《测量学》第二章水准测量.ppt
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1、第二章 水准测量,洛阳理工学院,第二章 水准测量,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。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。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。,2-1.水准测量原理,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。,前进方向,水平视线,大地水准面,Hi,HA,HB,A,B,后视尺,前视尺,b,hab,如图,已知HA,求HB?(1)高差法:根据水准仪提供
2、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+hAB=HA+(a-b)在计算高差hAB时,一定要注意hAB的下标:hAB表示A点至B点的高差。,2-1.水准测量原理,前进方向,水平视线,HA,HB,A,后视尺,前视尺,b,hAB,大地水准面,B,2-1.水准测量原理,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:,hAB=1.5710.685=0.886m,B点高程为:,HB452.6230.886453.509m,2-1.水准测量原理,(2)视线高法:B点
3、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,即 Hi=HA+a 则 HB=(HA+a)-b=Hi-b,水平视线,HA,HB,A,后视尺,前视尺,b,大地水准面,B,hAB,前进方向,Hi,2-1.水准测量原理,例2:图2.3中已知A点高程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+a=423.5181.563425.081m各待定点高程分别为:H1Hib1425.0810.953424.128mH2Hib2425
4、.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。,2-2.水准测量仪器和工具,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。水准仪按其精度划分为四个等级:精密水准仪DS05、DS1;普通水准仪DS3、DS10 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)。水准仪按其构造可分为三种:微倾式水准仪、自动安平水准仪、电子水准仪。目前,普通工程测量中最常用的水准仪是:DS3微倾式水准仪(或DS3自动安平
5、水准仪),2-2.水准测量仪器和工具,一、DS3微倾式水准仪的构造,1.微倾螺旋;2.分划板护罩;3.目镜;4.物镜调焦螺旋;5.制动螺旋;6.微动螺旋;7.底板;8.三角压板;9.脚螺旋;10.弹簧帽;11.望远镜;12.物镜;13.管水准器;14.圆水准器;15.连接小螺钉;16.轴座,2-2.水准测量仪器和工具,一、DS3微倾式水准仪的构造作用:为测量高差提供一条水平视线 组成:望远镜、水准器、基座,望远镜,水准器,基座,2-2.水准测量仪器和工具,一、DS3微倾式水准仪的构造1.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
6、平视线,C,C,视准轴CC:物镜光心与十字丝交点的连线。,2-2.水准测量仪器和工具,一、DS3微倾式水准仪的构造1.望远镜2.水准器(1)管水准器:用于仪器精平(2)圆水准器:用于仪器粗平,2-2.水准测量仪器和工具,一、DS3微倾式水准仪的构造1.望远镜2.水准器(1)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 弧面的纵切线。水准管分划值:是水准管表面2mm圆 弧所对应的圆心角。气泡居中:气泡零点与水准管零点重 合。,2mm,0点,2-2.水准测量仪器和工具,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,2mm,2-2.水准测量仪器和工具,一、DS
7、3微倾式水准仪的构造1.望远镜2.水准器(1)管水准器(2)圆水准器:用来指示仪器竖轴是否竖直圆水准器轴:过圆水准器零点所 作圆球面的法线,2-2.水准测量仪器和工具,一、DS3微倾式水准仪的构造1.望远镜2.水准器3.基座基座通过连接螺旋与三脚架相连。基座用于支承水准仪上部,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,V,V,2-2.水准测量仪器和工具,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
8、半球形顶部用来竖立水准尺,并标志转点 位置。,2-2.水准测量仪器和工具,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2.粗略整平:调节三个脚螺旋使圆水准器气泡居中,气泡移动的方向始终与左手大拇指的运动方向一致。,2-2.水准测量仪器和工具,三、水准仪的使用1.安置水准仪2.粗略整平3.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。,?,2-2.水准测量仪器和
9、工具,三、水准仪的使用1.安置水准仪2.粗略整平3.瞄准水准尺4.精平与读数在每次读数之前,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。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。,2-2.水准测量仪器和工具,三、水准仪的使用1.安置水准仪2.粗略整平3.瞄准水准尺4.精平与读数读数:,0.730,2-3 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,国家等级水准点,一般水准点,2-3 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
10、路线、支水准路线。,2-3 水准测量的实施及成果整理,一、水准点及水准路1.水准点2.水准路线:,2-3 水准测量的实施及成果整理,二、水准测量的实施转点:如果两点间高差较大或相距较远,仅安置一次仪器不能测得它们的高差,这时需要加设若干个临时的立尺点,作为传递高程的临时点。连续水准测量:依次连续地在两个立尺点中间安置水准仪来测定相邻各点间高差,最后取各个测站高差的代数和,即求得两点间的高差值。观测步骤,2-3 水准测量的实施及成果整理,二、水准测量的实施观测步骤 已知HA,求高程HB,中间临时放置标尺的过度点1,2.称为转点,起高程传递作用,常用ZD表示,实测时转点上应使用尺垫。,每测站高差:
11、各测站高差之和:待定点B点高程:,施测方法,2-3 水准测量的实施及成果整理,二、水准测量的实施,施测方法,1.444,1.324,TP2,h2=+0.120,1.822,0.876,TP3,h3=+0.946,1.820,1.435,TP4,h4=+0.385,1.422,1.304,h5=+0.118,前进方向,1.134,1.677,TP1,h1=-0.543,2-3 水准测量的实施及成果整理,二、水准测量的实施,普通水准测量记录表,0.718,2.209,50.583,1.268,1.425,ZD1,ab=5.358 3.867=1.491h=2.209 0.718=1.491HB H
12、A=51.491 50.000=1.491HB HA=h=a b(计算无误),计算检核,3.867,5.358,51.491,0.346,B,50.618,1.581,1.219,ZD3,51.336,0.672,0.863,ZD2,HA=50.000m,50.000,0.5830.7530.873,1.851,A,前视,+,后 视,备 注,高 程(m),高 差,标尺读数(m),测点,0.718,2-3 水准测量的实施及成果整理,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
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