幾何水準(zhǔn)測量

1、 目錄一.水準(zhǔn)儀的基本介紹1.1 水準(zhǔn)儀的基本概念1.2 水準(zhǔn)儀的識(shí)別二.水準(zhǔn)標(biāo)尺2.1 水準(zhǔn)標(biāo)尺的種類2.2 水準(zhǔn)標(biāo)尺的校準(zhǔn)三.水準(zhǔn)測量的方法四.水準(zhǔn)計(jì)算五.水準(zhǔn)儀的檢校水準(zhǔn)測量規(guī)范水準(zhǔn)測量原理：利用儀器獲得水平視線第一部分 水準(zhǔn)儀 水準(zhǔn)儀一般分為光學(xué)水準(zhǔn)儀、數(shù)字（電子）水準(zhǔn)儀 光學(xué)水準(zhǔn)儀：分自動(dòng)安平水準(zhǔn)儀（如徠卡NA2）和精密水準(zhǔn)儀（如索佳PL1） 水準(zhǔn)儀的標(biāo)稱測量精度（標(biāo)稱精度，即在最理想的測量條件下能達(dá)到的精度）是指每公里水準(zhǔn)測量高差中誤差。 現(xiàn)在水準(zhǔn)儀最高精度的是0.2mm，在售的僅索佳的PL1一種（光學(xué)），數(shù)字水準(zhǔn)儀精度最高的能達(dá)到0.3mm（最常見的是徠卡的DNA03和天寶DIN

2、I03） 現(xiàn)在國家一等水準(zhǔn)網(wǎng)的復(fù)測一般都用數(shù)字水準(zhǔn)來進(jìn)行，可以滿足要求。1.1 水準(zhǔn)儀的基本概念1.2 水準(zhǔn)儀的分類1. 自動(dòng)安平水準(zhǔn)儀（光學(xué)） 1）在圓水準(zhǔn)整平后即可以開始測量。原理是儀器內(nèi)部有一根擺針，是鉛垂的，搖晃的還可以聽見擺針的敲擊聲，利用擺正可以使儀器精密整平，因?yàn)樗疁?zhǔn)測量本身就是測量兩個(gè)點(diǎn)間位于鉛垂線上的高度差。在觀測前一般要檢查擺正能否正常工作，在目鏡下方有個(gè)越5mm的按鈕，按一下，如果儀器十字絲上下擺動(dòng)則表示工作正常； 2）自動(dòng)安平水準(zhǔn)儀觀測整平較為簡單，一般情況只要圓氣泡大約居中就可以觀測（擺針補(bǔ)償），比較舊的儀器一般第一次需要檢查擺針的補(bǔ)償范圍，檢查方法是用十字絲瞄準(zhǔn)標(biāo)尺

3、后，擰動(dòng)腳螺旋，看看氣泡偏離多少后儀器讀數(shù)會(huì)發(fā)生變化，一般情況只要?dú)馀莶黄x一半刻度線都是可以的。 3）蘇光DSZ3 則表示每公里水準(zhǔn)測量高差中誤差為3mm，屬于最普通的自動(dòng)安平水準(zhǔn)儀，價(jià)格也就幾百塊錢；徠卡DNA2則精度為0.7mm。1.2 水準(zhǔn)儀的分類2.光學(xué)測微器 關(guān)于光學(xué)測微器，一般是加在自動(dòng)安平水準(zhǔn)儀（光學(xué)）上面的一個(gè)裝置。 普通不帶測微器的自動(dòng)安平水準(zhǔn)儀的讀法是：儀器十字絲卡在標(biāo)尺的某一刻度，再進(jìn)行1/10的估讀（如鋁合金尺和3m的板尺），而安裝測微器之后，則是先卡住標(biāo)尺的某一整數(shù)刻度（比如1.36），再通過測微器的顯示窗口讀取剩余讀數(shù)（比如254，則讀數(shù)則為1.36254），這樣

4、精度就會(huì)高很多，一般可以作為精密水準(zhǔn)測量用，標(biāo)尺可以配任何帶刻度的標(biāo)尺（鋁合金尺、3m板尺、銦瓦尺都可以）。 測微器的原理和經(jīng)緯儀一樣，測微器的調(diào)整范圍也只有1cm，所以儀器整平后，只能精密卡準(zhǔn)一個(gè)刻度的讀數(shù)（標(biāo)尺的最小刻度也是1cm）。 我們公司的徠卡NA2是最好的自動(dòng)安平水準(zhǔn)儀（0.7mm/km），配測微器精度可以提高至0.3mm/KM，但原裝的要2W多元，國產(chǎn)的買過2k多不經(jīng)搞，所以性價(jià)比不高。1.2 水準(zhǔn)儀的分類3.光學(xué)精密水準(zhǔn)儀（以SOKKIA PL1精密水準(zhǔn)儀為例） 鬼子貨還是有些好東西的。該儀器屬于精密光學(xué)水準(zhǔn)儀，長江公司有3臺(tái)，價(jià)值6W左右，是目前市面上在售的唯一一臺(tái)標(biāo)稱0.2

5、mm的精密水準(zhǔn)儀，矮寨橋的高程控制網(wǎng)全部用的這個(gè)儀器，在高差很大的地方閉合差仍然可以做到1mm。 照準(zhǔn)標(biāo)尺，整平圓氣泡，儀器豎絲再精確照準(zhǔn)標(biāo)尺（因?yàn)槿绻藭r(shí)不精確照準(zhǔn)那么在U型管氣泡整平后再卡豎絲就有可能會(huì)導(dǎo)致U型氣泡跑掉），儀器水平絲大約卡到相應(yīng)銦瓦尺cm刻度，精密調(diào)平U型氣泡，再精確卡準(zhǔn)水平絲，再檢查U型氣泡，觀察U型氣泡510秒后再進(jìn)行讀數(shù)（注意：U型氣泡差一點(diǎn)，則儀器水平絲會(huì)上下移動(dòng)的關(guān)系，讀數(shù)前應(yīng)反復(fù)檢查U型氣泡、水平卡絲）。 精密水準(zhǔn)儀的原理實(shí)際上就是普通水準(zhǔn)儀內(nèi)置一個(gè)測微器，再以U型氣泡精密整平儀器，原理都是一樣。 PL1的使用方法和讀數(shù)不懂的直接問哥好擺，這里懶得啰嗦。1.2

6、水準(zhǔn)儀的分類4.數(shù)字水準(zhǔn)儀（電子） 數(shù)字水準(zhǔn)儀是以后的大趨勢，目前已經(jīng)很普遍，長江公司在洞庭湖項(xiàng)目一定要買一臺(tái)。 數(shù)字水準(zhǔn)儀與條碼尺配套使用，儀器直接讀取標(biāo)尺刻度，條碼尺在各儀器間應(yīng)該是可以通用的（沒試過），一般目前國內(nèi)使用的都是國產(chǎn)尺，精度影響甚小。 只是在測量模式上一般都有水準(zhǔn)路線測量和單點(diǎn)高差直接測量。路線測量一般為水準(zhǔn)測量規(guī)范上的幾條，后前前后、前后后前、后后前前、前前后后、后前，再加個(gè)奇偶站交替。在測量時(shí)都可以選擇你需要的模式。 數(shù)字水準(zhǔn)儀都可以預(yù)先設(shè)置限差，比如視距長、視距差、高差之差等。 這個(gè)儀器使用沒有什么好講的，用幾次就曉得了，每臺(tái)儀器都不同，但原理都一樣，使用前都要看說明書

7、。1.3 水準(zhǔn)標(biāo)尺 水準(zhǔn)標(biāo)尺一般有鋁合金尺（塔尺）、3m區(qū)格木尺（板尺）、銦瓦尺和條碼尺，甚至鋼卷尺也可以用水準(zhǔn)儀哦。 水準(zhǔn)標(biāo)尺是需要鑒定的 其中最重要的參數(shù)就是每米真長誤差，比如一根3m的區(qū)格目赤，理論應(yīng)為3m，但刻度刻劃是總有誤差，隨溫度、濕度影響也總在發(fā)生變化，所以需要用精密鋼尺檢測其真長誤差，一般表示如999.992mm，意思是每1米的高差則實(shí)際只有0.99997m，實(shí)測高程需要減去0.008mm才為真高差值，計(jì)算高差時(shí)則要加入這項(xiàng)改正。 因此可以看出這項(xiàng)改正只有在高差很大的地區(qū)進(jìn)行水準(zhǔn)測量時(shí)才需要改正，如上1m高差產(chǎn)生0.008mm修正值，則500m高差則產(chǎn)生4mm的修正值，比如在建

8、立山區(qū)高速公路首級(jí)控制網(wǎng)時(shí)，高差非常大就必須要修正了。 目前銦瓦尺的鑒定全國只有西安和天津兩家單位有資格，其他的鑒定單位哈是戳把子。 一般新購標(biāo)尺都配有出廠是的米真長檢定常數(shù)，而且為手寫，一般可以直接使用。1.3 水準(zhǔn)標(biāo)尺1.3米區(qū)格木尺（俗稱板尺、黑紅尺） 屬于最常見的標(biāo)尺，價(jià)格便宜，一般也就兩三百塊一對(duì)，3m高，一般測四等水準(zhǔn)用，最早前也用于平板測圖（哥讀這個(gè)尺可以說出神入化，快而準(zhǔn)，出道以來還未遇到過對(duì)手）。 標(biāo)尺的最小刻劃是1cm，因此估讀至1mm，可以用儀器（光學(xué)水準(zhǔn)、數(shù)字水準(zhǔn)、全站儀、經(jīng)緯儀都可以讀）直接讀高差、斜距。高差直接讀取，但讀距離，是要100的，儀器上絲-下絲讀數(shù)=距離，

9、如上絲讀數(shù)為2.365，下絲為1.443，則斜距=(2.365 -1.443) 100=92.1m（所有帶有上下絲的儀器均相同）。 用水準(zhǔn)儀測出來的距離由于水準(zhǔn)儀視線處于水平狀態(tài)，所以讀出來的距離為平距，但若采用其他儀器讀出來的距離，需要根據(jù)垂直角來計(jì)算平距，但計(jì)算方法并不是直接用垂直角劃平，需要加一個(gè)什么cos平方，十多年不用忘記公式了，因?yàn)槭莾x器上下絲存在一個(gè)角度哦，不過現(xiàn)在一般不用就不提了。1.3 水準(zhǔn)標(biāo)尺1.3米區(qū)格木尺（俗稱板尺、黑紅尺） 3m區(qū)格木尺的讀數(shù)分為黑紅，黑面為基本讀數(shù)，紅面為輔助讀數(shù)，讀數(shù)方法一樣。 標(biāo)尺黑面的底部是從0么開始，頂部為3m，因此可以直接計(jì)算高差，那為什么

10、還要讀紅棉呢？這是為了檢查并提高觀測精度。紅面標(biāo)尺底部刻度是從4687或4787開始的（一對(duì)標(biāo)尺），因此一般黑、紅讀數(shù)差為-13。因此單根尺高差計(jì)算公式應(yīng)為：（黑面讀數(shù)+紅面讀數(shù)-4687(或4787)）2 四等水準(zhǔn)的測量方式一般為：后（黑）后（紅）前（黑）前（紅）1.3 水準(zhǔn)標(biāo)尺2.銦瓦尺 銦瓦尺有木制鋁合金兩種，一般用于三等以上高等級(jí)水準(zhǔn)測量，使用儀器也必須為光學(xué)精密水準(zhǔn)儀（或帶測微器的自動(dòng)安平水準(zhǔn)儀）。 銦瓦尺的兩側(cè)為刻度值，左側(cè)為基本刻劃，右側(cè)未輔助刻劃，基輔刻劃差為3.0155m，中間的刻度成為尺帶。在一些精度很高的水準(zhǔn)測量中，還需要測量尺帶的溫度加以修正高差。 因此單根尺高差計(jì)算公

11、式應(yīng)為：（基本讀數(shù)+輔助讀數(shù)-3.0155）2 銦瓦尺的測量方式一般為：后（基）前（基）前（輔）后（輔）三.水準(zhǔn)測量的方法3.1 水準(zhǔn)網(wǎng)的布設(shè)形式 水準(zhǔn)網(wǎng)的形式一般可以分為附合水準(zhǔn)、閉合水準(zhǔn)、結(jié)點(diǎn)網(wǎng)、支水準(zhǔn)路線等形式。一般水準(zhǔn)測量盡量不要采用閉合水準(zhǔn)、支水準(zhǔn)，最好是結(jié)點(diǎn)網(wǎng)。三.水準(zhǔn)測量的方法3.2 3m區(qū)格木尺的讀數(shù)方法 右邊那個(gè)就是尺子，左邊的中絲：0.860，下絲：0.960，上絲：0.758這個(gè)儀器說明是倒像的，現(xiàn)在一般的為正像了，如右邊的尺子。讀這種尺子首先要熟悉他的刻劃規(guī)律，刻劃最長的是整數(shù)，要記住5cm處的刻劃，讀起來就很快了。這種尺子讀熟悉后很快的，現(xiàn)在5m塔尺都雙面，一面是這種

12、形式，另一面是5mm刻劃，其實(shí)讀這個(gè)面是容易出錯(cuò)的。三.水準(zhǔn)測量的方法3.3 銦瓦尺讀數(shù)的方法三.水準(zhǔn)測量的方法3.4 水準(zhǔn)測量觀測中應(yīng)注意的事項(xiàng) 1）四等水準(zhǔn)測量視距長不應(yīng)超過100m，二等水準(zhǔn)數(shù)字水準(zhǔn)儀不超過50m，使用PL1精密測量一般應(yīng)不超過30m（超過30m卡絲有難度）。 2）四等水準(zhǔn)前后視距差不超過5m，累計(jì)不超過10m，二等水準(zhǔn)前后視距差不超過1m，累計(jì)不超過3m。 3）四等水準(zhǔn)用小尺墊，二等以上水準(zhǔn)一定要用5KG的尺墊。 4）二等水準(zhǔn)盡量不要用3m的標(biāo)尺，標(biāo)尺長讀數(shù)至頂?shù)臅r(shí)候會(huì)有傾斜誤差，寧愿多架一站對(duì)高差的影響會(huì)很小。 5）二等水準(zhǔn)立尺一定要用兩根竹棍做支撐，竹棍應(yīng)盡量撐開點(diǎn)

13、穩(wěn)定性才好。 6）只要是兩根標(biāo)尺進(jìn)行的測量，在上任何點(diǎn)是，必須是要同一根尺子上點(diǎn)，目的是消除兩根標(biāo)尺的零點(diǎn)不等差（一根標(biāo)尺測量時(shí)可以不用）。 7）往測上點(diǎn)是1、2、3、4、5，返測時(shí)必須要5、4、3、2、1，而且返測時(shí)兩根標(biāo)尺要互換。四.水準(zhǔn)測量記錄4.1 水準(zhǔn)測量的記錄四.水準(zhǔn)測量記錄4.1 水準(zhǔn)測量的記錄五.水準(zhǔn)測量計(jì)算 簡單的手工平差，也就是誤差分配，水準(zhǔn)平差一般可以按路線長度分配閉合差或按測站數(shù)分配閉合差，原理都是一樣，比如在矮寨坡測水準(zhǔn)由于高差比較大，按測站來分配誤差比較合理，在地勢平坦的蕪湖二橋按距離分配誤差比較合理。五.水準(zhǔn)測量計(jì)算六.水準(zhǔn)儀的i角水準(zhǔn)儀的i角是水準(zhǔn)測量的主要誤差

14、來源之一，理論上前后視距相等是可以完全消除i角的，所以必須嚴(yán)格控制前后視距差。每站必須控制前后視距差，而不能只在上點(diǎn)時(shí)調(diào)整總的視距差，因?yàn)槊恳惶幍拇髿庹酃饩幌嗤?，因此大氣折光也是水?zhǔn)測量主要誤差來源。六.水準(zhǔn)儀的i角 i是會(huì)隨著時(shí)間、搬運(yùn)過程中的振動(dòng)隨時(shí)發(fā)生變化的，就像全站儀的指標(biāo)差一樣，因此必須經(jīng)常進(jìn)行檢查校正，一般檢測高差之差不應(yīng)大于2mm，i角不應(yīng)大10秒.檢校的主要方式是：在A、B兩點(diǎn)立尺，A、B兩點(diǎn)相距53m，首先架儀器于A、B兩點(diǎn)的正中間，則每邊視距為26.5m，此時(shí)所測得的高差是不受i角影響的高差，記錄。再搬站至A點(diǎn)或B點(diǎn)2m附近處，再測量A、B點(diǎn)的高差，此時(shí)所測得高差是i角影

15、響的最大情況，兩次高差的差值用來計(jì)算i角。一般規(guī)范規(guī)定在水準(zhǔn)測量期間，應(yīng)在每天進(jìn)行水準(zhǔn)測量之前均要進(jìn)行i角的檢查，并記錄。六.水準(zhǔn)儀的i角 友情提示-精密水準(zhǔn)測量 1.嚴(yán)格控制前后視距差，在特殊情況下，采用拉皮尺量距，視距差控制在1m內(nèi)； 2.嚴(yán)格控制視距長，在高精度要求下，無論光學(xué)水準(zhǔn)儀還是數(shù)字水準(zhǔn)儀，單邊視距應(yīng)控制在30m以下為宜，因?yàn)橐暰€太長所穿過的大氣層不同會(huì)引起較大誤差； 3.儀器i角要7天檢測一次，高差之差要在2mm左右； 4.尺墊要用5kg的大尺墊，要踩緊，及時(shí)在水泥路和瀝青路面也要踩，防止滑動(dòng)； 5.標(biāo)尺底部的泥土、灰塵在每次測量前都要擦干凈，尺墊頂部也要擦干凈，在測量過程中盡量不要讓尺墊底部直接放在地面上； 6.在太陽較大時(shí)，要快速完成一個(gè)測站的觀測，否則會(huì)產(chǎn)生較大誤差； 7.標(biāo)尺照準(zhǔn)高度應(yīng)盡量在0.3m 1.6m之間，太高會(huì)由于標(biāo)尺不