水准测量和水准仪.ppt
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1、第四章 水准测量第四章 水准测量n主要内容:水准测量原理、水准仪的构造及使用、水准测量的施测方法及成果整理、仪器 的检验与校正。n主要目的:了解水准测量原理、测量仪器与测量工 具,掌握地面点位高程测量过程。n重点内容:水准测量原理、施测方法、成果计算。测定地面点高程的工作称为高程测量。地面点的高程测量测量工作三大任务之一三大任务之一。水准测量:水准测量:利用水准仪测定两点之间的高度差,是高程测量中精度最高的一种方法。4-1.水准测量原理一、水准测量原理n水准测量是测出两点间的高差。即在两个点上分别竖立水准尺,利用水准测量的仪器提供的一条水平视线,瞄准并在水准尺上读数,从而求得两点间的高差。前进
2、方向水平视线大地水准面HiHAHBAB后视尺前视尺bhabn(1)高差法:根据水准仪提供的水平视线在A点水准尺上读数为a(后视读数),B点水准尺上读数为b(前视读数),则 HB=HA+h hABAB =HA+(a-b)n 在计算高差h hABAB时,一定要注意h hABAB的下标:h hABAB表示A点至B点的高差。前进方向水平视线HAHBA后视尺前视尺bh hABAB大地水准面B如图,已知如图,已知HA,求,求HB?例1:图中已知A点高程HA=452.623m,后视读数a=1.571m,前视读数b=0.685m,求B点高程。解:B点对于A点高差:h hABAB=1.571=1.5710.68
3、5=0.886m0.685=0.886mB点高程为:H HB B452.623452.6230.8860.886453.509m453.509mn(2)视线高法视线高法:B点高程也可以通过水准仪视线高程Hi(也称为仪器高程)来计算。n 即Hi=HA+a 则 H HB B=(HA+a)-b=Hi-b水平视线HAHBA后视尺前视尺b大地水准面Bh hABAB前进方向前进方向Hi例2:已知HA=423.518m,要测出相邻1、2、3点的高程。先测得A点后视读数a=1.563m,接着在各待定点上立尺,分别测得读数b1=0.953m,b2=1.152,b3=1.328m。解:先计算出视线高程Hi=HA+
4、a=423.5181.563425.081m各待定点高程分别为:H1Hib1425.0810.953424.128mH2Hib2425.0811.15223.929mH3Hib3425.0811.32823.753m高差法和视线高法的测量原理是相同的,区别在于计算高程时次序上的不同。在安置一次仪器需求出几个点的高程时,视线高法比高差法方便。二、水准测量方法二、水准测量方法 当两个水准点相距较远或高差较大时,若只安置一次仪器,就不能测出这两点间的高差。为此,就需要连续多次安置仪器以测出相邻两点间的高差,最后取各个高差的代数和,得到起、终两点的高差。a1b1a2b2a3b3a4b41234ABTP
5、1TP2TP3转点、测站转点、测站1234CDE转点:转点:如果两点A、B之间的距离较远,或高差较大时仅安置一次仪器不能测得A、B的高差,需加设若干临时的立尺点,作为传递高程的过渡点。测站:测站:每安置一次仪器称为一个测站。1234CDE 4-2.水准测量仪器和工具n水准测量所使用的仪器为水准仪,所使用的工具为水准尺和尺垫。n水准仪按其精度精度划分为四个等级:精密水准仪精密水准仪DSDS0505、DSDS1 1;普通水准仪;普通水准仪DSDS3 3、DSDS1010 下标的数字代表仪器的测量精度(每公里往返测高差中数的中误差n毫米,即精度)。n水准仪按其构造构造可分为三种:微倾式水准仪、自动安
6、平水准仪、电子水准仪。n目前,普通工程测量中最常用的水准仪是:目前,普通工程测量中最常用的水准仪是:DS3DS3微倾式水准仪(或微倾式水准仪(或DS3DS3自动安平水准仪)自动安平水准仪)目镜微倾螺旋物镜调焦螺旋物镜左右微动螺旋水平制动螺旋脚螺旋准星一、DS3微倾式水准仪的构造n作用:为测量高差提供一条水平视线 n组成:望远镜、水准器、基座望远镜水准器基座1.1.望远镜望远镜(1)组成:物镜、目镜、调焦透镜、十字丝分划板、物镜对光螺旋、目镜对光螺旋(2)作用:瞄准目标,提供水平视线。CC视准轴视准轴CCCC:物镜光心与十字丝交点的连线。2.2.水准器水准器(1)圆水准器:用于仪器粗平(2)管水
7、准器:用于仪器精平特性:气泡始终向高处移动。特性:气泡始终向高处移动。(1)圆水准器:用来指示仪:用来指示仪器竖轴是否竖直器竖轴是否竖直圆水准器是将一圆柱形的玻璃盒子装嵌在金属筐内,盒内部是装满酒精或氯华锂后加热密封的。盒顶面的内壁磨成圆球形,顶面的中央划一小圆,其圆心S即为圆水准器的零点。连接S与球面的球心O的直线称为圆水准器的水准轴。OS当气泡位于圆内中央位置时,圆水准器的水准轴即成竖直,切于零点的平面也就成水平了。圆水准器的灵敏度较低,常用于粗略整平。2mm(2)管水准器:用来指示视准轴是否水平水准管轴LL:过水准管零点所作圆弧面的切线。水准管水准管:水准管的管子用玻璃制成,其纵剖面方向
8、的内表面为具有一定半径的圆弧。(80100m)一端封闭,一端开口,内装满质轻易流动的液体(酒精或氯化锂)然后加热,排除部分液体,将开口封闭,待冷却后即形成水准管的气泡。LSCL水准管的零点:水准管的零点:在水准管上刻有2mm的分划线,分划 线与中间的S点成对称,S点称为零。水准管的分划值:相邻两分划线间弧长(2mm)所对的圆心角水准管的分划值与灵敏度的关系水准管的水准轴:过零点S与圆弧相切的切线LLn气泡居中:气泡零点与水准管零点重合。2mm0点点n常采用符合水准管系统 目的是提高水准管气泡居中的精度微倾螺旋微倾螺旋 符合气泡符合尚未符合3.3.基座基座基座通过连接螺旋与三脚架相连。基座用于支
9、承水准仪上部,水准 仪旋转轴插入基座轴套可自由旋转。基座上的三个脚螺旋用于调节圆水准气泡。仪器竖轴VV:就是水准仪的旋转轴。基座三脚架VV二、水准尺和尺垫水准尺有双面尺和塔尺两种标准水准尺为一对双面尺,其中:A尺和B尺黑面03m;A尺红面4.6877.687m,B尺红面4.7877.787m。尺垫半球形顶部用来竖立水准尺,并标志转点位置。三、水准仪的使用 水准仪的使用包括仪器的安置、粗略整平、瞄准水准尺、精平和读数等操作步骤1.安置水准仪打开三脚架并使其高度适中,目估使架头大致水平,然后将三脚架尖踩入土中,将水准仪用中心螺旋固定于三脚架头上。二、二、粗略整平粗略整平(粗平粗平)粗略整平工作是用
10、脚螺旋将圆水准器的气泡调整居中。整平方法:1、先两个后一个的原则。2、气泡移动的方向与左手大拇指的切线方向一致。粗平的两种方法脚螺旋法三角架法 a a123b b312c c3123.瞄准水准尺:首先转动目镜调焦螺旋使十字丝清晰,转动望远镜瞄准水准尺,再转动物镜调焦螺旋使目标清晰。注意消除视差!什么是视差?产生的原因?如何消除?当眼睛在目镜端上下微微移动时,若发现十字丝与目标像有相对运动,这种现象称为视差。4.精平在每次读数之前,都应注视符合水准气泡观测窗,转动微倾螺旋使水准管气泡居中。微倾螺旋微倾螺旋5.读数仪器精确整平后,即可用十字丝横丝(即中丝)在水准尺上读数。1 1方方法法:米、分米看
11、尺面上的注记,厘米数尺面上的格数,毫米估读,一般读数为4位,如1.662m。2 2规律规律:读数在尺面上由小到大的方向读。故仪器若成倒像倒像,从上往下读;若成正像,即从下往上读。每次读数时水准仪的视线必须是严格水平的。但视准轴是否水平,是根据水准管气泡是否居中来判定的,所以水准仪应首先满足“水准管轴平行于视准轴水准管轴平行于视准轴”这个必要条件。注意:读数前必须精平,精平后立即读数。结果为:1.464m估读位禁止改正读数:0.7301.3501.4061.5171.6001.6871.2721.2031.1401.1001.2374-3 水准测量的实施及成果整理一、水准点及水准路线1.水准点永
12、久点临时点2.水准路线 在两水准点之间进行水准测量所经过的路线称为水准路线。水准路线的布设形式:闭合水准路线、附合水准路线、支水准路线。1BM.ABM.A234闭合水准路线支水准路线BM.ABM.A12 附合水准路线BM.ABM.ABM.BBM.B123普通水准测量施测方法 BMA BMB 1.4441.324ZD2h2=+0.1201.822 0.876ZD3h3=+0.9461.8201.435ZD4h4=+0.3851.422 1.304h5=+0.118前进方向1.1341.677ZD1h1=-0.543二、水准测量的实施普通水准测量记录表普通水准测量记录表0.7182.20950.5
13、831.2681.425ZD1ab=5.358 3.867=1.491h=2.209 0.718=1.491HB HA=51.491 50.000=1.491HB HA=h=a b (计算无误计算无误)计计算算检检核核3.8675.35851.4910.346B50.6181.5811.219ZD351.3360.6720.863ZD2HA=50.000m 50.0000.5830.7530.8731.851A前视前视+后后 视视备备 注注高高 程程(m)高高 差差标尺读数(标尺读数(m)测测点点0.718n三、水准测量的检核方法1计算检核 计算检核只能检查计算是否正确,并不能检核观测和 记录
14、时是否产生错误。2测站检核变动仪器高法:是在同一个测站上用两次不同的仪器高度,测得两次高差以相互比较进行检核。双面尺法:是仪器的高度不变,而立在前视点和后视点上的水准尺分别用黑面和红面各进行一次读数,测得两次高差,相互进行检核。p 变仪器高法步骤步骤 A.在两立尺点(可能是水准点,也可能是转点)上立水准尺。并在距两立尺点距离相等处安置水准仪,进行粗平工作;B.照准后视尺,精平,读后视尺读数a,记入读数;C.照准前视尺,精平,读前视尺读数b,记入读数;D.高差计算:hABa-b。E.变动仪器高(升幅或降幅大于10cm),粗平后重复(B)(D)步。每站两次仪器高测得的高差互差不大于6mm6mm时,
15、取其均值作该站测量的结果;大于6mm时称作超限,应重测。大地水准面大地水准面 hABA BHAHB=HA+hABab前进方向前进方向水准测量记录(两次仪器高法)水准测量记录(两次仪器高法)p双面尺法 红面的起始读数则分别为4.6874.687m和4.7874.787m。n测站观测程序测站观测程序 :后黑(上、下、中)、前黑(上、下、中)、前红(中)、后红(中)A.瞄准后视后视点水准尺黑面黑面精平读数;B.瞄准前视前视点水准尺黑面黑面精平读数;C.瞄准前视前视点水准尺红面红面精平读数;D.瞄准后视后视点水准尺红面红面精平读数。对于等外水准测量,黑红面读数之差不超过4mm4mm,黑红面高差之差不超
16、过6mm6mm(在红面上所测高差上加或减在红面上所测高差上加或减100mm100mm)。四等水准测量观测方法四等水准测量观测方法AB上丝上丝中丝中丝下丝下丝中丝中丝上丝上丝中丝中丝下丝下丝中丝中丝播放播放返回返回前进方向四等水准测量观测方法四等水准测量观测方法2、水准手簿的记录测站测站编号编号点点号号后后尺尺下丝下丝前前尺尺下丝下丝方方向向及及尺尺号号水准尺读数水准尺读数 (m)m)K+K+黑黑减红减红(mm)(mm)平均平均高差高差(m)(m)备注备注上丝上丝上丝上丝后视距后视距前视距前视距黑面黑面红面红面视距差视距差d d dd(m)m)(1)(1)(4)(4)后后(3)(3)(8)(8)
17、(14)(14)(2)(2)(5)(5)前前(6)(6)(7)(7)(13)(13)(9)(9)(10)(10)后前后前(15)(15)(16)(16)(17)(17)(18)(18)(11)(11)(12)(12)测站测站编号编号点点号号后后尺尺下丝下丝前前尺尺下丝下丝方方向向及及尺尺号号水准尺读数水准尺读数 (m)m)K+K+黑黑减红减红(mm)(mm)平均平均高差高差(m)(m)备注备注上丝上丝上丝上丝后视距后视距前视距前视距黑面黑面红面红面视距差视距差d ddd(m)m)(1)(1)(4)(4)后后(3)(3)(8)(8)(14)(14)K K5 5=4787=4787K K6 6=4
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