2水准测量ppt课件

1、第二章第二章 水准仪及水准丈量水准仪及水准丈量 2-1 2-1 水准丈量原理水准丈量原理 2-2 2-2 水准仪及其运用水准仪及其运用 2-3 2-3 水准丈量的普通方法和要求水准丈量的普通方法和要求 2-5 2-5 微倾式水准仪的检验与校正微倾式水准仪的检验与校正 2-4 2-4 水准道路闭合差的调整与高程计算水准道路闭合差的调整与高程计算 2-6 2-6 水准丈量误差分析水准丈量误差分析 2-7 2-7 四等水准丈量四等水准丈量水准丈量：利用能提供程度视野的仪器，测定地面点间的高差， 推算未知点高程的一种方法。前视读数aHA大地水准面程度视野hABHBABb前进方向后视点前视点后视尺后视读

2、数前视尺地面上地面上A、B两点之间的高差两点之间的高差 =后视读数后视读数-前视读数，即前视读数，即h A B = a - b 假设知假设知 HA，求，求 HB 高差法：高差法： HB= HA+ h A B 仪高法仪高法: HB= HA+a b = H i b水准仪的类别：水准仪的类别： 微倾式光学水准仪微倾式光学水准仪 自动安平光学水准仪自动安平光学水准仪 电子水准仪电子水准仪 激光水准仪激光水准仪水准仪的类别水准仪的类别水准仪按其精度分为水准仪按其精度分为: DS0.5、DS1、DS3、DS10D、S 表示表示“大地丈量和大地丈量和“水准仪汉语拼水准仪汉语拼音音 的第一个字母。的第一个字母

3、。05、1、3 仪器能到达的每公里往返测高差平均仪器能到达的每公里往返测高差平均 数的中误差单位为毫米。数的中误差单位为毫米。 在土木工程丈量中常用在土木工程丈量中常用DS3，简称，简称S3水准仪水准仪 一、一、DS3DS3级微倾式光学水准仪的构造望远镜、水准器和基座级微倾式光学水准仪的构造望远镜、水准器和基座物镜制动螺旋微动螺旋脚螺旋准星缺口物镜对光螺旋目镜对光螺旋微倾螺旋目镜望远镜水准器基 座水准仪的构造水准仪的构造 1、望远镜、望远镜 构造：物镜、目镜、调焦透镜、构造：物镜、目镜、调焦透镜、 十字丝分划板、视准轴、十字丝分划板、视准轴、横丝横丝纵丝纵丝视距丝视距丝C CC C十字丝分划板

4、十字丝分划板视视 准准 轴：轴： 十字丝交点和物镜光心的连线十字丝交点和物镜光心的连线(CC)。调焦透镜作用：为了使物体清楚地成像在十字丝平面上。调焦透镜作用：为了使物体清楚地成像在十字丝平面上。调调 焦焦 方法方法: 目镜调焦使十字丝看得最清楚。目镜调焦使十字丝看得最清楚。 物镜调焦使物象明晰。物镜调焦使物象明晰。放大率：放大率： 从望远镜内看到的目的影象的视角从望远镜内看到的目的影象的视角 与肉眼直接察看该目的的视角与肉眼直接察看该目的的视角之比。之比。 V=/ DS3水准仪望远镜的放大率普通为水准仪望远镜的放大率普通为28倍倍视场：视场： 是指人眼经过望远镜能察看到的物面范围。是指人眼经

5、过望远镜能察看到的物面范围。 物镜光心到十字丝分划板边框的圆锥角物镜光心到十字丝分划板边框的圆锥角称称为视场角。为视场角。 DS3望远镜的视场角为望远镜的视场角为130。(2) 望远镜的放大率和视场望远镜的放大率和视场2、水准器：长水准管、圆水准器圆水准器轴：过圆水准器零点的球面法线称为圆水准器轴，用圆水准器轴：过圆水准器零点的球面法线称为圆水准器轴，用L1L1L1L1表示。表示。长水准管轴：过管水准器零点的纵向切线称为长水准管轴，用长水准管轴：过管水准器零点的纵向切线称为长水准管轴，用LLLL表示。表示。水准器的分划值：水准器的分划值：52062622 RmmRmm水准器水准器长水准管长水准

6、管圆水准器圆水准器OLL管水准器长水准管轴水准器分划值长水准管轴气泡LL图2-7 圆水准器园水准器轴园水准器泡园水准器3、基座竖轴：水准仪照准部旋转轴的几何中心线称为仪器竖轴，用VV表示。基基 座座基座基座二、水准尺和尺垫二、水准尺和尺垫水准尺木 质 有双面尺和塔尺，普通是3m，也有5 m铝合金 通常是塔尺构造，普通是3m铟刚尺 通常是单面尺，普通是3m或是2 m尺垫一对水准尺的尺常数为：一对水准尺的尺常数为： 4.687 和和 4.787水准尺水准尺尺垫尺垫三、水准仪的运用三、水准仪的运用1.1.安顿仪器安顿仪器要领：高度适中，架头大致程度，架腿稳定要领：高度适中，架头大致程度，架腿稳定2.

7、2.粗略整平粗略整平 调理脚螺旋使圆水准器的气泡居中调理脚螺旋使圆水准器的气泡居中123123123安顿仪器粗略整平安顿仪器粗略整平要领：气泡挪动方向与左手大拇指运动方向一致要领：气泡挪动方向与左手大拇指运动方向一致粗略整平调理园水准器气泡3.3.照准目的照准目的要领：先用准星、缺口粗略瞄准并消除要领：先用准星、缺口粗略瞄准并消除“视差，再用微动螺旋准确照准视差，再用微动螺旋准确照准 视差景象：观测者眼睛在目镜端上下微动，发现十字丝与尺面刻划有相对挪动视差景象：观测者眼睛在目镜端上下微动，发现十字丝与尺面刻划有相对挪动视差产生缘由：目的呈像与十字丝分划板面不重合视差产生缘由：目的呈像与十字丝分

8、划板面不重合如何消除视差：反复进展物镜对光和目镜对光如何消除视差：反复进展物镜对光和目镜对光照准目的照准目的a存在视差 b没有视差视差景象 4.4.精平读数精平读数要领：调理微倾螺旋，使水准管的气泡居中，而后立刻用十字丝的横丝读要领：调理微倾螺旋，使水准管的气泡居中，而后立刻用十字丝的横丝读 取水准尺上的刻划读数，以取水准尺上的刻划读数，以“米为单位或以米为单位或以“毫米为单位。毫米为单位。微倾螺旋微倾螺旋符合气泡察看窗符合气泡察看窗精平精平读数读数准确瞄准与读数水准仪的运用水准仪的运用一、水准点与水准道路一、水准点与水准道路1.水准点水准点 用水准丈量方法测定的高程控制点称为水准点，记为用水

9、准丈量方法测定的高程控制点称为水准点，记为Bench Mark，简记为，简记为BM。永久性水准点永久性水准点暂时水准点暂时水准点( 木桩、地面标志等木桩、地面标志等)上：国家级水准点右上：墙上水准点右下：暂时水准点2.水准道路水准道路在水准点之间进展水准丈量所经过的道路称为水准路在水准点之间进展水准丈量所经过的道路称为水准路 线。线。附合水准道路附合水准道路12BMABMBn从一个知水准点出发经过各待测水准从一个知水准点出发经过各待测水准点附合另一个知水准点上。点附合另一个知水准点上。12BMAn闭合水准道路闭合水准道路从一个知水准点出发经过各从一个知水准点出发经过各待测水准点后又回到该知水待

10、测水准点后又回到该知水准点上。准点上。支水准道路支水准道路从一个知水准点出发经从一个知水准点出发经过待测水准点，既不附过待测水准点，既不附合到另一知点也不自行合到另一知点也不自行闭合。闭合。12BMA通常进展往返观测二、水准丈量的实施二、水准丈量的实施 当知点与待测点的间隔较远或两点间的高差较大，安顿一次仪器无法测到两点间的高差，需求延续架设假设干次仪器，分段测定高差，推算未知点的高程。水准丈量的实施水准丈量的实施转点转点 在在A、B两点间分假设干段延两点间分假设干段延续进展丈量。续进展丈量。1 、 2 、3、点为立尺点，点为立尺点，这些点称为转点这些点称为转点Turning Point，常简

11、，常简写为写为TP。ABTP1TP2TP3转点：无固定标志，无需算出高程，转点：无固定标志，无需算出高程，作用：仅起传送高程的。作用：仅起传送高程的。 1.396B1.472TP31.360TP20.658TP10.3581.754TP340.3121.672TP120.4431.029TP23+备 注1.194高 差m前视读数m1.852后视读数ma = 6.307 b = 4.886 h = +1.421a b = 6.307 4.886 = +1.421 = hA测 点计 算校 核1测 站普 通水 准 测 量 记 录bahbahbahbahnnn2221111.396B1.472TP31

12、.360TP20.658TP10.3581.754TP340.3121.672TP120.4431.029TP23+备备 注注1.194高高 差差m前视读数前视读数m1.852后视读数后视读数ma = 6.307 b = 4.886 h = +1.421a b = 6.307 4.886 = +1.421 = hA测测 点点计计 算算校校 核核1测测 站站bahbahbahbahnnn222111a1b1a2b2a3b3a4b41234ABTP1TP2TP31.4720.6581.6721.3601.0291.8521.7541.396普通水准丈量要点普通水准丈量要点: : * *技术要求：技

13、术要求：1 1、DS3DS3水准仪、单面尺；水准仪、单面尺； 2 2、前、后视间隔、前、后视间隔100100米，米，目目 估相等；估相等； 3 3、每站两个读数，前、后黑、每站两个读数，前、后黑 面中丝读数。面中丝读数。 * *尺垫的运用：有何作用？用在那里？尺垫的运用：有何作用？用在那里？ * *计算检核计算检核三、水准丈量的校核三、水准丈量的校核1.变仪器高法：变仪器高法： 在每个测站上，测出两点间高差后，在每个测站上，测出两点间高差后，改动仪器高度，重新测出高差。改动仪器高度，重新测出高差。2.双面尺法：双面尺法： 在每个测站上，先用黑面在每个测站上，先用黑面尺测出两点间高差后，而后用尺

14、测出两点间高差后，而后用红面尺，重新测出高差。红面尺，重新测出高差。( (一、测站校核一、测站校核1、水准道路、水准道路 在水准点之间进展水准丈量所经过的道路称为水准路在水准点之间进展水准丈量所经过的道路称为水准路 线。线。附合水准道路附合水准道路12BMABMBn从一个知水准点出发经过各待测水准从一个知水准点出发经过各待测水准点附合另一个知水准点上。点附合另一个知水准点上。12BMAn闭合水准道路闭合水准道路从一个知水准点出发经过各从一个知水准点出发经过各待测水准点后又回到该知水待测水准点后又回到该知水准点上。准点上。支水准道路支水准道路从一个知水准点出发经从一个知水准点出发经过待测水准点，

15、既不附过待测水准点，既不附合到另一知点也不自行合到另一知点也不自行闭合。闭合。12BMA通常进展往返观测( (二、道路校核二、道路校核定义：观测高差与对应实际高差的差值称为高差闭合差。定义：观测高差与对应实际高差的差值称为高差闭合差。2、高差闭合差、高差闭合差 f h12BMABMBn12BMAn12BMA通常进展往返观测）（附合水准路线：始终测HHhfh测闭合水准路线：hfh返往支水准路线：hhfh3、高差闭合差的限差、高差闭合差的限差 f h限限数。为水准路线的总的测站），（或为单位。为水准路线长度，以），（限限nmmnfkmLmmLfhh10404、判别丈量成果能否合格、判别丈量成果能否

16、合格）（始终测HHhfh数。为水准路线的总的测站），（或为单位。为水准路线长度，以），（限限nmmnfkmLmmLfhh1040计算步骤：绘制计算草图计算步骤：绘制计算草图 填写知数据及观测数据进表格填写知数据及观测数据进表格 计算高计算高差闭合差及高差闭合差的限差并进展比较差闭合差及高差闭合差的限差并进展比较调整高差闭合差调整高差闭合差 计算矫计算矫正后的高差正后的高差推算未知点高程推算未知点高程判别丈量的精度能否合格判别丈量的精度能否合格ihiihinnfhLLfh或附合水准道路高差闭合差的调整与高程计算例如BMABM B123h=+8.364h= -1.433h= -2.745h=+4.

17、661n=8n=3n=4n=5点号测站数高差（m）改正后高差（m）高 程（m）观测值改正值BM A39.8338+8.364-0.014+8.350148.1833-1.433-0.005-1.438246.7454-2.745-0.007-2.752343.9935+4.661-0.008+4.653BM B48.64620+8.847-0.034+8.813辅助计算所以，精度合格限限始终测.7 .4420101034)833.39646.48(847. 8)(hhhhffmmnfmmHHhf矫正值的计算：ihiihinnfhLLfh或数。为水准路线的总的测站），（或为单位。为水准路线长度，

18、以），（限限nmmnfkmLmmLfhh1040计算步骤：绘制计算草图计算步骤：绘制计算草图 填写知数据及观测数据进表格填写知数据及观测数据进表格 计算高计算高差闭合差及高差闭合差的限差并进展比较差闭合差及高差闭合差的限差并进展比较调整高差闭合差调整高差闭合差 计算矫计算矫正后的高差正后的高差推算未知点高程推算未知点高程判别丈量的精度能否合格判别丈量的精度能否合格ihiihinnfhLLfh或测hfh三、支水准道路高差闭合差的调整与高程计算三、支水准道路高差闭合差的调整与高程计算BM 1h往h返A 取往测和返测高差绝对值的平均值作为两点间的高差值，符号与往测一样，然后根据起点高程推算未知点的高

19、程。例：知：例：知：HBM1=13.368m，hBM1A=-1.254m hABM1=1.248m，求，求A点的高程点的高程HA=?mhhHhHHBMAABMBMABMBMA117.12251. 1368.13)248. 1254. 1(21368.13)(2111111解：高差闭合差的调整高差闭合差的调整一、水准仪的轴线及其间应满足的几何条件一、水准仪的轴线及其间应满足的几何条件一水准仪的轴线一水准仪的轴线仪器竖轴( VV ) 照准部旋转轴的几何中心线圆水准器轴( L1L1 ) 过圆水准器零点的球面法线水准管轴LL过管水准器零点的纵向切线视准轴 (CC ) 十字丝交点与物镜光心的连线十字丝1

20、.仪器竖轴应平行于圆水准器轴，即VVL1L12.仪器竖轴应垂直与十字丝横丝，即VV十字丝横丝3.望远镜视准轴应平行于水准管轴，即CCLL，此项为仪器应满足的主条件 分析：由于水准丈量原理要求仪器提供程度视野，假设CCLL ，那么当水准管气泡居中，即LL程度，此时CC也就程度了，满足水准丈量原理的要求。二、检验与校正二、检验与校正一仪器竖轴一仪器竖轴圆水准器轴的检验与校正圆水准器轴的检验与校正1.检验与校正的方法 转动三个脚螺旋使圆水准器的气泡居中，然后将望远镜旋转180，假设依然居中，阐明满足此条件。假设气泡偏离中央位置，那么需校正。用矫正针校正气泡偏离的一半。2.检验与校正的原理水准仪的普通

21、检查圆水准器的检验与校正圆水准器的检验与校正二二 十字丝横丝垂直于竖轴的检验和校正十字丝横丝垂直于竖轴的检验和校正1 1、 检验检验 以十字丝横丝一端瞄准离仪器约以十字丝横丝一端瞄准离仪器约20m20m处一细小目的点，处一细小目的点，转动程度微动螺旋转动程度微动螺旋, ,假设横丝一直不分开目的点，那么十假设横丝一直不分开目的点，那么十字丝横丝垂直于仪器竖轴，否那么十字丝横丝垂不直于字丝横丝垂直于仪器竖轴，否那么十字丝横丝垂不直于仪器竖轴。仪器竖轴。 水准丈量/水准仪十字丝检校 旋下十字丝分化板护旋下十字丝分化板护罩罩, ,用螺丝刀松开十字丝用螺丝刀松开十字丝分划板的固定螺丝，微分划板的固定螺丝

22、，微略转动十字丝分划板，略转动十字丝分划板，使横丝一直不分开目的使横丝一直不分开目的点。点。此项任务需反复进展。此项任务需反复进展。2 2、 校正校正三水准管轴三水准管轴视准轴视准轴 的检验与校正的检验与校正对水准管的检验与校正对水准管的检验与校正1.检验 在地面上选取两个固定点A和B相距80m，将水准仪安顿在距两点等间隔处，在符合气泡居中的情况下，分别读取A尺和B尺的读数a1和b1，求得高差：h1=a1-b1 =x1+a)-(x2+b)=a-b 将仪器搬至B点附近(约3m)，在符合气泡居中的情况下，分别读得远尺A和近尺B的读数a2和b2，求得第二次高差：h2=a2-b2 假设h2 = h1，

23、阐明水准管轴平行于视准轴，无需校正；假设h2 h1，那么水准管轴不平行于视准轴，普通，h2与h1的差值大于5mm，需求校正。先算出远尺的正确读数a2由于：a2b2 = h正确 = h1 b2 根本为正确读数b2 所以：a2=h1 + b22.校正校正12206265ABABhhhiDD长水准管轴不平行于视准轴的夹角为i普通要求DS3水准仪的i 20 校正方法：校正方法： 转动微倾螺旋，使远尺转动微倾螺旋，使远尺A上读数由上读数由a2变为变为a2，此时视野已程度，而符合气泡不，此时视野已程度，而符合气泡不居中，用校正针拨动水准管上、下两校正螺丝，使气泡居中，这时水准管轴程度，居中，用校正针拨动水

24、准管上、下两校正螺丝，使气泡居中，这时水准管轴程度，视准轴程度，二者就平行了。视准轴程度，二者就平行了。 在地面上选取两个固定点A和B相距80m，将水准仪安顿在距两点等间隔处，在符合气泡居中的情况下，分别读取A尺和B尺的读数a1 =1.700m和b1 =1.500m。 将仪器搬至B点附近(约3m)，在符合气泡居中的情况下，分别读得远尺A和近尺B的读数a2 =2.000m和b2 =1.850m 判别水准管轴和视准轴能否平行? 仪器误差：仪器校正不完善的误差仪器误差：仪器校正不完善的误差 望远镜的对光误差望远镜的对光误差 水准尺的刻划误差水准尺的刻划误差 水准尺的零点差水准尺的零点差观测误差：仪器

25、整平误差观测误差：仪器整平误差 照准误差照准误差 读数估读、视差误差读数估读、视差误差 水准尺倾斜误差水准尺倾斜误差环境误差：仪器、尺垫下沉环境误差：仪器、尺垫下沉 地球曲率的影响地球曲率的影响 大气折光影响大气折光影响 振动与照晒的影响振动与照晒的影响 这种误差的影响与间隔成正比，观测时假设保证前、后视间隔大致相等，便可消除或减弱此项误差的影响。因此水准尺须经过检验符合要求后，才干运用。有些尺子的底部能够存在零点差，可在一水准测段中使测站数为偶数的方法予以消除。视差影响视差影响 当存在视差时，由于水准尺影像与十字丝分划板平面不重合，假设眼当存在视差时，由于水准尺影像与十字丝分划板平面不重合，

26、假设眼睛察看的位置不同，便读出不同的读数，因此会产生读数误差。睛察看的位置不同，便读出不同的读数，因此会产生读数误差。因此实践丈量时，应尽量将仪器脚架和尺垫在地面上踩实，使其稳定不动。水准丈量尽量前后视距相等，可消除此项误差一、四等水准丈量的技术要求一、四等水准丈量的技术要求仪器水准尺前、后视距后、前视距差视距差累积值读数误差高差之差DS3双面尺80 m3 m10 m 3 mm 5 mm二、四等水准丈量的观测程序及观测读数二、四等水准丈量的观测程序及观测读数 1 1、观测程序：、观测程序： 后视尺黑面上、中、下后视尺黑面上、中、下 前视尺黑面上、中、下前视尺黑面上、中、下 前视尺红面中前视尺红面中7 7 后视尺红面中后视尺红面中8 8 2 2、观测读数：、观测读数：8 8个个三、四等水准丈量的计算三、四等水准丈量的计算 1 1、视距计算：、视距计算： 后视距后视距=- - * *100100 前视距前视距1010= - - * *100100 后、前视距差后、前视距差1111= = - -1010 视距差累积值视距差累积值(12)=(12)=本站本站1111+ +前站前站1212后视距80m前视距80m 后、前视距差3m视距差累积值10m2、读数计算： 后视尺读数误差13= K1+ -8 前视尺读数误差14= K2+ -73、高