0802水准测量PPT学习教案

1、会计学10802水准测量水准测量一、水准测量原理 水准测量是利用水准仪提供的水平视线，借助于带有分划的水准尺，直接测定地面上两点间的高差，然后根据已知点高程和测得的高差，推算出未知点高程。2.1 2.1 水准测量的基本原理水准测量的基本原理 第1页/共118页ABabhABbahAB A、B两点间高差两点间高差hAB为为：前进方向前进方向 A点为点为后视点后视点，A点尺上的读数点尺上的读数a称为称为后视读数后视读数；B点点为为前视点前视点，B点尺上的读数点尺上的读数b称为称为前视读数前视读数。高差等于等于后视读数减去减去前视读数。第2页/共118页二、计算未知点高程二、计算未知点高程 1高差法

2、高差法ABabhAB前进方向前进方向大地水准面大地水准面HAHBHB 如果已知如果已知A点的高程点的高程HA，则，则B点的高程点的高程HB为：为：ABABhHH 第3页/共118页 2视线高法视线高法ABabhAB前进方向前进方向大地水准面大地水准面HAHBHBHi B点高程也可以通过水准仪的视线高程点高程也可以通过水准仪的视线高程Hi来计算，即来计算，即 bHHaHHiBAi第4页/共118页水准测量所使用的仪器为水准仪，工具有水准尺和尺垫。2.2 2.2 水准测量的仪器和工具水准测量的仪器和工具第5页/共118页第6页/共118页一 、DS3微倾式水准仪的构造132765498101412

3、131115161.1.微倾螺旋；微倾螺旋；2.2.分划板护罩；分划板护罩；3.3.目镜；目镜；4.4.物镜调焦螺旋；物镜调焦螺旋；5.5.制动螺旋；制动螺旋；6.6.微动螺旋；微动螺旋；7.7.底板；底板；8.8.三角压板；三角压板； 9.9.脚螺旋；脚螺旋；10.10.弹簧帽；弹簧帽； 11.11.望远镜；望远镜；12.12.物镜；物镜；13.13.管水准器；管水准器；14.14.圆水准器；圆水准器；15.15.连接小螺钉；连接小螺钉；16.16.轴座轴座 第7页/共118页物镜目镜 对光透镜 十字丝分划板 望远镜3是用来精确瞄准远处目标并对水准尺进行读数的。第8页/共118页上丝上丝下丝

4、下丝中丝中丝竖丝竖丝十字丝分划板十字丝分划板第9页/共118页 物镜和目镜多采用复合透镜组；物镜和目镜多采用复合透镜组； 目标目标经过物镜成像后形成一个倒经过物镜成像后形成一个倒立而缩小的实像立而缩小的实像； 移动对光透镜，可使不同距离的目移动对光透镜，可使不同距离的目标均能清晰地成像在十字丝平面上；标均能清晰地成像在十字丝平面上； 再通过目镜的作用，便可看清同时再通过目镜的作用，便可看清同时放大了的十字丝和目标影象放大了的十字丝和目标影象ab。第10页/共118页 十字丝交点与物镜光心的连线，称十字丝交点与物镜光心的连线，称为视准轴为视准轴CC。 视准轴的延长线即为视线。视准轴的延长线即为视

5、线。 当视准轴水平时，用十字丝的中丝当视准轴水平时，用十字丝的中丝在水准尺上截取读数。在水准尺上截取读数。第11页/共118页管水准器圆水准器第12页/共118页 水准管轴平行于视准轴。水准管轴平行于视准轴。OLL第13页/共118页第14页/共118页第15页/共118页气泡气泡LL 过零点的球面过零点的球面法线法线LL，称为圆水，称为圆水准器轴。准器轴。 圆水准器轴圆水准器轴LL平行于仪器竖轴平行于仪器竖轴VV。 气泡中心偏离零气泡中心偏离零点点2mm时竖轴所倾斜时竖轴所倾斜的角值，称为圆水准的角值，称为圆水准器的分划值。器的分划值。第16页/共118页第17页/共118页 （1）塔尺塔尺

6、二、水准尺和尺垫二、水准尺和尺垫第18页/共118页 两根尺的黑面尺尺底均从零开始，而红面尺两根尺的黑面尺尺底均从零开始，而红面尺尺底，一根从尺底，一根从4.687m开始，另一根从开始，另一根从4.787m开始开始。在视线高度不变的情况下，同一根水准尺的红。在视线高度不变的情况下，同一根水准尺的红面和黑面读数之差应等于常数面和黑面读数之差应等于常数4.687m或或4.787m，这个常数称为尺常数，用这个常数称为尺常数，用K来表示。来表示。双面水准尺双面水准尺 尺的双面均有刻划，一面为黑白相间，称为尺的双面均有刻划，一面为黑白相间，称为黑面尺（也称主尺）；另一面为红白相间，称为黑面尺（也称主尺）

7、；另一面为红白相间，称为红面尺（也称辅尺）。红面尺（也称辅尺）。 两面的刻划均为两面的刻划均为1cm，在分米处注有数字。，在分米处注有数字。第19页/共118页2尺垫尺垫 尺垫是由生铁铸成。一般为三角形尺垫是由生铁铸成。一般为三角形板座，其下方有三个脚，可以踏入土中板座，其下方有三个脚，可以踏入土中。尺垫上方有一突起的半球体，水准尺。尺垫上方有一突起的半球体，水准尺立于半球顶面。立于半球顶面。 尺垫用于转点处。尺垫用于转点处。第20页/共118页第21页/共118页微倾式水准仪的基本操作程序为微倾式水准仪的基本操作程序为1、安置仪器2、粗略整平3、瞄准水准尺4、精确整平5、读数2.3 2.3

8、水准仪的使用水准仪的使用 第22页/共118页一、安置仪器一、安置仪器 （1）在测站上松开三脚架架腿的固定螺旋，按需要的高度调整架腿长度，再拧紧固定螺旋，张开三脚架将架腿踩实，并使三脚架架头大致水平三脚架架头大致水平。 （2）从仪器箱中取出水准仪，用连接螺旋将水准仪固定在三脚架架头上。第23页/共118页二、二、粗略整平粗略整平2通过调节脚螺旋使圆水准器气泡居中。 第24页/共118页第25页/共118页三、瞄准水准尺三、瞄准水准尺 （1）目镜调焦）目镜调焦 转动目镜对光螺旋，使十字丝成像清晰。 （2）初步瞄准）初步瞄准 通过望远镜筒上方的照门和准星瞄准水准尺，旋紧制动螺旋。 （3）物镜调焦）

9、物镜调焦 转动物镜对光螺旋，使水准尺的成像清晰。第26页/共118页 （4）精确瞄准）精确瞄准 转动微动螺旋，使十字丝的竖丝瞄准水准尺边缘或中央。第27页/共118页 （5）消除视差）消除视差 眼睛在目镜端上下移动，有时可看见十字丝的中丝与水准尺影像之间相对移动，这种现象叫视差。产生视差的原因是水准尺的尺像与十字丝平面不重合。 视差的存在将影响读数的正确性，必须予消除。 消除视差的方法是仔细地转动物镜对光螺旋，直至尺像与十字丝平面重合。 第28页/共118页四、精确整平四、精确整平 转动微倾螺旋，使气泡两端的影像严密吻合,此时水准管气泡居中，视线即为水平视线 第29页/共118页 符合气泡符合

10、尚未符合 符合气泡符合， 水准管轴与视 线水平。微倾螺旋微倾螺旋第30页/共118页第31页/共118页五、读数五、读数返回返回下一节下一节第32页/共118页读数读数0400读数读数0448第33页/共118页读数读数1520读数读数1545第34页/共118页一、水准点一、水准点 我们将用水准测量的方法测定的高程控制点，称为水准点。 水准点记为BM 。 水准点有永久性水准点和临时性水准点两种。2.4 2.4 水准测量外业水准测量外业第35页/共118页（1）永久性水准点）永久性水准点国家等级永久性水准点建筑工地上的永久性水准点第36页/共118页国家等级永久性水准点第37页/共118页国家

11、等级永久性水准点第38页/共118页建筑工地上的永久性水准点第39页/共118页（2）临时性水准点第40页/共118页二、水准测量的施测方法二、水准测量的施测方法ABabhAB前进方向前进方向大地水准面大地水准面HAHBHB第41页/共118页AHACHChAC大地水准面大地水准面D1000mBMABhAB12.500mDAB50m第42页/共118页 当已知高程的水准点距欲测定高程点较远或高差较大时，不能安置一次仪器即可测得两点间的高差。 这时需要在两点间加设若干个立尺点，分段设站，连续进行观测11。 提出问题：提出问题： 解决方法：解决方法： 加设的这些立尺点并不需要测定其高程，它们只起加

12、设的这些立尺点并不需要测定其高程，它们只起传递高程的作用，故称之为转点，用传递高程的作用，故称之为转点，用TP表示。表示。第43页/共118页AHACHChAC大地水准面D1000mTP1TP4TP3h1TP2进行方向h22.3120.4502.4240.558A2.0141.2231.9011.1081.9550.7402.0770.866h32.4130.9012.2870.771h40.4180.5332.4672.350h5第44页/共118页AHACHChAC大地水准面大地水准面D1000m 例例 已知水准点已知水准点BMA的高程的高程 HA32.186m，现欲测定，现欲测定C点的高

13、程点的高程HC，由于，由于A、C两点相距较两点相距较远，需分段设站进行测量，具体施测步骤如下。远，需分段设站进行测量，具体施测步骤如下。1.观测与记录观测与记录第45页/共118页测站测点水准尺读数/m高差/m平均高差/m高程/m备注后视读数前视读数第46页/共118页AHACHChAC大地水准面大地水准面D1000mTP1h1后视点后视点前视点前视点进行方向进行方向第47页/共118页测站 测点水准尺读数/m高差/m平均高差/m 高程/m备注后视读数前视读数BMA2.014+0.79132.186TP11.223AHACHChAC大地水准面D1000mTP12.0141.223h1后视点后视

14、读数前视读数前视点进行方向第48页/共118页2.测站检核测站检核 （1）变动仪器高法 在同一个测站上用两次不同的仪器高度，测得两次高差进行检核。即测得第一次高差后，改变仪器高度（大于（大于10cm），），再测一次高差。两次所测高差之差不超过容许值（例如等外水准测量容许值为例如等外水准测量容许值为6mm），），则认为符合要求。取其平均值作为该测站最后结果，否则须要重测。第49页/共118页 （2）双面尺法 仪器的高度不变，而分别对双面水准尺的黑面和红面黑面和红面进行观测。这样可以利用前、后视的黑面和红面读数，分别算出两个高差。如果不符值不超过规定的限差，取其平均值作为该测站最后结果，否则须要重

15、测。 第50页/共118页测站测点水准尺读数/m高差/m平均高差/m 高程/m备注后视读数前视读数BMA2.014+0.791+0.79232.1861.901TP11.223+0.7931.108AHACHChAC大地水准面D1000mTP12.0141.223h1.9011.108进行方向第51页/共118页AHACHChAC大地水准面D1000mTP12.0141.223h11.9011.108TP2进行方向第52页/共118页测站测点水准尺读数/m高差/m平均高差/m 高程/m备注后视读数前视读数BMA2.014+0.791+0.79232.1861.901TP11.223+0.793

16、1.108TP12.312+1.864TP20.450AHACHChAC大地水准面D1000mTP1h1TP2进行方向h22.3120.450后视点前视点后视读数前视读数第53页/共118页测站测点水准尺读数/m高差/m平均高差/m 高程/m备注后视读数前视读数BMA2.014+0.791+0.79232.1861.901TP11.223+0.7931.108TP12.312+1.862+1.8642.424TP20.450+1.8660.558AHACHChAC大地水准面D1000mTP1h1TP2进行方向h22.3120.4502.4240.558第54页/共118页AHACHCHAC大地

17、水准面D1000mTP1TP3h1TP2进行方向h22.3120.4502.4240.558第55页/共118页AHACHChAC大地水准面D1000mTP1TP4TP3h1TP2进行方向h22.3120.4502.4240.558A2.0141.2231.9011.1081.9550.7402.0770.866h32.4130.9012.2870.771h40.4180.5332.4672.350h5第56页/共118页测站测点水准尺读数/m高差/m平均高差/m高程/m备注后视读数前视读数BMA2.014+0.791+0.79232.1861.901TP11.223+0.7931.108TP

18、12.312+1.862+1.8642.424TP20.450+1.8660.558TP22.077+1.211+1.2131.955TP30.866+1.2150.740TP32.413+1.512+1.5142.287TP40.901+1.5160.771TP40.418-1.932-1.9330.533BMC2.350-1.9342.467第57页/共118页hhACACAChHH m450. 3 AChm636.35 CH3.计算与计算检核计算与计算检核 （1）计算）计算 AC两点的高差等于各测站的高差总和，即两点的高差等于各测站的高差总和，即则则C点高程为：点高程为：在本例题中：在本

19、例题中：第58页/共118页 （2）计算检核）计算检核 为了保证记录表中数据的正确，应对记录表中计算的高差和高程进行检核。 检查内容：检查内容：后视读数总和减前视读数总和的二分之一后视读数总和减前视读数总和的二分之一高差总和的二分之一高差总和的二分之一平均高差总和平均高差总和C点高程与点高程与A点高程之差点高程之差 以上这四个数字应相等，否则，计算有错。以上这四个数字应相等，否则，计算有错。第59页/共118页m450. 3m)434.11m334.18(21)(21 bam450. 3m)900. 6(2121 hm450. 3 hm450. 3m186.32m636.35 ACHH 在本例

20、题中：在本例题中：第60页/共118页测站测点水准尺读数/m高差/m平均高差/m高程/m备注后视读数前视读数BMA2.014+0.791+0.79232.1861.901TP11.223+0.7931.108TP12.312+1.862+1.8642.424TP20.450+1.8660.558TP22.077+1.211+1.2131.955TP30.866+1.2150.740TP32.413+1.512+1.5142.287TP40.901+1.5160.771TP40.418-1.932-1.93335.6360.533BMC2.350-1.9342.467计算检核18.33411.4

21、34+6.900+3.450a-b=18.334-11.434=+6.900 (a-b)/2=+3.450 h=+6.900 (h/2)=+3.450 HC-HA=+3.450第61页/共118页 将各式相加，得将各式相加，得 则终点的高程为则终点的高程为 始终hHH单次水准单次水准 测量记录测量记录01第62页/共118页前期回顾前期回顾hAB = a - b 思路：思路：在在A，B上竖立标尺，上竖立标尺，用水准仪构筑一条水平用水准仪构筑一条水平视线视线该视线在两尺上截得读该视线在两尺上截得读数数a和和b 第63页/共118页HB = HA+h1+h2+-+hn=HA+h前期回顾前期回顾第6

22、4页/共118页1.1.安置安置2.2.粗平粗平3.3.瞄准瞄准4.4.精平精平5.5.读数读数前期回顾前期回顾第65页/共118页67前期回顾前期回顾第66页/共118页前期回顾前期回顾第67页/共118页 精平前期回顾前期回顾第68页/共118页第69页/共118页a2a1b2b1第70页/共118页第71页/共118页水准测量手簿（变仪高法）水准测量手簿（变仪高法） 第72页/共118页测站检核只能检核一个测站上误差不超限，不能保证全部测程上误差不会积累。测站误差有积累的可能，还必须对整个水准路线进行成果检核，以保证测量资料满足使用要求。测站检核只能检核一个测站上误差不超限，不能保证全部

23、测程上误差不会积累。测站误差有积累的可能，还必须对整个水准路线进行成果检核，以保证测量资料满足使用要求。 成果检核有以下方法成果检核有以下方法: :BM13.3.成果检核（路线检核）成果检核（路线检核）第73页/共118页 。第74页/共118页BM2BM3第75页/共118页第76页/共118页=12=12 34=70=41=70hhfnmmfhf观测结果符合要求第77页/共118页注意：由于注意：由于DS3DS3级水准仪只有估读到级水准仪只有估读到mmmm位，所位，所以其测量结果只保留到以其测量结果只保留到mmmm位。在误差分配过程位。在误差分配过程中可能会出现中可能会出现0.1mm0.1

24、mm位上的小数，此时可以按四位上的小数，此时可以按四舍五入的方法保留至整数，但要保证调整后的高舍五入的方法保留至整数，但要保证调整后的高差没有闭合差。差没有闭合差。iiihhV改测第78页/共118页41=+1.234hfmmn第79页/共118页1iiiHHh第80页/共118页 hhh2往返 符号与往返高差符号相同。符号与往返高差符号相同。第81页/共118页1 1、检查观测手薄，并计算出相邻两点间的距离、检查观测手薄，并计算出相邻两点间的距离、测站数及高差。测站数及高差。 2 2、计算高差闭合差、计算高差闭合差 3 3、求高差改正数，求高差改正数有按两点间的距、求高差改正数，求高差改正数

25、有按两点间的距离进行改正和按每测段测站数改正两种方法，改离进行改正和按每测段测站数改正两种方法，改正数为：正数为：4 4、计算高程、计算高程水准路线高差闭合差的调整与高程计算步骤水准路线高差闭合差的调整与高程计算步骤hhiiiiiiffVnVLnL 或第82页/共118页第83页/共118页DS1DS1级光学水准仪级光学水准仪 第84页/共118页第85页/共118页第86页/共118页 第87页/共118页第88页/共118页第89页/共118页第90页/共118页DNA03电子水准仪电子水准仪第91页/共118页第92页/共118页第93页/共118页第94页/共118页 第95页/共11

26、8页第96页/共118页1.自动安平水准仪设计原理第97页/共118页1.自动安平水准仪设计原理视线自动安平的原理 当圆水准器气泡居中后，视准轴仍存在一个微小倾当圆水准器气泡居中后，视准轴仍存在一个微小倾角角，在望远镜的光路上安置一，在望远镜的光路上安置一补偿器补偿器2525，使通过物镜光，使通过物镜光心的水平光线经过补偿器后偏转一个心的水平光线经过补偿器后偏转一个角，仍能通过十角，仍能通过十字丝交点，这样十字丝交点上读出的水准尺读数，即为字丝交点，这样十字丝交点上读出的水准尺读数，即为视线水平时应该读出的水准尺读数视线水平时应该读出的水准尺读数2626。 第98页/共118页第99页/共11

27、8页第100页/共118页水准仪应当满足的基本条件是：水准仪应当满足的基本条件是： 2.8 2.8 微倾水准仪的检验与校正微倾水准仪的检验与校正 1) 1) 圆水准器轴圆水准器轴LLLL应平行于仪器的竖轴应平行于仪器的竖轴VVVV； 2 2）十字丝的中丝（横丝）应垂直于仪器的竖轴；）十字丝的中丝（横丝）应垂直于仪器的竖轴； 3 3）水准管轴）水准管轴LLLL平行于视准轴平行于视准轴CCCC。 第101页/共118页一、圆水准器轴应平行于竖轴一、圆水准器轴应平行于竖轴 检验检验 粗平后将仪器绕竖轴转动粗平后将仪器绕竖轴转动180180度，检查气泡是否度，检查气泡是否仍居中。如不居中，则仍居中。如

28、不居中，则LLLL不平行于不平行于VVVV。 校正校正 先用脚螺旋使气泡向居中位置移动偏离量的一先用脚螺旋使气泡向居中位置移动偏离量的一半，然后调整圆水准器下面的三个校正螺丝，使气泡半，然后调整圆水准器下面的三个校正螺丝，使气泡居中。此过程需反复进行，直至仪器旋转到任何位置居中。此过程需反复进行，直至仪器旋转到任何位置圆水准器气泡皆居中时为止，最后应拧紧校正螺丝。圆水准器气泡皆居中时为止，最后应拧紧校正螺丝。 目的目的 满足条件满足条件LL LL VVVV，使圆水准器气泡居中时，使圆水准器气泡居中时，竖轴垂直，视准轴粗平。，竖轴垂直，视准轴粗平。第102页/共118页校正圆水准仪校正圆水准仪1

29、616圆水准仪校正螺圆水准仪校正螺丝位置丝位置17第103页/共118页第104页/共118页二、二、十字丝中丝垂直于竖轴十字丝中丝垂直于竖轴 目的目的 十字丝中丝垂直于竖轴，当竖轴垂直，中丝处于水平，中丝上任何位置的读数均相同。十字丝中丝垂直于竖轴，当竖轴垂直，中丝处于水平，中丝上任何位置的读数均相同。 检验检验1818 中丝一端对准一目标点中丝一端对准一目标点MM，转动微动螺旋，检查该点是否始终在中丝上。如果，转动微动螺旋，检查该点是否始终在中丝上。如果MM点不离开中丝，则说明中丝垂直竖轴点不离开中丝，则说明中丝垂直竖轴VVVV，否则，需校正十字丝分划板。否则，需校正十字丝分划板。MMM第

30、105页/共118页行，直到转动仪行，直到转动仪器时，目标始终器时，目标始终不明显离开横丝不明显离开横丝为至。为至。第106页/共118页三、三、水准管轴平行于视准轴检验与校正水准管轴平行于视准轴检验与校正 （1）检验方法）检验方法 1）在C点处安置水准仪，用变动仪器高法，连续两次测出A、B两点的高差，若两次高差之差不超过3mm，则取两次高差的平均值hAB作为最后结果。a1b1x1x1iiABC第107页/共118页ABhba 22 2）在离B点大约3m左右的D点处安置水准仪19，精平后读得B点尺上的读数为b2。根据b2和高差hAB算出A点尺上视线水平时的应读读数为：ABia2b2a2xD第1

31、08页/共118页 ABDaai22 然后，瞄准A点水准尺，读出中丝的读数a2，如果a2与a2相等，表示两轴平行。否则存在i角，其角值为： 对于DS3型水准仪来说，i角值不得大于20，如果超限，则需要校正。第109页/共118页 （2）校正方法 转动微倾螺旋，使十字丝的中丝对准转动微倾螺旋，使十字丝的中丝对准A A点尺上点尺上应读读数应读读数a a2 2，此时视准轴处于水平位置，而水，此时视准轴处于水平位置，而水准管气泡不居中。准管气泡不居中。 用校正针先拨松水准管一端左、右校正螺钉用校正针先拨松水准管一端左、右校正螺钉，再拨动上、下两个校正螺钉，使偏离的气泡重，再拨动上、下两个校正螺钉，使偏

32、离的气泡重新居中，最后要将校正螺钉旋紧。新居中，最后要将校正螺钉旋紧。此项校正工作此项校正工作20需反复进行，直至达到要求为止。需反复进行，直至达到要求为止。第110页/共118页第111页/共118页2.9 2.9 水准测量的误差分析水准测量的误差分析第112页/共118页第113页/共118页第114页/共118页1水准测量是利用水准仪提供的水平视线来直接测定地面上各点间的高差，然后根据其中一点的高程推算出其他各点的高程。高差水准测量是利用水准仪提供的水平视线来直接测定地面上各点间的高差，然后根据其中一点的高程推算出其他各点的高程。高差hABab，下角，下角AB表示表示A点测向点测向B点，

33、点，a为为A尺上的读数即后视读数，尺上的读数即后视读数，b为为B尺上的读数即前视读数，所以高差具有正、负性尺上的读数即前视读数，所以高差具有正、负性(方向性方向性)。 2弄清下述一些基本概念：视准轴、望远镜放大率、水准轴、水准管分划值、视差等。弄清下述一些基本概念：视准轴、望远镜放大率、水准轴、水准管分划值、视差等。 3水准管的作用在于导致视线成水平位置，圆水准器的作用在于导致竖铀成竖直位置。安置水准仪时，必须要使架头大致与观测者身高相适应。要掌握以左手大拇指为准的调节脚螺旋使圆水准器居中的方法，读数时一定要消除视差，并使水准管气泡居中。转点处要放尺垫，其作用是防止水准尺的位置和高度发生变化。水准管的作