[理学]第2章 水准测量.ppt

第2章水准测量 2 1水准测量的基本原理 2 2水准测量的仪器和工具 2 3微倾式水准仪的使用 2 4水准测量 2 6水准测量的成果计算 2 7微倾式水准仪的检验与校正 2 5水准测量的误差及注意事项 2 8自动安平水准仪和数字水准仪简介 第二章水准测量 高程测量 HeightMeasurement 方法分类高程 高差 测量是测量最基本的三项工作之一 根据使用仪器和施测方法的不同 可分为 1 水准测量 leveling 最常用 2 三角高程测量 trigonometricleveling 常用于全站仪 经纬仪测高程 3 气压高程测量 airpressureleveling 4 GPS测量 GPSleveling 一 基本原理利用水准仪提供的 水平视线 测量两点间高差 从而由已知点高程推算出未知点高程 2 1水准测量基本原理 A 后视点a 后视读数B 前视点b 前视读数 例1 已知点A的高程为HA 52 623m 后视读数a 1 571m 前视读数b 0 685m 求B点高程 根据高程测量原理 hAB a b 1 571 0 685 0 886mB点高程为 HB HA hAB 52 623 0 886 53 509m 例2 已知A点高程HA 23 518m 要测出某水平场地待定点1 2 3的高程 在安置一次仪器需求出几个点的高程时 视线高法比高差法方便 因而视线高法在地形测量和施工测量中被广泛采用 视线高程Hi HA a 23 518 1 563 25 081m各待定点高程分别为 H1 Hi b1 25 081 0 953 24 128mH2 Hi b2 25 081 1 152 23 929mH3 Hi b3 25 081 1 328 23 753m 问题 在水准测量中 若后视点A上的读数a大于前视点B上的读数b 则A点和B点 哪点高 为什么 4 转点TP turningpoint 的概念 当地面上A B两点间距离较远或高差太大 放置一次仪器不能测定其高差时 就需设置若干个转点 将AB分为n段 测得各段高差为h1 h2 hn 则有 hAB h1 h2 hn a1 b1 a2 b2 an bn a b 2 2水准测量仪器和工具 DS3微倾式水准仪的构造 1 望远镜 telescope 物镜目镜十字丝 上 中 下丝 三个部分组成 一 水准仪 level 组成 请看DS3水准仪图片 DS3水准仪及水准尺 圆水准器 circularbubble 用于粗平 水准管 bubbletube 用于精平 特性 气泡始终位于高处 3 基座 tribrach 2 水准器 bubble 水准器 管水准器 水准管零点 水准管轴 水准管分划值 符合水准管 圆水准器 圆水准器零点 圆水准器轴 圆水准管分划值 二 水准尺 levelingstaff 主要有单面尺 双面尺和塔尺 1 尺面分划为1cm 每10cm处 E字形刻划的尖端 注有阿拉伯数字 2 双面尺的红面尺底刻划 一把为4687mm 另一把为4787mm 黑面均为零 三 尺垫 staffplate 只能放在转点上 以防水准尺下沉 请看水准尺及尺垫图片 DS3水准仪及水准尺 微倾式S3水准仪器 2 3水准仪器使用 打开三脚架并使高度适中 目估使架头大致水平 脚架伸缩螺旋拧紧适度 架腿安置稳固 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 安置方法 操作程序 安置仪器 粗平 瞄准 精平 读数 二 粗平调节脚螺旋 使圆水准气泡居中 1 方法 对向转动脚螺旋1 2 使气泡移至1 2方向中间 转动脚螺旋3 使气泡居中 图形 粗平的操作方法示意图 2 规律 气泡移动方向与左手大拇指运动的方向一致 三 瞄准 1 方法 先用准星器粗瞄 再用微动螺旋精瞄 2 视差 概念 眼睛在目镜端上下移动时 十字丝与目标像有相对运动 产生原因 目标像平面与十字丝平面不重合 消除方法 反复交替调节目镜和物镜对光螺旋 转动照准部使准星 照门 目标 尺 共一线 然后制动望远镜 水准尺 转动物镜调焦螺旋 使目标成像清晰 转动水平微动螺旋使目标的对称中心与竖丝重合 或在竖丝附近 将望远镜对准明亮目标 旋转目镜 使十字丝成像清晰 三 精平 1 方法 如图所示 调节微倾螺旋 使水准管气泡成像抛物线符合 2 说明 自动安平水准仪 compensatorlevel 不需进行精平 精平 转动微倾螺旋使符合水准管气泡符合 即成U形 四 读数 精平后 用十字丝的中丝在水准尺上读数 1 方法 米 分米看尺面上的注记 厘米数尺面上的格数 毫米估读 2 规律 读数在尺面上由小到大的方向读 故仪器若成倒像的 从上往下读 若成正像 即从下往上读 图形 水准仪读数实例 4 水准仪读数实例 6 252 1 477 0 725 一 水准点 BenchMark 通过水准测量方法获得其高程的高程控制点 称为水准点 一般用BM表示 有永久性和临时性两种 水准点示意图 2 4水准测量的方法 二 水准路线 levelingline 1 闭合水准路线 closedlevelingline 由已知点BM1 已知点BM12 附合水准路线 annexedlevelingline 由已知点BM1 已知点BM23 支水准路线 spurlevelingline 由已知点BM1 某一待定水准点A 图形 水准路线布设形式 3 支水准路线 1 闭合水准路线 2 附合水准路线 三 水准测量的实施 外业 1 观测要求 前进方向 1 水准仪安置在离前 后视距离大致相等之处 2 为及时发现错误 通常采用 两次仪器高法 或 双面尺法 两次仪器高法 高差之差h h 5mm 水准测量的方法 测站观测方法 双仪高法 a b a b 为进行测站检核 各测站的观测采用两次仪器高法或双面尺法 水准测量的方法 测站观测方法 双面尺法 双面尺法 是仪器高度保持不变 分别对尺子的黑面 红面进行观测 观测程序 后 后 前 前 黑 红 黑 红 黑红高差 相差100mm 双仪高法记录计算 1134 1134 1677 1677 0 543 1011 1011 1554 1554 0 543 高差 m 0 543 平均高差 m 1444 1444 1324 1324 0 120 1624 1624 1508 1508 0 116 0 118 1822 1822 0876 0876 0 946 1710 1710 0764 0764 0 946 0 946 A 1 2 3 查看记录计算 点击相应数据和计算栏标题 2 5水准测量的误差及注意事项 水准测量的误差来源与减弱措施 一 计算高差闭合差 closingerror 公式 故对于闭合水准路线 有 对于附合水准路线 有 2 6水准测量的成果计算 二 分配高差闭合差 1 计算高差闭合差的容许值 tolerance 对于普通水准测量 式中 fh容 高差闭合差限差 单位 mm L 水准路线长度 单位 km n 测站数 单位 个 2 分配原则 按与距离L或测站数n成正比原则 将高差闭合差反号分配到各段高差上 相加得各段改正后的高差 三 计算各待定点高程将改正后的高差和已知点的高程相加 计算各待定点的高程 五 水准测量成果整理实例 例 如图 某附合普通水准路线观测成果如下 BM A和BM B为已知高程的水准点 1 2 3点为待定点 路线上方的数字为测得的高差 以m为单位 路线下方数字为该段路线的长度 以km为单位 试计算1 2 3点的高程 第一步计算高差闭合差 第二步计算限差 故可进行闭合差分配 例题解算 Page1 第三步计算每km改正数 例题解算 Page2 第四步计算各段高差改正数 第五步计算各段改正后高差后 计算1 2 3各点的高程 改正后高差 改正前高差 改正数Vi 四舍五入后 使 故有 V1 8mm V2 11mm V3 8mm V4 10mm 例题解算 Page3 故可得 H1 HBM A h1 V1 45 286 2 323 47 609 m H2 H1 h2 V2 47 509 2 802 50 411 m H3 H2 h3 V3 50 311 2 252 48 159 m HBM B H3 h4 V4 48 059 1 420 49 579 m 检核 用EXCEL软件程序计算水准路线 一 圆水准器的检验与校正 二 十字丝的检验与校正 三 水准管轴的检验与校正 2 7水准仪的检验与校正 圆水准器的检验与校正 安置联接好仪器 转动脚螺旋使水准仪圆气泡居中 旋转仪器180 若气泡仍居中则不需校正 若气泡不居中则需校正 检验方法 此时水准器轴与铅垂线夹角为2 设竖轴与水准器轴夹角为 气泡返回偏离总量的一半 圆水准器轴平行于仪器竖轴的检验与校正 水平线 铅垂线 圆水准器的检验与校正 校正方法 在检验的基础上 先调整脚螺旋 使水准气泡向居中位置移动偏离量的一半 调整圆水准器三个校正螺丝 使气泡居中 此项检验与校正需重复进行 十字丝的检验与校正 检验方法 校正方法 需校正 不需校正 A B 水准管轴的检验与校正 检验方法 A B 水准管轴的检验与校正 校正方法 2 8自动安平 精密 电子水准仪简介 一 自动安平水准仪 compensatorlevel 1 原理 望远镜的光路上加有一个补偿器 请看自动安平水准仪照片 二 精密水准仪 preciselevel 1 精密水准仪 提供精确