土木工程测量-水准测量.ppt

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1、2.1 水准测量原理,2.水准测量观测方法,（1）高差法：在A、B两点间安置水准仪，在A、B两点分别竖立水准尺，利用水准移的水平视线分别读取A点、B点上的读数a、b，则两点的高差为,a：后视读数(后视观测读数)；b：前视读数(前视观测读数)。A：后视点B：前视点,永远是后视减前视,hab=a-b,若已知 HA，求 HB,HB=HA+hab,仪高法:HB=（HA+a）b=H i b,（2）视线高法（单站多测法）安置一次仪器可以测算多个点高程的方法。首先算出水准仪的视线高程Hi，然后分别计算出各个点的高程：,bj为第j个前视点的读数，Hj为第j个前视点的高程。这种方法常用于路线纵断面测量。,HB=

2、（HA+a）b=H i b),3.连续水准测量（路线水准测量）,应用前提：两待测点之间距离较远、高差较大，或中间有障碍。方法：加设若干个临时立尺点（称为转点ZD），依此测定相邻两个点的高差，取各高差的代数和即得到起终两个点的高差。,则M、N两点的高差为,4.提高精度的观测方法“中间法”观测：各测站前、后视线长度大致相等,2.2 水 准 仪,1.水准仪：提供水平视线（平行大地水准面）的设备2.水准仪类型：（1）微倾式水准仪（2）自动安平水准仪（3）电子水准仪3.水准仪的表示方法（国产仪器）DSn：D表示大地测量S表示水准仪，n为数字表示仪器精度，数值n越小,表示仪器精度越高。如DS0.5,表示每

3、公里往返测量高差中数的偶然中误差小于或等于0.5mm,4.常用水准仪的等级划分及主要用途,5.DS3微倾水准仪的主要结构组成主要为三部分：（1）望远镜（2）水准器（3）基座其中望远镜为主要组成部分。,6.望远镜组成及其成像原理,望远镜由物镜、目镜、对光凹透镜和十字丝四个主要部分组成。成像原理：目标经过物镜和对光凹透镜的作用，在镜筒内造成倒立、缩小的实像，通过调节对光凹透镜，就可以使像清晰地成在十字丝平面上。（望远镜的放大倍数）,视准轴,目镜的作用：放大，人眼经过目镜，可以看到目标的小实像与十字丝一起放大了的虚像。十字丝的作用：提供照准目标的标准。其中心交点和物镜光心的连线称为视准轴，即视线。玻

4、璃片上的上、下短丝称为视距丝。水准测量就是当视线水平时，用中间横丝截取水准尺读数。视准轴：十字丝中央交点和物镜 光心的连线（水准仪四条轴线 之一）竖轴：望远镜底部与基座相连的 轴的中心线。（水准仪四条轴 线之一）,7.水准器,水准器的用途：衡量视线是否水平、竖轴是否铅垂的标志。水准器种类：分为管水准器和圆水准器。（1）、圆水准器 作用：指示仪器竖轴是否竖直。圆水准器轴：连接零点与球面球心的直线（2）、管水准器作用：指示视准轴是否水平。管水准器轴：过零点与圆弧纵向相切的切线。,8.水准尺,用途：用于水准测量的目标点观测种类：塔尺和板尺两种。塔尺是可以伸缩的 塔尺一般长3米，由三节组成。板尺一般2

5、米。水准尺的刻度与标注：,精度比较：板尺精度高于塔尺。用 途：板尺一般常用于三、四等水准测量，而塔尺则用于等外水准测量。使用注意事项：使用前应认清尺子刻划线与数字之间的位置关系，是否为正、倒数字，尺底的数值。对于塔尺，当使用两节以上时应注意两节接口位置是否对准、卡簧是否卡住。,2.3 水准仪使用方法,仪器安放整平,对光照准消除视差,照准读数,三角架脚螺旋,目、物镜对光螺旋,脚架张开角度勿太大或太小,不可对准太阳,水平微调螺旋,刻度大小正、倒像,注意：如何辨别及消除视差？,一、安置水准仪 打开三脚架并使高度适中，目估使架头大致水平，检查脚架腿是否安置稳固，脚架伸缩螺旋是否拧紧，然后打开仪器箱取出

6、水准仪，置于三脚架头上用连接螺旋将仪器牢固地固连在三脚架头上。二、粗平 先固定两条脚架，使第三条脚架贴左腿左右移动，使圆水准器的气泡移动到与第三条脚架相同的一侧，再前后移动第三条脚架，使圆水准器的气泡接近居中。再借助脚螺旋使圆水准器的气泡居中，在整平的过程中，气泡的移动方向与左手大拇指运动的方向致。,用脚螺旋整平仪器,三、瞄准,1、目镜对光，即把望远镜对着明亮的背景，转动目镜对光螺旋，使十字丝清晰。再松开制动螺旋，转动望远镜，用望远镜筒上的照门和准星瞄准水准尺，拧紧制动螺旋。然后从望远镜中观察；转动物镜对光螺旋进行对光，使目标清晰，再转动微动螺旋，使竖丝对准水准尺。2、当眼睛在目镜端上下微微移

7、动时，若发现十字丝与目标影像有相对运动，这种现象称为视差。产生视差的原因是目标成像的平面和十字丝平面不重合。由于视差的存在会影响到读数的正确性，必须加以消除。消除的方法是重新仔细地进行物镜对光，直到眼睛上下移动，读数不变为止。此时，从目镜端见到十字丝与目标的像都十分清晰。,三、精平读数,1、在读取水准标尺上数字之前，应利用微倾螺旋使管水准气泡居中，以保证视线精确水平（自动安平水准仪省去了这一步骤）。由于气泡运动的惯性作用，因此转动微倾螺旋的速度不宜过快，特别是在符合水准器的两端气泡影像将要对齐时更应注意。只有在气泡已经稳定且又居中的情况下才能起到精平仪器的目的。2、在仪器精平后方可在水准尺上进

8、行读数。为了保证读数的准确无误，并提高读数的速度，则可以首先看好尺上的大数，然后再将全部数据报出。普通水准测量只读四位数字，即米、分米、厘米及毫米，并以毫米为单位。,视差存在的根本原因：目标像和十字丝分划板不重合！,2.4 水准测量的实施,1.水准点及其选择 水准测量必须要有已知水准点（即其高程已知的点，用BM表示，如BM0、BM1等）水准点选择：结合测区内水准点的分布情况、被测点的分布以及地形地势情况、所采取的路线形式选择。水准点类型：永久性和临时性水准点制成：依永久性及临时性水准点而制做。,2.水准路线布置（1）闭合水准路线 高差闭合差：（2）附合水准路线 高差闭合差：,附合水准路线,闭合

9、水准路线,3,（3）支水准路线：从一水准点出发，沿线测量各待定点，其线路既不闭合到原来的已知点，也不附合到另一已知点。而是通过往返观测来检查观测差。理论上往返高差应为绝对值相等而符号相反。（4）结点水准网：由若干条单水准路线相互连接而成的图形。可分为附合水准网及独立水准网。,3.水准测量施测,（1）观测与记录：采用连续水准路线测量方法进行测量。点与点之间的距离大小取决于通视条件、读数清晰度以及保证视线在尺子范围内，一般为50100米。注意：待测点必须要立尺观测。对每一测站分别记录后视读数及前视读数。注意：记录方法,（2）测量结果校核,1）计算校核：检查计算结果有无错误：高差计算结果；采用公式是

10、否正确等。2）测站校核：对每一站的观测和记录都及时地在现场进行校核。校核方法有：变动仪器高法、双面尺法或双仪器法；3）路线校核：根据计算的闭合差，与规定的允许误差比较，判断观测精度是否合格。(L 为水准路线总长度km）(n为测站总数）,4.水准测量的高程计算,（1）高差闭合差计算 计算闭合差及闭合差允许值，写在“路线校核”栏内。（2）高差闭合差分配及高程计算 当导线闭合差满足技术要求时，可进行闭合差分配。分配的原则：改正数v与测站数n（或路线长度L）成正比，与闭合差反号，即 各点高程值 H0：已知点的高程，Hi为改正前的高程值。,2.5 水准测量的误差来源及削减措施,仪器误差（水准仪、水准尺）

11、,观测误差（视差、估读、气泡、尺倾斜）,外界条件影响（设备下沉、地球曲率、大气折光等）,1.校正仪器 2.偶数测站数观测,1.消除视差 2.相同人观测 3.严格调平仪器 4.立尺竖正,1.往返观测取平均 2.控制前后视点距离 3.选择良好气候观测 4.视线尽量高于地面,2.6 水准仪校验,1.水准仪轴线几何关系（1）水准盒轴平行竖轴；（2）十字丝横丝垂直竖轴；（3）水准管轴平行视准轴。,2.检验方法：（1）检验水准盒轴与竖轴是否平行：调平水准盒气泡居中，然后旋转望远镜180度，若气泡依然居中则两轴平行。（2）检验十字丝横轴与竖轴是否垂直：将十字丝横丝左端对准某一目标，旋转水平微动螺旋使目标移到

12、十字丝的右端，若目标依然位于十字丝横丝上则表明两轴垂直。（3）检验水准管轴是否平行视准轴：在已知高差的两点间架设仪器，并使仪器距两点之间的距离悬殊，首先在其中一个点立尺观测读数a，并根据a计算出仪器对另一点的应该读数b。然后对其进行观测读数得b，利用b、b及两测点之间的距离DMN可以计算出两轴线的夹角(单位为秒)，若 大于20秒 不平行。,2.7 其它用于水准测量的仪器,1.精密水准仪光学测微器+精密水准尺2.自动安平水准仪自动补偿装置，补偿视准轴出现轻微倾斜带领的误差。3.电子水准仪（数字水准仪）分光镜和探测器+条纹编码标尺+图象处理电子系统。自动读数、记录和计算。4.激光水准仪激光发射器，测定激光双程走时计算两点间的距离。5.全站测量仪光学理论+几何理论+计算机理论+计算方法。可在一个测站上同时测角（水平角和竖直角）和测距（斜距、水平距离和高差），并能自动计算出待测点的三维坐标。,