工程测量讲义学习Word文档格式.docx

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尽管种类多，外型不相同，水准仪都是由望远镜，水准器，基座三部分组成。

我们主要学习DS3型水准仪，它是目前常用的一种水准仪。

仪器通过基座与三脚架连接，支撑在三角架上，基座装有三个脚螺旋，用于粗略整平。

望远镜旁装有一个管伏水准器，转动望远镜微动螺旋，可以使望远镜上下俯仰，此时水准管中气泡居中，此时视线水平。

仪器水平方向转动，是由水平制动螺旋和微倾螺旋

（一）望远镜

望远镜是提供水平视线和进行读数的设备，它是由物镜、十字丝、目镜三部分组成。

物镜装在物镜筒的前面，它的作用是使被观测的目标构成倒立的实像于十字平面上，目镜装在目镜筒的后面，用它来放大十字丝平面上的成像。

十字丝装在十字丝筒内的十字丝环上，用来精确地对准目标。

望远镜在水平方向转动，是用制动螺旋和微动螺旋来控制的。

松开制动螺旋，望远镜可以在水平方向任意转动。

拧紧制动螺旋，望远镜就不能再转动了，如果这时还需要使望　远镜向左或向右作一些微小的转动，可以稍稍旋转微动螺旋。

只有当制动螺旋拧紧后，旋转微动螺旋才能起左右微动作用。

由于观测的目标有远有近，所以要进行物镜的光，使目标的成像变得非常清楚，这时目标的成像正好落在十字丝平面上。

由于观测员的视力不一致，所以还要进行目镜的对光，转动目镱调节螺旋可以使十字丝变得非常清晰。

经过以上两项对光，我们从目镱中就能同时清晰地看到目标的成像和十字丝。

十字丝是用来瞄准目标和读数的，它的形式一般如图所示：

十字丝纵丝和横丝的交点与望远镜物镜光心的连线称为望远镜视准轴，也就是望远镱瞄准目标和读数的视线。

除了互相垂直的纵丝和横丝外，在横丝上下等距处，还有两根短的横丝，这两根横丝是专门用来测定距离的，所以称为视距丝。

望远镜的物镜和目镜虽然都进行了对光，但是有时当观员的眼睛在目镜上下移动时，十字丝交点所对目标的部位也随着变动，这种现象称为视差。

视差的存在影响水准测量读数的正确，所以必须消除这种现象。

造成视差的原因，是由于观测员没有做好物镜的对光工作，也就是目标的成像没有真正落在十字丝的平面上。

所以，消除视差的方法就是要反复、仔细地进行物镜和目镜的对光，直至当眼睛在目镜上下晃动时，十字丝的交点始终是对准目标的同一部位，而没有错动的现象。

（二）水准器

水准器在测量仪器上的作用是使仪器的竖轴处于竖直位置和使视线处于水平位置。

水准器分管水准器和圆水准器两种，圆水准器是用来粗略置平仪器的，而管水准器则是可以精确地置平仪器。

1.圆水准器

圆水准器是一个玻璃盒，内表面是球形，水准轴平行于仪器竖轴。

圆水准器精度较低，主要用于仪器粗略整平。

2、水准管

管水准器又称水准管，它是用玻璃管制成的。

将管的内壁磨成半径的圆弧（半径可以从2㎝到200m）。

水准仪的水准管轴与望远镜视轴是平行的，故当水准管气泡居中，水准管轴水平时，望远镜视准轴（视线）也就水平了。

二、水准尺

水准尺是用干燥和伸缩性小的木材或合金制成的标尺，它可供读出地面点到水准仪水平视线之间的垂直距离。

水准尺的长度一般是3m到5m.现在常用铝合金塔尺。

塔尺正面每一米用不同颜色区分开，并用圆点表示长度。

　　　每10㎝标有刻度，每㎝用黑白相间的颜色的小格区分。

见图。

第三节水准仪校核、维护及使用中

注意事项

水准仪圆水准轴平行于仪器的竖轴，水准管轴平行于望远镜视准轴，竖轴垂直于望远镜视准轴，十字丝横轴垂直于仪器竖轴，竖轴平行于仪器竖轴。

如果不满足这些条件，就不符合水准测量原理要求，必须进行仪器校核。

一、圆水准轴线应平行于仪器的竖轴

1、检验方法

（1）安置仪器后，转动脚螺旋，使圆水准器气泡居中。

（2）将望远镜绕竖轴旋转1800，如果圆水准器气泡仍然居中，圆水准器的轴线已处于铅垂位置，但是由于两轴不平行，需要进行校正。

2、校正方法

（1）在第二步检验的基础上，转动脚螺旋使气泡中点退回偏离零点的一半，即达到的位置，这样竖轴就处于铅垂位置。

（2）用校正针拨动圆水准器的校正螺丝，使气泡完全居中，也就是使圆水准器的气泡退回偏离零点0的另一半，则圆水准器轴线就处于铅垂位置了，说明两轴已平行。

二、十字丝的横丝应垂直于仪器的竖轴

整平仪器后，用十字丝横丝的一端瞄准墙上的一个固定点，转动微动螺旋，如果点子渐渐离开横丝，表示横丝不水平，需要校正。

如果在转动微动螺旋时，点子始终在横丝上移动，则表示横丝是水平的，不需要校正。

如果点子不在横丝上移动，横丝不是水平的，需要校正。

另一种方法是吊一个重物，用十字丝瞄准，如果十字丝竖丝和吊重物的线重合，不需要校正。

反之，需要校正。

检验方法如图：

2校正方法

由于十字丝装置的形式不同，所以在校正的方法上也不同。

可以用螺丝刀松开三颗固定螺丝（也叫埋头螺丝），转动十字丝分划板座，使横丝水平，然后把固定螺丝拧紧。

十字丝横丝应垂直于仪器的竖轴对水准仪来说是一项次要的条件，如果误差不是很明显，一般不必进行校正。

因为在观测时，可以尽量利用横丝的中间部分进行读数。

三、望远镜视准轴应与水准管轴平行

望远镜视准轴应与水准管轴平行，对水准仪来说是一项最为重要的条件。

如果水准仪具备这一条件，当水准管气泡居中，水准管轴就水平，望远镜视准轴也就处于水平位置，这时，就能读得正确的读数。

水准仪具备这一条件后，不管仪器安置在什么地方，测定地面上两个因为固定点之间的高差必然相同。

假使水准仪不具备这个条件，即使水准管气泡居中，水准管轴水平，望远镜的视准轴不是向上倾斜就是向下倾斜，读数就包含有误差，而且当水准尺距离仪器越远，读数误差也就越大，所以，在不同的位置安置两次仪器，进行两观测，比较两次测得的高差，就可以检定望远镜的视准轴与水准管轴是否平行。

2、检验方法

（1）在地面上选择相距80～100m的两点A和B。

在两点的中央安置水准仪，整平后，对A、B两点上竖立的水准尺进行读数。

假若水准管气泡居中，望远镜视准轴不水平（假设向上倾斜），则高差h还是正确的。

为了防止错误和提高精度，在仪器原来的位置，改变一下仪器高度，再进行一次观测，如果两次测得的高差的差数不超过3㎜，可以取两次高差的平均值作为A、B两点间的正确高差。

（2）把仪器搬到B尺（或A尺）外侧处，使仪器距离B尺2m左右，整平仪器后，读取近尺B的读数为b‘,读得远尺A的读数为a‘.这时望远镜视准轴虽然仍旧向上倾斜，但是仪器距B尺很近，所以在B尺上产生的误差是极其微小的，可以不予考虑，故认为读数b“是正确的。

A尺距离仪器有100m,视准轴倾斜对A尺读数a“的影响很大，所以a“是不正确的读数。

用a”-b“计算所得的高差与仪器在中央时测得的高差也必然不相同。

水准仪在B尺外侧不动，水准管气泡仍然居中，照准A尺，然后转动微倾螺，使十字丝横丝由原来的a1改变到a11的数值，这时视准轴便处于水平位置。

但是，由于转动了微倾螺旋，使原来水平的水准管轴变成不水平，也就是气泡不居中了。

因此，用校正针根据气泡偏离的情况，拨动水准管气泡回复居中，即水准管轴处于水平位置，从而满足了水准管轴平行于望远镜视轴的条件。

以上三项是水准仪检验和校正的主要内容，检验和校正的次序不应颠倒。

每项工作都要反复进行数次，才能达到满意的结果。

四、水准仪使用当中注意事项

水准仪是精密的测量仪器，使用时应该注意以下事项：

1、领用水准仪时，应该检查仪器各个部件的情况及仪器箱中的附件（油瓶、毛刷、校正针等）。

2、从仪器箱内取出仪器时，应该注意仪器在箱内安放的位置，使用完毕后，按照原来的位置装箱。

3、安置水准仪时，三脚架的连接螺旋应当拧紧。

仪器上的制动螺旋不要旋的太紧，微动螺旋应该使用其中间部分。

当制动螺旋旋紧后，切勿转动仪器。

4、仪器使用完毕后，要用毛刷或柔软的布擦去仪器在上的沾附的灰尘或雨点。

仪器装箱时，必须把制动螺旋旋紧，防止仪器在箱内晃动。

5、仪器箱内的各种附件用毕后，应立即放回原处，不要把仪器箱当作小凳来坐。

6、三脚架要保持清洁，踏紧三脚架时不可用力过猛，防止架腿折断。

第四节水准仪测量读数、记录及计算

一、水准仪的使用

（一）安置与粗略整平

支开三脚架，将三脚架插入土中，并使架头大致水平。

利用连接螺旋使水准仪与三脚架固连，然后旋转脚螺旋使圆水准器的气泡居中。

（二）瞄准

当仪器粗略整平后，松开望远镜的制动螺旋，利用望远镜筒上的缺口和准星概略地瞄准水准尺，在望远镜内看到水准尺后，关紧制动螺旋。

然后转动目镜调节螺旋，使十字丝的呈像清晰，再转动物镜对光螺旋，使水准尺的分划呈像清晰。

当十字丝和水准尺的呈像均清晰，对光工作才算完成。

这时如发现十字丝偏离水准尺，则可利用微动螺旋使十字丝纵丝对准水准尺。

（三）精确整平和读数

当做好瞄准工作以后，转动微动螺旋使十字丝的纵丝对准水准尺，或者使水准尺的成像紧靠十字丝的左右。

由于圆水准器的精度较低，圆水准器气泡居中，只表明水准仪的竖轴基本上竖直，仪器大致整平，所以还要再转动微倾螺旋，使符合气泡精确居中，达到水准仪的视线水平，然后，根据十字丝横丝在水准尺上的位置，准确地读出数值。

读数以后，还必须再检查一下水准气泡是否仍旧居中。

读数时应该读出m、dm、cm、mm四位数。

前三位可以直接在水准尺上读出，mm是估读的。

读数时应该准确迅速，为了避免差错，当观测员读出数值后，记录员也应该把记录下来的数值复诵给观测员听，以便互相校核。

（四）消除视差

瞄准目标读数时，若对光不好，则尺像没有落在十字丝平面上，这时睛上下晃动，读数也随之变动，这种现象称为十字丝视差。

消除方法是转动目镜调节调节螺旋使十字丝成像清晰，再转动物镜对光螺旋使尺像清晰，而且要反复调节上述两螺旋，直至十字丝和水准尺呈像均清晰，眼睛上下晃动时读数稳定。

（二）水准测量记录和计算

我国高程控制网是以青岛黄海海平面作为高程起算面。

一九八○年七月，国家测绘总局制定了《水利水电工程测量规范》，三、四等水准测量精度要求很高，五等水准测量在观测要求和精度上较低。

下面简要介绍水准测量记录及计算。

水准测量纪录薄

测站

后视

仪器高

中视

前视

高程

注记

0+000

1.491

1627.641

1626.15

0+020

1.765

1625.876

0+040

1.834

1625.807

0+060

1.995

1625.646

0+080

2.113

1625.528

0+100

2.382

1625.259

车桥

0+120

2.560

1625.081

0+140

1.546

1626.327

2.878

1624.763

0＋160

1.694

1624.463

0+180

1.829

1624.498

0+200

1.981

1624.256

0+220

2.126

1624.111

0+240

2.335

1623.902

左转30·

0+260

2.584

1623.653

0+280

2.492

1623.745

0+300

2.315

1623.922

分水闸

…

1+220

仪器高＝后视点高程＋后视读数

观测点高程＝仪器高－前视读数

第二章经纬仪及其使用

经纬仪是测量的主要仪器，可用以测量水平角、竖直角、水平距离和高差。

第一节水平角测量原理

地面上两相交直线之间的夹角在水平面上的投影，称为水平角。

如图所示，在地面上有A、O、B三点，其高程不同，倾斜线OA和OB所夹的角AOB是倾斜面上的角。

如果通过倾斜线OA、OB分别作竖直面，与水平面的相交，其交线oa与ob所构成的角aob，就是水平角。

若在角顶点O点（测站）的铅垂线上，水平地放置一带有顺时针刻度的圆盘，使圆盘中心在此铅垂线上，通过OA和OB的两垂直在圆盘截得的读数为m和n，则水平角β=n-m.

由此可知，测量水平角的经纬仪必须具有能置于水平位置带划的圆盘，圆盘的中心必须处于角顶点的铅垂线上。

望远镜不仅能在水平方向带动一读数指针转动，在刻度圆盘上指示读数，而且可以在竖直面转动，瞄准不同方向不同高度的目标。

第二节DJ2光学经纬仪

我国对经纬仪按精度从高到低分为DJ07、DJ1、DJ2、DJ6和DJ15五个等级。

在工程测量中，一般多使用DJ6和DJ2型，本节主要介绍DJ6型。

一、DJ2光学经纬仪的构造

DJ2光学经纬仪由照准部、水平度盘和基座三大部分组成，现将这三大部分的构造及其作用介绍如下：

（一）照准部

照准部由望远镜、横轴、竖直度盘、读数显微镜、照准部水准管和竖轴等部分组成。

（1）望远镜。

用来照准目标，它固定在横轴上，绕横轴而俯仰，可利用望远镜制动螺旋和微动螺旋控制其俯仰转动。

（2）横轴。

是望远镜俯仰转动的旋转轴，由左右两支架所支承。

（3）竖直度盘。

用光学玻璃制成，用来测量竖直角。

（4）读数显微镜。

用来读取水平度盘和竖直度盘的读数。

（5）照准部水准管。

用来置平仪器，使水平度盘处于水平位置。

（6）竖轴。

竖轴插入水平度盘的轴套中，可使照准部在水平方向转动。

（二）水平度盘部分

（1）水平度盘。

它是用光学玻璃制成的圆环。

在度盘上按顺时针方向刻有0°

到360°

的分划，用来测量水平角。

（2）水平度盘转动的控制。

测角时水平度盘不动的，这样照准部转至不同位置，可以在水平度盘上读数求得角值。

但有时需要设定水平度盘在某一位置，就要转动水平度盘。

控制水平度盘转动的装置有两种：

一是位置变动手轮，二是复测装置。

（三）机座

基座是用来支承整个仪器的底部，用中心螺旋与三脚架相连接。

第三节经纬仪的使用

一、经纬仪的安置

为了测量水平角，首先要将经纬仪安置于测站上。

安置工作包括对中和整平，现分述如下：

（一）对中

对中的目的是度盘中心与测站点在同一铅垂线上。

其方法是首先将三脚架安置在测站上，是架头大致水平高度合适，然后将经纬仪安置在三脚架上，拧紧中心螺旋，挂上垂球。

此时垂球若偏离测站较大，可平移三脚架是垂球对准测站。

如果垂球偏离测站较大，可略松中心螺旋，将仪器在三脚架头的圆孔中移动，令垂球尖端精确对准测站点，再拧紧中心螺旋。

对中误差一般小于3mm。

在对中时应注意，架头应大致水平，架腿应牢固插入土中，否则将使整平发生困难以及仪器不稳定，这样的对中将失去意义。

（二）整平

整平的目的是使水平度盘处于水平位置，亦即仪器的竖轴处于铅垂位置，其方法如下：

首先松开照准部的制动螺旋，使照准部水准管与一对脚螺旋的连线平行，两手同时向内和向外旋转该对脚螺旋，令水准管气泡居中（气泡移动的方向与左手大拇指的转动方向一致）。

然后将照准部旋转90°

，使水准管与前一位置相垂直，旋转第三个脚螺旋，使气泡居中。

这样反复几次，直至水准管在任何位置气泡居中为止。

气泡偏离中心一般不大于半格。

二、读数方法

读数前应先用换像手轮和相应的反光镜，使读数显微镜中显示需要读数的度盘像。

读数时，转动测微手轮使右下窗中的对径分划重合，如图（b）和（c）所示，而后读取上窗中央和中央左边的度值和窗内小框中10ˊ的倍数值，而后读取微测尺上小于10ˊ的分值和秒值，两者相加而得整个读数。

例如，图（b）水平度盘读数为150°

00ˊ＋01´

54"

=150°

01´

；

如图（c）所示竖直度盘读数为74°

50ˊ＋07´

16"

=74°

57´

。

四、经纬仪的检验

经纬仪的几何轴线有：

望远镜视准轴CC、横轴HH、照准部水准管轴LL和仪器竖轴VV。

经纬仪测量水平角时各轴线应满足下列条件：

（1）照准部水准管轴垂直于竖轴，即LL⊥VV。

（2）十字丝竖丝垂直于横轴。

（3）视准轴垂直于横轴，即CC⊥HH。

（4）横轴垂直于竖轴，即HH⊥VV。

进行竖直角测量时，竖盘水准管轴应垂直于竖盘读数指标线。

第三章地面点的标志和直线定线

一、地面点的标志

任何一种测量，都是从地面的标志位置开始工作的。

丈量地面上的一段直线的水平距离，首先要确定这一直线的起点和终点在地面上的位置，并用标志把它固定下来。

标志地面点的方法是根据测量的目的和地面点使用期限的长短来决定的。

在一般情况下，是用长约30～40cm，粗约3～5cm见方的木桩打入地面（桩顶略高于地面），并在顶面上钉一个小钉或划一个“十”字来作为精确标志。

为了使观测者能够从远处看到这些地面点，必须在点的标志处竖立标杆或套有红白旗的标杆。

二、直线定线

当一直线的起点和终点在地面上标志后，就可以进行直线丈量的时候，如果直线很长，必须把它分成若干段分别进行，因此在直线起点和终点之间还要建立一系列的电子，象这种把许多点定在一条直线上的工作称为直线定线。

直线定线的工作可以用经纬仪来完成，在精确要求不高的测量工作中，也可以用目测法定线。

将常用的几种定线方法介绍如下:

（一）在两点之间定线

如图（a）所示，A,B为地面上互相通视的两点，如果在AB直线上定出C、D等点。

先在A、B两端点竖立标杆，由一测量员在A点标杆之后，用肉眼看B点的标杆；

另一测量员手拿标杆，由B点走向A点，按照A点测量员的指挥一次在C、D等点左右移动标杆，直至与A、B位于同一直线为止。

直线定线时，所有的标杆都必须竖直。

（二）在两点的延长线上的定线

如图（b）所示。

如果在AB线的延长线上定出C、D等点，先在A、B两点上竖立标杆，测量员手拿标杆到C处，左右移动标杆，使它在AB直线的延长线上，也就是C点的标杆与A、B两点的标杆完全重合在一起。

用同样的方法标定D等点。

第四章渠道纵断面测量及施工放样

渠道测量的内容通常包括踏勘选线、中线测量、纵横断面测量、土方计算和边坡放样等。

我们灌区主要是改建工程，只学习纵横断面测量、土方计算和边坡放样。

一、渠道纵断面水准测量

渠道纵断面水准测量，就是测定渠道中心线上各个里程和加桩的高程，绘出渠道纵断面图，为设计渠道提供资料。

对于小型渠道，如果渠道沿线国家等级的水准点不多，则要用四等水准测量（或用<

水利水电工程测量规范>

中的五等水准测量）增设一些水准点。

增设的水准点应该沿着渠道方向每隔500m设置一个，并且应该把它们设置在渠道开挖线和堆土线以外不被施工破坏的地点。

增设的水准点设置以后，就可以用普通水准测量的方法测定里程桩和加桩的高程。

由于转点上的读数起传递高程的作用，所以对转点上的水准尺观测时，无论在操作和读数上都应十分仔细，并读至mm。

而间视点读数读至cm即可。

（1）渠道纵断面图的绘制

用各个里程桩加桩的高程绘制的渠道中心线纵向地面变化的图称为纵断面图。

由于里程桩高程的数值一般都比较大，而地面的起伏变化相对来说是比较小，因此在图纸的纵坐标线上确定高程数值时，可以选择某一高程作为起始线，而不必从零米开始，

现将绘制纵断面图的方法说明如下：

1、先在高程线下画几个横行。

在第一个横行前写“里程桩号”。

2、在第二横行前写“地面高程”。

根据水准测量的成果，填注各个里程桩和加桩的地面高程。

（准确到cm）.

3、以上两行写好以后，就可以在图纸上定出各个里程桩和加桩的坐标按位置，依次把各点连结起来，就的到渠道中心线纵断面图。

4、渠道中心线纵断面图绘好以后，就可以设计渠底线和堤顶线。

渠底线的位置根据水源水位和灌区地面高程等情况确定，尽量做到挖填量小，使渠道不冲也不淤。

渠道的纵坡就是渠底上两点之间的高差予水平距离的比。

i=ΔH/L

渠道上终点的高程=起点高程-距离×

i

将起点、终点（变坡点）的高程点连结成一条直线，就是渠底设计线。

5、有了渠底设计线，在第六个横行前写“渠底坡度”，并画一条于坡度方向一致的斜线，上面注明设计坡度。

6、在第三个横行前写“渠底设计高程”。

各里程桩和加桩的渠底设计高程是根据渠道起点的设计高程、设计纵坡和水平距离逐一计算的。

渠道某一点的高程=起点高程-距离×

7、在第四、五个横行前写“挖深”和“填高”。

渠底设计高程和地面高程的差就是挖深和填高。

正值表示挖，负值表示填。

8、在最后一个横行前写“平面位置”。

平面位置概略地注明路线左右的地物和地貌情况，并注明转折角大小。

二、水工建筑物的施工放样

水工建筑物的兴建，需要先在地形图上进行规划和设计，然后根据规划的设计的要求进行施工。

在施工之前，必须将图上设计好的建筑物的平面位置和高程标定到实地上去，进行这样的测量工作，称为施工放样测量。

施工放样测量是工程设计和工程施工之间的桥梁，是贯穿于整个施工工程的一道重要工序。

施工放样的地形图比较起来，由于各自的目的完全不同，所以工作过程和施测方法亦有很大差别。

但是，它们必须遵循“从整体到局部”、“先控制后碎部”的原则进行工作。

在进行建筑物的放样时，总是先定出它们的主要轴线（简称主轴线），然后根据主轴线来标定它们的细部结构。

主轴线放样的精度主要取决于地形图的图解精度。

主轴线放样的误差直接影响整个建筑物的方向位置，但一般比较容易满足要求。

细部结构放样的精度取决于现场测量的精度，它直接影响到各个部位的几何关系和整个工程的质量，因此要求测量十分准确。

施工放样的进度和精度，对保证施工进度和工程质量起着重要作