控制点上进行测量,加快工作进度。此外,测量工作必须重视检核,防止发生错误,避免错误的结果对后续测量工作的影响.因此,“边工作边检查，前一步工作未作检核不进行下一步工作”,这是测量工作应遵守的又一个原则。测量上常用的角度单位

18、有度分秒制和弧度制两种。第第第第一一一一节节节节 水水水水准准准准测测测测量量量量原原原原理理理理第二章第二章 水准测量水准测量按所使用的仪器和施测方法的不同，高程测量可以分为：水准测量三角高程测量气压高程测量和GPS高程测量水准测量是精确测定地面点高程的一种主要方法，是高程测量中最精密、最常用的方法。一、水准测量原理水准测量是利用水准仪提供的水平视线，借助于带有分划的水准尺，直接测定地面上两点间的高差，然后根据已知点高程和测得的高差，推算出未知点高程。测定地面点高程的工作，称为高程测量。第一节第一节 水准测量原理水准测量原理如上图所示，A、B两点间高差hAB为hAB=a-b（2-1）设水准测

19、量是由A向B进行的，则A点为后视点，A点尺上的读数a称为后视读数；B点为前视点，B点尺上的读数b称为前视读数。高差等于后视读数减去前视读数。在同一水平视线下，某点的读数越大则该点就越低，反之亦然。ABabHAHB Hi大地水准面前进方向水准测量原理hAB第第第第一一一一节节节节 水水水水准准准准测测测测量量量量原原原原理理理理第二章第二章 水准测量水准测量二、计算未知点高程2视线高法（也称仪高法）如图2-1所示，B点高程也可以通过水准仪的视线高程Hi来计算，即 -=+=bHHaHHiBAi1高差法测得A、B两点间高差hAB后，如果已知A点的高程HA，则B点的高程HB为：HB=HA+hAB（2-

20、2）这种直接利用高差计算未知点B高程的方法，称为高差法。高差法与视线高法都是利用水准仪提供的水平视线测定地面点高程。施测过程中，水准仪安置的高度对测算地面点高程或高差并无影响。这种利用仪器视线高程Hi计算未知点B点高程的方法，称为视线高法。在施工测量中，有时安置一次仪器，需测定多个地面点的高程，采用视线高法就比较方便。（2-3）第第第第一一一一节节节节 水水水水准准准准测测测测量量量量原原原原理理理理第二章第二章 水准测量水准测量第第第第二二二二节节节节 水水水水准准准准测测测测量量量量的的的的仪仪仪仪器器器器和和和和工工工工具具具具 水准测量所使用的仪器为水准仪，工具有水准尺和尺垫。1物镜；

21、2物镜对光螺旋；3水平微动螺旋；4水平制动螺旋；5微倾螺旋；6脚螺旋；7符合气泡观察镜；8水准管；9圆水准器；10圆水准器校正螺丝；11目镜调焦螺旋；12准星；13缺口；14轴座国产水准仪按其精度分，有DS05，DS1，DS3及DS10等几种型号。工程测量一般使用DS3级水准仪。DS3微倾式水准仪的构造第二节第二节 水准测量的仪器和工具水准测量的仪器和工具第二章第二章 水准测量水准测量1望远镜望远镜是用来精确瞄准远处目标并对水准尺进行读数的。它主要由物镜、目镜、对光透镜和十字丝分划板组成。（1）物镜使瞄准的物体成像。望远镜的构造示意图（2）物镜对光螺旋和对光凹透镜转动物镜对光螺旋可以使对光透镜

22、沿视线方向前后移动，从而使不同距离的目标均能清晰地成像在十字丝分划板平面上（3）目镜对光螺旋和目镜调节目镜对光螺旋可以使十字丝清晰并将成像在十字丝分划板的物像边同十十字丝一起放大成虚像。于是观测者在看清十字丝的同时又能清晰地照准目标。一、DS3微倾式水准仪的构造DS3主要由望远镜、水准器及基座三部分组成。第第第第二二二二节节节节 水水水水准准准准测测测测量量量量的的的的仪仪仪仪器器器器和和和和工工工工具具具具 第二章第二章 水准测量水准测量（4）十字丝分划板是用来准确照准目标和读数的。在中丝的上、下刻有两条对称的短丝，称为视距丝，用于测量仪器到目标的距离。上丝下丝中丝竖丝 十字丝分划板（5）视

23、准轴十字丝交点与物镜光心的连线。视准轴的延长线就是我们通过望远镜瞄准远处目标的视线。因此，当视准轴水平时，通过十字丝交点看出去的视线就是水准测量原理中提到的水平视线。第第第第二二二二节节节节 水水水水准准准准测测测测量量量量的的的的仪仪仪仪器器器器和和和和工工工工具具具具 第二章第二章 水准测量水准测量（1）管水准器OLL管水准器管水准器分划值2水准器它是一个密封的玻璃管，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，通过零点与圆弧相切的纵向切线LL称为水准管轴。水准管轴应平行于视准轴。水准管上2mm圆弧所对的圆心角，称为水准管的分划值，水准管分划愈小，水准管灵敏度愈高，

24、用其整平仪器的精度也愈高。用于精确整平仪器。第第第第二二二二节节节节 水水水水准准准准测测测测量量量量的的的的仪仪仪仪器器器器和和和和工工工工具具具具 第二章第二章 水准测量水准测量它是一个密封的玻璃圆盒，里面有一圆形气泡。圆水准器顶面的玻璃内表面研磨成球面，球面的正中刻有圆圈，其圆心称为圆水准器的零点。过零点的球面法线LL，称为圆水准器轴。圆水准器轴LL平行于仪器竖轴VV。如图2-8所示。气泡中心偏离零点2mm时竖轴所倾斜的角值，称为圆水准器的分划值，一般为810，精度较低。3基座基座的作用是支承仪器的上部，并通过连接螺旋与三脚架连接。它主要由轴座、脚螺旋、底板和三脚压板构成。转动脚螺旋，可

25、使圆水准气泡居中。气泡LL 圆水准器（2）圆水准器圆水准器装在水准仪基座上，用于粗略整平。第第第第二二二二节节节节 水水水水准准准准测测测测量量量量的的的的仪仪仪仪器器器器和和和和工工工工具具具具 第二章第二章 水准测量水准测量1水准尺（2）双面水准尺如图b尺长为3m，两根尺为一对。尺的双面均有刻划，一面为黑面尺，另一面为红面尺。黑面尺尺底均从零开始，而红面尺尺底，一根从4.687m开始，另一根从4.787m开始。2尺垫尺垫是由生铁铸成。一般为三角形板座，其下方有三个脚，可以踏入土中。尺垫上方有一突起的半球体，水准尺立于半球顶面。尺垫仅在转点处竖立水准尺时使用。（1）塔尺如图a二、水准尺和尺垫

26、水准尺是进行水准测量时与水准仪配合使用的。常用的水准尺有塔尺和双面尺两种。第第第第二二二二节节节节 水水水水准准准准测测测测量量量量的的的的仪仪仪仪器器器器和和和和工工工工具具具具 第二章第二章 水准测量水准测量自动安平水准仪是利用自动补偿器代替水准管，观测时只用圆水准器进行粗平，照准后不需要精平，然后借助自动补偿器自动地把视准轴置平，即可读出视线水平时的读数。在建筑工程施工测量中，自动安平水准仪的应用也较为广泛。三、自动安平水准仪其操作程序为：安置粗平照准读数。使用自动安平水准仪不仅简化了操作，提高了速度，同时对由于水准仪整置不当、地面有微小的震动或脚架的不规则下沉等原因的影响，也可以由补偿

27、器迅速调整而得到正确的读数，从而提高了观测的精度。应当注意的是，自动安平水准仪的补偿范围是有限的，当视线倾斜较大时，补偿器将会失灵。在使用前应对圆水准器进行检校。在使用、携带和运输的过程中，要严禁剧烈震动，防止补偿器失灵。第第第第二二二二节节节节 水水水水准准准准测测测测量量量量的的的的仪仪仪仪器器器器和和和和工工工工具具具具 第二章第二章 水准测量水准测量第第第第三三三三节节节节 水水水水准准准准仪仪仪仪的的的的使使使使用用用用 微倾式水准仪的基本操作程序为：安置仪器、粗略整平、瞄准水准尺、精确整平和读数。安置仪器、粗略整平、瞄准水准尺、精确整平和读数。一、安置仪器(1)如图所示，用两手按箭

28、头所指的相对方向转动脚螺旋1和2，使气泡沿着1、2连线方向由a移至b。圆水准器整平二、粗略整平第三节第三节 水准仪的使用水准仪的使用(2)用左手按箭头所指方向转动脚螺旋3，使气泡由b移至中心。整平时，气泡移动的方向与左手大拇指旋转脚螺旋时的移动方向一致，与右手大拇指旋转脚螺旋时的移动方向相反。第二章第二章 水准测量水准测量（5）消除视差精确瞄准与读数a）存在视差b）没有视差视差现象眼睛在目镜端上下移动，有时可看见十字丝的中丝与水准尺影像之间相对移动，这种现象叫视差。产生视差的原因是水准尺的尺像与十字丝平面不重合，如右图a所示。视差的存在将影响读数的正确性，应予消除。消除视差的方法是仔细地转动物

29、镜对光螺旋，直至尺像与十字丝平面重合。三、瞄准水准尺（1）目镜调焦（2）初步瞄准（3）物镜调焦（4）精确瞄准第第第第三三三三节节节节 水水水水准准准准仪仪仪仪的的的的使使使使用用用用 第二章第二章 水准测量水准测量精确整平简称精平。眼睛观察水准气泡观察窗内的气泡影像，用右手缓慢地转动微倾螺旋，使气泡两端的影像严密吻合。此时视线即为水平视线。微倾螺旋的转动方向与左侧半气泡影像的移动方向一致，如图所示。符合水准器气泡居中后，应立即用十字丝中丝在水准尺上读数。读数时应从小数向大数读，如果从望远镜中看到的水准尺影像是倒像，在尺上应从上到下读取。直接读取米、分米和厘米，并估读出毫米，共四位数。读数后再检

30、查符合水准器气泡是否居中，若不居中，应再次精平，重新读数。精确整平五、读数四、精确整平第第第第三三三三节节节节 水水水水准准准准仪仪仪仪的的的的使使使使用用用用 第二章第二章 水准测量水准测量第第第第四四四四节节节节 水水水水准准准准测测测测量量量量的的的的方方方方法法法法 （1）永久性水准点国家等级永久性水准点，如图a所示。有些永久性水准点的金属标志也可镶嵌在稳定的墙角上，称为墙上水准点，如图b所示。（2）临时性水准点临时性的水准点可用地面上突出的坚硬岩石或用大木桩打入地下，桩顶钉以半球状铁钉，作为水准点的标志，如图c所示。图图a国家等级水准点图图b墙上水准点图图c临时性水准点第四节第四节

31、水准测量的方法水准测量的方法一、水准点用水准测量的方法测定的高程控制点，称为水准点，记为BM(BenchMark)。水准点有永久性水准点和临时性水准点两种。第二章第二章 水准测量水准测量从已知水准点到待定点之间的距离较近（小于200米），高差较小（小于水准尺长），由一个测站即可测出待定点的高程。其计算方法如第一节所讲的高差法或仪高法，由A点求B点的高程。二、简单水准测量、路线水准测量及成果检核水准测量根据已知水准点与待定点之间的距离远近、高差大小、待定点个数多少可分为简单水准测量和路线水准测量。两者操作方法基本相同，差别仅在于前者一个测站即可求得待定点的高程，后者则要多站传递高程以求得各待定点

32、的高程。一个测站的基本操作程序是：1.在两点之间安置水准仪，进行粗平。2.照准后视已知水准点上的水准尺，精确整平，按横丝读出后视读数。3.松开水平制动螺旋，照准前视待定点上的水准尺，再次精确整平，按横丝读出前视读数。4.按公式计算高差或视线高程，推算待定点的高程。（一）简单水准测量第第第第四四四四节节节节 水水水水准准准准测测测测量量量量的的的的方方方方法法法法 第二章第二章 水准测量水准测量各测段高差代数和与其理论值的差值，称为高差闭合差，即在水准点间进行水准测量所经过的路线，称为水准路线。相邻两水准点间的路线称为测段。在一般的工程测量中，水准路线布设形式主要有以下三种形式。（二）路线水准测

33、量从理论上讲，附合水准路线各测段高差代数和应等于两个已知高程的水准点之间的高差，即BMABMBh1h2h3h4123附和水准路线1附合水准路线第第第第四四四四节节节节 水水水水准准准准测测测测量量量量的的的的方方方方法法法法 第二章第二章 水准测量水准测量闭合水准路线的布设方法如图所示，从已知高程的水准点BM.A出发，沿各待定高程的水准点1、2、3、4进行水准测量，最后又回到原出发点BM.A的环形路线，称为闭合水准路线。从理论上讲，闭合水准路线各测段高差代数和应等于零，即2闭合水准路线BMAh1h2h3h4h51234闭合水准路线如果不等于零，则高差闭合差为：第第第第四四四四节节节节 水水水水

34、准准准准测测测测量量量量的的的的方方方方法法法法 第二章第二章 水准测量水准测量支水准路线的布设方法如图所示，从已知高程的水准点BM.A出发，沿待定高程的水准点1进行水准测量，这种既不闭合又不附合的水准路线，称为支水准路线。支水准路线要进行往返测量，以资检核。3支水准路线BMA1h往h返支水准路线从理论上讲，支水准路线往测高差与返测高差的代数和应等于零。如果不等于零，则高差闭合差为：第第第第四四四四节节节节 水水水水准准准准测测测测量量量量的的的的方方方方法法法法 第二章第二章 水准测量水准测量三、路线水准测量的施测方法2计算与计算检核（1）计算每一测站都可测得前、后视两点的高差，即h1=a1

35、-b1h2=a2-b2h3=a3-b3将上述各式相加，得则B点高程为：（2）计算检核为了保证记录表中数据的正确，应对后视读数总和减前视读数总和、高差总和、B点高程与A点高程之差进行检核，这三个数字应相等。1.观测与记录将测站、测点、前、后视读数及已知水准点A的高程填入下表中有关各栏内。第第第第四四四四节节节节 水水水水准准准准测测测测量量量量的的的的方方方方法法法法 第二章第二章 水准测量水准测量表表2-1水准测量手簿水准测量手簿测站测点水准尺读数/m高差/m高程/m备注后视读数前视读数+1234567BM.A1.4530.580132.815TP.10.873133.395TP.12.532

36、0.770133.395TP.21.762134.165TP.21.3721.337134.165TP.30.035135.502TP.30.8740.929135.502TP.41.803134.573TP.41.0200.564134.573B1.584134.009计算检核7.2516.0572.6871.493ab=1.194h=1.194hAB=HBHA=1.194水准测量手簿水准测量手簿 第第第第四四四四节节节节 水水水水准准准准测测测测量量量量的的的的方方方方法法法法 第二章第二章 水准测量水准测量3水准测量的测站检核（1）变动仪器高法（2）双面尺法是在同一个测站上用两次不同的仪

37、器高度，测得两次高差进行检核。要求：改变仪器高度应大于10cm，两次所测高差之差不超过容许值（例如等外水准测量容许值为6mm），取其平均值作为该测站最后结果，否则须要重测。分别对双面水准尺的黑面和红面进行观测。利用前、后视的黑面和红面读数，分别算出两个高差。如果不符值不超过规定的限差（例如四等水准测量容许值为5mm），取其平均值作为该测站最后结果，否则须要重测。第第第第四四四四节节节节 水水水水准准准准测测测测量量量量的的的的方方方方法法法法 第二章第二章 水准测量水准测量第第第第五五五五节节节节 水水水水准准准准测测测测量量量量的的的的成成成成果果果果计计计计算算算算等外水准测量的高差闭合差

38、容许值规定为：成果计算步骤：检查野外观测手薄，计算各点间高差，经检核无误，则根据野外观测高差计算高差闭合差，若闭合差符合规定的精度要求，则调整闭合差，最后计算各点的高程。以上工作，称为水准测量的内业。式中：L水准路线长度，以公里计；n测站数如平均1千米测站数少于15站，用L式；如平均1千米测站数多于15站，用n式。平均每千米测站数可按下式求得：每千米测站数=n/L第五节第五节 水准测量的成果计算水准测量的成果计算第二章第二章 水准测量水准测量例：如图是一附合水准路线等外水准测量示意图，A、B为已知高程的水准点，1、2、3为待定高程的水准点，h1、h2、h3和h4为各测段观测高差，n1、n2、n

39、3和n4为各测段测站数，L1、L2、L3和L4为各测段长度。现已知HA65.376m，HB68.623m，各测段站数、长度及高差均注于图中。1填写观测数据和已知数据一、附合水准路线的计算h11.575mh22.036mh31.742mh41.446mn18L11.0kmn212L21.2kmn314L31.4kmn416L42.2kmBMA123BMB附合水准路线示意图2计算高差闭合差3调整高差闭合差或4计算各测段改正后高差5计算待定点高程并检核第第第第五五五五节节节节 水水水水准准准准测测测测量量量量的的的的成成成成果果果果计计计计算算算算第二章第二章 水准测量水准测量点号距离/km测站数实

40、测高差/m改正数/mm改正后高差/m高程/m点号备注123456789BM.A1.081.575121.56365.376BM.A166.93911.2122.036142.022268.96121.4141.742161.758367.20332.2161.446261.420BM.B68.623BM.B5.8503.315683.247辅助计算|fh|fh容|水准测量成果计算表第第第第五五五五节节节节 水水水水准准准准测测测测量量量量的的的的成成成成果果果果计计计计算算算算第二章第二章 水准测量水准测量二、闭合水准路线成果计算例：如图是一支线水准路线等外水准测量示意图，A为已知高程的水准点

41、，其高程HA为45.276m，1点为待定高程的水准点，h往和h返为往返测量的观测高差。n往和n返为往、返测的测站数共16站，则1点的高程计算如下。H往2.532mH返2.520mBMA1支线水准路线示意图1计算高差闭合差2计算高差容许闭合差3计算改正后高差4计算待定点高程三、支线水准路线的计算第第第第五五五五节节节节 水水水水准准准准测测测测量量量量的的的的成成成成果果果果计计计计算算算算第二章第二章 水准测量水准测量（1）圆水准器轴LL应平行于仪器的竖轴VV；（2）十字丝的中丝应垂直于仪器的竖轴VV；（3）水准管轴LL应平行于视准轴CC。水准仪的轴线第第第第六六六六节节节节 微微微微倾倾倾倾

42、式式式式水水水水准准准准仪仪仪仪的的的的检检检检验验验验与与与与校校校校正正正正一、水准仪应满足的几何条件第六节微倾式水准仪的检验与校正根据水准测量的原理，水准仪必须能提供一条水平的视线，它才能正确地测出两点间的高差。为此，水准仪在结构上应满足如图所示的条件。水准仪应满足上述各项条件，在水准测量之前应对水准仪进行认真的检验与校正。第二章第二章 水准测量水准测量1圆水准器轴LL平行于仪器的竖轴VV的检验与校正圆水准器校正螺钉二、水准仪的检验与校正（2）校正方法校正时，先调整脚螺旋，使气泡向零点方向移动偏离值的一半，此时竖轴处于铅垂位置。然后，稍旋松圆水准器底部的固定螺钉，用校正针拨动三个校正螺钉

43、，使气泡居中，这时圆水准器轴平行于仪器竖轴且处于铅垂位置。圆水准器校正螺钉的结构如图所示。此项校正，需反复进行，直至仪器旋转到任何位置时，圆水准器气泡皆居中为止。最后旋紧固定螺钉。（1）检验方法旋转脚螺旋使圆水准器气泡居中，然后将仪器绕竖轴旋转180，如果气泡仍居中，则表示该几何条件满足；如果气泡偏出分划圈外，则需要校正。第第第第六六六六节节节节 微微微微倾倾倾倾式式式式水水水水准准准准仪仪仪仪的的的的检检检检验验验验与与与与校校校校正正正正第二章第二章 水准测量水准测量（1）检验方法 安置水准仪，使圆水准器的气泡严格居中后，先用十字丝交点瞄准某一明显的点状目标M，如图a所示，然后旋紧制动螺旋

44、，转动微动螺旋，如果目标点M不离开中丝，如图b所示，则表示中丝垂直于仪器的竖轴；如果目标点M离开中丝，如图c所示，则需要校正。（2）校正方法松开十字丝分划板座的固定螺钉转动十字丝分划板座，使中丝一端对准目标点M，再将固定螺钉拧紧。此项校正也需反复进行。MMM(a)(b)(c)十字丝中丝垂直于仪器的竖轴的检验2十字丝中丝垂直于仪器的竖轴的检验与校正第第第第六六六六节节节节 微微微微倾倾倾倾式式式式水水水水准准准准仪仪仪仪的的的的检检检检验验验验与与与与校校校校正正正正第二章第二章 水准测量水准测量3水准管轴平行于视准轴的检验与校正（1）检验方法a1b1x1x1iiABCABia2b2a2xD水准

45、管轴平行于视准轴的检验1）在中点C处安置水准仪。由于前后视距相等，视准轴与水准管轴不平行所产生的前、后视读数误差x1相等，故高差hAB不受视准轴误差的影响。2）在靠近B点的D点处安置水准仪，精平后读得B点尺上的读数为b2，因水准仪离B点很近，两轴不平行引起的读数误差x2可忽略不计。根据b2和高差hAB算出A点尺上视线水平时的应读读数为：a2=b2+hAB然后，瞄准A点水准尺，读出中丝的读数a2，如果a2与a2相等，表示两轴平行。否则存在角。第第第第六六六六节节节节 微微微微倾倾倾倾式式式式水水水水准准准准仪仪仪仪的的的的检检检检验验验验与与与与校校校校正正正正第二章第二章 水准测量水准测量（2

46、）校正方法 转动微倾螺旋，使十字丝的中丝对准A点尺上应读读数a2，用校正针先拨松水准管一端左、右校正螺钉，如图所示，再拨动上、下两个校正螺钉，使偏离的气泡重新居中，最后要将校正螺钉旋紧。此项校正工作需反复进行，直至达到要求为止。第第第第六六六六节节节节 微微微微倾倾倾倾式式式式水水水水准准准准仪仪仪仪的的的的检检检检验验验验与与与与校校校校正正正正第二章第二章 水准测量水准测量第第第第七七七七节节节节 水水水水准准准准测测测测量量量量误误误误差差差差与与与与注注注注意意意意事事事事项项项项1、水准管轴与视准轴不平行误差一、仪器误差1水准管气泡的居中误差二、观测误差第七节 水准测量误差与注意事项

47、2、水准尺误差由于水准尺刻划不准确、尺长变化、弯曲等原因，会影响水准测量的精度。因此，水准尺要经过检核才能使用。2估读水准尺的误差3地球曲率及大气折光的影响4、温度的影响误差第二章第二章 水准测量水准测量第第第第一一一一节节节节水水水水平平平平角角角角测测测测量量量量原原原原理理理理第三章第三章 角度测量角度测量用经纬仪测水平角的原理：经纬仪必须具备一个水平度盘及用于照准目标的望远镜测水平角时，要求水平度盘能放置水平，且水平度盘的中心位于水平角顶点的铅垂线上，望远镜不仅可以水平转动，而且能俯仰转动来瞄准不同方向和不同高低的目标，同时保证俯仰转动时望远镜视准轴扫过一个竖直面。经纬仪是测量角度的仪

48、器。按其精度分，有DJ6、DJ2两种。表示一测回方向观测中误差分别为6、2。一、一、水平角的概念水平角的概念水平角是地面上一点到两目标的方向线垂直投影在水平面上的夹角，用来表示，其角值范围为0360。二、水平角测角原理图二、水平角测角原理图3-1如图3-1所示，OA和OB在水平度盘上总有相应读数a和b，则水平角为：ba第第第第二二二二节节节节 光光光光学学学学经经经经纬纬纬纬仪仪仪仪第三章第三章 角度测量角度测量2、水平度盘：刻划为0360按顺时针方向注记3、基座：用来支承仪器并与三脚架连接的部件。主要包括轴座、轴座固定螺旋、脚螺旋、连接板等二、二、DJ6型光学经纬仪的读数装置和读数方法型光学

49、经纬仪的读数装置和读数方法DJ6型光学经纬仪常用两种方式：分微尺、单平板玻璃测微器和度盘对径分划重合读数（一）分微尺测微器的读数方法（一）分微尺测微器的读数方法1、应先调节读数显微镜调焦螺旋与反光镜使读数清晰亮度合适2、然后根据在分微尺上重叠的度盘分划线上的注记读出整度数3、再根据该分划线与分微尺上0注记之间的刻划读出分和秒。（秒值为估读且为6的倍数）（二）单平板玻璃测微器的读数方法（二）单平板玻璃测微器的读数方法望远镜瞄准目标后，先转动测微轮，使度盘上某一分划精确移至双指标线的中央，读取该分划的度盘读数，再在测微尺上根据单指标线读取30以下的分、秒数，两数相加，即得完整的度盘读数一、一、DJ

50、6光学经纬仪的构造光学经纬仪的构造如图3-2：1、照准部：望远镜、支架、横轴、竖直度盘、读数设备、照准部水准管和竖轴等组成。第第第第二二二二节节节节 光光光光学学学学经经经经纬纬纬纬仪仪仪仪第三章第三章 角度测量角度测量1望远镜物镜；2望远镜目镜；3望远镜调焦螺旋；4准星；5照门；6望远镜固定扳手；7望远镜微动螺旋；8竖直度盘；9竖盘指标水准管；10竖盘指标水准管反光镜；11读数显微镜目镜；12支架；13水平轴；14竖轴；15照准部制动扳手；16照准部微动螺旋；17水准管；18圆水准器；19水平度盘；20轴套固定螺旋；21脚螺旋；22基座；23三角形底版；24罗盘插座；25度盘轴套；26外轴；