第三章-水准测量PPT课件

2020/6/1,.,1,上讲回顾,第二章距离测量与直线定向,第一节距离测量,第二节直线定向,2020/6/1,.,2,第三章水准测量,第一节水准测量原理,第二节水准测量仪器和工具,第三节水准仪的使用,第四节水准测量的外业,第五节水准测量的内业,2020/6/1,.,3,1.地面点的高程,地面点的高程,2020/6/1,.,4,2.高程系统与高程基准,我国国家高程系统：黄海高程系我国国家高程基准：1985年国家高程基准,我国取青岛附近黄海平均海水面为大地水准面；人为而定，相对稳定(我国1956年取前6年的平均潮位作为大地水准面；1985年取1953年1979年共26年观测的平均潮位作为大地水准面)；水准原点建在青岛市内，作为我国的国家高程基准。1956年高程基准的高程为72.289米，1985年高程基准的高程为72.260米。,高程系统与高程基准,2020/6/1,.,5,3.4.高程系统、等级,水准测量的等级分一、二、三、四等（按精度要求、控制范围）,一等水准测量:仅在国家等级中存在作为国家的高程控制,建立统一的高程基准;科学研究(地壳形变、地面沉降、精密测量）,二等水准测量:作为大城市的高程控制；地面沉降；精密工程测量,三、四等水准测量:作为小地区的高程控制；普通工程测量图根水准（普通水准）,2020/6/1,.,6,第三章水准测量,高程测量:测量地面上各点高程的工作。,一、水准测量水准测量是应用仪器提供水平视线进行度量，比较两点间的高差。二、三角高程测量三角高程测量是应用仪器和工具，根据两点间的距离D和竖直角，应用三角原理，两点间的高差h可按公式hDtan求得。三、气压高程测量气压高程测量应用大气压强随地面高程不同而改变的原理，应用气压计测出地面上两点的大气压强，计算出两点间的高差。12M/1MM,2020/6/1,.,7,一、水准测量原理水准测量的原理是借助水准仪提供的水平视线，配合水准尺测定地面上两点间的高差，然后根据已知点的高程来推求未知点的高程。,第一节水准测量原理,-后视读数,-前视读数,2020/6/1,.,8,二、计算高程的方法（一）由高差计算高程B点（未知点）的高程等于A点（已知点）的高程加上两点间的高差。即HB=HA+HAB=HA+(a-b)(二)由视线高程计算高程由图3-1可知，A点高程加后视读数等于仪器视线的高程，设视线高程为Hi，即Hi=HA+a则B点高程等于视线高程减去前视读数，即HB=Hi-b=(HA+a)-b,第一节水准测量原理,2020/6/1,.,9,第二节水准测量仪器和工具,水准测量所使用的仪器为水准仪，所使用的工具为水准尺和尺垫。一、水准仪主要由望远镜、水准器及基座三个部分组成。,2020/6/1,.,10,2020/6/1,.,11,第二节水准测量仪器和工具,2020/6/1,.,12,（一）望远镜主要用途：瞄准目标并在水准尺上读数。,十字丝：刻在玻璃板上的两条相互垂直的细丝。由竖丝、横丝和视距丝。用于照准尺子和读数。视准轴：十字丝中心和物镜光心的连线。（水平视线）,2020/6/1,.,13,水准仪上的水准器是用来指示视线是否水平或竖轴是否竖直的。水准器分圆水准器和水准管两种。,圆水准器,水准管,（二）水准器,2020/6/1,.,14,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,2020/6/1,.,15,符合棱镜系统把水准气泡两端成象在一起便于观察。若直接用肉眼观察则因为玻璃有厚度，斜视时会产生视差要同时观察气泡的两端才能判断气泡是否居中用符合棱镜系统观察，可以避免上述缺点。判断“气泡居中”的精度约可提高一倍。,观察窗,2020/6/1,.,16,水准尺：水准尺按尺面分为单面尺和双面尺两种；按尺形分为直尺、折尺、塔尺等三种。1直尺：黑面尺红面尺直尺必须成对使用以检核读数。2折尺3塔尺,二、水准尺,三、尺垫,2020/6/1,.,17,第三节水准仪的使用一、安置仪器高度适中、大致水平、踩入土中、固定架上二、粗略整平：用脚螺旋将圆水准器居中。,左手拇指旋转脚螺旋的运动方向，就是气泡移动的方向。,2020/6/1,.,18,1调节目镜2初步瞄准3对光和瞄准4清除视差,三、瞄准水准尺,2020/6/1,.,19,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。,2020/6/1,.,20,一般的望远镜只需望远，不需瞄准。所以有物镜，目镜（加调焦镜）即可。测量望远镜要能瞄准。所以要有十字丝。目标的象与十字丝重合即瞄准。,2020/6/1,.,21,视准轴：十字丝分划中心与物镜光心的连线。物镜的作用：把目标成象（拉近）。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，目镜可以前后调节，称为目镜调焦。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。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。,测量望远镜,2020/6/1,.,22,四、精平：右手拇指旋转微倾螺旋方向与左侧半气泡影像的移动方向一致。,五、读数：从上向下读数，读出米、分米和厘米，估读至mm,2020/6/1,.,23,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,2020/6/1,.,24,瞄准与读数,水准测量的瞄准与读数,a,2020/6/1,.,25,满足三条件水准关轴平行于视准轴圆水准器轴平行于仪器竖轴十字丝横丝垂直于仪器竖轴,2020/6/1,.,26,自动安平水准仪原图,四、自动安平水准仪,（一）自动安平水准仪的特点,1、没有水准管和微倾螺旋；望远镜和支架连成一体2、测量时，只需粗平,2020/6/1,.,27,自动安平水准仪原图,四、自动安平水准仪,（二）自动安平水准仪基本原理,2020/6/1,.,28,2.自动安平补偿器结构,自动安平补偿器结构,2020/6/1,.,29,两个摆动棱镜的补偿器,两个直角棱镜是补偿器的摆动部分。镜筒倾斜时水平光线与其竖平面不正交，从而使光线在棱镜系统中产生折射，最后把水平光线导至十字丝中心。,2020/6/1,.,30,Koni007自动安平水准仪,ZeissKoni007自动安平水准仪,2020/6/1,.,31,上讲回顾,第一节水准测量原理,第二节水准测量仪器和工具,第三节水准仪的使用,2020/6/1,.,32,2,1、水准点和转点：（1）水准点：用水准测量方法测定的高程控制点（用BM表示）。分为永久性和临时性两种。（2）转点：由于两个水准点之间的距离较远或高差很大，安置一次仪器无法测得两点高差，这时就需要设置转点。转点只起传递高程作用，无需知道其高程。（用TP表示）,第四节水准测量的外业,2020/6/1,.,33,h1=a1-b1h2=a2-b2hn=an-bn,B点高程HB为HB=HA+hAB,第四节水准测量的外业,2020/6/1,.,34,第四节水准测量的外业,二、水准测量的检核1变更仪高法：要求：（1）仪器变更高度大于10cm；（2）两次所测高差应不大于6mm。,2020/6/1,.,35,2020/6/1,.,36,3双面尺法：,校核:(1)a红-a黑=K,K-常数4.687(4.787)m要求:(a红-a黑)-K4mm(2)h黑=a黑-b黑，h红=a红-b红0.100m要求:h黑-h红6mm,2020/6/1,.,37,2020/6/1,.,38,地球曲率和大气折光的影响原理,(1)地球曲率的影响,(2)大气折光的影响,(3)地球曲率与大气折光的综合影响,2020/6/1,.,39,当Da=Db时h,如何消除地球曲率和大气折光的影响？中间法,考虑水准面弯曲,2020/6/1,.,40,1.仪器误差:（1）仪器校正不完善的误差视准轴与水准管轴不平行的误差，此误差的影响与距离成正比，只要使仪器安置到距前、后视距离相等处，在高差计算中就可消除或减小此误差的影响。（2）对光误差对光不完善使水准尺的成像与十字丝面不重合，造成读数误差。观测时，只要将仪器安置在前、后视等距离处，读完后视转向前视时，不必重新对光，即可消除此项误差。（3）水准尺误差水准尺刻划不准确，尺长变化、弯曲等，会影响水准测量的精度，因此，水准尺需经过检验才能使用。一对水准尺的零点差，可在一测段中使测站数为偶数的方法予以消除。,水准测量的误差及注意事项,2020/6/1,.,41,2观测误差（1）整平误差（2）调焦误差（3）估读误差（4）水准尺倾斜误差3外界条件影响（1）水准仪、水准尺下沉误差,在土地比较松软地区进行水准测量，观测过程中会产生仪器或尺垫下沉的误差。若水准仪在测站上随安置时间的增加而下沉，采用“后前前后”的观测程序可减少仪器下沉对高差的影响。消除水准尺下沉的影响，办法有：踩实尺垫；观测间隔间将水准尺从尺垫上取下，以减小下沉量；采用往返观测，取高差平均值的方法可减弱其对高差影响。,2020/6/1,.,42,（2）地球曲率和大气折光的影响从理论上讲，只有当仪器的视线与大地水准面平行时，才能测出两点间的正确高差。由于大气折光的影响，视线并非是水平的，将因折射而发生向地面弯曲。为了减少大气折光的影响视线应高出地面0.3m、选择合适的天气及避开不利的环境。,（3）日照及风力引起的误差因为光照会造成仪器各部分受热不均使轴线关系改变，风大时会使仪器抖动、不易精平等。消除和减弱其影响的方法是选择好的天气测量，给仪器打伞遮光等。,2020/6/1,.,43,水准测量注意事项,1、水准测量过程中应尽量保持前后视距基本相等2、仪器脚架要踩牢，观测速度要快，以减少仪器下沉；3、估读要准确，读数时要仔细对光，消除视差；4、检查塔尺相接处是否严密，消除尺底泥土；5、视线不宜过长，一般不大于75cm；视线离地面高度一般不小于0.2m；6、记录员要复诵；7、记录要原始；8、测量计算必须检核。8、仪器不能让雨淋或烈日暴晒，应撑伞遮挡；,2020/6/1,.,44,主要内容：水准路线闭合差的计算和分配水准点高程的计算,第五节水准测量的内业,2020/6/1,.,45,一、内业处理步骤1.检查外业手薄2.计算闭合差3.分配闭合差4.计算水准点高程,第五节水准测量的内业,2020/6/1,.,46,第五节水准测量的内业二、水准测量闭合差的计算1闭合水准路线高差闭合差fh的计算公式为：fh=h测=0等外水准测量高差闭合差的容许值为：fh允=12mm或40mm式中：n水准路线的测站数L水准路线的长度，km,2020/6/1,.,47,2附合水准路线,高差闭合差fh的计算公式为fh=h测-（H终-H始）,第五节水准测量的内业,2020/6/1,.,48,3支水准路线,闭合差fh=h往+h返闭合差的容许值与闭合水准路线相同。按测站计算闭合差时，n为往测（或返测）的站数和,L取支水准路线的单程距离，以km为单位。,第五节水准测量的内业,2020/6/1,.,49,1.支水准路线取每段往返测高差绝对值的平均值，作为该段的高差值，但高差的符号应以往测的符号为准。2.闭（附）合水准路线闭合差的按测站数或距离成正比例进行改正，改正数的符号应与闭合差的符号相反，改正后的高差总和应等于零。根据已知点的高程和改正后的高差，依次计算各点的高程。,三、水准路线闭合差的分配,或,3.检核：,2020/6/1,.,50,四、水准点高程的计算,1.计算闭合差2.计算改正数和改正后高差3计算高程,2020/6/1,.,51,（一）精密水准尺,水准尺：因瓦钢+分划式,第六节精密水准仪和电子水准仪,一、精密水准仪和水准尺,2020/6/1,.,52,第六节精密水准仪和电子水准仪,DS1DS0.5格值小(=710)，气泡长、大，符合精度高；望远镜放大倍率高（3040），瞄准精度高（15/V）微动螺丝精细，望远镜微倾对高度的影响小测微器读0.1mm,估读0.01mm,（二）精密水准仪,读数：瞄准+平行玻璃板+测微分划尺,2020/6/1,.,53,精密水准仪和水准尺,水准尺：因瓦钢+分划式读数：瞄准+平行玻璃板+测微分划尺,2020/6/1,.,54,精密水准仪、水准尺,WILDN3、精密水准尺,WILDN3威特精密自动安平水准仪,精密水准尺,2020/6/1,.,55,精密电子水准仪TrimbleDINI12,2020/6/1,.,56,精密电子水准仪LeicaDNA03,2020/6/1,.,57,精密光学水准仪ZeissNi004（10台）,2020/6/1,.,58,精密水准仪读数图,读数：197150,测微器读数窗,水准器视窗,楔型丝,2020/6/1,.,59,平行玻璃板测微装置,平行玻璃板