第二章水准测量.pptx

《第二章水准测量.pptx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《第二章水准测量.pptx（58页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、2-1 2-1 水准测量原理名词解释名词解释:后视点、前视点、后视点、前视点、后视读数、前视读后视读数、前视读数、视距数、视距.注意注意,测量的方向测量的方向！问题问题:(1).(1).水平视线如何水平视线如何获得获得?(2).(2).读数大小与地读数大小与地势高低的关系势高低的关系?第1页/共58页求未知点高程的方法(1).(1).高差法 H HB B=H=HA A+h+hABAB =H =HA A+(a-+(a-b)b)(2).(2).视线高法 H HB B=H=Hi i-b -b 式中 H Hi i=H=HA A+a+a优点:可以一次测多个点的高程.第2页/共58页2-2 2-2 水准测

2、量的仪器与工具2-12-3 原理、仪器构造与使用课堂实习“水准仪的认识”。1.望远镜的构造、作用、望远镜的视准轴望远镜的构造、作用、望远镜的视准轴.物镜光心与十字丝中心交点的连线，称做望远镜的视准轴。用物镜光心与十字丝中心交点的连线，称做望远镜的视准轴。用CCCC表示。表示。CCABFab目镜调焦镜物镜十字丝分划板第3页/共58页2.2.水准器的种类与作用圆水准器：粗平圆水准器：粗平零点：圆水准器中央小圆零点：圆水准器中央小圆圈的圆心圈的圆心圆水准器轴：过圆水准器零点的圆水准器轴：过圆水准器零点的球面法线。球面法线。第4页/共58页管水准器：精平管水准器：精平水准管轴水准管轴：过水准管零点：过

3、水准管零点所作水准管圆弧的切线。所作水准管圆弧的切线。常用常用LLLL表示。表示。气泡居中气泡居中,LL,LL水平水平,若仪器若仪器满足满足LLCCLLCC条件条件 CCCC水水平平LLCCLLCC条件条件主条主条件件3.3.水准管分划值水准管分划值常数=57.3 =3438=206265 0LL水平线水平线R第5页/共58页符合棱镜系统第6页/共58页4.4.视差视差成因：目标成像与十字成因：目标成像与十字丝分划板不重合丝分划板不重合消除措施：反复进行目消除措施：反复进行目镜、物镜调焦。镜、物镜调焦。5.5.水准仪的操作步骤水准仪的操作步骤置仪置仪粗平粗平瞄准瞄准精平精平读数读数第7页/共5

4、8页2-3水准测量的方法及成果整理问题:1.已知点怎么得到?2.当两点相距较远或高差较大时,如何实施?第8页/共58页2-32-3水准测量的方法及成果整理水准测量的方法及成果整理水准点和水准路线水准点和水准路线1.1.水准点水准点 BM(BenchMark)标定要求标定要求:稳定、安全、便于保存和使用稳定、安全、便于保存和使用分类分类:基本水准标石基本水准标石-一、二等水准点一、二等水准点普通水准标石普通水准标石-三、四等水准点三、四等水准点墙角水准标志墙角水准标志-三、四等水准点三、四等水准点临时水准标志临时水准标志-水准水准(木桩、岩石、屋脚等木桩、岩石、屋脚等)第9页/共58页墙上水准点

5、一、二等水准点三、四三、四等水准等水准点点临时水准点第10页/共58页点之记点之记2.2.水准路线水准路线(1).(1).闭合水准路线闭合水准路线 (2).(2).附合水准路线附合水准路线(3).(3).支水准路线支水准路线 4km,4km,往、返测量往、返测量 (4).(4).水准网水准网第11页/共58页2.2.水准路线水准路线(1).(1).闭合水准路线闭合水准路线 (2).(2).附合水准路线附合水准路线(3).(3).支水准路线支水准路线4km,20,20,25的仪器的仪器.(2).(2).前后视距尽可能相等前后视距尽可能相等,视距视距100m,100m,最大最大150m.10cm,

6、10cm,若若 h5mmh5mm，取取 平均值作为最后结果平均值作为最后结果.双仪器法双仪器法:同双仪高法同双仪高法 b)b)双面尺法双面尺法:3.3.路线成果检核路线成果检核 高差闭合差高差闭合差f fh h：f fh h=h h测测 -h-h已知已知 闭合路线、附合路线、支水准路线的闭合路线、附合路线、支水准路线的f fh h=？若若f fh hffh h允允,则成果可用则成果可用,否则应检查原因，进行重测。否则应检查原因，进行重测。平地平地 f fh h允允=40=40 L(mm)L-L(mm)L-公里数公里数 山地山地 f fh h允允=12=12 n(mm)n-n(mm)n-测站数测

7、站数第16页/共58页水准测量的成果整理水准测量的成果整理(内业内业)目的：消除目的：消除f fh h，求出正确高差，求出正确高差步骤：步骤：1.1.计算计算f fh h2.2.若若f fh h f fh h容容，则对测量值进行调整，则对测量值进行调整调整原则：根据按比例分配原则调整原则：根据按比例分配原则 检核：检核：v v f fh h3.3.计算改正后高差计算改正后高差：4.4.计算各点高程计算各点高程检核：检核：H H终终(计计)=H=H终终(已已)检核检核：例：例：第17页/共58页表表2-2 2-2 水准测量成果处理表水准测量成果处理表测段测段编号编号点点号号测站测站数数实测高差实

8、测高差 (m)(m)改正数改正数 (mm)(mm)改正后改正后高差高差(m)(m)高程高程 (m)(m)1A12 2.785-10 2.77556.345159.120218-4.369-16-4.385254.735313 1.980-11 1.96956.7043411 2.345-10 2.335B59.03954 2.741-47 2.694第18页/共58页自动安平水准仪自动安平水准仪一一.水准器的缺点水准器的缺点 1.1.费时费时 2.2.受外界条件的影响受外界条件的影响二二.自动安平原理自动安平原理最最初初设设想想：200200年年前前，悬悬吊吊整整个个望望远远镜镜，尽尽管管失失

9、败败了了，但但揭揭示示了了规规律律：利利用用重重力力可可使使视视线线自自动水平动水平。现现在在，用用补补偿偿器器代代替替水水准准器器，能能使使仪仪器器的的视视准准轴轴，在在1 12 2秒秒钟钟内内自自动动、精精确确、可可靠靠地地安安放放在水平位置。在水平位置。第19页/共58页第20页/共58页1.悬吊十字丝板(可动十字丝)z0z0zfsa0a0afs满足条件：fs=zz0第21页/共58页2.2.悬吊棱镜悬吊棱镜(可动水平视线可动水平视线)第22页/共58页aa0AZ水平视线倾斜视线a0屋脊棱镜直角棱镜阻尼器调焦镜物镜十字丝分划板目镜倾斜视线第23页/共58页精密水准仪和水准尺一一.精密水准

10、仪精密水准仪：DSDS1 1、DSDS0505、wild Nwild N3 3、蔡司、蔡司Ni004Ni004。1.1.用途：用途：国家一、二等精密水准测量；地震水准测量；精密工程测量；变形观测。国家一、二等精密水准测量；地震水准测量；精密工程测量；变形观测。2.2.构造特点构造特点(1).(1).小。小。6 61010/2mm/2mm (2).v (2).v 40 40*;物镜镜筒通光孔径大，因而亮度大。物镜镜筒通光孔径大，因而亮度大。(3).(3).外壳用铟钢制造。外壳用铟钢制造。第24页/共58页(5).(5).楔形十字丝。楔形十字丝。(6).(6).专用水准尺专用水准尺(4).(4).

11、装有平行玻璃板测微器，最小读数装有平行玻璃板测微器，最小读数0.10.10.05mm0.05mm，可估读到，可估读到0.010.010.005mm0.005mm。转动测微螺。转动测微螺旋，可使水平视线在旋，可使水平视线在10mm10mm范围内上下平移。范围内上下平移。它由平行玻璃板、测微尺，传动杆和测微螺旋等构件组成。第25页/共58页二二.测微原理测微原理a=(d/cosr)sin(i-r)d(i-r)n=sini/sinr i/rr=i/na=d(i-i/n)=di(1-1/n)=ki第26页/共58页三三.精密水准尺精密水准尺(因瓦水准尺因瓦水准尺)2 2种：种：5mm5mm、10mm1

12、0mm10mm10mm尺面有两排分划线尺面有两排分划线：基本分划基本分划-黑面分划黑面分划辅助分划辅助分划-红面分划红面分划如图如图a a，基辅差为一常数，例如，基辅差为一常数，例如N N3 3 K=3.01550mK=3.01550m5mm尺，按10mm刻划，如图b分划:左为奇数值,右为偶数值。注记：右m，左dm三角形：长的表示dm,小的表示 dm/2的起始线,cm的实际间隔为5mm，尺面值为实际长度的2倍。第27页/共58页四四.操作操作 粗平瞄准基本分划精平测微读数瞄准辅助分划精平测微读数。粗平瞄准基本分划精平测微读数瞄准辅助分划精平测微读数。读数读数 尺上读数尺上读数(三位三位)测微窗

13、上读数测微窗上读数(三位三位)图中读数为图中读数为148+0.655=148.655cm148+0.655=148.655cm=1.48655m=1.48655m注意：当尺子分划是注意：当尺子分划是实际分划的实际分划的2 2倍时，应倍时，应除以除以2 2，才是实际读数。，才是实际读数。第28页/共58页数字数字(电子电子)水准仪和条码水准尺水准仪和条码水准尺数数字字水水准准仪仪(digital(digital level)level)是是在在仪仪器器望望远远镜镜光光路路中中增增加加了了分分光光镜镜和和光光电电探探测测器器(CCD(CCD阵阵列列)等等部部件件，采采用用条条形形码码分分划划水水准

14、准尺尺(coding(coding level level staff)staff)和和图图像像处处理理电电子子系系统统构构成成光光、机机、电及信息存储与处理的一体化水准测量系统。电及信息存储与处理的一体化水准测量系统。第29页/共58页数字水准仪的特点是：数字水准仪的特点是：用用自自动动电电子子读读数数代代替替人人工工读读数数，不不存存在在读读错错、记记错错等问题，没有人为读数误差；等问题，没有人为读数误差；精精度度高高，多多条条码码(等等效效为为多多分分划划)测测量量，削削弱弱标标尺尺分分划误差，自动多次测量，削弱外界环境变化的影响；划误差，自动多次测量，削弱外界环境变化的影响；速速度度快

15、快、效效率率高高，实实现现自自动动记记录录、检检核核、处处理理和和存存储储，可可实实现现水水准准测测量量从从外外业业数数据据采采集集到到最最后后成成果果计计算算的内外业一体化。的内外业一体化。数数字字水水准准仪仪一一般般是是设设置置有有补补偿偿器器的的自自动动安安平平水水准准仪仪，当当采采用用普普通通水水准准尺尺时时，数数字字水水准准仪仪又又可可当当作作普普通通自自动动安平水准仪使用。安平水准仪使用。第30页/共58页(1)(1)数字水准仪的原理数字水准仪的原理图图2-342-34为为采采用用相相关关法法的的徕徕卡卡NA3003NA3003数数字字水水准准仪仪的的机机械械光学结构图。光学结构图

16、。当当用用望望远远镜镜照照准准标标尺尺并并调调焦焦后后，标标尺尺上上的的条条形形码码影影像像入入射射到到分分光光镜镜上上；分分光光镜镜将将其其分分为为可可见见光光和和红红外外光两部份。光两部份。第31页/共58页可见光影像成像在分划板上，可见光影像成像在分划板上，供目视观测；供目视观测；红红外外光光影影像像成成像像在在光光电电探探测测器器上上，探探测测器器将将接接收收到到的的光光图图像像先先转转换换成成模模拟拟信信号号，再再转转换换为为数数字字信信号号传传送送给给仪仪器器的的处处理理器器，通通过过与与机机内内事事先先存存储储好好的的标标尺尺条条形形码码本本源源数数字字信信息息进进行行相相关关比

17、比较较，当当两两信信号号处处于于最最佳佳相相关关位位置置时时，即即可可获获得得水水准准尺尺上上的的水水平平视视线线读读数数和和视视距距读读数，数，最后将处理结果存储并送往屏幕显示最后将处理结果存储并送往屏幕显示。第32页/共58页(2)(2)条码水准尺条码水准尺与与数数字字水水准准仪仪配配套套的的条条码码水水准准尺尺一一般般为为因因瓦瓦带带尺尺、玻玻璃璃钢钢或或铝铝合合金金制制成成的的单单面面或或双双面面尺尺，尺尺子子的的分分划划一一面面为为二二进进制制伪伪随随机机码码分分划划线线或或规规则则分分划划线线，其其外外形形类类似似于于一一般般商商品品外外包包装装上上印印制制的的条条纹纹码码，右右图

18、图为为与与徕徕卡卡数数字字水水准准仪仪配配套套的的条条码码水水准准尺尺，它它用用于于数数字字水水准准测测量量；双双面面尺尺的的另另一一面面为为长长度度单单位位的的分分划划线线，用用于于普通水准测量。普通水准测量。第33页/共58页(3)(3)徕卡徕卡DNA03DNA03中文精密数字水准仪简介中文精密数字水准仪简介19901990年，徕卡在世界上首次推出了第一代精密数字水年，徕卡在世界上首次推出了第一代精密数字水准仪准仪NA3003NA3003，现在又在，现在又在NA3003NA3003的基础上推出了第二代的基础上推出了第二代精密数字水准仪精密数字水准仪DNA03DNA03第34页/共58页第3

19、5页/共58页第36页/共58页2-42-4 三、四等水准测量三、四等水准测量一、用途一、用途1 1用于国家高程控制网加密用于国家高程控制网加密2 2建立小地区首级高程控制建立小地区首级高程控制3 3工程施工、变形观测中高程基本控制工程施工、变形观测中高程基本控制二、技术要求见表二、技术要求见表1 1、表、表2 2：等级水准仪型号视线长度视线高度前后视距差前后视距累积差黑红面读数差黑红面高差之差三四DS1DS3DS365800.30.23m5m5m10m2mm3mm3mm5mm表1第37页/共58页技术要求 等级水准仪型号水准尺路线长度观测次数往返较差、附合或环线闭合差平地山地附合或环线与已知

20、点联测三四DS1DS3DS3因瓦双面双面5016往返各一次往一次往返各一次往一次往返各一次mmmm表2第38页/共58页三、测量方法三、测量方法瞄瞄前前尺红面尺红面-精平精平-读中读中(7)(7)丝读数；丝读数；瞄瞄后后尺红面尺红面-精平精平-读中读中(8)(8)丝读数丝读数 (1)(2)(3)(4)(5)(6)(7)(8)1 1、测站观测、测站观测程序程序粗平粗平,瞄瞄后后尺黑面尺黑面-精平精平-读上读上(1)-(1)-下下(2)-(2)-中中(3)(3)丝读数；丝读数；瞄瞄前前尺黑面尺黑面-精平精平-读上读上(4)-(4)-下下(5)-(5)-中中(6)(6)丝读数丝读数将读数记将读数记入

21、表格相入表格相应位置应位置第39页/共58页测站编号后视上丝下丝前视上丝下丝后视距前视距方向与尺号标尺读数(m)黑面红面K+黑减红高差中数（m）备注视距差累积差2 2、计算与校核、计算与校核1.4260.9950.801(4)0.371(5)1.211(3)0.586(6)5.997(8)5.274(7)0.625(15)0.723(16)43.143.00.10.11(14)-1(13)2(17)51.651.8-0.2-0.10.071-0.029-1-100.6240.071KA=4.787KB=4.6871.8121.2961.7431.2251.5541.4836.2426.271后

22、A前B后-前后B前A后-前(1)(2)(9)(11)(10)(12)(18)12第40页/共58页2-6 2-6 水准仪的检验与校正水准仪的检验与校正一、仪器应满足的条一、仪器应满足的条件件 LLLLVVVV十字丝横丝水平十字丝横丝水平LLCCLLCC二、水准仪的检验、二、水准仪的检验、校正方法校正方法第41页/共58页1 1）圆水准器轴平行于竖轴的检验与校正）圆水准器轴平行于竖轴的检验与校正检验检验校正校正第42页/共58页2)2)十字丝分划板的横丝垂直于竖轴的检验与校正十字丝分划板的横丝垂直于竖轴的检验与校正。检验检验校正校正第43页/共58页3 3）管水准器轴平行于视准轴的检验与校正）管

23、水准器轴平行于视准轴的检验与校正检验第44页/共58页校正：第45页/共58页2-72-7水准测量误差分析水准测量误差分析水水准准测测量量误误差差仪器误差操作误差外界条件影响LL与CC不平行的误差水准尺分划误差零点误差气泡居中误差估读误差视差水准尺未竖直地球曲率大气折光仪器、尺垫下沉影响气候变化消减措施消减措施中间法中间法检验改正法检验改正法减小视距减小视距消除视差消除视差认真、气泡居中认真、气泡居中中间法中间法后前前后程序后前前后程序选择观测时间 打伞测段偶数站到测段偶数站到达达第46页/共58页外界因素的影响太阳直射、风力、能见度等地球曲率及大气折光影响地球曲率的影响：地球曲率的影响：大气

24、折光的影响：综合两项的影响：r：有正负注意：水准测量尽量前后视距相等，可消除此项误差第47页/共58页地球曲率及大气折光的影响第48页/共58页习题一、填空题一、填空题1水准测量的原理：。2高程测量按采用的仪器和测量方法分别有 、和 四种。3水准测量中，调节圆水准气泡居中的目的是使 ；调节管水准气泡居中的目的是使 。两者的关系是 。4由已知点A测量并计算未知点B的高程的方法有两种，一是 ，其计算公式是 ；二是 ；其计算公式是 。第49页/共58页5 5写出水准仪上写出水准仪上3 3条轴线的定义条轴线的定义：1）视视准准轴轴 ；2）水水准准管管轴轴 ；3）圆圆水水准准器器轴轴 。6 6水准仪应满

25、足的几何条件有水准仪应满足的几何条件有：1）；2）；3）。7水准路线的布设形式有水准路线的布设形式有 、和和 。8三三、四四等等水水准准支支线线，必必须须进进行行 观观测测或或 观测观测9 9珠穆朗玛峰高为珠穆朗玛峰高为8848.138848.13米，其含义是：米，其含义是：。1010水准测量中，转点的作用是水准测量中，转点的作用是：。第50页/共58页1111在某一段水准测量内，用双面尺法观测的结果中，在某一段水准测量内，用双面尺法观测的结果中，红、黑面后视读数总和减去红、黑面前视读数总和，红、黑面后视读数总和减去红、黑面前视读数总和，应等于应等于 。二、选择题二、选择题1 1水准测量是利用

26、水准仪提供的（水准测量是利用水准仪提供的（）来测定两）来测定两点间高差的。点间高差的。A A）水平面）水平面 B B）水平视线）水平视线 C C）竖直面）竖直面 D D）铅垂线）铅垂线2 2在水准测量中，仪器视线高应等于（在水准测量中，仪器视线高应等于（）。）。A A）后视读数）后视读数+后视点高程后视点高程 B B）前视读数）前视读数+后视点高后视点高程程C C）后视读数）后视读数+前视点高程前视点高程 D D）前视读数）前视读数+前视点高前视点高程程3 3水准测量中，后视点水准测量中，后视点A A的高程为的高程为40.000m40.000m，后视读，后视读数为数为1.125m1.125m，

27、前视读数为，前视读数为2.571m2.571m，则前视点，则前视点B B的高的高程应为（程应为（）。）。A A）43.696m B43.696m B）38.554m C38.554m C）41.446m 41.446m D D）36.304m36.304m第51页/共58页4 4关于微倾水准仪的视准轴与水准管轴不平行所产关于微倾水准仪的视准轴与水准管轴不平行所产生的误差，下面说法正确的是（生的误差，下面说法正确的是（）。）。A A）误差大小一定，与前后视距无关）误差大小一定，与前后视距无关 B B）误差大小与）误差大小与两点间高差成比例，但与距离无关两点间高差成比例，但与距离无关C C）误差与

28、前、后视距之和成比例）误差与前、后视距之和成比例 D D）误差与前、）误差与前、后视距之差成比例后视距之差成比例5 5中心十字丝交点与物镜光心的连线称为望远镜的中心十字丝交点与物镜光心的连线称为望远镜的（）。）。A A）视准轴）视准轴 B B）横轴）横轴 C C）竖轴）竖轴 D D）水准）水准管轴管轴6 6在水准测量中，转点所起的作用是（在水准测量中，转点所起的作用是（）。）。A A）传递高程）传递高程 B B）传递距离）传递距离 C C）传递高差）传递高差 D D）A A和和C C7 7下列误差中，利用中间法不能消减的是（下列误差中，利用中间法不能消减的是（）。）。A A）对光透镜运行误差）

29、对光透镜运行误差 B B）标尺零点误差）标尺零点误差 C C）地球）地球曲率影响曲率影响 D D）大气折光影响）大气折光影响第52页/共58页8 8水准测量中，调节圆水准气泡居中的目的是使（水准测量中，调节圆水准气泡居中的目的是使（）。）。A A）竖轴竖直）竖轴竖直 B B）视准轴水平）视准轴水平 C C）十字丝横丝水平）十字丝横丝水平 D D）十字丝竖丝竖直）十字丝竖丝竖直9 9水准测量中，调节管水准气泡居中的目的是使（水准测量中，调节管水准气泡居中的目的是使（）。）。A A）竖轴竖直）竖轴竖直 B B）视准轴水平）视准轴水平 C C）十字丝横丝水）十字丝横丝水平平 D D）十字丝竖丝竖直）

30、十字丝竖丝竖直1010水准仪四条主要轴线必须满足三个几何条件才能水准仪四条主要轴线必须满足三个几何条件才能用之进行水准测量，下面条件中，不必要满足的是用之进行水准测量，下面条件中，不必要满足的是（）。）。A A）LLVV BLLVV B）LLCC CLLCC C）十字丝横丝）十字丝横丝仪仪器竖轴器竖轴 D D）VVCCVVCC1111圆水准器轴的检验校正是为了满足（圆水准器轴的检验校正是为了满足（）。）。A)A)LLVV BLLVV B）LLCC CLLCC C）LLVV LLVV D D）LLCCLLCC第53页/共58页三、名词解释三、名词解释1.1.水准测量水准测量 2.2.望远镜视准轴

31、望远镜视准轴 3.3.水准路线水准路线 4.4.水准点水准点 5.5.高差闭合差高差闭合差四、简答题四、简答题1.1.水准仪必须满足那些条件？水准仪必须满足那些条件？2.2.为什么把水准仪安置在距离前、后视两根尺子大致为什么把水准仪安置在距离前、后视两根尺子大致相等的地方？相等的地方？3.3.为什么水准测量读数时，视线不能靠近地面？为什么水准测量读数时，视线不能靠近地面？4.4.转点在测量中起何作用？转点由前视点变为后视点转点在测量中起何作用？转点由前视点变为后视点及仪器搬至下一站的过程中，为什么不容许发生任及仪器搬至下一站的过程中，为什么不容许发生任何移动？如何选择转点？何移动？如何选择转点

32、？第54页/共58页五、计算题五、计算题1 1根据下表中的观测数据完成四等水准测量的计算根据下表中的观测数据完成四等水准测量的计算。第55页/共58页测站编号后视上丝下丝前视上丝下丝后视距前视距方向与尺号标尺读数(m)黑面红面K+黑减红高差中数（m）备注视距差累积差五、计算题五、计算题1.5711.1970.79704171.3840.5516.1715.239KA=4.787KB=4.6872.1211.7472.1961.8211.9342.0086.6216.796后A前B后-前后B前A后-前121根据下表中的观测数据完成四等水准测量的计算。第56页/共58页BM1h2=1.424mh1=2.134mh3=1.787mh4=-1.714m11站h5=-0.108m10站8站8站12站N1N2N3N42 2调整下列闭合水准路线成果，并计算各点高程。调整下列闭合水准路线成果，并计算各点高程。其中：水准点的高程其中：水准点的高程H HBM1BM1=44.313m=44.313m第57页/共58页感谢您的观看！第58页/共58页