工程测量ppt-第二章水准测量..讲课稿.ppt

工程测量ppt-第二章水准测量.2-2 水准测量的原理 水准仪的作用水准仪的作用:提供一条水平视线提供一条水平视线.原理：利用水平视线，借助水准尺直接测量各点间高差，然后原理：利用水平视线，借助水准尺直接测量各点间高差，然后根据已知高程推算待求高程。根据已知高程推算待求高程。ABAB=-H HB B=H=HA A+(+(-)高差法高差法如如果果水水准准测测量量是是由由A A到到B B进进行行的的，如如图图2.12.1中中的的箭箭头头所所示示，则则A A点点尺尺上上的的读读数数称称为为后后视视读读数数，记记为为a a；B B点点为为待待定定高高程程点点，B B点点尺尺上上的的读读数数称称为为前前视视读读数数，记记为为b b；两两点点间间的的高高差差等等于于后后视视读读数数减减去去前前视视读读数数，即即h hABABa ab b。若若a a大大于于b b，则则高高差差为为正正，B B点点高高于于A A点点；反反之之高高差差为为负负，则则B B点点低低于于A A点点。因因为为水水准准仪仪提提供供的水平视线可认为与大地水准面平行，由图的水平视线可认为与大地水准面平行，由图2.12.1可知可知 H HB BH HA Ah hABAB=H=HA A（a ab b）-高差法高差法 例例1：图中已知：图中已知A点高程点高程HA=452.623m，后视读数，后视读数a=1.571m，前视，前视读数读数b=0.685m，求，求B点高程。点高程。解：解：B点对于点对于A点高差：点高差：hAB=1.5710.685=0.886mB点高程为：点高程为：HB452.6230.886453.509m 例例2：图图2.2中中，已已知知A点点桩桩顶顶标标高高为为0.00，后后视视A点点读读数数 a1.217m，前视，前视B点读数点读数b2.426m，求，求B点标高。点标高。解：解：B点对于点对于A点高差：点高差：hABab1.2172.4261.209mB点高程为：点高程为：HB=HAhAB0（1.209）1.209m 例例3 3：图图2.2中中，已已知知A点点桩桩顶顶标标高高为为512.230m，现现在在要要求求挖挖一一个个坑坑,坑坑底底的的B B点点高高程程为为511.150m,511.150m,现现在在某某测测量量员员架架设设仪仪器器读读得得A点读数为点读数为a1.217m，那么，那么B点读数点读数b应为多少才能达到要求。应为多少才能达到要求。解：解：根据公式根据公式：HA+a=HB+b可得可得b=512.230+1.217-511.150=2.297m视线高程法视线高程法:如图所示，如图所示，B点高程也可以通过仪器视线高程点高程也可以通过仪器视线高程Hi，求得。求得。视线高视线高HiHAa待定点高程待定点高程 HBHib由式（由式（2.4）通过视线高推算待定点高程的方法称为视）通过视线高推算待定点高程的方法称为视线高程法。线高程法。例例3：图：图2.3中已知中已知A点高程点高程HA=423.518m，要测出相邻要测出相邻1、2、3点的高程。先测得点的高程。先测得A点后点后视读数视读数a=1.563m，接着在各待定点上立尺，接着在各待定点上立尺，分别测得读数分别测得读数b1=0.953m，b2=1.152，b3=1.328m。解：先计算出视线高程解：先计算出视线高程Hi=HA+a=423.5181.563425.081m各待定点高程分别为：各待定点高程分别为：H1Hib1425.0810.953424.128mH2Hib2425.0811.152423.929mH3Hib3425.0811.328423.753m高差法和视线高法的测量原理是相同的，区别在于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上次序的计算高程时上次序的不同不同。在安置一次仪器需求出几个点的高程时，视线高程法比高差法方。在安置一次仪器需求出几个点的高程时，视线高程法比高差法方便，因而视线高法在建筑施工中被广泛采用。便，因而视线高法在建筑施工中被广泛采用。2.3 测量仪器和工具进行水准测量的仪器是水准仪，测量工具是水准尺和尺垫 DSDS3 3意义意义水准仪按结构分类，目前主要有微倾式水准仪和自动安平水准仪和电子水准仪本节主要介绍微倾式水准仪，主要由望远镜、基座和三脚架组成一、水准仪2.3 测量仪器和工具仪器各个部分的名称2.3 测量仪器和工具望远镜望远镜主要由望远镜主要由物镜、镜筒、调焦透镜、十字丝分划板、目镜物镜、镜筒、调焦透镜、十字丝分划板、目镜等部件构成。等部件构成。2.3 测量仪器和工具2 水准器作用：供整平仪器使用分为圆水准器和管水准器2.3 测量仪器和工具圆水准器圆水准器用来粗略整平用来粗略整平 球面中央圆圈，圆圈球面中央圆圈，圆圈的圆心称为的圆心称为水准器零点水准器零点。过零点的球面法线，称过零点的球面法线，称为为圆水准轴圆水准轴，当圆水准，当圆水准器气泡居中时，圆水准器气泡居中时，圆水准轴处于竖直位置。轴处于竖直位置。2.3 测量仪器和工具2.管水准器水水准准管管圆圆弧弧中中点点O O称称为为水水准准管管零零点点。过过零零点点与与内内壁壁圆圆弧弧相相切切的的直直线线LLLL，称称为为水水准准管管轴轴。当当水水准准管管气气泡泡中中心心与与零零点点重重合合时时，称称气气泡泡居居中中，此此时时水水准准管管轴轴处处于于水水平平位位置置；若若气气泡泡不不居居中，则水准管轴处于倾斜位置。中，则水准管轴处于倾斜位置。管水准器管水准器(水准管水准管)用来指示视准轴是否水平用来指示视准轴是否水平2.3 测量仪器和工具如何判断仪器水平2.管水准器3、基座、基座主要由轴座、脚螺旋和连接板构成。主要由轴座、脚螺旋和连接板构成。轴座轴座脚螺旋脚螺旋连接板连接板2.3 测量仪器和工具2.3 测量仪器和工具二、水准尺塔塔尺尺由由两两节节或或三三节节套套接接而而成成，长长3m3m或或5 5米米，接接头头处处存存在在误误差差，多多用用于精度较低的水准测量中。于精度较低的水准测量中。双双面面尺尺(直直尺尺或或板板尺尺)；黑黑面面尺尺(基基本本分分划划)、红红面面尺尺(辅辅助助分分划划)；常常数数K1=4.687mK1=4.687m，K2=4.787mK2=4.787m。用用于于三三、四四等精度以下的水准测量中。等精度以下的水准测量中。2.3 测量仪器和工具三、尺垫2-4 水准仪的使用一个测站的操作程序一个测站的操作程序一、安置仪器一、安置仪器二、粗略整平二、粗略整平三、照准水准尺三、照准水准尺 对光对光 照准照准 调焦调焦 视差视差四、精平：使符合水准气泡吻合四、精平：使符合水准气泡吻合 五、读数：五、读数：读数由小向大读读数由小向大读.估读一位，估读一位，读后检查气泡读后检查气泡.五五.瞄准前视水准尺精平、读数瞄准前视水准尺精平、读数六六.记录；记录；复读复读2-4 水准仪的使用2.5 2.5 水准测量的基本方法水准测量的基本方法一、水准点一、水准点:在全国各地埋设的固定测量标志，在全国各地埋设的固定测量标志，并用水准测量的方法测定了它们的高程，这些并用水准测量的方法测定了它们的高程，这些高程标志叫做高程点（高程标志叫做高程点（bench Mark),bench Mark),简记为简记为BMBM。永久点和临时点永久点和临时点:点之记：草图点之记：草图2.5 2.5 水准测量的基本方法水准测量的基本方法二、水准测量的实施当地面上两点高差大，或两点距离较远时，当地面上两点高差大，或两点距离较远时，超过了允许的视线长度，或两点间地形复超过了允许的视线长度，或两点间地形复杂，通视困难，必须在其间安置多次仪器，杂，通视困难，必须在其间安置多次仪器，分段观测分段观测转点转点：简写为：简写为TP，是临时立尺点，作用是，是临时立尺点，作用是传递高程传递高程站站点：点：是架设仪器的地方是架设仪器的地方每一测站可测得前、后视两点间的高差，即：每一测站可测得前、后视两点间的高差，即：h1=a1-b1 h2=a2-b2 hn=an-bn各式相加，得：各式相加，得：hAB=h=a-bB点高程为：点高程为：HB=HA+h测站测站测点测点水准尺读数水准尺读数高差（高差（m）高程高程（m）备注备注后视后视（a）前视前视（b）计算检核计算检核BMATP12.0361.1180.918TP1TP20.8691.1870.318TP2TP31.4951.0780.417TP3B1.2561.8310.5755.6565.2140.4425.2141.3350.8930.4420.893+0.44227.79627.35428.27227.95428.37127.79627.3542-6 水准测量的精度要求和内业计算1、测站检核、测站检核变动仪高法变动仪高法是在同一个测站上用两次不同的是在同一个测站上用两次不同的仪器高度仪器高度(10cm)，测得两次高差以相互比较进行，测得两次高差以相互比较进行检核。两次所测高差之差不超过容许值检核。两次所测高差之差不超过容许值(等外水准等外水准测量容许值为测量容许值为6mm)。否则必须重测。否则必须重测。双面尺法双面尺法:是仪器的高度不变，而立在前视点是仪器的高度不变，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。次读数，测得两次高差，相互进行检核。若同一若同一水准尺红面与黑面读数水准尺红面与黑面读数(加常数后加常数后)之差，不超过之差，不超过3mm；且两次高差之差，又未超过且两次高差之差，又未超过5mm,则取其则取其平均值作为该测站的观测高差。否则，需要检查平均值作为该测站的观测高差。否则，需要检查原因，重新观测。原因，重新观测。2-6 水准测量的精度要求和内业计算二、成果校核（1）闭合水准路线）闭合水准路线 h理理=0 fh=h测测式中式中fh容容为高差闭合差的容为高差闭合差的容许值；许值；L为水准路线长度，为水准路线长度，以以km为单位；为单位；n为水准路线测站数。当地形起伏较为水准路线测站数。当地形起伏较大，每大，每1km水准路线超过水准路线超过16个测站时按山地计算容个测站时按山地计算容许闭合差。许闭合差。点号测站数观测高差 （m）改正数(mm)该正后高差（m）高程（m）备注BM83+0.255-5+0.25026.262126.5123-1.632-5-1.637224.8754+1.823-6+1.817326.6921+0.302-2+0.300426.9925-0.722-8-0.730BM826.26216+0.026-260（2）附合水准路线）附合水准路线高差闭合差高差闭合差 h理理=(H终终-H始始)fh=h测测-(H终终-H始始)点号测站数观测高差 （m）改正数(mm)该正后高差（m）高程（m）备注BMA421.32660.152-90.1431421.4695-0.325-7.5-0.3332421.13651.428-7.51.4213422.55742.511-62.505BMB425.062203.766303.736n=20 fh=h测-h理=3.766-（425.062-421.326）=0.030mfh容=54mm fh fh容 符合要求（3）支水准路线高差闭合差支水准路线高差闭合差支水准路线在外业工作时已进行了往返观测，每测段都有往测高差h往和返测高差h返，每一测段的往、返相当于一个小闭合路线，其闭合差为fh=h往+h返。如闭合差在容许范围以内，则可取其绝对值的平均值作为测段 高差，符号与往测相同，用这个高差即可计算支线各点高程。fh=h往往+h返返水准管气泡对中误差水准管气泡对中误差水准管气泡居中误差一般为水准管气泡居中误差一般为0.15。符合水准器，气泡居中精。符合水准器，气泡居中精度可提高一倍。由气泡居中误差引起的读数误差为：度可提高一倍。由气泡居中误差引起的读数误差为：读数误差读数误差估读毫米数的误差，与人眼分辨能力、望远镜估读毫米数的误差，与人眼分辨能力、望远镜放大率以及视线长度有关。按下式计算：放大率以及视线长度有关。按下式计算：式中：式中：V望远镜放大率；望远镜放大率；D视线长；视线长；60人眼能分人眼能分辨的最小角度；辨的最小角度；206265；水准管分划值。水准管分划值。为保证读数精度，各等水准测量对望远镜放大率和最大视线长为保证读数精度，各等水准测量对望远镜放大率和最大视线长有相应规定。有相应规定。2-7 水准测量误差及其消减方法水准测量误差及其消减方法一、仪器误差一、仪器误差视差影响视差影响视差对水准尺读数会产生较大误差。应仔细调视差对水准尺读数会产生较大误差。应仔细调焦，避免出现视差。焦，避免出现视差。水准尺倾斜水准尺倾斜误差水准尺倾斜会使读数增大，其误差大小误差水准尺倾斜会使读数增大，其误差大小与尺倾斜的角度和在尺上的读数大小有关。与尺倾斜的角度和在尺上的读数大小有关。2-7 水准测量误差及其消减方法水准测量误差及其消减方法二、观测误差二、观测误差仪器下沉仪器下沉选择坚实的地面作测站，并将脚架踏实。用双面尺法进行测站选择坚实的地面作测站，并将脚架踏实。用双面尺法进行测站检核时，采用检核时，采用“后、前、前、后后、前、前、后”的观测程度，可减小其影响。的观测程度，可减小其影响。尺垫下沉尺垫下沉水平视线在尺上的水平视线在尺上的读数读数b，理论上应改算，理论上应改算为相应水准面截于水准为相应水准面截于水准尺的读数尺的读数b，两者的差，两者的差值值c称为地球曲率差。称为地球曲率差。测量中测量中当前、后视距相等当前、后视距相等时，通过高差计算可消除该影响。时，通过高差计算可消除该影响。地球曲率的影响地球曲率的影响三、外三、外界条件影响界条件影响2-7 水准测量误差及其消减方法水准测量误差及其消减方法大气折光影响大气折光影响由于地面上空气密度不均匀，使由于地面上空气密度不均匀，使I光线发生折射。因而水准测量光线发生折射。因而水准测量中，实际的读数不是水平视线的读数，而是一向下弯曲视线的读数。中，实际的读数不是水平视线的读数，而是一向下弯曲视线的读数。两者之差称为两者之差称为大气折光差大气折光差，用，用表示。在稳定的气象条件下，大气表示。在稳定的气象条件下，大气折光差约为地球曲率差的折光差约为地球曲率差的1/7，即：，即：温度的影响温度的影响此项误差可用此项误差可用前、后视距相等前、后视距相等的方法来消除。的方法来消除。地球曲率差和大气折光差是同时存在的两者对读数的共同影响地球曲率差和大气折光差是同时存在的两者对读数的共同影响可用下式计算：可用下式计算：三、外三、外界条件影响界条件影响2-7 水准测量误差及其消减方法水准测量误差及其消减方法2-8 水准测量误差及注意事项 一、一、水准仪应满足的几何条件水准仪应满足的几何条件水准仪有四条轴线水准仪有四条轴线1.1.望远镜的视准轴望远镜的视准轴CCCC2.2.水准管轴水准管轴LLLL、3.3.圆水准器轴圆水准器轴LLLL4.4.仪器的竖轴仪器的竖轴VVVV。水准仪必须满足：水准仪必须满足：1.1.视准轴平行于水准管轴视准轴平行于水准管轴(CCLL)(CCLL)这一主要条件。这一主要条件。2.2.圆水准器轴平行于仪器竖轴圆水准器轴平行于仪器竖轴(LLVV)(LLVV)。3.3.十字丝横丝与仪器竖轴垂直。十字丝横丝与仪器竖轴垂直。2.9水准仪的检验和校正水准仪的检验和校正1.圆水准器的检验与校正圆水准器的检验与校正目的：使圆水准器轴平行于竖轴，即目的：使圆水准器轴平行于竖轴，即LLVV检验：检验：1.转动脚螺旋使圆水准器气泡居中。转动脚螺旋使圆水准器气泡居中。2.将仪器绕竖轴旋转将仪器绕竖轴旋转180。3.气泡不再居中，需要校正。气泡不再居中，需要校正。校正校正1.调整三个校正螺丝，使气泡向居中调整三个校正螺丝，使气泡向居中的位置移动偏移量的一半。的位置移动偏移量的一半。2.用脚螺旋整平，使圆水准器气泡居用脚螺旋整平，使圆水准器气泡居中。中。3.校正工作一般都难以一次完成，需校正工作一般都难以一次完成，需反复进行。反复进行。4.最后应注意拧紧固紧螺丝。最后应注意拧紧固紧螺丝。2.十字丝的检验与校正十字丝的检验与校正 目的：使十字丝横丝垂直于竖轴。目的：使十字丝横丝垂直于竖轴。检验：检验：用十字丝一端对准远处一明显标志用十字丝一端对准远处一明显标志M，转动望远镜，转动望远镜，如果如果M点沿着横丝移动，则表示十字丝横丝与竖轴点沿着横丝移动，则表示十字丝横丝与竖轴垂直，否则需要校正。垂直，否则需要校正。MMMM校正：松开十字丝分划板座的固定螺丝，转动整校正：松开十字丝分划板座的固定螺丝，转动整个目镜座，使十字丝横丝与个目镜座，使十字丝横丝与M点轨迹一致再将点轨迹一致再将固定螺丝拧紧当此项误差不明显时，一般不进固定螺丝拧紧当此项误差不明显时，一般不进行校正，因为在作业中通常总是利用横丝的中央行校正，因为在作业中通常总是利用横丝的中央部分读数的部分读数的3水准管轴的检验与校正水准管轴的检验与校正目的；使水准管轴平行于视准轴，即目的；使水准管轴平行于视准轴，即LLCC。检验：设水准管轴不平行于视准轴，它们之间的交角为检验：设水准管轴不平行于视准轴，它们之间的交角为i。当水。当水准管气泡居中时，视准轴不是水平线而倾斜了准管气泡居中时，视准轴不是水平线而倾斜了i角。水准仪至水准角。水准仪至水准尺的距离越远，由此引起的读数偏差也越大。当仪器至尺子的前后尺的距离越远，由此引起的读数偏差也越大。当仪器至尺子的前后视距离相等时，则在两根尺子上的读数偏差视距离相等时，则在两根尺子上的读数偏差也相等，因此不影响也相等，因此不影响所求的高差。前后视距离相差越大，则角对高差的影响也越大所求的高差。前后视距离相差越大，则角对高差的影响也越大.视准轴不平行于水准管轴的误差也称视准轴不平行于水准管轴的误差也称i角误差。角误差。检验检验:1.求两点间高差求两点间高差2.测出应读数测出应读数3.计算计算i 角角在平坦地面选择同一直线上的在平坦地面选择同一直线上的A、B、C三点，三点，A、B相距相距80m左右，左右，各打一木桩或放尺垫，并使各打一木桩或放尺垫，并使AC=BC。检验检验:1.求两点间高差求两点间高差2.测出应读数测出应读数3.计算计算i 角角将水准仪安置于将水准仪安置于c c点，在点，在A A、B B两两点竖立水准尺，瞄准、精平后点竖立水准尺，瞄准、精平后分别在分别在A A、B B点水准尺上读得点水准尺上读得a a1 1和和b b1 1,则则A A、B B点间的正确高差：点间的正确高差：h hABAB=(a(a1 1-）-（b b1 1-）=a=a1 1-b-b1 1检验检验:1.求两点间高差求两点间高差2.测出应读数测出应读数3.计算计算i 角角然后将水准仪安置于然后将水准仪安置于B点点附近的附近的C处，离处，离B点大约点大约3m左右，精平后读得左右，精平后读得B点尺上读数点尺上读数b2。a2=b2+hAB检验检验:1.求两点间高差求两点间高差2.测出应读数测出应读数3.计算计算i 角角 瞄准瞄准A A点水准尺，读取点水准尺，读取A A点尺读数点尺读数a a2 2。如果。如果a a2 2=a=a2 2，说明两轴平，说明两轴平行。否则存在行。否则存在i i角，其值为角，其值为 i=(a=(a2 2-a-a2 2)/D)/DABAB”206265”206265”。对于对于DS3DS3水准仪来说，水准仪来说，i 角值角值大于大于20”20”时，则需校正时，则需校正校正：校正：转动微倾螺旋，使十字丝的中丝对准转动微倾螺旋，使十字丝的中丝对准A A点尺上读数点尺上读数a a2 2，此时视准轴处于水平位置，而水准管气泡却偏离了中心。用此时视准轴处于水平位置，而水准管气泡却偏离了中心。用拨针先拨松水准管一端左边拨针先拨松水准管一端左边(或右边或右边)的校正螺丝，再拨动上、的校正螺丝，再拨动上、下两个校正螺丝，使偏离的气泡重新居中，最后将校正螺丝下两个校正螺丝，使偏离的气泡重新居中，最后将校正螺丝旋紧。此项校正工作应反复进行，直至达到要求为止。旋紧。此项校正工作应反复进行，直至达到要求为止。作 业1.什么是后视，什么是前视？2.水准测量中为什么要求前后视距相等？3.水准仪有哪些轴线，他们之间应满足什么条件？4.水准仪安置在A、B两点中间，A尺的读数为a1=1.329m，B的读数为b1=1.827m，然后搬仪器靠近A尺安置，先读A点，再读B点。已知A的读数为a2=1.502m，水准管轴和视准轴平行，那么读数应为多少？此课件下载可自行编辑修改，仅供参考！此课件下载可自行编辑修改，仅供参考！感谢您的支持，我们努力做得更好！谢谢感谢您的支持，我们努力做得更好！谢谢