第二章 水准测量.ppt

1、Company Logo,第二章 水准测量,高程测量：测定地面点高程的测量工作。,高程测量可以分为以下四种：,（1）水准测量,（2）三角高程测量,（3）气压高程测量,（4）GPS高程测量,Company Logo,水准测量原理,第一节 水准测量原理,ab,高差为正值，说明B点高于A点； ab,高差为负值，说明B点低于A点。,Company Logo,高差法： 若A点的高程已知，则B点的高程为：,视线高程法： 若A点的高程已知，则B点的高程为：,Company Logo,第二节 水准测量的仪器和工具,水准仪，水准尺，尺垫。,水准仪按精度可以分为DS05、 DS1、 DS3、 DS10等,D代表大

2、地测量、S代表水准仪、下标数字仪器精度。 如：3代表每千米水准测量的高差中数的误差值为3mm。,水准仪有三类 微倾式水准仪、 自动安平水准仪、 电子水准仪,Company Logo,1、微倾式水准仪,一、水准仪的构造,Company Logo,Company Logo,(1)、望远镜,望远镜主要由物镜、调焦透镜、十字丝分划板、目镜等部件构成,Company Logo,(2) 水准器,1)圆水准器用来指示竖轴 是否竖直。,球面中央圆圈，圆圈的圆心称为水准器零点。过零点的球面法线，称为圆水准轴，当圆水准器气泡居中时，圆水准轴处于竖直位置。圆水准器分划值是指通过零点的任意一个纵断面上，气泡中心偏离2

3、mm的弧长所对圆心角的大小。 DS3水准仪圆水准器分划值一般为810/2mm，故只用于仪器的概略整平。,Company Logo,水准管2mm的弧长所对应的圆心角称为水准管分划值。,R水准管圆弧半径，mm 206265,2)管水准器视准轴(水准管轴)是否水平,DS3型水准管分划值为20/2mm,Company Logo,（3）基座,主要由轴座、脚螺旋和连接板构成。,Company Logo,2、自动安平水准仪,只需粗平即可获得水平视线读数的仪器,与微倾式水准仪的区别：没有水准管和微倾螺旋，在望远镜的光学系统中装置了补偿器,特点：无需精平、操作简便、观测迅速、提高观测精度、应用广泛,Compan

4、y Logo,自动安平原理,也就是说若上式的条件能够得到保证，虽然视准轴有微小 的倾斜，但十字丝中心Z仍能读出水平时的读数，从而达到 自动补偿的目的。,补偿范围一般为8 12，质量好的可达 15。,Company Logo,望远镜视窗,DSZ-1自动安平水准仪,Company Logo,3、电子水准仪（数字水准仪）,自动安平水准仪的基础上发展起来的,光电设备自行探测视线水平时水准尺上读数,（1）电子水准仪的一般结构,望远镜光学部分和机械结构与自动安平水准仪基本相同,较自动安平水准仪多了调焦发送器、补偿器监视、分光镜和行阵探测器,Company Logo,（2）电子水准仪的基本原理,优点：操作简

5、捷、测量速度快、精度高、读数准确、减轻劳动强度，可自动记录、存储,Company Logo,二、水准尺和尺垫,Company Logo,水准尺：优质木材、玻璃钢、金属材料、玻璃纤维、铟钢,作 用：读数,分 类：塔尺，双面水准尺，条码水准尺（电子水准仪）,（1）塔尺,属于逐渐节缩小的组合尺，两节或三节连在一起，尺的底部为零，每格1cm或0.5cm。,塔尺稳定性较差,仅限于普通的水准测量,1、水准尺,Company Logo,（2）双面水准尺,长3m。两根尺，尺的双面均有刻划，一面为黑白相间，称为黑面尺（主尺）；另一面为红白相间，称为红面尺（副尺）。刻划均为1cm。两根尺的黑面尺尺底均从零开始，红

6、面尺的尺底一根从4.687m开始，另一根从4.787m开始。,尺常数（K）：同一根水准尺的红面和黑面读数差。应该等于4.687m或4.787m。检核读数是否正确。,多用于三四等水准测量。,Company Logo,（3）条码水准尺,一面印有条形码图案，供电子水准仪使用，另一面和普通水准尺相同，供光学水准仪使用。,在电子水准仪中装置有行阵传感器，它可识别水准标尺上的条形编码。电子水准仪摄入条形编码后，经处理器转变为相应的数字，在通过信号转换和数据化，在显示屏上直接显示中丝读数和视距。,各厂家设计的条码水准尺条码图案不同，故不能互换使用,条码编码方式：二进制条码、几何位置测量条码、相位差条码,Co

7、mpany Logo,2、尺垫,由生铁铸成，一般多为三角形。,作用：防止点位下沉,使用：将水准尺竖立于突起的半球体上,Company Logo,第三节 水准仪的使用,一、微倾式水准仪的使用,1.安置仪器 按照需要的高度（安放水准仪后望远镜与眼睛基本平齐）调整三脚架三条腿的长度，拧紧固定螺旋。,2.粗平：用三个脚螺旋使圆气泡居中（左手大拇指移动方向为气泡运动方向）,Company Logo,3.瞄准水准尺,目镜调焦：十字丝清晰,初步瞄准：瞄准水准尺，拧紧制动螺旋,精确瞄准：十字丝竖丝瞄准水准尺中央,物镜调焦：物像清晰,消除视差：物像平面与十字丝平面没有重合而产生相对移动的现象 反复调节物镜和目镜

8、对光螺旋可消除,Company Logo,4.精确整平（精平）,转动微倾螺旋，使水准管气泡两端的影像严密吻合,微倾螺旋的转动方向与左半侧气泡影像的移动方向一致,注意：气泡移动有惯性，转动时要慢、稳、轻、速度不宜太快。,5.读数：中横丝、四位数、毫米估读,读完数后检查复合水准气泡是否居中，若不居中，应再次精平后重新读数。,Company Logo,因为水准仪的望远镜一般是倒像，所以水准尺倒写的数字从望远镜中看到的是正写的数字，同时看到尺上刻划的注记是从上向下递增的，因此读数应由上向下读（对于呈正像的水准仪来说，则相反。）,Company Logo,0786,Company Logo,6253,C

9、ompany Logo,二、自动安平水准仪的使用,操作程序分为以下四步：,安置仪器,粗略整平,瞄准水准尺,读数,与微倾式水准仪的操作方法相同,读数时应该注意观察自动报警窗的颜色，若全窗绿色可以读数，若任意一端出现红色，说明仪器微倾量超出自动安平补偿范围，需要重新整平仪器方可读数。,Company Logo,三、电子水准仪的使用,以蔡司DiNil2电子水准仪为例说明：,世界上最高精度的电子水准仪，每公里往返水准观测精度 达0.3mm，最小显 示0.01mm 先进的感光读数系统，可见白光即可测量 ；采用标准的PCMCIA记录卡，标配2M；自动进行地球曲率及气象改正 ；15内自动补尝，安平精度0.2

10、； 快速高程放样，单点高程测量； 测量快捷键设置在微动螺旋旁边，在瞄准测尺后，轻触即可测量。,主要技术指标：,Company Logo,操作步骤：,(1)测量准备,瞄准目标,开机,安置仪器,(2)测量过程,Company Logo,第四节 水准测量的方法,1、水准点：已知的高程控制点（BM） （分为永久点、临时点）,国家等级水准点,墙上水准点,一、水准点和水准路线,Company Logo,2、水准路线：水准测量施测所经过的路线,（1）附合水准路线,从一个已知高程的水准点出发，沿待定高程的水准点进行测量，最后复合到另一个已知高程的水准点所构成的水准路线。,（2）闭合水准路线,从已知高程的水准点

11、出发，沿待定高程的水准点进行测量，最后又回到原出发点的环形路线所构成的水准路线,Company Logo,（3）支水准路线,从已知高程的水准点出发，沿待定高程的水准点进行测量，这种既不闭合又不附合的水准路线称为支水准路线。,Company Logo,二、水准测量,h1=a1b1， h2=a2b2， h3=a3b3， hn=anbn， hAB= h1 h2 h3 hn= hi（计算用） hAB=aibi（检核用）,1、水准测量方法,Company Logo,施测步骤：,（1）立尺,（2）安置仪器,（3）瞄准后视尺,（4）瞄准前视尺,（5）迁站,（6）顺序观测,（7）计算,Company Logo

12、,HA,HB,hAB,TP1,TP2,TP3,Company Logo,2、注意事项,保持前后视距离基本相等,在已知高程点和待测高程点上立尺时不能放尺垫,估读要准确，检查是否存在视差、水准管气泡是否居中,立尺时要保证尺子竖直,读数时，记录员要复读，以便核对,原始记录要当场填写清楚,Company Logo,1.计算检核：a-b=HB-HA=hAB,2.测站检核： 两次仪高法：（10cm） 双面尺法：红、黑面高差之差6mm,3、水准测量检核,3.成果检核,采用高差闭合差与容许高差闭合差比较的方法进行,高差闭合差=实测高差-理论高差值,Company Logo,（1）附合水准路线高差闭合差,h理=

13、H终-H始 fh=h实-（H终-H始),（2）闭合水准路线高差闭合差,h理=0 fh=h实,（3）支水准路线高差闭合差,h往+ h返=0 fh= h往+ h返,（L为路线总长度）,（n为测站总数）,平地：,山地：,Company Logo,第五节 水准测量数据处理,计算水准路线高差闭合差，若在容许范围内时，进行高差闭合差的调整，使调整后的测段高差总和等于理论值，然后用调整后的高差计算各待测点的高程。,Company Logo,闭合差调整原则和方法： 将高差闭合差按与测段长度（测站数）成正比例的原则反号分配到各相应侧段的高差上。,按距离,按测站数,fh=h测-（HB-HA）,fh=h实,fh= h往+ h返,Company Logo,B,1.2,1.4,2.2,8,12,14,16,+1.575,1,-1.742,+1.446,+2.036,+1.420,+2.022,+1.563,-1.758,6