水准仪使用方法及原理.ppt

2 1水准测量原理 1 水准测量基本原理目的 测定两点的高差仪器 水准仪原理 利用水准仪提供的水平视线对竖立在两点之间的水准尺进行观测 并通过其中一个点 M点 的高程推算另一个点 N点 的高程 2 水准测量观测方法 1 高差法 在M N两点间安置水准仪 在M N两点分别竖立水准尺 利用水准移的水平视线分别读取M点 N点上的读数a b 则两点的高差为 则N点的高程HN为a 后视读数 后视观测读数 b 前视读数 前视观测读数 M 后视点N 前视点 永远是后视减前视 2 视线高法 单站多测法 安置一次仪器可以测算多个点高程的方法 首先算出水准仪的视线高程Hi 然后分别计算出各个点的高程 bj为第j个前视点的读数 Hj为第j个前视点的高程 这种方法常用于路线纵断面测量 3 连续水准测量 路线水准测量 应用前提 两待测点之间距离较远 高差较大 或中间有障碍 方法 加设若干个临时立尺点 称为转点ZD 依此测定相邻两个点的高差 取各高差的代数和即得到起终两个点的高差 则M N两点的高差为 4 提高精度的观测方法 中间法 观测 各测站前 后视线长度大致相等 2 2水准仪 1 水准仪 提供水平视线 平行大地水准面 的设备2 水准仪类型 1 微倾式水准仪 2 自动安平水准仪 3 电子水准仪3 水准仪的表示方法 国产仪器 DSn D表示大地测量S表示水准仪 n为数字表示仪器精度 数值n越小 表示仪器精度越高 如DS0 5 表示每公里往返测量高差中数的偶然中误差小于或等于0 5mm 4 常用水准仪的等级划分及主要用途 5 水准仪的主要结构组成主要为三部分 1 望远镜 2 水准器 3 基座其中望远镜为主要组成部分 下图为WILDNAK 0X型水准仪 由北京测绘仪器厂组装 6 望远镜组成及其成像原理 望远镜由物镜 目镜 对光凹透镜和十字丝四个主要部分组成 成像原理 目标经过物镜和对光凹透镜的作用 在镜筒内造成倒立 缩小的实像 通过调节对光凹透镜 就可以使像清晰地成在十字丝平面上 望远镜的放大倍数 视准轴 目镜的作用 放大 人眼经过目镜 可以看到目标的小实像与十字丝一起放大了的虚像 十字丝的作用 提供照准目标的标准 其中心交点和物镜光心的连线称为视准轴 即视线 玻璃片上的上 下短丝称为视距丝 水准测量就是当视线水平时 用中间横丝截取水准尺读数 视准轴 十字丝中央交点和物镜光心的连线 水准仪四条轴线之一 竖轴 望远镜底部与基座相连的轴的中心线 水准仪四条轴线之一 7 水准器 1 水准器的用途 衡量视线是否水平 竖轴是否铅垂的标志 2 水准器种类 水准盒及水准管水准盒用于粗调整平 水准管则用于精密整平 3 水准盒轴线 水准盒顶面中心 水准盒零点 的球面法线 水准仪四条主要轴线之一 4 水准管轴线 过水准管圆弧中心点 水准管零点 与顶面圆弧内壁相切的直线 水准仪四条主要轴线之一 5 水准器灵敏度 用分划值表示 即当气泡移动2mm时 水准盒 管 轴相应倾斜的角度 8 水准尺 用途 用于水准测量的目标点观测种类 塔尺和板尺两种 塔尺是可以伸缩的塔尺一般长3米 由三节组成 板尺一般2米 水准尺的刻度与标注 精度比较 板尺精度高于塔尺 用途 板尺一般常用于三 四等水准测量 而塔尺则用于等外水准测量 使用注意事项 使用前应认清尺子刻划线与数字之间的位置关系 是否为正 倒数字 尺底的数值 对于塔尺 当使用两节以上时应注意两节接口位置是否对准 卡簧是否卡住 2 3水准仪使用方法 仪器安放整平 对光照准消除视差 照准读数 三角架脚螺旋 目 物镜对光螺旋 脚架张开角度勿太大或太小 不可对准太阳 水平微调螺旋 刻度大小正 倒像 注意 如何辨别及消除视差 用脚螺旋整平仪器 视差存在的根本原因 目标像和十字丝分划板不重合 水准尺读数方法 2 375m 2 4水准测量的实施 1 水准点及其选择水准测量必须要有已知水准点 即其高程已知的点 用BM表示 如BM0 BM1等 水准点选择 结合测区内水准点的分布情况 被测点的分布以及地形地势情况 所采取的路线形式选择 水准点类型 永久性和临时性水准点制成 依永久性及临时性水准点而制做 2 水准路线布置 1 闭合水准路线高差闭合差 2 附合水准路线高差闭合差 附合水准路线 闭合水准路线 3 3 支水准路线 从一水准点出发 沿线测量各待定点 其线路既不闭合到原来的已知点 也不附合到另一已知点 而是通过往返观测来检查观测差 理论上往返高差应为绝对值相等而符号相反 4 结点水准网 由若干条单水准路线相互连接而成的图形 可分为附合水准网及独立水准网 3 水准测量施测 1 观测与记录 采用连续水准路线测量方法进行测量 点与点之间的距离大小取决于通视条件 读数清晰度以及保证视线在尺子范围内 一般为50 100米 注意 待测点必须要立尺观测 对每一测站分别记录后视读数及前视读数 注意 记录方法 2 测量结果校核 1 计算校核 检查计算结果有无错误 高差计算结果 采用公式是否正确等 2 测站校核 对每一站的观测和记录都及时地在现场进行校核 校核方法有 变动仪器高法 双面尺法或双仪器法 3 路线校核 根据计算的闭合差 与规定的允许误差比较 判断观测精度是否合格 平地 L为水准路线总长度km 山地 n为测站总数 4 水准测量的高程计算 1 高差闭合差计算计算闭合差及闭合差允许值 写在 路线校核 栏内 2 高差闭合差分配及高程计算当导线闭合差满足技术要求时 可进行闭合差分配 分配的原则 改正数v与测站数n 或路线长度L 成正比 与闭合差反号 即各点高程值H0 已知点的高程 Hi为改正前的高程值 2 5水准测量的误差来源及削减措施 仪器误差 水准仪 水准尺 观测误差 视差 估读 气泡 尺倾斜 外界条件影响 设备下沉 地球曲率 大气折光等 1 校正仪器2 偶数测站数观测 1 消除视差2 相同人观测3 严格调平仪器4 立尺竖正 1 往返观测取平均2 控制前后视点距离3 选择良好气候观测4 视线尽量高于地面 2 6水准仪校验 1 水准仪轴线几何关系 1 水准盒轴平行竖轴 2 十字丝横丝垂直竖轴 3 水准管轴平行视准轴 2 检验方法 1 检验水准盒轴与竖轴是否平行 调平水准盒气泡居中 然后旋转望远镜180度 若气泡依然居中则两轴平行 2 检验十字丝横轴与竖轴是否垂直 将十字丝横丝左端对准某一目标 旋转水平微动螺旋使目标移到十字丝的右端 若目标依然位于十字丝横丝上则表明两轴垂直 3 检验水准管轴是否平行视准轴 在已知高差的两点间架设仪器 并使仪器距两点之间的距离悬殊 首先在其中一个点立尺观测读数a 并根据a计算出仪器对另一点的应该读数b 然后对其进行观测读数得b 利用b b及两测点之间的距离DMN可以计算出两轴线的夹角 单位为秒 若 大于20秒不平行 2 7其它用于水准测量的仪器 1 精密水准仪光学测微器 精密水准尺2 自动安平水准仪自动补偿装置 补偿视准轴出现轻微倾斜带领的误差 3 电子水准