水准测量教学课件.ppt

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1、周建郑 审核一、水准测量原理 利用水准仪提供水平视线，读取水准尺的读数，测定两点间的高差，有已知点高程推求未知点高程。如图： hAB = a b HB = HA + hAB高差法Hi= HA+ aHB= Hi-b视线高法当a b时，hAB 为正，B高于A ；当a b时， hAB 为负，B低于A。大地水准面HibHBHAhAB前进方向ABanihi1二、转点、测站 当两点相距较远或高差较大时，需连续安置水准仪测定相邻各点间的高差，最后取各个高差的代数和，可得到起终两点间的高差。BATP1TP2TP3a1b1a2b2a3b3a4b4b2b4AA、B两点高差计算的一般公式：hAB= =niiiba1

2、）（n为测站数注:n为测站数ATP1TP2TP3a1b1a2b2a3b3a4b4b2b4A如图所示:每站的高差: h1 =a1-b1 h2 =a2-b2 h3 =a3-b3 hn =an-bn A、B两点高差计算的一般公式：niinABhhhhh121.niiniinnnnABbabbbaaabababah1121212211).().()(.)()(A、B两点高差计算的一般公式： niiAABABhHhHH1 水准测量所使用的仪器、工具： 水准仪 水准尺 尺垫水准仪的等级 DS05、DS1、DS3、DS10、 DS20 D大地测量仪器 S水准仪 数字 表示仪器的精度，即每公里往、返 测得高差

3、中数的中误差（mm）。水准仪的作用是提供一条水平视线； 工程测量中常使用DS3型水准仪，该仪器标称精度为3mm/km。目镜水准管目水准管目镜镜圆水准器校正螺钉微动螺旋制动螺旋对光螺旋物镜准星缺口水准管圆水准器三脚架脚螺旋一、S3型水准仪水准仪主要由望远镜、水准器、基座三部分组成。微倾螺旋（一一）望远镜）望远镜：用来瞄准远处的水准尺进行读数：用来瞄准远处的水准尺进行读数 望远镜的构造：由物镜、目镜、十字丝分划板、调焦透镜、调焦螺旋组成；放大率一般为25-30倍。视准轴：物镜中心 与十字丝交点的连线。测量望远镜1.物镜；2 .目镜； 3 .调焦透镜；4 .十字丝分划板；5.物镜调焦螺旋； 6.目镜

4、调焦螺旋；7 .十字丝放大像十字丝：十字丝分划板是用来准确瞄准目标用的，中间一根长横丝称为中丝，与之垂直的一根丝称为竖丝，在中丝上下对称的两根与中丝平行的短横丝称为上、下丝（又称观距丝）。在水准测量时，用中丝在水准尺上进行前、后视读数，用以计算高差，用上、下丝在水准尺上读数，用以计算水准仪至水准尺的距离（视距）。（a）（b）（c）（d） （二)水准器 水准仪的水平视线是应用一个称为水准器的部件获得的。 水准器是利用液体受重力作用后气泡居最高处的特性，使水准器的一条特定的直线位于水平或竖直位置的一种装置。水准器分两种：管水准器，通常称为水准管圆水准器水准器的作用：整平仪器，使视准轴处于水平位置。

5、管水准器 作用：精确整平结构：如图所示 精度：一般= 20/2mm 水准管的分划值： 气泡中心偏离零点2mm所对的圆心角。 公式： 分析： R越大，越小，灵敏度越高。 DS3 : R=20.6265米 =20 R2 在水准管上装有符合棱镜系统，当气泡两端影象符合一致时就表明气泡已经居中。此种水准器称符合水准器。在判断两端气泡的符合程度时常会出现误差，而气泡不符合的程度是指两个端点之间的距离，它正好是距完全符合位置的两倍。因此，用符合水准器作业可使气泡居中的精度提高一倍。 圆水准器 作用：粗略整平 结构：如图所示 精度：一般为 8- 10/2mm （气泡中心偏离零点2mm 所对的圆心角）（三）（

6、三）基座基座轴座：承托仪器上部脚螺旋：调节脚螺旋使圆水准器气泡居中连接板：连接三脚架组成 轴座脚螺旋连接板二、水准尺及附件塔尺 ：可以伸缩，一般全长3m、5m， 用于等外水准测量。双面尺：不可伸缩，一般全长3m， 用于三、四等水准测量。尺垫 仅在转点处竖立水准尺时使用， 防止点位移动和水准尺下沉。已知点或待定点不能放尺垫 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。2.粗略整平（粗平） 目的： 使圆水准气泡居中，视准轴粗略水平。 方法（如图所示）：圆水准器气泡居中操作示

7、意图3.照准和调焦 步骤：（1）目镜调焦（使十字丝清晰） （2）准星瞄准（粗略瞄准水准尺） （3）物镜调焦（使目标成像清晰） （4）精确瞄准（使纵丝对准目标） （5）消除视差视差：当目镜、物镜对光不够精细时，目标的影像 不在十字丝平面上，以致两者不能同时被看清消除方法：仔细进行目镜、物镜调焦。视差：当目镜、物镜对光不够精细时，目标的影像 不在十字丝平面上，以致两者不能同时被看清。消除方法：反复仔细地调节物镜、目镜调节螺旋，直 到眼睛上下移动时读数不变为止。4.精确整平目的：使水准管气泡居中，视准轴精确水平。方法：调节微倾螺旋，使气泡影像符合。水准管气泡两端像的符合水准管气泡两端像的符合5.读数

8、 用十字丝横丝在水准尺上按从小到大的方向读数，读取米、分米、厘米、毫米（估读数）四位数字。如图的读数 0.860m注意：读数前必须精平， 精平后立即读数。测段：水准路线上两相邻水准点之间称为一个测段。布设要求：沿公路、大道等平坦地面。布设形式：单一水准路线和水准网。BMABMB1234图1123图3BMA34图2BMABMABMB1234图1123图3BMA34图2BMA单一水准路线形式 附合水准路线（见图1） 闭合水准路线（见图2） 支水准路线（见图3）支水准路线进行往返测或单程双线观测（因为无检核条件）。 (1) (1)在有已知高程的水准点上立水准尺，作为后视尺；在有已知高程的水准点上立水

9、准尺，作为后视尺； 高程基准面 (2) 在路线的前进方向上的适当位置放置尺垫，在尺垫上竖立水准尺作为前视尺。仪器到两水准尺间的距离应基本相等，最大视距不大于150 m。 (3)安置仪器，使圆水准器气泡居中。照准后视标尺，消除视差，用微倾螺旋调节水准管气泡并使其精确居中，用中丝读取后视读数，并记入手薄。 (4)照准前视标尺，使水准管气泡居中，用中丝读取前视读数，并记入手薄。 (5)将仪器迁至第二站，此时，第一站的前视尺不动，变成第二站的后视尺，第一站的后视尺移至前面适当位置成为第二站的前视尺，按第一站相同的观测程序进行第二站测量。 (6)如此连续观测、记录，直至终点。测测站站点号点号 水准尺读数

10、水准尺读数后视（后视（a a） 前视（前视（b b）高差高差 （m m）高程高程（m m）备备注注43 2 1 BM1TP1TP1TP2TP2TP3 TP3 BM21.6311.423+0.208 1.687 1.819-0.132 1.435 1.739 -0.3041.756 1.433 +0.323检核检核计算计算 6.509 6.414测测站站点号点号 水准尺读数水准尺读数后视（后视（a a） 前视（前视（b b）高差高差 （m m）高程高程（m m）备备注注 ab-0.095 h= -0.09570.53570.440水 准 测 量 手 簿已知（1）附合水准路线fh = h测 - h

11、理= h测-（H终 H始）闭合差是观测值与理论值的差值。高差闭合差就是高差的观测值与理论值之差； 用fh表示，即 fh=h测 - h理注：fh-高差闭合差，m; h测-实测高差总和，m; H终-路线终点已知高程，m; H始-路线起点已知高程，m。限差：规范规定的的高差闭合差的允许值； 用fh允表示。 等外水准测量要求： 平地： fh允40 （mm） L水准路线的长度，单位km。 山地： fh允12 （mm） n水准路线的测站数。要求： fh fh允 Ln2.高差闭合差的调整 分配原则：按与测段距离（或测站数）成正比，并反其符号改正到各相应的高差上，得改正后高差。ihiLLfV按距离：按测站数：

12、ihinnfVVi-测段高差的改正数，m；fh-高差闭合差，m；L-水准路线总长度，m；Li-测段长度，m； n-水准路线的总测站数ni-测段测站数。高差改正数的总和应与高差闭合差大小相等，符号相反，即：Vi= -fh（2）计算改正后高差ii测iVhh（3）计算各点的高程改iiihHH12返往hhh支水准路线各段平均高差：2IV16个测站+2.336-8.653+7.3576个测站+3.456BM1BM2BM310个测站8个测站附合水准路线高差调整与高差计算表点号点号测站数测站数测得高差测得高差(m)高差改正数高差改正数(m)改正后高差改正后高差(m)高程高程(m)备注备注IV1+0.006+

13、2.34277.062BM174.87866.25373.600+0.010BM2BM3IV2-8.643+7.365+3.462+4.526+0.008+0.006+0.030+2.336-8.653+7.357+3.456+4.4966108630已知已知72.536已知已知辅助计算辅助计算fh=-30mmn=30-fh/n=1mmmmmmfh663012允()hfhHH终始测=-30mm高差闭合差的容许值：|fh| a a 2 2， 说明视准轴向上倾斜；说明视准轴向上倾斜； 当当a a2 2 3mm3mm 时，需要校正。时，需要校正。ABia2Cxab2h1a2 对于DS3水准仪，当 时

14、，则需校正。02 i(4）校正方法 转动微倾螺旋，使十字丝的横丝切于A尺的正确读数a2（此时视准轴水平，水准管气泡不居中）。 调节水准管校正螺丝，使符合气泡居中。仪器误差 观测误差外界条件的影响第六节水准测量误差来源及其影响 一、仪器误差 望远镜的视准轴与水准管轴不平行而产生的i角误差； 仪器经检验校正，不能彻底消除i角；观测时要求前后视距相等可消除i角。 +iD 设水准管的分划值为20，如果气泡偏离半格即i = 10则当距离为50 m时，2.4mm；当距离为100 m时，4.0mm；误差随距离的增大而增大。因此，在读数前必须使符合水准气泡精确吻合。原因：大气层密度不同，对光线产生折射，使视线

15、产生弯曲。视线离地面愈近，视线愈长，大气折光影响愈大。消减方法：v采取缩短视线；v使视线离地面有一定的高度；v前、后视的距离相等的方法。规范规定视线高不应低于0.3m。(1)在望远镜的光路中设置一个补偿器装置，使光线偏转一个角而通过十字丝交点A。(2)若能使十字丝交点移至B，也可使视准轴处于水平位置而实现自动安平。(1)采用轴承吊挂补偿棱镜的自动安平机构，为平移光线式自动补偿器。(2)设有自动安平警告指示器，可以迅速判别自动安平机构是否处于正常工作范围，提高了测量的可靠性。(3)采用空气阻尼器，可使补偿元件迅速稳定。(4)采用正像望远镜，观测方便。(5)设置有水平度盘，可方便地粗略确定方位。 SJZ1型激光扫平仪激光扫平仪是一种新型的平面定位仪器。它采用金属吊丝补偿器，使仪器具有自动安平功能，即使处于震动干扰下，也能保持作业精度，不需人员监视、维护。精密水准仪主要用于一、二等水准测量和精密工程测量。特点：1、结构精密、性能稳定、测量 精度高；2、望远镜放大率不小于40倍；3、水准管分划值为10/2mm；4、采用光学测微器读数，可直 接到0.1mm，估读到0.01mm；5、配专用精密水准尺；操作方法与DS3水准仪基本相同。步骤：1.安置仪器2.照准目标3.开机4.测量