工程测量yd32

,内容回顾,水准测量原理水准仪的结构：三部分水准尺：直尺，双面注记，红黑面差常数：4.687，4.787DS3级微倾式水准仪的操作步骤：安置粗平瞄准精平读数自动安平式水准仪的操作步骤：安置粗平瞄准读数,一、数字水准仪自动安平水准仪+分光镜+探测器+条码标尺+图像处理系统二、特点：1.读数客观；2.精度高；3.速度快；4.效率高。,3.4数字水准仪（电子水准仪）,TrimbleDiNi12数字水准仪,数字水准仪及条形码尺,条码水准尺,配套使用的是按一定规则编码的条码水准尺，它的反面是普通的水准尺刻划，因此，也可进行普通水准测量。条码水准尺一种是铟瓦带尺，其长度多为1m、2m和3m，正面刻有条码，反面无刻划；一种是用玻璃钢或铝合金制成双面尺，正面为条码分划，反面为区格数字分化，其长度多为4m和5m的多节尺。编码法：二进制、4（16）进制、周期循环码、双向随机码,望远镜,基座脚螺旋,自动安平补偿器,调焦螺旋制动、微动螺旋,调焦发送器：计算概略视距值；补偿监视器：监测安平补偿器的工作状态分光镜：将由物镜进入的光分为可见光和红外光行阵探测器：识别水准尺上的条码，进行读数,三、电子水准仪基本构造,四、数字水准仪的读数原理,当用望远镜照准标尺并调焦后，标尺上的条形码影像入射到分光镜上；分光镜将其分为可见光和红外光两部份，可见光影像成像在分划板上，供目视观测；红外光影像成像在CCD线阵光电探测器上(探测器长约6.5mm，由256个口径为25m的光敏二极管组成，一个光敏二极管就是线阵的一个像素)，探测器将接收到的光图像通过A/D转换数字信号；传送给仪器的处理器，通过与机内事先存储好的标尺条形码本源数字信息进行相关比较，当两信号处于最佳相关位置时，即可获得水准尺上的水平视线读数和视距读数，最后将处理结果存储并送往屏幕显示。解码：相关法、几何法、相位法,相关法原理,几何法原理,四进制码、16进制编码,粗读数,精读数-视线高-视距,五、使用方法,液晶显示窗,数据存储卡,控制键盘,六、激光水准仪,DSJ3系列是在普通DS3水准仪上加设一套半导体激光发射系统，为DS3水准仪提供了一条可见的红色水平激光束。它与原水准仪望远镜视准线保持同轴、同焦。,广泛地用于隧道挖掘、管道铺设、水坝工程、船舶制造、飞机制造、大型机械安装、桥梁施工、各种室内装潢等平面操平。,3.5水准测量方法,一、水准测量外业选线（levelline）埋设水准点（benchmark）外业观测（observation）,1.水准路线:单一水准路线、水准网,附合水准路线,闭合水准路线,支水准路线,单一水准路线：,水准网,单节点附合网,多节点独立网,2.水准点,用水准测量方法建立的高程控制点(BenchMark)。常以BM表示,其顶部通常为凸起的半球面,用于放置水准尺。永久性：国家、城市等级水准点临时点：工程用水准点,点之记,3.观测步骤：一个测站上的观测程序,距离起点A大约100米处，选定转点TP1的位置安置仪器于A、TP1中间，距离A、TP1等距离处立水准尺于后视A点、前视TP1点上观测后视尺、前视尺读数：粗平、瞄准、精平、读数，(后视读数a1,前视读数b1)记录并计算高差,第一测站高差：h1=a1-b1,其余测站以此类推,h2=a2-b2.hn=an-bn,各式相加得：h=a-b,未知点高程：HB=HA+h,记录和计算基本格式,1.364,0.979,1.259,0.712,1.278,0.566,0.653,1.864,+0.385,+0.547,+0.712,-1.211,+0.433,54.206,54.639,4.554,4.121,二、水准测量的检核,计算检核：检查计算错误h=a-bHB-HA=h测站检核：检查观测误差和记录计算错误双仪高法：变动仪高法双面尺法：红黑面尺法线路成果检核：检查成果观测误差和记录计算错误高差闭合差是否满足精度要求,2.测站检核两次仪器高法（双仪高法）,a1,b1,a2,b2,h1=a1-b1,h2=a2-b2,如果：f=h1-h2=6mm那么：hAB=(h1+h2)/2,A,B,双仪高法图示,水准测量记录（两次仪器高法）,2.测站检核双面尺法,h1=a1-b1,h2=a2-b2,f=h1-（h20.100）6mm,hAB=(h1+h20.100)/2,如果：,那么：,两尺常数不一致时，考虑两尺常数差0.100米。,水准测量记录（双面尺法）,测站,水准尺读数,点号,后视,前视,高差,(h),平均高,差,改正后,高差,高,程,（,H,）,1,A,1125,10.000,TP.1,1318,6,103,TP.2,1324,-0.006,2,6013,+0.090,-0.008,3.成果检核：线路高差闭合差的检核,由于受自然条件如温度、风力、大气折光等的影响，以及尺垫和仪器下沉引起的误差、尺子倾斜和估读的误差、仪器本身的误差等影响，成果精度必然降低。这些误差在一个测站上反映并不明显，但随着测站数的增多使误差累积，可能会超过规定的限差。也有可能会发生尺垫被移动，造成高程传递的错误。因此，用上述方法所测得的高程，虽经过测站检核和计算检核，也不能说明其高程精度符合要求。为此可以拟定某种路线，获得一定的条件以检核成果的正确性。,闭合水准路线,实际上：,理论上：,令：,有：,闭合水准路线分析：,结论：闭合水准路线具有严密的检核条件。,附合水准路线,附合水准路线分析：,理论上：,实际上：,令：,有：,结论：附合水准路线具有严密的检核条件。,支水准路线,支线水准路线分析：,理论上：,实际上：,令：,有：,结论：支水准路线往返观测具有严密性。,支线水准路线不严密，必须作往返测！,小结-水准线路理论值,附合水准线路：h理论=HB-HA闭合水准线路:h理论=HA-HA=0支水准线路:h理论(往）=-h理论（返）,成果检核规范：线路高差闭合差,线路高差闭合差：fh=h观测-h理论fh容许对于等外水准测量：fh容许=12n(mm)山地fh容许=40L(mm)平原,高差闭合差的计算：附合水准线路：fh=h观测-(HB-HA)闭合水准线路:fh=h观测支水准线路:fh=h观测(往）+h观测（返）,黑面a-b=h黑=-0.014红面a-b=h红=-0.119平均高差之和h=(h黑+h红+0.100)/2=-0.016,-0.016,-0.014-0.119,7.24730.988,7.23330.869,计算检核,55.352,EBMA,5,DE,4,CD,3,+0.174,+0.176+0.272,13876076,15636348,BC,2,成果检核：高差闭合差fh=h=-0.016m=-16fh容,55.352,+1.547,+1.548+1.446,09645754,25127200,BMAB,1,备注,高程/m,平均高差/m,高差/m,前视读数,后视读数,测点,测站,闭合水准线路,（对于等外水准测量）,三、水准测量的内业,目的：对测量误差进行处理（测量平差）得到未知水准点的高程的最可靠值（最或是值）。测量误差水准路线高差闭合差步骤：检查外业成果闭合差的计算与检核高差闭合差的调整与检核改正后高差的计算与检核待定点高程的计算与检核,水准测量的内业计算步骤,3.改正后高差的计算与检核：,或,fh=h观测-h理论fh容许,1.高差闭合差的计算与检核：,2.高差闭合差的调整与检核：,4.待定点高程的计算与检核：,每测站或每公里高差改正数（v0)的计算,举例：附合水准路线测量,2.高差闭合差的计算与检核：在检核外业观测成果合格的条件下。,fh=hi-(HB-HA)=4.918-(62.906-58.012)=+0.024m,假设是山地等外水准测量，所以,所以，|fh|fh容|，野外测量成果符合精度要求,1.检核外业观测成果,本例总测站数为n=20,则每一测站的改正数为：,v0=-fh/n=-24/20=-1.2mm,各测段的改正数为：,vi=-(fh/n).ni=v0.ni,如第一测段：v1=-1.27=-8mm,3.高差闭合差的调整与检核因为在同一条水准路线上，可以认为观测条件是相同的，则各测站产生的误差的机会相等，故闭合差的调整可按与测站数成正比例的分配原则进行。但要注意改正数的符号与闭合差的符号相反。,检核：改正数的总和应与闭合差的绝对值相等，符号相反。v=-fh4.改正后的高差的计算与检核各测段实测高差加改正数，便得到改正后的高差，检核改正后高差之和应与理论高差相等，否则说明计算有误。,5.待定点高程的计算根据检核过的改正后的高差，由起始点A开始，逐点推算出各未知点的高程。=58.012+4.355=62.367m检核：最后算得的B点高程应与已知的B点高程相等，否则说明计算有误。,附合水准测量内业计算表,1.高差闭合差的计算与检核,2.每公里改正数计算每测段改正数的计算与检核,举例：附合水准测量内业计算：,计算无误,4.未知点高程计算与检核,3.改正后高差的计算与检核,计算无误,水准测量记录表,待定点高程计算表,作业与预习、思考：,作业：P47-48T1，2，3，12思考：地下水准测量的方法水准测量时前后视距必须大致相等为什么？,内容回顾,水准测量的实施：水准点、水准路线水准测量外业的三项检核水准测量内业计算高差闭合差的计算与调整测段，测点，测段测站数，测段长度,第六节水准仪的检验与校正,微倾式水准仪的轴线之间应该满足的三项几何条件：,一、圆水准器轴平行于竖轴二、十字丝横丝垂直于竖轴三、水准管轴平行于视准轴,其中第三个是主要条件.,一、圆水准器轴应与仪器的旋转轴平行的检验与校正,1检验原理：如图2.检验方法：粗平，转动仪器180度，看圆水准器是否居中。3.校正:圆水准器下部的校正螺钉,圆水准器下部的校正螺钉,二、十字丝横丝垂直于竖轴的检验和校正,1、检验:安置好仪器，粗平后，用十字丝横丝对准一个明显的点状目标，固定制动螺旋，转动水平微动螺旋。若p点沿横丝移动，则条件满足，不需校正，否则校正。2、校正：,a2,a2,b2,a1,b1,三、水准管轴平行于视准轴：管水准器的检验和校正,1、检验：场地安排如图：,h,2、步骤,(1)在AB中点S1处安置水准仪，精确测定A、B两点之高差（测站检核，两次高差互差3mm以内，取其平均值hAB作为最后结果。)hAB。（2）安置仪器于S2处，离B点约3m左右，精平后读得B点水准尺上读数为b2,因为仪器离B点很近，两轴不平行引起的读数误差可以忽略不计。根据b2和AB两点的正确高差hAB算出A点尺上应有读数为：（3）然后，瞄准A点水准尺，读出水平视线读数a2,如果a2与a2相等，则说明两轴平行，否则，存在i角，其值为：,对于DS3级微倾水准仪，i角不得大于20，如果超限，则需要校正。校正：校正水准管校正螺钉、校正十字丝,校正水准管,校正水准管,a.计算A尺水平视线读数：a2=b2+hb.转动微倾螺旋，使横丝瞄准读数a2：CC水平c.校正水准管气泡居中：LL水平（LL/CC）d.重复检验直至符合要求。,a.保持水准管气泡居中即LL水平；b.调整十字丝环上、下校正螺丝，使横丝对准读数a2即CC水平，从而LL/CC。,校正十字丝,第七节水准测量误差分析及注意事项,一、水准测量误差分析1.仪器误差2.观测误差3.外界环境的影响,1.仪器误差,(1)水准仪校正后的残余误差：如i角误差。对一测站高差的影响例如：允许前后视之差10m，则当i角残余误差为20时，其影响为：,人眼的估读误差：1/10的刻划，即1cm的1/10，即为1mm；所以保持前后视距之差10m。,(2)水准尺误差：刻划误差，零点差，尺长变化等尺要检验合格：刻划、尺长、弯曲情况；尺的零点差：测段以偶数站结束。,对连续微差水准测量高差的影响前后视距差累计值应50m，其影响为：,2.观测误差,(1)瞄准误差：如视差，应该消除。(2)读数误差：水准尺上估读毫米的误差(3)气泡居中误差：水准管分划值为，居中误差一般为0.15，符合式水准器，气泡居中精度可以提高一倍，故居中误差m为,2.观测误差,（4）扶尺误差：水准尺倾斜，读数增大，如果水准尺倾斜角.,(1)仪器下沉，视线下沉，观测顺序：“后-前-前-后”，,3.外界环境的影响:,黑尺读数：h黑a1b1红尺读数：h红a2b2黑红均值：ha1b1a2b2,结论：抵消或减弱。熟练，加快观测速度,（2）标尺的沉降误差(levelingrodsettlement)每次搬站，尺垫下沉，则下一站后视读数a2a2同理，a3a3即：系统误差抵消。结论：往返观测。,3.外界环境的影响:,(3)强光直射的影响仪器各部件受热不均匀；影响仪器整平。结论：撑伞遮阳。(4)地球曲率和大气折光的影响:球气差(f=c-r),3.外界环境的影响:,地球曲率和大气折光的影响,把水准面看作圆球面,地球曲率对水准尺上读数的影响分别用c1，c2(ME,NF)表示-称为球差改正。,由于大气折光的影响，实际视线不是水平直线，而是曲线。实际视线的形状十分复杂，但当视线不太长时，可将其当做圆弧看待。大气折光的影响分别用r1,r2(MM,NN)表示-称为气差改正。,地球曲率对一根水准尺上读数的影响,大气折光对一根水准尺上读数的影响,设通过仪器中心的水准面的半径为，仪器至水准尺的弧长为，地球曲率对水准尺上读数的影响为c。,设弯曲视线的曲率为，此处k为折光系数。由于R远远大于R，故k小于1，通常取平均值k=0.11,地球曲率与大气折光对读数的联合影响用f表示，称为球气差改正，简称两差改正。,地球曲率和大气折光的影响,球气差f:,当前、后视距离相等时，f1与f2互相抵消。,二、水准测量注意事项,造成水准测量中的事故或精度达不到要求而返工的原因往往是由于对工作不熟悉和不够细心。为此要求测量人员除了对工作应极端负责以外,还应注意水准测量的要点。今将观测、记录和立尺工作中的注意事项分述如下：,二、水准测量注意事项,(1)