如何快速学会水准仪成为水准测量高手.ppt

水准仪及水准测量的方法水准仪及水准测量的方法 （CAICAI课件）课件） 水准仪及水准测量方法水准仪及水准测量方法 定义定义：利用水准仪测定地面点高程的方法称为水准测量利用水准仪测定地面点高程的方法称为水准测量 2-1 2-1 水准测量原理水准测量原理 如图2-1所示 ： A B 大地水准面大地水准面 水准尺 水平视线 a b hAB HB HA 图2-1 Hi hAB=a-b =后视读数-前视读数 B点高程为： HB=HA+ hAB =HA+(a-b) 视线高程： Hi=HA+a B点高程：HB=Hi-b 前进方向 1 2-2 2-2 水准测量的仪器和工具水准测量的仪器和工具 一、一、DSDS 3 3 级微倾水准仪的构造级微倾水准仪的构造 1 1望远镜望远镜：它主要由物镜、目镜、调焦透镜和十字丝分划板等组成 。它的作用的照准和看清目标及读数的设备。 2 2水准器水准器：它分为圆水准器和管水准器。它的作用是保证水准仪提 供一条水平视线。 （1 1）圆水准器）圆水准器：当圆气泡居中时，视线大概水平（即粗平） （2 2）管水准器）管水准器：当气泡居中时，视线水平（即精平）。 为了便于观测长气泡的居中情况和提高居中的精度，在水准 管的上方装有符合棱镜系统。当气泡居中时，在观察窗内看到两边 的半圆弧吻合成一抛物线状。 见图 粗平 精平 2 DSDS 3 3 水准仪的构造：水准仪的构造： 仪器各部件的名称仪器各部件的名称 管管水准器水准器 准星准星缺口缺口目镜调焦螺旋目镜调焦螺旋 目镜目镜 符合水准器符合水准器 影像观测镜影像观测镜 管管水准器水准器 校正螺钉校正螺钉 园园水准器水准器 园园水准器水准器 校正螺丝校正螺丝 基座基座 脚脚螺旋螺旋 2 DSDS 3 3 水准仪的构造：水准仪的构造： 仪器各部件的名称仪器各部件的名称 基座基座底板底板 微倾微倾螺旋螺旋 物镜调焦螺旋物镜调焦螺旋 望远镜望远镜 物镜物镜 望远镜制望远镜制 动螺旋动螺旋 望远镜微望远镜微 动螺旋动螺旋 DSDS 3 3 微倾式水准仪微倾式水准仪 DSDS 3 3 自动安平水准仪（北京光学仪器）自动安平水准仪（北京光学仪器） 目镜调 焦螺旋 目 镜 圆水准器 校正螺丝 堵盖 粗瞄准器 反光镜 圆水准器 度盘指标 脚螺旋 制动微动螺旋 3 3、基座、基座 二、水准测量的工具二、水准测量的工具水准尺和尺垫水准尺和尺垫 1、水准尺 2、尺垫 2-3 2-3 水准仪的使用水准仪的使用 一、安置水准仪 二、概略整平仪器（粗平） 三、瞄准水准尺（照准） 四、精确整平与读数（精平与读数 ） 12 13 中丝读数：1.264 下丝读数：1.324 上丝读数：1. 204 3 2-4 2-4 水准测量的外业和内业水准测量的外业和内业 一、水准测量的外业一、水准测量的外业 1、水准点和水准路线 （1）水准点： 水准点的定义水准点的定义：用水准测量方法测定的高程控制点称为水准点，用 “BM”BM”表示。 水准点的分类水准点的分类： 水准点分为永久性永久性和临时性临时性水准点。 水准点按其 精度和作用的不同，分别为国家等级水准点国家等级水准点和普通水准点普通水准点。国家等国家等 级水准点级水准点作为全国范围内的高程控制点，以满足地形测量和各种工 程测量的需要，需埋设规定形式的永久性的标志永久性的标志；普通水准点普通水准点则是 从国家等级水准点引测的、直接用于某一测区或施工场地的高程控 制点，埋设永久性或临时性埋设永久性或临时性的水准点标志。 永久性水准点用钢筋混凝土或石料制成，埋深应在冻土线以下 ，顶部嵌入金属或磁质半球标志。临时性水准点可选用地面上坚硬 的地物点或用大木桩打入土中，在桩顶钉一铁钉。4 永久性水准点永久性水准点 ： 临时性水准点临时性水准点 ： 建筑场地永久性水准点建筑场地永久性水准点 ： 临2 点之记点之记： 砖2 13.3m 12.1m 9.8m 5 （2）、水准路线 水准路线的定义：即水准测量所经过的地面 。 水准路线检核的形式： a、闭合水准路线：见右图 BMABCBM BM 86.668 A B C b、附合水准路线：见下图 BM1123BM2 BM1 88 .363 BM2 89.655 1 2 3 C、支水准路线：见右图 BM2G1G2 G2 G1 6 2 2、水准测量的外业观测、记录和计算、水准测量的外业观测、记录和计算 见图 h1 h2 h3 h4 hAB 1 2 3 4 1 .467 1.124 1.385 1.274 1.560 1.335 1.438 1.623 TP1 TP2 TP3 A BM 31.236 测 测 水准尺读数 高 差（m） 高 程 备 站 点 后视（a） 前视（b） + （m） 注 1 BM 1.467 TP1 1.124 2 TP1 1.385 TP2 1.274 3 TP2 1.560 TP3 1.335 4 TP3 1.438 A 1.623 0.343 0.111 0.225 0.185 计 算 校 核 a=5.850 b=5.356 +0.679 -0.185 a- b=+0.494 h=0.494 86.668 已知(BM) 87.011 TP1 87.122 TP2 87.347 TP3 A 87.162 HA- HBM=87.162- 86.668=+0.494 水 准 测 量 手 簿 观测者： 记录者： 7 3 3、水准测量的测站检核方法、水准测量的测站检核方法 各站测得的高差是推算待求点高程的依据，若其中任一站所测高 差有误，则全部测量成果就不能使用。计算检核只能检查高差计算 的正确性，并不能检查因观测、记录原因导致的高差错误。因此， 对每一站的高差还需进行测站检核。测站检核的方法有两种： （1）变动仪器高法：即在同一测站上，改变仪器高度在10cm以上 ，两次测定高差。若两次测得高差之差在允许范围内（四等水准测 量为5mm,等外水准测量为6mm)，则取其平均值作为该站的高差。 例如： 第一次测得高差：h=1 .236 第二次测得高差：h=1.238 两次高差之差为2mm,则 该站平均高差为： h=1.237m BM TP1 h 8 （2）双面尺法双面尺法：即在一测站上仪器高度不变，分别用水准尺的 黑面、红面各自测出两点间的高差，若两次测出的高差不超过容 许值，则取高差的平均值作为观测的结果。双面尺如下： 48 49 47 48 0、013m 47 00 01 黑面尺的 尺底为0 米起算 红面尺的 尺底为 4.687米或 4.787米起 算 正像水准尺（正像水准仪使用正像水准尺（正像水准仪使用 ） 9 48 49 47 48 0、013m 47 00 01 黑面尺的 尺底为0 米起算 红面尺的 尺底为 4.687米或 4.787米起 算 倒像水准尺（倒像水准仪使用）倒像水准尺（倒像水准仪使用） 10 A B hAB 双面水准尺：黑面尺 的尺底为0.0000.000米，红面 尺的尺底有两个尺常数 ，一把尺为4.6874.687米，另 一把尺为4 .7874 .787米。 K1=4.687 K2=4.787 例如： A尺的黑面和红 面读数分别为1.688和 6.374m,B尺为1.359和 6.147m.则A、B两点的高差 为： 黑面所测高差黑面所测高差： hAB=1.688-1.359=+0.329(m) 红面所测高差： hAB=6.374-6.147=0.227(m) 由于由于 A A 尺尺 K K 比红面尺比红面尺 K K 小小 0.1m,0.1m,因此，红面高差为因此，红面高差为 h0.227+0.1=0.327(m) (注：当后视尺常数小于前视尺常数注：当后视尺常数小于前视尺常数 时，红面高差要加时，红面高差要加.1m.1m反之要减反之要减 0.1m)0.1m) 黑面所测高差与红面所测 高差之差不超过限差（等外水 准测量为mm),取平均值作为 该站所测高差，即 h h ABAB=0.329+0.327=0.328(m) =0.329+0.327=0.328(m) 11 二、水准测量的内业计算二、水准测量的内业计算 （一）水准测量的精度要求 水准测量的精度要求是根水准测量的精度要求是根 据外业水准测量求出水准路据外业水准测量求出水准路 线的线的高差闭合差高差闭合差，其值不应，其值不应 超过规定的限值。超过规定的限值。 高差闭合差高差闭合差 两点间的两点间的 测量高差（测量高差（ h h测 测）与其两 ）与其两 点间的点间的理论高差理论高差（ h 理 ）之之差值差值称为水准路线的称为水准路线的 高差闭合差高差闭合差. .用用fhfh表示。即表示。即 fhfh= h= h测 测 - h - h 理 理 附合水准路线高差闭合差附合水准路线高差闭合差 fh= h测 -（H终 - H始） 闭合水准路线高差闭合差闭合水准路线高差闭合差 fhfh= h= h测 测 - -（ （H H终 终 - H - H始 始） ） 由于由于：H H终 终 = H = H始 始 因此：因此： fh= h测 支水准路线高差闭合差支水准路线高差闭合差 fhfh= h= h往 往 + h + h 返 返 或 fhfh= h= h往 往 - h - h 返 返 高差闭合差允许值高差闭合差允许值（限差（限差 ） 等外水准测量的高差闭合差的允许范围： 平地： fh容= 40 L mm 山地： fh容= 12 n mm 式中 L水准路线的长度，以Km为单位； n水准路线的测站总数。 一般规定：每公里多于16站为山地，反之为平地。 12 （二）水准路线高差闭合差的计算、调整和待定点高程的计算（二）水准路线高差闭合差的计算、调整和待定点高程的计算 1 、附合水准路线的计算 下图为一条等外水准路线的观测结果和已知A、B点高程，试进 行高差闭合差的计算、调整和待定点1、2、3点的高程计算。 1 2 3 A 76 .572 B 92.036 n1 =18站 n2=12站 n3=8站 n4=16站 h1=+9.826m h2= -4.411 h3=+3.525 h4=+6.576 计算步骤如下： （1）填写观测数据 即将上图中的观测数据，如点名、测站数、实测 高差、水准点的高程等，填入表2-2的相应栏中。 13 测 点 测站 实测高差 改正数 改正后高差 高 程 点 段 号 数 （m） （m） （m) （m） 号 1 2 3 4 5 6=4+5 7=7+6 8 1 2 3 4 A 1 2 3 B A 1 2 3 B 18 12 8 16 54 +9.826 -4.411 +3.525 +6.576 +15.516 76.572 92.036 (2) (2) 高差闭合高差闭合 差的计算差的计算 fh=hh测-(HB -HA) =15.516- (92.036- 76.572) =+0.052m 高差闭合差容许值的计算高差闭合差容许值的计算 fh容= 12 n = 12 54= 88 mm fh fh容 ，观测结果合格。 14 测 点 测站 实测高差 改正数 改正后高差 高 程 点 段 号 数 （m） （m） （m) （m） 号 1 2 3 4 5 6=4+5 7=7+6 8 1 2 3 4 A 1 2 3 B A 1 2 3 B 18 12 8 16 54 +9.826 -4.411 +3.525 +6.576 +15.516 -0.017 -0.012 -0.008 -0.015 -0.052 +9.809 -4.423 +3.517 +6.561 +15.464 76.572 92.036 （3 3） 闭合差的调整闭合差的调整 调整的原则 以闭合 差相反的 符号按各测段的长度 或测站数成正比例地 调整到各段高差上去 。 调整的公式为 Vi=( - fh / n) * ni （按测站） Vi =(- fh / L) * Li ( 按长度） 本例：每站改正= (-fh / n ) = - 52/54 =- 0.96mm 各段改正数分别为：VA1 = - 0.96 * 18 =- 17 mm V12 = - 0.96 * 12 = - 12 mm V23 = - 0.96 * 8 = - 8 mm V3B = - 0.96 * 16 = - 15 mm 将以上各改正数表2-2第5栏中。 检核：V = - V = - fhfh 14 测 点 测站 实测高差 改正数 改正后高差 高 程 点 段 号 数 （m） （m） （m) （m） 号 1 2 3 4 5 6=4+5 7=7+6 8 1 2 3 4 A 1 2 3 B A 1 2 3 B 18 12 8 16 54 +9.826 -4.411 +3.525 +6.576 +15.516 -0.017 -0.012 -0.008 -0.015 -0.052 +9.809 -4.423 +3.517 +6.561 +15.464 76.572 92.036 （4） 待定 点高程的算 根据A点的 高程和各段 改正后的高 差推算各待 定点高程 H1=HA+hA1= 76.572+9.809=86.381 m H2=H1+h12=86.381+(-4.423)=81.958m H3=H2+h23=81.958+3.517=85.475m 检核：HB=H3+h3B 85.475+6.561=92.036 14 86.381 81.958 85.475 2 2 闭合水准路线的计算闭合水准路线的计算 下图为一条等外水准路线的外业观测结果注记图，试下图为一条等外水准路线的外业观测结果注记图，试 进行高差闭合差的计算、调整和高程计算。进行高差闭合差的计算、调整和高程计算。 BM 88.686 1 2 3 n1=24站 n2=14站 n3=16站 n4=10站 h1=+3.820m h2= - 2.716m h3= - 2.852m h4= - 1.732m 计算步骤如下： （1） 填写观测数据于表2-3相应栏中 15 测 点 测站 实测高差 改正数 改正后高差 高 程 点 段 号 数 （m） （m） （m) （m） 号 1 2 3 4 5 6=4+5 7=7+6 8 1 2 3 4 BM 1 2 3 BM BM 1 2 3 BM 24 14 16 10 64 +3.820 -2.716 -2.852 +1.732 -0.016 +0.006 +0.004 +0.004 +0.002 +0.016 +3.826 -2.712 -2.848 +1.734 0 88.686 92.512 89.800 86.952 88.686 (2) (2) 高差闭合差的计算高差闭合差的计算 fh=hh测=-0.016m 高差闭合差容许值的计算高差闭合差容许值的计算 fh容= 12 n =1264= 96 mm fh fh容 ，观测结果合格 。 （3 3） 闭合差的调整闭合差的调整 调整的公式为 Vi=( - fh / n) * ni （按 测站） 本例：每站改正= -fh / n = +16/64 =+ 0.25mm, 则第一段改正数为： V1 = - 0.25 * 24 =+6 mm 其他各段改正数分别为 ： V2 = - 0.25 * 14 = +4 mm V3 = - 0.96 * 8 = +4 mm V 4= - 0.96 * 16 = +2 mm 将以上各改正数表2-3第5栏中 。 检核：V = - V = - fhfh （4） 待定点高程的计算 根据BM点的高程和各段 改正后的高差推算各待定点 高程 H1=HBM+h1= 88.686+3.826 =92.512m H2=H1+h2=92.512+(-2.712) =89.800m H3=H2+h3=89.800-2.848 =86.952m 检核：HB=H3+h4 86.952+1.734=88.686 16 3 3 支水准路线计算支水准路线计算 下图为等外水准路线的观测结果注记图，试进行高差闭合差 的计算、调整和高程计算。 BM6 86 .668 A B n1=8站 h1=+3.680m n2=17站 h2= - 5.375m h1= - 3.688m h2=+5.359m 计算步骤如下： （1）高差闭合差计算 fh=h往 + h 返 =(3.680-5.375) +(5.359-3.688) = - 1.695+1.671 = - 0.024 m fh容= 12 n = 12 25= 60mm 观测合格。 (2) 计算各段高差的平均值 每段高差平均值=h平 =（h往h返）/2 本例：第一段平均高差：h1平= 3.680-（-3.688） /2 =+3.684m 第二段平均高差：h2平= 5.375（5.359/2=5.367m (3) 高程的计算 HA=86.668+h1平=90.352m HB=HA+h2平 =90.3525.367=84.985m 检核： h平=HB H6 左边 3.684-5.367=-1.683m 右边 84.985-86.668=-1.683m 检查计算正确。 17 测 点 测站 往测高差 返测高差 平均高差 高 程 点 段 号 数 （m） （m） （m) （m） 号 1 2 3 4 5 6=4+5 7=7+6 8 1 2 BM A B BM A B +3.680 -5.375 -1.695 -3.688 +5.359 +1.671 +3.684 -5.367 -1.683 86.668 90.352 84.985 支水准路线高支水准