03水准仪及其使用PPT学习教案

1、会计学1 03水准仪及其使用水准仪及其使用 二、转点、测站 如果两点之间的距离较远，或高差较大时，仅安 置一次仪器便不能测得它们的高差，这时需要加设若 干个临时的立尺点，作为传递高程的过渡点，称为转 点。欲求A点至B点的高差hAB，选择一条施测路线，用 水准仪依次测出AP的高差hAP、PQ的高差hPQ等，直 到最后测出的高差hWB。每安置一次仪器，称为一个测 站，而P、Q、RW等点即为转点。hAB=hAp+hpQ+ + hBW 第第2页页/共共39页页第1页/共39页 各测站的高差均为后视读数减去前视读数之 值，即hAp=a1-b1 hpQ=a2-b2 hBW= an-bn 下标1、2n表示第

2、一站、第二站第n站 的后视读数和前视读数。 hAB=（a1-b1）+（a2-b2）+（an-bn）=（a-b） 在实际作业中可先算出各测站的高差，然后 取它们的总和而得hAB。再用上式，即用后视读 数之和a减去前视读数之和b来计算高差hAB， 检核计算是否有错误。 第第3页页/共共39页页第2页/共39页 三、DS3水准仪及其操作 水准仪是水准测量的主要仪器，按其所能达到 的精度分为DS05、DS1、DS3及DS10等几种等级。 “D”和“S”表示中文“大地”和“水准仪”中 “大”字和“水”字的汉语拼音的第一个字母， 通常在书写时可省略字母“D”，下标“05”、“l”、 “3”及“10”等数字

3、表示该类仪器的精度。 S3型和S10型水准仪称为普通水准仪，用于国 家三、四等水准及普通水准测量，S05型和S1型水 准仪称为精密水准仪，用于国家一、二等精密水 准测量。 第第4页页/共共39页页第3页/共39页 1、S3型水准仪的构造 S3型微倾式水准仪组成，它主要由望远镜、水准器 和基座三部分。 仪器的上部有望远镜、水准管、水准管气泡观察窗、 圆水准器、目镜及物镜对光螺旋、制动螺旋、微动及微 倾螺旋等。 第第5页页/共共39页页第4页/共39页 仪器竖轴与仪器基座相连；望远镜和水准管连成一个 整体，转动微倾螺旋可以调节水准管连同望远镜一起相 对于支架作上下微小转动，使水准管气泡居中，从而使

4、 望远镜视线精确水平，由于用微倾螺旋使望远镜上、下 倾斜有一定限度，可先调整脚螺旋使圆水准器气泡居中， 粗略定平仪器。 整个仪器的上部可以绕仪器竖轴在水平方向旋转，水 平制动螺旋和微动螺旋用于控制望远镜在水平方向转动， 松开制动螺旋，望远镜可在水平方向任意转动，只有当 拧紧制动螺旋后，微动螺旋才能使望远镜在水平方向上 作微小转动，以精确瞄准目标。 第第6页页/共共39页页第5页/共39页 1）基座 基座的作用是支承仪器的上部 并通过连接螺旋使仪器 与三脚架相连。它包括轴套、脚螺旋、三角形底板等，仪 器竖轴插入轴套内。 2）望远镜 望远镜是用来精确瞄准远处目标和提供水平视线进行 读数的设备。它主

5、要由物镜、目镜、调焦透镜及十字丝分 划板等组成。从目镜中看到的经过放大后的十字丝分划板 上的像。 第第7页页/共共39页页第6页/共39页 十字丝分划板是用来准确瞄准目标用的，中间一根长横 丝称为中丝，与之垂直的一根丝称为竖丝，在中丝上下 对称的两根与中丝平行的短横丝称为上、下丝（又称观 距丝）。在水准测量时，用中丝在水准尺上进行前、后 视读数，用以计算高差，用上、下丝在水准尺上读数， 用以计算水准仪至水准尺的距离（视距）。 第第8页页/共共39页页第7页/共39页 用望远镜瞄准目标或在水准尺上读数，均以十字丝的 交点为准。前面分析望远镜成象时都以物镜主平面和主 轴线的交点为主要通过点，一般称

6、该点为物镜光心。物 镜光心与十字丝交点的连线构成望远镜的机准轴，可见 观测的视线即为视准轴的延长线。 视差及视差的消除 当望远镜瞄准目标后，眼睛在目镜处上下左右作少量 的移动，发现十字丝和目标有着相对的运动，这种现象 称为视差视差。测量作业是不允许存在视差的，因为这说明 不能判明是否精确地瞄准了目标。 第第9页页/共共39页页第8页/共39页 产生视差的原因是目标通过物镜之后的象没有与十字 丝分划板重合，如图（a）和（b）所示：人眼位于中间 位置时，十字丝交点O与目标的象a点重合，当眼睛略为 向上，O点又与b点重合，当眼睛略为向下时，O点便与O 点重合了。如果连续使眼睛上下移动，就好象看到O点

7、 在目标的象上面运动一样。图（c）是没有视差的情况。 第第10页页/共共39页页第9页/共39页 产生视差的原因是未按正确的操作程序调焦，或在 目镜调焦看十字丝时眼睛有一个焦距，而转向瞄准目标 看目标的象时，眼睛本身自行调焦用了另一个焦距，因 而使象和十字丝不在同一个平面上。 消除视差的方法，首先必须按操作程序依次调焦， 特别是最后物镜调焦时要控制眼睛本身不作调焦，保持 十字丝始终是清晰的。能做到后一点的办法是，无论调 节十字丝或目标，都不要使眼睛紧张，而要保持眼睛处 于松驰状态。 由于望远镜目镜的出瞳直径约为1.5mm，人眼的瞳孔 直径约为2.0mm，所以检查有无视差时，眼睛上下左右 移动的

8、距离不宜大于0.5mm，否则会因观察物象不清晰 而引起错觉。 第第11页页/共共39页页第10页/共39页 望远镜和水准管固连在一起，而且使水准管的水准轴 与视准轴平行。水准管的水准轴水平，即气泡居中时，视 准轴也就处于水平位置。 圆水准器的用途是用它粗略地整平仪器。构造上要求 圆水准器的水准轴应与仪器的旋转轴平行，因此按一定的 操作方法，调节基座的三个脚螺旋将圆水准器气泡导致中 央后，仪器的旋转轴即处于基本竖直状态。 第第12页页/共共39页页第11页/共39页 水准仪一般均采用插轴式三脚基座。与望远镜一体 的水准仪竖轴直接插入基座轴套内，并由连接螺丝固定。 其结构如图所示，体积较小。连接三

9、脚架的中心螺旋尺 寸有公、英制两制。 第第13页页/共共39页页第12页/共39页 3)水准器 水准仪的水平视线是应用一个称为水准器的部件获得的。 水准器是利用液体受重力作用后气泡居最高处的特性， 使水准器的一条特定的直线位于水平或竖直位置的一种装 置。 水准器分两种： 管水准器，通常称为水准管。 圆水准器。 第第14页页/共共39页页第13页/共39页 (1)、水准管 水准管的管子用玻璃制成，其纵剖面方向的内表 面为具有一定半径的圆弧。精确水准管的圆弧半径约 为80100m，最精确的可达200m。内表面琢磨后，将 一端封闭，由开口的一端装入质轻而易流动的液体如 酒精或氯化理，装满后再加热使液

10、体膨胀而排去一部 分，然后将开口端封闭或用玻璃塞塞住，待液体冷却 后，管内即形成了一个被液体蒸气充塞的空间，这个 空间称为水准气泡。 第第15页页/共共39页页第14页/共39页 在水准管上刻有2mm间隔的分划线。分划线与中间的S 点成对称，S点称为水准管的零点，零点附近无分划，零 点与圆弧相切的切线LL称为水准管的水准轴。根据气泡在 管内占有最高位置的特性，当气泡中点位于管子的零点位 置时，称气泡居中，也就是管子的零点最高时，水准轴成 水平位置。 第第16页页/共共39页页第15页/共39页 测量仪器上的水准管分划值，小的可达2，大者 可达25。水准管的分划值与圆弧的半径R成反比； 半径愈大

11、分划值愈小，则用以导致仪器某部分成水平位 置或竖直位置及测定倾斜角的精度也就愈高。 气泡准确而快速移居管中最高位置的能力，称为水 准管的灵敏度。测量仪器上水准管的灵敏度须适合它的 用途。用灵敏度较高的水准管可以更精确地导致仪器的 某部分成水平位置或竖直位置；但灵敏度愈高，置平愈 费时间，所以水准管灵敏度应与仪器其他部分的精密情 况相适应。 第第17页页/共共39页页第16页/共39页 (2)、圆水准器 圆水准器是将一圆柱形的玻璃盒子装嵌在金属的框 内，盒内部是装满酒精或氯化锂后加热密封的。盒须面 的内壁磨成圆球形，顶面的中央画一小圆，其圆心S即 为水准器的零点。连接零点S与球面的球心O的直线称

12、为 圆水准器的水准轴。当气泡位于圆内中央位置时，圆水 准器的水准轴即成竖直，这时切于零点的平面也就成水 平了。 圆水准器的主要 是用它粗略置平 仪器，故圆水准器的分划值制做得 较水准管的分划值为大，其圆弧半 径为0.52m。这样可使粗略置平的 操作能迅速完成。 第第18页页/共共39页页第17页/共39页 (3)、符合水准器 在水准管上装有符合棱镜系统，当气泡两端影象符合一致时就表 明气泡已经居中。此种水准器称符合水准器。在判断两端气泡的符 合程度时常会出现误差，而气泡不符合的程度是指两个端点之间的 距离，它正好是距完全符合位置的两倍。因此，用符合水准器作业 可使气泡居中的精度提高一倍。 第第

13、19页页/共共39页页第18页/共39页 2、水准尺及附件 水准尺使用干燥木料制成，一般长约34m， 按其构造不同可分为折尺、塔尺、直尺等数种。 折尺可以对折，塔尺可以缩短，但用旧后的接 头处容易损坏，影响尺长的精度，所以直尺精 度较高。为使尺子不弯曲，其横剖面作成丁字 型、槽型、工字型等。尺面每隔一厘米涂有黑 白或红白相间的分格，每分米有数字注记。为 倒象望远镜观测方便起见，注字常倒写。尺子 底面钉以铁片，以防磨损。 作为转点用的尺垫（或称尺台）系用生铁铸 成，一般为三角形，中央有一突起的圆顶，以 便放置水准尺，下有三尖脚可以插入土中。尺 垫应重而坚固，方能稳定。 第第20页页/共共39页页

14、第19页/共39页 3、水准仪的使用 使用水准仪时，将仪器装于三脚架上，安 置在选好的测站上，三脚架头大致水平，仪器 的各种螺旋都调整到适中位置，以便螺旋向两 个方向均能转动。用脚螺旋导致圆水准器的气 泡居中，称为粗平粗平；放松制动螺旋，水平方向 转动望远镜，用准星和照门大致瞄准水准标尺； 固定制动螺旋，用微动螺旋使望远镜精确瞄准 水准尺；用微倾螺旋使水准管气泡居中，称为 精平精平；最后通过望远镜用十字丝中间的横丝在 水准尺上读数。 第第21页页/共共39页页第20页/共39页 1)水准仪的安置 安置水准仪的方法，通常是先将脚架的两条 腿取适当位置安置好，然后一手握住第三条腿 作前后移动和左右

15、摆动。一手扶住脚架顶部， 眼睛注意圆水准器气泡的移动，使之不要偏离 中心太远。如果地面比较坚实，如在公路上、 城镇中有铺装面的街道上等等可以不用脚踏， 如果地面比较松软则应用脚踏实，使仪器稳定。 当地面倾斜较大时，应将三脚架的一个脚安置 在倾斜方向上，将另外两个脚安置在与倾斜方 向垂直的方向这样可以使仪器比较稳固。 第第22页页/共共39页页第21页/共39页 2)粗平 粗平工作是用脚螺旋将圆水准器的气泡导致居中。方 法如下：用两手分别以相对方向转动两个脚螺旋，此时气 泡移动方向与左手大拇指旋转时的移动方向相同，如图 （a）所示。然后再转动第三个脚螺旋使气泡居中，见图 （b）。实际操作时可以不

16、转动第三个脚螺旋，而以相同 方向同样速度转动原来的两个脚螺旋使气泡居中，如图 （C）所示。在操作熟练以后，不必将气泡的移动分解为 两步，而可以转动两个脚螺旋直接导致气泡居中。 第第23页页/共共39页页第22页/共39页 3)瞄准 在用望远镜瞄准目标之前，必须先将十字丝调至清晰。 瞄准目标应首先使用望远镜面的瞄准器，在基本瞄准水准 尺后立即用制动螺旋将仪器制动。若望远镜内已经看到水 准尺，但成象不清晰，可以转动调焦螺旋至成象清晰，注 意消除视差。最后用微动螺旋转动望远镜使十字丝的竖丝 对准水准尺的中间稍偏一点以便读数。 4)精平 读数之前应用微倾螺旋调整水准管气泡居中，使视线精 确水平。由于气

17、泡的移动有惯性，所以转动微倾螺旋的速 度不能快，特别在符合水准器的两端气泡影象将要对齐的 时候尤应注意。只有当气泡已经稳定不动而又居中的时候 才达到精平的目的。 第第24页页/共共39页页第23页/共39页 5)读数 仪器已经精平后即可在水准尺上读数。为了保证读数的 准确性，并提高读数的速度，可以首先看好厘米的估读数 （即毫米数），然后再将全部读数报出。一般习惯上是报 四个数字，即米、分米、厘米、毫米，并且以毫米为单位， 例如1.367m或读1367四个字，2.000m或读2000，0.068m或 读0068。这对于观测、记录及计算工作都有一定的好处， 可以防止不必要的误会和错误。 第第25页

18、页/共共39页页第24页/共39页 23普通水准测量 一、水准点 水准测量的主要目的是测出一系列点的高程。通常 称这些点为水准点。我国水准点的高程是从青岛水准原 点起算的。 为了进一步满足工程建设和地形测图的需要，以国 家水准测量的三、四等水准点为起始点，尚需布设工程 水准测量或图根水准测量，通常统称为普通水准测量 （也称等外水准测量）。普通水准测量的精度较国家等 级水准测量低一些，水准路线的布设及水准点的密度可 根据具体工程和地形测图的要求而有较大的灵活性。 第第26页页/共共39页页第25页/共39页 水准点的标定工作，通常称为理石。较常用的水准点标 石用混凝土制成。永久性的称基本水准标石

19、，其次称普 通水准标石。标石中间均嵌有水准标志。基本水准标石 分两个部分，一个是方形的底盘，另一个是柱石。水准 测量时应测出两个标志的高程。普通水准标石只有柱石。 埋石工作最好采用现场浇灌。水准测量的成果通常都取 至毫米，因此标石的稳定性十分重要。现场浇灌比预制 成品再挖坑掩埋效果要好一些。此外，水准测量作业必 须在埋石之后间隔一段时间进行，万一标石有下沉等移 动也就有了一个稳定的过程。 在城镇和厂矿区，还可以采用墙脚水准标志，选择稳 固建筑物墙脚的适当高度埋设墙脚水准标志作为水准点。 为便于寻找水准点，所有水准点都应绘制水准点点之记。 第第27页页/共共39页页第26页/共39页 二、水准路

20、线 1、附合水准路线 从一个已知高程的水准点18（例如国家某一级的水 准点）起，沿一条路线进行水准测量，以测定另外一些水 准点的高程，最后连测到另一个已知高程的水准点19， 称为附合水准路线。 2、支水准路线 如果最后没有连测到已知高程的水准点，则这样的水 准路线称为支水准路线。为了对测量成果进行检核，并提 高成果的精度，单一水准支线必须进行往返测量。 第第28页页/共共39页页第27页/共39页 3、闭合水准路线 从一已知高程的水准点出发，沿一条环形路线进行水 准测量，测定沿线若干水准点的高程，最后又回到原水准 点，称为闭合水准路线。 4、水准网 若干条单一水准路线相互连接构成的形状，称为水

21、准 网。 第第29页页/共共39页页第28页/共39页 三、普通水准测量方法 已知水准点BM.A的高程HA19.153m，欲测定距水准 点BM.A较远的B点高程，按普通水准测量的方法，由 BM.A点出发共需设五个测站，连续安置水准仪测出各站 两点之间的高差，观测步骤如下： 第第30页页/共共39页页第29页/共39页 第第31页页/共共39页页第30页/共39页 在进行连续水准测量时，若其中任何一个后视或前 视读数有错误，都要影响高差的正确性。对于每一测 站而言，为了校核每次水准尺读数有无差错，可采用 改变仪器高的方法或双面尺法进行测站检核。 l）改变仪器高的方法 在每一测站测得高差后，改变仪

22、器高度（即重新安 置与整平仪器）在0.lm以上再测一次高差，或者用2台 水准仪同时观测，当两次测得高差的差值在土5mm以 内时，则取两次高差平均值作为该站测得的高差值。 否则需要检查原因，重新观测。 第第32页页/共共39页页第31页/共39页 2）双面尺法 仪器高度不变，读取每一根双面尺的黑面与红面的读 数，分别计算双面尺的黑面与红面读数之差及两个黑面尺 的高差h黑与两个红面尺的高差h红，若同一水准尺红面与黑 面（加常数后）之差在3mm以内，且黑面尺高差h黑与红面 尺高差h红之差不超过土5mm，则取黑、红面高差平均值作 为该站测得的高差值。当两根尺子的红黑面零点差相差 100mm时，两个高差

23、也应相差l00mm，此时应在红面高差 中加或减100mm后再与黑面高差比较。 每次读数时均应使符合水准气泡严密吻合，每个转点 均应安放尺垫，但所有已知水准点和待求高程点上不能放 置尺垫。 第第33页页/共共39页页第32页/共39页 四、水准测量成果整理 普通水准测量外业观测结束后，首先应复查与检核记录 手簿，并按水准路线布设形式进行成果整理，其内容包括： 水准路线高差闭合差计算与校核；高差闭合差的分配和计 算改正后的高差；计算各点改正后的高程。 l）高差闭合差的计算与校核 （1）支水准路线 支水准路线沿同一路线进行了往返观测，由于往返观测的 方向相反，因此往测和返测的高差绝对值相同而符号相反

24、， 即往测高差总和h往与返测高差总和h返的代数和在理论 上应等于零，但由于测量中各种误差的影响，往测高差总 和与返测高差总和的代数和不等于零，即有高差闭合差： 返往 hhfh 第第34页页/共共39页页第33页/共39页 (2)闭合水准路线 闭合水准路线，因起点和终点均为同一点BM.A，构成 一个闭合环，因此闭合水准路线所测得各测段高差的总和， 理论上应等于零，即h理=0。设闭合水准路线实际所测得 各测段高差的总和为h测，其高差闭合差为 （3）附合水准路线 因起点A和终点B的高程HA、HB已知，两点之间的高 差是固定值，因此附合水准路线所测得的各测段高差的总 和理论上应等于起终点高程之差，即 附合水准路线实测的各测段高差总和与高差理论值之差即 为附合水准路线的高差闭合差： 测理测 hhhfh AB HHh 理 ABh HHhf 测 第第35页页/共共39页页第34页/共39页 由于水准测量中仪器误差、观测误差以及外界的影响， 使水准测