测量学课件第二章水准测量1x.pptx

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1、测量学学习辅导 测量学学习辅导测量学 青岛理工大学 第二章 水准测量第二章 水准测量水准测量原理水准测量的方法与成果整理水准仪轴线的检验与校正自动安平水准仪和精密水准仪 学习要点一.高程测量概述2-1 高程测量概述1.高程测量 测定地面点高程的工作（测高差定高程）2.高程测量的方法水准测量用水准仪进行高程测量的工作。是高程测量的主要方法使用仪器：水准仪 水准仪的主要功能是能指出一条水平视线。其它高程测量方法：三角高程测量 气压高程测量 GPS高程测量 3.4.3.4.高程系统、等 高程系统、等级 级3.高程系统 我国国家高程系统：黄海高程系 1956年黄海高程系(水准原点 H=72.289米）

2、我国国家高程基准：1985年国家高程基准(水准原点 H=72.260米)地方高程系统 上海：吴淞高程系4.水准测量的等级（1）国家分一、二、三、四等、图根（按精度要求、控制范围）（2）城市分二、三、四等、图根（等外）二.水准测量原理2-1 水准测量原理高差=后视读数-前视读数：1.水准测量原理 hAB 0，高差为正，前视点高；hAB 0，高差为负，前视点低。高差必须带“+、-”号；hAB的下标 次序必须与测量的前进方向一致。例：已知 hAB=+1.436 m 则 hBA=-1.436 m大地水准面 hABA BHAHB=HA+hAB水平视线水准尺水准尺a b前进方向n n 水准仪的主要轴线：n

3、 n望远镜视准轴望远镜视准轴，十字，十字丝中心与物镜光心的丝中心与物镜光心的连线。连线。n n水准管轴水准管轴，水准管圆，水准管圆弧中心零点的纵切线。弧中心零点的纵切线。n n 仪器要求这两个轴平行。从而可以借助水准器把视线置平2.连续安置水准仪的测量方法2.连续高程测量 两点间距离较长或高差较大时，在两点间设若 干转点，分段测量高差，取各分段高差的总和。hAB=h1+h2+hn=(a1-b1)+(a2-b2)+(an-bn)=a-b(2-2-7)hAB测量仪器综述n n 特点：n n 精度高 精度高n n 能在野外条件下长期稳定使用 能在野外条件下长期稳定使用n n 自动化程度高，操作方便

4、自动化程度高，操作方便n n 发展过程：n n 精密机械 精密机械n n 光学 光学+精密机械 精密机械n n 微电子 微电子+光学 光学+精密机械 精密机械一.水准测量的仪器与工具2-3 水准测量的仪器及工具一、水准尺、尺垫 直尺：双面(黑、红)水准尺，尺常数4.687m、4.787m，用 于三等以下水准路线测量。塔尺：可伸缩，伸足为3米、5米，用于一般工程测量。尺垫：转点立尺用。2.水准仪二、水准仪精度系列：S05 S1 S3 S10 型号下标：毫米数，表示 1公里水准测量的中误差(由 仪器引起的)。构造：一般构件 望远镜与视差 水准器S3 水准仪外型望远镜与视差望远镜与视差测量望远镜及十

5、字丝上丝下丝竖丝横丝望远镜的十字丝n n 视准轴：十字丝分划中心与物镜光心的连线。n n物镜的作用：把目标成象（拉近）。物镜的作用：把目标成象（拉近）。n n目镜的作用：把十字丝（和目标象）放大。目镜的作用：把十字丝（和目标象）放大。十字丝固定不动。为了让仪器适用于不同视力的人，目镜 十字丝固定不动。为了让仪器适用于不同视力的人，目镜可以前后调节，称为 可以前后调节，称为目镜调焦 目镜调焦。n n调焦镜的作用：使远近不同的目标都能成象于十字调焦镜的作用：使远近不同的目标都能成象于十字丝面上。移动调焦镜称为丝面上。移动调焦镜称为物镜调焦。物镜调焦。n n视差：如果目标象没有落在十字丝面上，则当观

6、测视差：如果目标象没有落在十字丝面上，则当观测员的眼睛上下左右移动时，会感到目标象与十字丝员的眼睛上下左右移动时，会感到目标象与十字丝之间有相对错动。这种现象称为视差。视差影响瞄之间有相对错动。这种现象称为视差。视差影响瞄准的精度。物镜调焦可以准的精度。物镜调焦可以消除视差消除视差。测量望远镜视差 视差：望远镜内目标像与十字丝分划板未重合。现象：观测时，改变眼睛与目镜的相对位置，十字丝与目标的像有相对移动。消除视差的步骤：目镜调焦，使十字丝最清晰；物镜调焦，使目标像最清晰，且无视差。水准器圆水准器 灵敏度 8/2mm 用于仪器粗平 管水准器 灵敏度20/2mm 用于仪器精平水准器n n水准器分

7、圆形和管形两种水准器分圆形和管形两种n n管水准器是个玻璃容器，其管水准器是个玻璃容器，其纵剖面上内侧呈圆弧形。刻纵剖面上内侧呈圆弧形。刻划线对称中点处的切线就是划线对称中点处的切线就是水准管轴。水准管轴。“气泡居中气泡居中”即即水准管轴水平。水准管轴水平。n n圆水准器是个玻璃容器，上圆水准器是个玻璃容器，上面有同心圆的刻划。上盖的面有同心圆的刻划。上盖的内表面是圆球形，同心圆圆内表面是圆球形，同心圆圆心处的曲率半径就是圆水准心处的曲率半径就是圆水准器的轴。器的轴。“气泡居中气泡居中”即水即水准器的轴垂直。准器的轴垂直。n n水准管的精度：水准管的精度：n n 管子内壁光滑，液体与内 管子内

8、壁光滑，液体与内壁的附着力小，则气泡对 壁的附着力小，则气泡对倾斜反映的灵敏度高 倾斜反映的灵敏度高n n 曲率半径大，格值小则精 曲率半径大，格值小则精度高 度高n n 气泡长，两端清晰，读数 气泡长，两端清晰，读数误差小则精度高 误差小则精度高格值格值是相邻分划线之间的弧是相邻分划线之间的弧所对的圆心角。设弧长为所对的圆心角。设弧长为22毫米，曲率半径为毫米，曲率半径为RR毫米，毫米，则格值则格值 一般一般 秒秒n n符合棱镜系统符合棱镜系统把水准气把水准气泡两端成象在一起便于泡两端成象在一起便于观察。观察。n n若直接用肉眼观察则若直接用肉眼观察则n n 因为玻璃有厚度，斜视 因为玻璃有

9、厚度，斜视时会产生视差 时会产生视差n n 要同时观察气泡的两端 要同时观察气泡的两端才能判断气泡是否居中 才能判断气泡是否居中n n用用符合棱镜系统符合棱镜系统观察，观察，可以避免上述缺点。判可以避免上述缺点。判断断“气泡居中气泡居中”的精度的精度约可提高一倍。约可提高一倍。二.水准仪使用三、水准仪使用操作程序与方法 安置粗平瞄准精平读数 安置时考虑前、后视等距(原因）；粗平时掌握“左手大拇指法”；瞄准时包括消除视差；在精平状态下(符合气泡符合时)读数；读数估读至毫米。符合气泡符合尚未符合符合气泡符合，水准管轴与视线水平。左手大拇指法“左手大拇指法”整平：气泡移动的方向与左手大拇指转动脚螺旋

10、的方向一致。abc粗平的操作普通水准尺水准尺的分划不是线划式而是区格式的。区格的边缘是分划的位置，区格内的小数“估读”。区格式分划便于从远处观察并读数。读数 bc瞄准与读数水准测量的瞄准与读数 a c b a0.7256.2701.4952-4水准测量的方法及成果处理一、水准点和水准线路（一）水准点埋设在永久、固定的地点按等级不同，埋设的要求不同2.水准路线3.支水准路线BM.ATBM1TBM2TBM1BM.ATBM2TBM3TBM41.闭合水准路线2.附合水准路线BM.ABM.BTBM1TBM2TBM3（二）水准路线三种水准路线的布置形式1.水准测量的方法二、水准测量的方法 BMABMB1.

11、4441.324TP2h2=+0.1201.8220.876TP3h3=+0.9461.8201.435TP4h4=+0.3851.4221.304h5=+0.118前进方向1.1341.677TP1h1=-0.543水准测量记录表水准测量的记录水准测量记录表12345BMA 1.134TP1 1.677-0.543TP1 1.444 TP2 1.324+0.120TP2 1.822 TP3 0.876+0.946TP3 1.820TP4 1.435+0.385TP4 1.422 BMB 1.304+0.118 7642 6616+1.026（一）、两次仪器高法（一）、两次仪器高法已知已知HH

12、AA，求，求HHBBa1 b1a2 b2h1=a1-b1h2=a2-b2h1-h25mm水准测量记录（两次仪器法）（二）、双面尺法（二）、双面尺法已知 已知H HA A，求，求H HB Ba1 b1a2b2h1=a1-b1h2=a2-b2h1-h25mm水准测量记录（双面尺法）3.水准测量的检核三、水准测量的检核两种方法：(1)两次仪器高法 h1-h25mm(2)双面尺法 红黑面读数差 3mm h黑-h红5mm)（一）测站检核对每一站高差进行检核，保证每一站高差正确。路线检核（二）路线检核对整条路线的总高差进行检核2.支水准路线BM.ATBM1TBM2TBM1BM.ATBM2TBM3TBM41

13、.闭合水准路线3.附合水准路线BM.ABM.BTBM1TBM2TBM3 h允=40 L mm或 h允=12 n mm(2-4-5)，(2-4-6)检核公式 h理=0fh=h测 fhfh允fh=h往+h返 fhfh允检核公式 h理=h终-h始fh=h测-h理 fhfh允四.水准测量成果整理五、水准测量成果整理计算步骤：高差闭合差的计算 路线闭合差检验 闭合差分配：计算每公里（每站）高差改正数 计算测段高差改正数 计算改正后高差 改=测+v 计算各点高程水准测量成果整理A123B+2.3311.6KM+2.8132.1KM-2.2441.7KM+1.4302.0KMHA=45.286M HB=49.579M水准测量成果整理三、四等水准测量测站技术要求四等水准测量记录