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科目： 建筑工程测量 月 日
专 业 班 级 课 时 课 型 讲 授
课 题 第二章 水准测量
教 学目 的 1、理解水准测量的基本原理；
2、熟悉水准仪组成构造及水准测量工具；
3、会熟练地使用水准仪，对水准尺会熟练地进行读数；4、了解水准点的设置；
5、会进行闭合水准路线和附合水准路线外业水准测量；
6、掌握闭合水准路线和附合水准路线往返测量步骤；
7、会对水准测量成果数据进行内业整理计算；8、了解微倾式水准仪的检验内容与校正方法；
9、了解水准测量误差及注意事项。
重 点难 点及关键 重点：水准测量的原理；水准测量的仪器和工具；水准仪构造；水准仪操作与读数；闭合水准路线和附合水准路线水准测量；水准测量成果整理计算；难点：水准测量成果整理计算；微倾式水准仪的校正方法。
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教 学 过 程 或 内 容 教 法 要 点
课题一 水准测量原理和水准仪的使用第一节 水准测量原理 一、有关概念1.高程测量：测定地面点的高程工作。
2.高程测量的方法：按照使用的仪器和施测方法不同分为： 水准测量、三角高程测量、气压高程测量、GPS定位测量。
3.水准测量：是利用水准仪和水准尺，根据水平视线测定两个点之间的高差，进而推算出高程。测量精度较高的一种方法。
二、水准测量的原理 1.测定某点高程的过程 已知A点高程，求B点高程 在AB之间安置水准仪（前后视距大致相等）在A、B两点分别竖立水准尺利用水准仪提供的水平视线在A、B两尺上分别读数a、b计算B点高程 2.几个概念前后 后：已知 前：待测视距：仪器到测点的水平距离测点 后视点：已知点 前视点：待测点视距 后视距：仪器到已知点的水平距离 前视距：仪器到待测点的水平距离读数 后视读数：已知点上水准尺的读数a 前视读数：待测点上水准尺的读数b3.基本公式单测站：多测站： 视线水平水准尺竖直 前后视距相等 （单测站基本公式） 高差=后视读数﹣前视读数同一个测站观测，读数越大表明该点地势越低，绝对高程越小；反之，读数越小表明该点地势越高，绝对高程越大。 （多测站基本公式）转点：在水准测量中，相邻测站的公共点。 特点：既有前视读数，又有后视读数。 作用：传递高程。三、高程的计算方法 1.高差法：先计算高差再计算高程 2.视线高法：先计算视线高程再计算待测点高程 叫做视线高，用表示 视线高法在一个测站上只安置一次仪器就可以测定多个点，多用于施工测量。第二节 水准测量的仪器与工具水准测量的仪器：水准仪。工具：水准尺与尺垫
水准仪按照其精度分：DS0.5、DS1、DS3、DS10等级。
DS的下标为仪器每公里的精度，以mm计。
在水准仪的系列中，DS05、DSl级水准仪一般称为精密水准仪；DS3，DSl0水准仪称为工程水准仪或称为普通水准仪。
一、DS3微倾式水准仪的构造 1.望远镜：提供水平视线，并且瞄准水准尺读数。由物镜、调焦透镜、十字分划板、目镜、缺口、准星。成倒立放大的虚像。视准轴：物镜光心的连线和十字丝中心的连线记为C-C.十字丝分划板 竖丝：检验水准尺是否竖直（竖丝卡在水准尺的一测）十字丝： 中丝：截取水准尺读数视距丝：用于视距测量（D=100l，l表示视距丝上下丝读数之差）2.水准器：指示仪器安置是否正确的装置。（1）圆水准器：气泡居中，仪器竖轴L′-L′处于竖直状态，使其气泡居中，叫做粗平。 （2）管水准器：两半泡吻合，视准轴CC处于水平状态，使其气泡居中叫做精平。3.基座：承上连下,由底板 三角压板 轴座 脚螺旋组成。4.可操作部分 目镜调焦螺旋：使十字丝清晰 物镜调焦螺旋：使目标清晰 制动螺旋: 固定望远镜 微动螺旋： 精确瞄准 脚螺旋： 用于粗平微倾螺旋： 用于精平二、水准尺1.分类：塔尺（工程测量） 双面尺（等级水准测量）2.刻划与注字 （1）零点在尺底部。（2）每1cm或5mm为一格，黑白或红白间隔。（3）每10cm一组，整分米处有注字，注字的正 确位置以字头或字尾为准在E字尖或长线处。（4）注字有倒正两种。（5）过整米加点i(1.1m) 3.三脚架:支承水准仪架头：支承仪器架腿：可伸缩，便于携带，调整高度脚尖：可踩入地下，使三脚架稳固4.尺垫：临时标定定位
第三节 水准仪的使用 基本程序：安置仪器 粗平 瞄准 精平 读数。一、安置仪器1.支架：高度适中：与观测者的身高有关角度适中：保证三脚架的安置稳固架头基本水平：与脚螺旋的调节范围有关2.安放仪器：（1）注意仪器在箱中的位置，以便用完后按原位放回。（2）取出仪器时用手托住仪器，保证仪器的安全。（3）使基座边和架头大致平行。（4）拧紧中心连接螺旋。二、粗略整平1.方法：调节脚螺旋使圆水准器气泡居中。2.步骤：（1）先同时调节任意两个脚螺旋，气泡移动方向与左手大拇指移动方法一致，使气泡移动到垂直于这两个脚螺旋连线的中垂线上。（2）前两个脚螺旋不动，调第三个脚螺旋使气泡落入圆圈内。 反复两三次即可。三、瞄准水准尺（1）目镜调焦：使十字丝清晰。（2）粗瞄制动：利用缺口、准星、水准尺三点成一线旋紧制动。（3）物镜调焦：消除视差，使目标清晰。视差：当眼睛在目镜端上下移动，发现十字丝中丝在水准尺上的位置随之变化的现象。原因：尺像没有落到十字丝分划板上。消除方法:反复进行物镜调焦。（4）精确瞄准：使用微动螺旋，使十字丝的竖丝卡在水准尺一侧。四、精确整平调节微倾螺旋使管水器气泡居中。方法如下：转动微倾螺旋使两半气泡相吻合，微倾螺旋的旋转方向与左半气泡移动方向相同。五、读数 根据中丝在水准尺上的具体位置依次读：米 分米 厘米 估读毫米。米：数点的个数。 分米：尺的标注。厘米：数完整的小格。 毫米：从小往大，估算十分之几毫米就读几。注意：当瞄准另一把尺子再读数时需再精平 实习一：水准仪的认识和使用实习内容：1.熟悉水准仪各部分的名称和作用 2.根据第三节所讲内容联系使用水准仪注意事：1.水准尺的使用 2.三脚架的使用 3.迁站：远时装箱迁，近时仪器和脚架仪器迁 4.组长:负责召集本组成员，保证仪器的安全 5.注意测量员、立尺员和记录员之间的配合课题二 水准路线测量 一、水准点
测绘部门在全国各地建立用水准测量方法获得其高程的控制点—水准点（BM）。
水准点有永久水准点和临时水准点。 水准点标志后，在水准记录本绘制“点之记”，绘制水准点的草图、对周围附近情况加以说明，注明水准点的编号。二、水准路线
水准测量所经过的路线，称为水准路线。
按照已知水准点布设情况,水准路线一般有以下几种形式：（1）闭合水准路线：从一高级水准点出发，经过测定其它各点高程，最后又闭合到原来点的环形路线。 （2）附合水准路线：从一高级水准点出发，经过测定其它各点高程，最后符合到另一高级水准点的路线。 （3）支水准路线（往返水准路线）：从一高级水准点出发，经过测定其它各点高程到终点，又从终点返测到原来高级点的往返路线。 三、水准测量的实施 1、外业工作（1）观测员在Ⅰ处安置水准仪，粗平；（2）瞄准后视点A上的水准尺，精平，读数a1；（3）瞄准前视点ZD1的水准尺，精平读数b1；（4）ZD1的水准尺不动，将水准尺移至Ⅱ处；（5）重复Ⅰ处的工作，测得后视读数a2和前视读数b2；（6）同法测得、；（7）将观测数据记入《水准测量手薄》；2.记录方法（1）高差法测站测点后视读数前视读数高差实测高程备注ⅠBMAa1HABMZD1a2b1ⅡZD2a3b2ⅢBMBb3∑（2）视线高法测点后视读数前视读数视线高程实测高程备注BMAa1HABMZD1a2b1ZD2a3b2BMBb3∑3.测站检核: 变动仪器高法（变化10cm） 双面尺法 四、水准测量的成果检核1.高差闭合差：水准测量中，实测高差总和与理论高差总和之间的差值，用fh表示。fh=∑h测—∑h理闭合水准路线：fh=∑h测—∑h理=∑h测=∑a-∑b附和水准路线：fh=∑h测—∑h理=（∑a-∑b）-（H终-H始）支水准路线：fh=∑h测—∑h理=∑h测=∑a-∑b fh=∑h测—∑h理=（H终测-H始）-（H终理-H始） = H终测- H终理2.高差闭合差容许值fh容的计算平地：fh容=±40mm（L—水准路线总长度，以千米计）山地：fh容=±12mm （n—总测站数）3.成果检核若∣fh∣>∣fh容∣ 说明误差超限，必须返工重测。若∣fh∣≤∣fh容∣ 说明外业观测精度合格，进入内业计算。4.闭合差的调整：反符号正比例分配到各测段或测站平均改正数： 第i测段的改正数： （检验∑Vi=-fh）改正后高差的计算：hi=hi测+Vi （检验∑hi=∑h理）改正后高程的计算：HB=HA+hi实习二：闭合水准测量 实习内容：在校园广场四角任选四个水准点，完成闭合水准测量。高差闭合差要满足要求，否则返工重测。课题三 微倾式水准仪的检验与校正 一、水准仪的几何轴线 1.轴线：视准轴CC、管水准器轴LL、圆水准器轴L’L’、竖轴VV。2.满足条件：（1）圆水准器轴L’L’∥竖轴VV （2）十字丝分划板的横丝⊥竖轴VV（3）管水准器轴LL∥视准轴CC二、水准仪的检验和校正
（一)圆水准器的检验和校正
目的：使圆水准器轴LL平行于仪器竖轴VV。
1.检验方法：安置仪器，转动脚螺旋使圆水准器气泡居中，把望远镜绕竖轴旋转180度，检查气泡是否仍然居中。
2.校正方法：先转动三个脚螺旋使气泡回归偏离量的一半，再用校正针拨动圆水准器下面的三个校正螺丝，使气泡居中。重复以上步骤。
(二)十字丝横丝的检验和校正
目的：当水准仪整平后，十字丝横丝应水平，十字丝纵丝应铅垂，即十字丝横丝应垂直于仪器竖轴VV
1.检验方法：用十字丝横丝一端瞄准一个固定点，旋紧水平制动螺旋，后转动水平微动螺旋，检查固定点是否在横丝上移动。
也可采用挂垂球的方法对十字丝纵丝进行检验，观测十字丝纵丝是否与垂球线重合。
2.校正方法：仪器专业人员校正。
(三)水准管轴的检验和校正
目的：使水准管轴LL平行于仪器视准轴CC
1.检验：（1）平坦地上选A、B两点，约50m。（2）在中点C架仪，读取a1、b1，得h1=a1-b1（3）在距B点约2~3m处架仪，读取a2、b2，得h2=a2-b2（4）若h2≠h1 ,则水准管轴不平行于视准轴，有i角。因为①h1为正确高差②b2的误差可忽略不计，故有： 对于S3水准仪，若i角大于时，需校正。 2.校正： 方法有二种校正水准管旋转微倾螺旋，使十字丝横丝对准(a2’=h1+b2)，拨动水准管“校正螺丝”，使水准管气泡居中。（2）校正十字丝——可用于自动安平水准仪保持水准管气泡居中，拨动十字丝上下两个“校正螺丝”，使横丝对准a2’。三、水准测量误差
（一）仪器误差
1．望远镜视准轴与水准管轴不平行误差
2．水准尺误差
（二）操作误差
1．水准气泡未严格居中误差
2．读数误差
3．水准标尺倾斜误差
（三）外界环境影响
1．地球曲率的影响
2．转点下沉的影响
3．仪器下沉的影响
4．温度的影响
二、注意事项
1．观测
2．记录
3．立尺课题四 水准仪在建筑施工测量中的基本应用一、已知高程的测设已知高程的测设，是利用水准测量的方法，根据已知水准点，将设计高程测设到现场作业面上。1．在地面上测设已知高程在要测设高程的地方打木桩。在木桩和已知高程的水准点（A）之间安置水准仪。后视已知点A，读数a，得仪高HA+a=Hi。计算B点读数b= Hi-HB。上、下移动标尺，使读数为b,尺底部划一线，即为设定高程 点。例：某建筑物的室内地坪设计高程为45.000m，附近有一水准点BM.3，其高程为H3=44.680m。现在要求把该建筑物的室内地坪高程测设到木桩A上，作为施工时控制高程的依据。测设方法如下：（1）在水准点BM.3和木桩A之间安置水准仪，在BM.3立水准尺上，用水准仪的水平视线测得后视读数为1.556m，此时视线高程为：44.680＋1.556＝46.236m（2）计算A点水准尺尺底为室内地坪高程时的前视读数：b＝46.236－45.000＝1.236m（3）上下移动竖立在木桩A侧面的水准尺，直至水准仪的水平视线在尺上截取的读数为1.236m时，紧靠尺底在木桩上画一水平线，其高程即为45.000m。2．高程传递当向较深的基坑或较高的建筑物上测设已知高程点时，如水准尺长度不够，可利用钢尺向下或向上引测。如图所示，欲在深基坑内设置一点B，使其高程为H设。地面附近有一水准点R，其高程为HR。测设方法如下：（1）在基坑一边架设吊杆，杆上吊一根零点向下的钢尺，尺的下端挂上10kg的重锤，放入油桶中。（2）在地面安置一台水准仪，设水准仪在R点所立水准尺上读数为a1，在钢尺上读数为b1。（3）在坑底安置另一台水准仪，设水准仪在钢尺上读数为a2。（4）计算B点水准尺底高程为H设时，B点处水准尺的读数应为： 用同样的方法，亦可从低处向高处测设已知高程的点。抄平找坡
h1=a1-b1
h2=a2-b2
若∣h1-h2∣≤3mm，取h=（h1+h2）/2

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