水利工程测量3.pptx
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1、会计学 1水利工程测量3现代普通测量学工 程 测 量第3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、水准仪的检验与校正。主要目的:掌握水准测量原理、水准仪的使用,掌握地面点位高程测量过程,从而精确求出地面点高程。第2页/共55页 3.1 水准测量原理原理:利用水准仪提供的一条水平视线,借助水准尺来测定地面两点间的高差,从而由已知点的高程和测得的高差,求出待定点的高程。1.高差法:hAB=后视读数前视读数,即:待定点B点的高程:2.仪高法(视线高法):第3章 水准测量第3页/共55页 3.2 3.2 水准仪及其使用 水准仪及其使用 水准测量所使用的仪器为水准仪,
2、所使用的工具为水准尺和尺垫。n n 水准仪按其精度划分为四个等级:n n 精密水准仪DS05、DS1;普通水准仪DS3、DS10n n D大地测量;S水准仪;后面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,即精度)。n n 水准仪按其构造可分为四种:n n 微倾式水准仪、自动安平水准仪、电子水准仪和数字水准仪n n 目前,普通工程测量中最常用的水准仪是:n n DS3微倾式水准仪(或DS3自动安平水准仪)第3章 水准测量第4页/共55页n n 一、一、DS3 DS3微倾式水准仪及其使用 微倾式水准仪及其使用n n 作用:为测量高差提供一条水平视线n n 组成:望远镜、水准器、基座1
3、32765498101412131115161.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 3.2 水准仪及其使用第5页/共55页(1)(1)望远镜 望远镜由物镜、目镜、调焦透镜和十字丝分划板组成 由物镜、目镜、调焦透镜和十字丝分划板组成n nC C C Cn n视准轴CC:物镜光心与十字丝交点的连线n n视准轴在测量时必须保持水平,也就是水平视线!3.2 水准仪及其使用第6页/共55页(2)水准器 水准器分为圆水准器和
4、管水准器两种。管水准器用来指示视准轴是否水平n n 0 0 点 点 2mm 2mm 管水准器又称为长水准管 水准管分划值:是水准管表面2mm圆弧所对应的圆心角 水准管轴LL:过水准管零点所作圆弧面的纵切线 3.2 水准仪及其使用第7页/共55页 2mm圆水准器用来指示仪器竖轴是否竖直 圆水准器分划值:是圆水准器表面2mm圆弧所对应的圆心角 DS3水准仪水准器分划值 通常为:长水准管 圆水准器 圆水准器轴:过圆水准器零点所作圆球面的法线 3.2 水准仪及其使用第8页/共55页DS3水准仪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 气泡符合 尚未符合微倾螺旋 符合气泡符合,水准管轴与视线水
5、平 3.2 水准仪及其使用第9页/共55页n n(3 3)基座)基座 基座通过连接螺旋与 基座通过连接螺旋与三脚架相连 三脚架相连 基座用于支承水准仪 基座用于支承水准仪上部,水准仪旋转轴插 上部,水准仪旋转轴插入基座轴套可自由旋转 入基座轴套可自由旋转 基座上的三个脚螺旋 基座上的三个脚螺旋用于调节圆水准气泡 用于调节圆水准气泡 仪器竖轴 仪器竖轴VV VV:就是水:就是水准仪的旋转轴 准仪的旋转轴望远镜水准器基座三脚架VV 3.2 水准仪及其使用第10页/共55页水准仪的主要 水准仪的主要构造特点 构造特点n n水准仪的主要轴线:水准仪的主要轴线:n n 视准轴 视准轴CC CCn n 水
6、准管轴 水准管轴LL LLn n 圆水准器轴 圆水准器轴n n 仪器竖轴 仪器竖轴VV VVn n必须满足的几何条件:必须满足的几何条件:n n VV VVn n 十字丝横丝 十字丝横丝 VV VVn n LL LL CC CC 3.2 水准仪及其使用第11页/共55页2.水准尺和尺垫(1)水准尺有单面尺、双面尺、塔尺三种(2)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。(3)尺垫半球形顶部用来竖立水准尺,并标志转点位置。3.2 水准仪及其使用第12页/共55页3.水准仪的使用为测定A、B两点的高差,首先将水准仪安置在A、
7、B两点之间,然后按以下四个步骤进行操作:n n(1 1)粗平(粗略整平)粗平(粗略整平)n n 目的是使仪器竖轴铅直n n 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。3.2 水准仪及其使用第13页/共55页(2)瞄准(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 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 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!消除视差!什么是视差?产生的原因?如何消除?什么是视差?产生的原因?如何消除?3.2 水准仪及其使用第14页/共55页微倾螺旋(3)精平(
8、精确整平)在每次读数之前,都应注视符合水准气泡观测窗,转 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,即符合水准器的两端气泡 动微倾螺旋使水准管气泡居中,即符合水准器的两端气泡影像对齐,只有当气泡已经稳定不动而又居中的时候,水 影像对齐,只有当气泡已经稳定不动而又居中的时候,水准管轴水平,视准轴亦水平,即提供了一条水平视线。准管轴水平,视准轴亦水平,即提供了一条水平视线。3.2 水准仪及其使用第15页/共55页(4)读数(精确整平)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。读数按由小到大的方向,读出米、分米、厘米、并仔细估读毫米数。读数记录一般均不
9、加小数点,读记四位数,以毫米为单位。n n 黑面读数 黑面读数a=1274 a=1274(mm mm)n n 红面读数 红面读数n n b=5958 b=5958(m mm m)3.2 水准仪及其使用第16页/共55页 3.2 水准仪及其使用第17页/共55页精密水准仪(DS05、DS1)主要用于国家一、二等水准测量(the first and second order leveling)和高精度的工程测量中;例如建构筑物的沉降观测,大型桥梁工程的施工测量和大型精密设备安装的水平基准测量等。一、DS3微倾式水准仪及其使用二、精密水准仪及其使用 二、精密水准仪及其使用 3.2 水准仪及其使用 第
10、3章 水准测量第18页/共55页 1)望远镜的放大倍数大,分辨率高,如规范要求DS1不小于38倍,DS05不小于40倍;2)管水准器分划值为10/2mm,精平精度高;3)望远镜的物镜有效孔径大,亮度好;4)望远镜外表材料一般采用受温度变化小的因瓦合金钢,以减小环境温度变化的影响;5)采用平板玻璃测微器读数,读数误差小;6)配备精密水准尺。3.2 水准仪及其使用二、二、精密水准仪及其使用 精密水准仪及其使用1.1.精密水准仪的构造特点 精密水准仪的构造特点第19页/共55页 精密水准尺:是在木质尺身的凹槽内,引张一根因瓦合金钢带,其中零点端固定在尺身上,另一端用弹簧以一定的拉力将其引张在尺身上,
11、以使因瓦合金钢带不受尺身伸缩变形的影响。长度分划在因瓦合金钢带上,数字注记在木质尺身上,精密水准尺的分划值分为基辅分划(10mm)和奇偶分划(5mm)两种。基辅分划差为:3.01550 m二、二、精密水准仪及其使用 精密水准仪及其使用2.2.精密水准尺(因瓦水准尺)精密水准尺(因瓦水准尺)3.2 水准仪及其使用第20页/共55页 下图就是新N3微倾式精密水准仪,其每km往返测高差中数的中误差为0.3mm。为了提高读数精度,精密水准仪上设有平行玻璃板测微器。3.2 水准仪及其使用二、二、精密水准仪及其使用 精密水准仪及其使用3 3 N3 N3精密水准仪的使用 精密水准仪的使用第21页/共55页N
12、3 N3精密水准仪读数原理 精密水准仪读数原理测微尺的读数通过光路成像在测微尺读数窗内。测微尺的读数通过光路成像在测微尺读数窗内。3.2 水准仪及其使用第22页/共55页 旋转N3的平行玻璃板可以产生的最大视线平移量为10mm,它对应测微尺上的100个分格。测微尺上1个分格等于0.1mm,如在测微尺上估读到0.1分格,则可以估读到0.01mm。实际读数为:如下图的读数为148+0.655=148.655cm=1.48655m。N3 N3 精密水准仪测微尺的读数 精密水准仪测微尺的读数第23页/共55页 自动安平水准仪不需要水准管和微倾螺旋,只有一个圆水准器,安置仪器时,只要使圆水准器的气泡居中
13、后,借助一种“补偿器”的特别装置,使视线自动处于水平状态。自动安平水准仪 3.3 自动安平水准仪 第3章 水准测量第24页/共55页一、自动安平水准仪的结构 3.3 自动安平水准仪 第3章 水准测量第25页/共55页二、自动安平水准仪的补偿工作原理 3.3 自动安平水准仪 第3章 水准测量第26页/共55页 数字水准仪(digital levels)是一种新型的智能化水准仪,又称为电子水准仪。它最大的特点是用CCD传感器代替眼睛对条码水准标尺读数,从而实现水准测量观测自动化。根据测量原理的不同,主要有:徕卡DNA系列采用相关法,蔡司(天宝)DiNi系列、索佳SDL系列都使用几何法,拓普康 DL
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