矿山测量学chap02

第二章水准测量,21高程测量概述22水准测量原理23水准仪和水准尺24水准测量的方法及成果整理25水准仪的检验和校正,高程测量（HeightMeasurement）根据已知点高程，测定该点与未知点的高差，然后计算出未知点的高程的方法。,21高程测量概述,高程测量的方法,1、水准测量(leveling)一、二、三、四等及等外水准测量2、三角高程测量(trigonometricleveling)3、气压高程测量(airpressureleveling)4、GPS测量。(GPSleveling),22水准测量原理,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。,A后视点a后视读数B前视点b前视读数,4.转点TP(turningpoint)的概念,若A、B两点间布设一些过渡点（转点）1、2、3，将其分为n段，则用水准仪分别测得各段高差为h1，h2hn，则有：,hAB=h1+h2+hn=(a1-b1)+(a2-b2)+(an-bn)=a-b,二、水准面曲率对水准测量的影响,其中：hAB为地球曲率的影响若Sa=Sb，则hAB=0，说明当前、后视距的距离相等时，地球曲率对一个测站的高差没有影响。,hAB=（Sa+Sb）（Sa+Sb）/2R,23水准仪与水准尺,一、水准仪(level)组成1、望远镜(telescope)物镜目镜十字丝（上、中、下丝）三个部分组成。视线视准轴，十字丝交点与物镜光心连线。,2、水准器(bubble),圆水准器(circularbubble)：用于整平。水准管(bubbletube)：用于精平。特性：气泡始终向高处移动。3、基座(tribrach),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。,（三）尺垫(staffplate)放在转点上，以防水准尺下沉。,三、水准仪的使用,操作程序：粗平瞄准精平读数（一）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。,2规律：气泡总是处在最高处。,（二）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。,（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。,（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。,4.水准仪读数实例,0725,6252,1477,24水准测量的方法及成果整理,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,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。,水准路线布设形式,三、水准测量的实施（外业）1、观测要求,（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-h5mm,前进方向,1、两次仪高法,在一个测站测量时，调整水准仪的高度，读取两次水准尺读数，高差测量两次，结果取其平均值。,TP3,前进方向,TP3,前进方向,2、双面尺法,在一个测站测量时，同时观测水准尺的黑面和红面。观测顺序：后前前后，或黑黑红红,TP3,前进方向,TP3,1424,1304,前进方向,四.水准测量成果整理步骤,（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：,（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。,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。,（三）计算各待定点高程用改正后的高差和已知点的高程，来计算各待定点的高程。,五.水准测量成果整理实例,【例】如图按图根水准测量施测某附合水准路线观测成果略图。BM-A和BM-B为已知高程的水准点，图中箭头表示水准测量前进方向，路线上方的数字为测得的两点间的高差(以m为单位)，路线下方数字为该段路线的长度(以km为单位)，试计算待定点1、2、3点的高程。,水准测量成果整理,7.4,49.579,48.159,50.411,47.609,fh=h测h理=+37mmfh允=40L=109mm,辅助计算,45.286,+2.323,-8,+2.331,1.6,A,2.0,1.7,2.1,距离（km）,+4.293,-37,+4.330,B,+1.420,-10,+1.430,3,-2.252,-8,-2.244,2,-2.802,-11,+2.813,1,高程（m）,改正后高差（m）,改正数（mm）,观测高差（m）,点号,25水准仪的检验与校正,水准管轴LL视准轴CC圆水准轴LL竖轴VV横丝要水平（即：VV）,一、水准仪轴线应满足的几何关系,二.水准仪的检验与校正,（一）圆水准器的检验与校正1、检验：气泡居中后，再将仪器绕竖轴旋转180，看气泡是否居中。2、校正：用三个脚螺旋使气泡向中央移动一半,再用三个“校正螺旋”，使气泡居中。,（二）十字丝横丝的检验与校正,1、检验：整平后，用横丝的一端对准一固定点P，转动微动螺旋，看P点是否沿着横丝移动。2、校正：旋下目镜处十字丝环外罩，转动左右2个“校正螺丝”。,（三）水准管轴视准轴（i角）的检校,1、检验：（1）平坦地上选A、B两点，约50m。（2）在中点C架仪，读取a1、b1,（3）在距B点约23m处架仪，读取a2、b2，得h2=a2-b2。若h2h1