水利工程测量水准仪及水准测量.pptx
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1、水利工程测量1水准测量原理水准测量原理ThePrincipleofLeveling水准仪及其使用水准仪及其使用TheWaterLevelandtheUsage水准测量的一般方法和要求水准测量的一般方法和要求TheCommonMethodsandDemandoftheWaterLevel水准仪的检验和校正TheInspectionandEmendationoftheWaterLevel水准测量误差产生的原因及消减方法TheCausesandEliminationofLeveling水准路线闭合差的调整和计算水准路线闭合差的调整和计算Theadjustmentandcalculationofthe
2、Levelrouteerror第1页/共44页水利工程测量22.1 2.1 水准测量原理水准测量原理ThePrincipleofLeveling水准测量的原理:是借助仪器提供的水平视线,配合水准尺测定地面上两点间的高差,然后根据已知点的高程来推求未知点的高程。如图21已知A点高程为HA,要测出B点高程HB,只要在A、B两点间安置一架能提供水平视线的仪器水准仪,并在A、B两点各竖立水准尺,利用水平视线分别读出A点尺子上的读数及B点尺子上的读数b,则A、B两点间的高差为:hAB=a-b如果测量是由AB的方向前进,则A点称为后视点,B点称为前视点,a及b分别为后视读数和前视读数,两点间的高差就等于后
3、视读数减去前视读数。如果B点高于A点,则高差为正,反之,高差为负。第2页/共44页水利工程测量3AB后视后视前视前视前进方向前进方向(水平视线高程(水平视线高程=HA+a)HiHBHA水水准准尺尺a水水准准尺尺bhab第3页/共44页水利工程测量4计算高程的方法计算高程的方法 (一)由高差计算高程B点(未知点)的高程等于A点(已知点)的高程加上两点间的高差,即HB=HA+hAB=HA+(a-b)(二)由视线高程计算高程由上页图可知,A点高程加后视读数等于仪器视线的高程,设视线高程为Hi,即Hi=HA+a则B点高程等于视线高程减去前视读数,即HB=Hi-b=(HA+a)-b第4页/共44页水利工
4、程测量52.2 2.2 水准仪及其使用水准仪及其使用2.2TheWaterLevelandtheUsage一、水准仪一、水准仪(以以DS3DS3型水准仪为例型水准仪为例)TheWaterLevel(TakeDS3forexample)精度系列:分DS05、DS1、DS3,DS10,下标“05”、“1”、“3”及“10”等数字,表示该类仪器的精度,每公里往返测高差中数的中误差。主要由望远镜、水准器及基座三个主要部分组成。水准仪通过基座与三脚架连接,支承在三脚架上。基座上装有一个圆水准器。下面有三个脚螺旋,用以粗略整平仪器。望远镜一侧装有管状水准器,其下端装有一个能使望远镜作微小上下仰俯动作的微倾
5、螺旋,转动微倾螺旋,管水准器随望远镜上下仰俯,当气泡居中时,望远镜中的视线便呈水平位置,以简化精密整平仪器的工作。(见图2-2)第5页/共44页水利工程测量6第6页/共44页水利工程测量7(一)望远镜是用来瞄准远方目标的,主要作用是使目标成像清晰、扩大视角,以精确照准目标。由物镜、十字丝分划板、调焦镜、目镜等构成。由于物镜调节器焦构造不同,望远镜有外对光望远镜和内对望远镜两种。成像原理:目标通过物镜及调焦凹透镜的作用,在十字丝面上形成一个倒立的小实像,再经过目镜的放大作用,使目标的像和十字丝同时放大成虚像。视准轴是指十字丝的交点和物镜光心的连线。第7页/共44页水利工程测量8(二)水准器是用来
6、指示视线是否水平或竖轴是否竖直的。水准器分圆水准器和长水准器两种。圆水准器一般装在基座上,作粗略整平、使竖轴竖直之用,长水准管和望远镜连在一起,供精确调平视线之用。水准管分划值是指圆弧2mm长度所对圆心角的度数。第8页/共44页水利工程测量9二、水准尺与尺垫二、水准尺与尺垫 TheWaterLevelRulerandRulerTray直尺:双面水准尺分“黑面尺”和“红面尺”。黑面尺尺底均从零开始,而红面尺尺底,从固定数值4.687m或4.787m开始,此数值称为零点差。塔尺:可伸缩,伸足为3米、5米,用于一般工程测量。尺垫:转点立尺用。第9页/共44页水利工程测量10三、水准仪的使用三、水准仪
7、的使用 TheUsageofWaterLevel(一)安置与粗略整平支开三角架,将三支开三角架,将三脚架支稳并使架头脚架支稳并使架头大致水平,利用连大致水平,利用连接螺旋使水准仪与接螺旋使水准仪与三角架固连,而后三角架固连,而后旋转脚螺旋使圆水旋转脚螺旋使圆水准器的气泡居中。准器的气泡居中。其具体方法为:如其具体方法为:如下图所示下图所示第10页/共44页水利工程测量11(二)瞄准 当仪器粗略整平后,松开望远镜制动螺旋,利用望远镜筒上的缺口和准星概略的瞄准水准尺,在望远镜内看到水准尺后,关紧制动螺旋,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。要使十字丝纵
8、丝对准水准尺。如右图所示。第11页/共44页水利工程测量12(三)精确整平和读数 转动微倾螺旋使水准管的气泡精确居中。后利用十字丝的中丝读数。从望远镜中看到的是尺子的正像,注记从上向下递增,因此读数应从上向下读,在上图中,读数为1.948。第12页/共44页水利工程测量13 a0.7410.741 bc6.2486.2481.5011.501第13页/共44页水利工程测量14(四)消除视差十字丝与标尺的影像不重合即产生视差。具体来说就是眼睛看读数时上下晃动,读数也随之变动的现象。消除方法是反复仔细调节物镜和目镜调焦螺旋,直到眼睛上、下移动时读数不变为止。第14页/共44页水利工程测量152.3
9、 2.3 水准测量的一般方法和要求水准测量的一般方法和要求2.3TheCommonMethodsandDemandoftheWaterLevel一、水准测量的实施一、水准测量的实施TheImplementofwaterlevel 若地面两点相距近时,安置一次仪器就可以直接测定两点的高差。当地面上两点相距较远或高差较大时,安置一次仪器难以测得两点的高差,因此,必须依图2 21212所示,在A A、B B两点之间增设若干临时立尺点,称为转点(起传递高程的作用)。把A A、B B分成若干测段,逐段测出高差,最后由各段高差求和,得出A A、B B两点间高差。要求:随测、随记、随算。第15页/共44页水
10、利工程测量16第16页/共44页水利工程测量17 h1=a1-b1 h2=a2-b2 hn=an-bn hAB=h1+h2+hn=h 可用下式进行高差计算正确性的检核:hAB=(a1-b1)+(a2-b2)+(an-bn)=a-b 如果A为已知高程点,其高程为HA,则B点高程为:HB=HA+hAB=HA+a-b第17页/共44页18测站方向立尺点号水准尺中丝读数(m)高差(m)h=后-前高程(m)备注后视A123.446前视TP1后视TP1前视TP2后视TP2前视TP3后视TP3前视B后视后h=前视前2.1420.9281.2351.6641.4311.6722.0746.4065.998+0
11、.884-0.307+0.233-0.4020.408123.854后后前前=0.408H终终H始始=0.4081.258124.330124.023124.256计算计算检核检核第18页/共44页水利工程测量19二、水准测量的校核方法和精度要求ThePrecisionandEmendationoftheWaterLevel(一)测站校核(一)测站校核一个测站观测结果的检核。变动仪高法:在同一测站上,通过改变仪器高在同一测站上,通过改变仪器高(10)的方法测出两次高差,两次高差在容)的方法测出两次高差,两次高差在容许范围之内(等外为许范围之内(等外为6;四等为;四等为5),取其),取其平均值作
12、为该站的高差。平均值作为该站的高差。双面尺法:双面尺法:在同一测站上,仪器高度不变,用黑在同一测站上,仪器高度不变,用黑面、红面尺分别测出两次高差,两次高差之差在面、红面尺分别测出两次高差,两次高差之差在容许范围之内(等外为容许范围之内(等外为6;四等为;四等为5),取),取其平均值作为该站的高差。其平均值作为该站的高差。第19页/共44页水利工程测量20(二)路线检核:对整个水准路线的成果的检核。1、水准路线:水准测量所经过的路线。布设形式:闭合水准路线、附合水准路线、支水准路线。2、水准路线的成果检核:水准路线测量成果的精度是用高差闭合差来衡量的。高差闭合差fh:观测高差值与理论高差值之差
13、。第20页/共44页水利工程测量21(1)(1)闭合水准路线:从一水准点出发,沿各待定高程点进行水准测量,最后又回到原水准点,所形成的环形路线。第21页/共44页水利工程测量22(2)(2)附合水准路线:从一水准点出发,沿各待定高程点进行水准测量,最后附合到另一水准点上,所形成的路线。即在两个水准点间布设的水准路线。第22页/共44页水利工程测量23(3)(3)支水准路线:从一水准点出发,沿各待定高程点进行水准测量,末端仍为一未知点的水准路线。第23页/共44页水利工程测量243、水准测量的精度要求:第24页/共44页水利工程测量252.4水准路线闭合差的调整和计算 2.4The adjust
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