工程测量讲义学习.doc
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1、测量学习内容:1、水准仪及水准尺的认识2、水准仪的校核,维护及使用中注意事项3、水准仪测量读数、记录及计算4、渠道纵、断面测量及施工放样5、水准仪其它功能第一章 水准仪及水准测量高程是确定地面点位置的一个要素。高程测量的方法有水准测量,水准测量是精密测定高程的主要方法。第一节、水准测量原理首先介绍下测量的原理水准测量是利用能提供水平视线的仪器,确定地面两点间的高差,推算高程的一种方法,而高程又是确定地面点位置的一个要素。(其它两个是水平角、水平距离)如图1:已知A点高程是HA,测定B点的高程HB,在A、B两点竖立水准尺,利用水平视线读出工A点读数为a,B点读数b, A、B两点高差:Hab=ab
2、测量是从A点开始,向未知方向B点进行,即A点为后视点,B点为前视点,a 为后视读数,b点为前视读数,Hab未知点B对已知A的高差,总是等于后视读数减去前视读数。HBHAh=HAa-b而HAa 正好是仪器水平视线HiHB=Hib 反之:如果B点高程已知,B点为前视点。当水准仪在一个测站上不移动时,它的视线Hi始终是一个常数,因此可以利用它测定和计算许多立尺点的高程。记录和计算方法在后面共同学习。当a b 0时,说明B点高于A点,相反则B点低于A点。由于水准仪本身放大倍数有限,这种水准测量只能测出地面上相距二、三百米的高程。如果测定的点较远,或者高差很大,就需要在两点之间设多个立尺点,架多次仪器,
3、把两点分成若干段,逐段测出高差,这样的测量叫连续测量,用同样方法计算出高程。连续测量时,中间的点在相邻两测站上都进行读数,前一站上是前视读数,后一站上是后视读数,把中间点叫转点,用TP表示,即: TP1、TP2如果由于疏忽,缺了一个转点读数,测量结果就会脱节。读错一个转点读数,高差就会传递下去,所以测量结果是错误的,因此在连续水准测量当中,转点读数是非常重要的,不能漏读,也不能错读。第二节、水准仪及水准尺的认识一、水准仪水准仪的主要作用是提供水平视线,来测定地面上各点间的高差。我国对水准仪按其精度从高到低分为DS05、DS1、DS3和DS10四个等级,DS05和DS1用于精密测量,DS3和DS
4、10型用于普通水准测量.自动安平水准仪是用光学原理,装置一个补偿器,从而提高测量速度。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
5、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
6、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
7、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
8、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3 m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)
9、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1、检验方法整平仪器后,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
10、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
11、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80100m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
12、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
13、高差也必然不相同。2、校正方法水准仪在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
14、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
15、,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
16、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
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