第2章,水准测量.doc

13第2章 水准测量在地形图的测绘和工程勘察设计及施工放样中，都需要测定地面点的高程。测定地面点的高程称为高程测量。它的方法可分为：1、水准测量（几何水准测量）用水准仪；2、三角高程测量(间接高程测量）用经纬仪；3、GPS高程测量（现代高程测量)用GPS仪；4、气压高程测量（物理高程测量)用高程计。 2-1 水准测量原理 要求：测量A，B两点间的高差 h思路：在A，B上竖立标尺，用水准仪构筑一条水平视线 该视线在两尺上截得读数a和b 则B比A高出 h=a-b注：高差h有正有负 2-2 水准仪和水准测量的工具一、水准仪等级(精度系列)： DS05 DS1 DS3 DS10型号下标：毫米数，表示1公里往、返测量的高差平均值的中误差(由于仪器引起的）。 构造：望远镜、 水准器、基座、支架（一）望远镜望远镜由物镜、对光透镜、十字丝分划板和目镜等部分组成。u 视准轴：望远镜物镜光心与十字丝交点的连线。 十字丝是用以瞄准目标和读数的，十字丝的交点和物镜光心的连线，称为望远镜的视准轴。u 望远镜的作用：提供一条瞄准目标的视线，将远处的目标放大，提高 瞄准和读数的精度u 调焦镜的作用：使远近不同的目标都能成象于十字丝面上。移动调焦镜称为物镜调焦。u 视差：如果目标象没有落在十字丝上，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。物镜调焦可以消除视差（二）水准器 分为： 圆水准管 长水准管管水准器-是个玻璃容器，其纵剖面上内侧呈圆弧形。刻划线对称中点处的切线就是水准管轴。“气泡居中”即水准管轴水平。圆水准器-是个玻璃容器，上面有同心圆的刻划。上盖的内表面是圆球形，同心圆圆心处的曲率半径就是圆水准器的轴。 “气泡居中”即水准器的轴（三）基座 其作用是支撑仪器上部并连接脚架。它主要由轴座、脚螺旋、连接板组成。连接板中心有一孔，用中心螺旋可以将整个仪器固定在三脚架上。通过脚螺旋并配合圆水准器，使仪器大致水平。 二、水准尺、尺垫u 直尺：双面(黑、红)水准尺, 尺常数4.687m、4.787m，用于三等以上水准路线测量。u 塔尺：可伸缩，伸足为3米、5米，用于一般工程测量。u 尺垫：转点立尺用。2-3水准仪的使用 一站水准测量程序安置-粗平-瞄准-精平-读数1、安置： 用连接螺旋把仪器固定在三架上。2、粗平： 使三脚架架头大致水平;转动螺旋使圆水准器的气泡居中3、瞄准: 用微动螺旋慢慢转动望远镜，直至精确瞄准目标为止（十字丝的纵丝靠近水准尺）。4、精平：用微倾螺旋使水准管气泡居中（符合气泡符合）5、读数：用十字丝的横丝在水准尺上读数。1、安置仪器 用连接螺旋把仪器固定在三脚架上，固定两个脚架，移动第三个脚架，使三脚架架头大致水平;转动脚使螺旋圆水准器的气泡居中。2、粗平 （左手拇指法则）气泡行走方向及是大拇指方向。3、瞄准: 用微动螺旋慢慢转动望远镜，直至精确瞄准目标为止（十字丝的纵丝靠近水准尺）调节目镜：照准明亮的物体（如白色的)调节目镜使之适合自己的视力（十字丝最清晰）；粗瞄准：转动仪器，利用望远镜外壳上准星瞄准目标； 精确瞄准：转动调焦螺旋使目标成象清晰，直至无“视差”。4、精平l 旋转微倾螺旋，同时从符合水准管观测窗中观察气泡，使气泡两端的像重合。l 微倾螺旋的旋转方向与左侧半气泡影像移动方向相同。5、读数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。口诀： 大数取区间； 小数从小读； 四位一起读2-4 水准测量的施工方法一、水准点 埋设在永久、固定的地点。 二、施测方法 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。hABhAB=h1+ h2+.+ hn =(a1-b1)+(a2-b2)+.+(an-bn)=Sa-Sb三、 测站检查1、两次仪器高法：塔尺不动，仪器升高（降低）100mm读数两次：第一次高差 h1=a1-b1第二次高差 h2=a2-b2两次高差之差 h1-h2=f=6mm最终高差 水准测量记录（两次仪器法）2、双面尺法： 仪器不动，塔尺换面。 红黑面读数差3mm第一次高差 h1=a1-b1 第二次高差 h2=a2-b2两次高差之差 h1-h2=f=5mm最终高差 水准测量记录（双面尺法）四、 成果检核 水准测量时，为了防止出现错误和误差积累，一般讲已知点和待定点组成一条水准路线，其形式有：1、 闭合水准路线由已知点BM1已知点BM1u 闭合水准路线的成果检核 h理 = 0u 但实际上总会有误差，高差闭合差不等于0，高差闭合差为： fh = h理2、 符合水准路线 由已知点BM1已知点BM2u 符合水准路线的成果检核 h理 = H终-H始u 如不相等，两者之差为高差闭合差fh= h理 ( H终-H始)3、 支水准路线 由已知点BM1某一待定水准点A，支水准路线要求进行往返观测。u 成果检核 往返观测高差代数和h往+h返理论上应为0；u 如不等于0，则高差闭合差为： Fh = h往+h返 各种路线形式的水准测量，其高差闭合差均不应超过规定容许值，各不同等级的水准测量高差闭合差也不同，等外水准测量的高差闭合差容许值规定为：平地 fh容=40L mm 山地fh容=40n mm 2-5 水准测量的内业计算 水准测量的外业测量数据，检核无误，可以进行内业计算。一、 符合水准路线成果计算A123B+2.331m1.6km+2.813m2.1km-2.244m1.7km+1.430m2.0kmHA=45.286mHB=49.579m1、高差闭合差计算高差闭合差的允许值L-以公里为单位 fh fh容 故其精度符合要求。2、 闭合差的调整 n 调整原则：按测段距离（或测站数）成正比例，反符号改正到各相应的高差上， 按距离 i= -fh/i按测站数 i= -fh/nnin 改正后高差 = 实测高差 + 高差改正数 h改 = hivin 计算各点的高程 高程 = 已知点高程 + 改正后高差 Hi = hi +h改 二、闭合水准路线成果计算闭合水准路线各段高差代数和应等于0，如不等于0，其代数和即为闭合差fh， 即fh=h测。fhfh容时，可进行闭合水准路线的计算调整，其步骤与符合水准路线相同。二、 支水准路线成果计算 对于支水准路线取其往返高差的平均值作为成果，高差的符号应以往测为准，最后推算待定点的高程。2 - 8 其他水准仪简介一、精密水准仪 两个重要条件：精密水准仪：提供精确的水平视线；精密水准尺：刻度精确（铟钢带水准尺）能读得精确的读数， 每公里中误差1mm。 特点：1、 水准仪灵敏度高 水准仪格值达到510/2mm。 采用微倾式结构和符合水准仪棱镜组能精确地完成精平。2、 望远镜放大率大，孔径大 放大率V在40倍以上，孔径D大于50mm，照准精度高。3、 望远镜结构严密，视准轴变化小 有隔热罩4、装有平行玻璃板测微装置： 测微范围10（5）mm，测微器刻度100格，格值为0.1（0.05）mm，可估读至0.01（0.005）mm 原理： 转动微动螺丝，改变平行玻璃板的倾斜角度，可使视线作上下平移，平移量在测微分划尺上读数。二、 自动安平水准仪的原理自动安平水准仪不是将望远镜的视准轴自动处于水平位置，而是借助于安装在仪器内部的补偿装置，随时能补偿上述偏移的距离，从而得出正确的读数。原理： 自动补偿 悬挂棱镜组，悬挂线始终垂直； 补偿器 使光线自动调整为水平；三、激光水准仪u 激光具有射程远、亮度高、方向性强、单色性好等优点。u 有氦 - 氖激光器发射出红光；u 其原理是在望远镜内，