第2讲--水准测量.ppt

1、2-1 水准测量的概述,水准测量（原理）：利用水平视线来测量两点间的高差。 由于水准测量的精度较高，所以是高程测量中最主要的方法。 三角高程测量：测量两点间的水平距离或斜距和竖直角(即倾斜角)，然后利用三角公式计算出两点间的高差。 三角高程测量一般精度较低，只是在适当的条件下才被采用。,72.260m,高程测量的任务： 求出点的高程，即求出该点 到某一基准面的垂直距离。 高程基准面：为了建立一个全国统一的高程系统， 必须确定一个统一的高程基准面，通常采用大地水准面。 水准原点：为了确定高程基准面的位置，在青岛建立了一个与验潮站相联系的基点，水准原点作为全国高程测量的基准点。 1956黄海高程系

2、：我国采用青岛验潮站19501956年观测结果求得的黄海平均海水面作为高程基准面（72.289m，已过时）。 1985国家高程基准：从1989年起，国家规定采用青岛验潮站19521979年的观测资料，计算出的平均海水面作为新的高程基准面。 青岛水准原点的高程：72.260m。,水准点标志：,高程控制点称水准点BM(Bench Mark)。 标石水准点 墙脚水准点 简易标志水准点,2-2 水准测量原理,水准测量：利用水平视线来求得两点的高差。 水准测量仪器与工具：水准尺、水准仪、尺垫等。 后视读数 a：后视尺读数。 前视读数 b：前视尺读数。 高程 H：点沿铅垂线方向到大地水准面的距离；当该点在

3、大地水准面之上时取正值，反之取负值。 高差 h ：高程之差 ，具有方向性，可正可负。 水准测量原理：利用能够提供水平视线的仪器（水准仪），分别在两端点带有刻画的尺子（水准尺）上读取读数，获得两点之间的高差，进而根据已知高程和观测高差求得未知点高程。,当两点相距较远或高差太大时，则可分段连续进行，由图可得：,转点：传递高程的点。 测站：安置仪器的点。 测段：两待测点构成。,二）水准测量的施测方法,高程 = 50.118,IV3,安置一次仪器需要获得一系列点高程，如断面测量。如图：,C1,C4,C2,C3,P1,P2,P3,P4,1、计算视线高：,2、计算转点高程：,3、计算中间点高程：,中视读数

4、,将水准仪安置于I，读取水准点BMl上的尺读数，作为后视读数。然后依次读取各中线桩的尺读数，由于这些尺读数是独立的，不传递高程，故称为中视读数。最后读取转点Z1的读数，作为前视读数。再将仪器搬至II，后视转点Z1，重复上述方法，直至闭合于BM2。中视读数读至cm，转点读数读至mm。,.,55.450,1.246,BM2,.,.,.,.,.,.,53.863,55.321,2.610,1.458,Z2,54.67,1.80,0+300,53.68,2.79,0+263,55.10,1.37,0+200,55.814,56.473,0.415,0.659,0+158.24(Z1),55.65,0.

5、58,0+100,54.02,2.21,0+060,水准点高程： BM1=52.460 MB2=55.471 实测闭合差： fh=55.450-55.471= -21mm 容许闭合差： 精度符合。,52.460,56.229,3.769,MB1,前视,中视,后视,备注,高程,仪器高,水准尺读数（mm),测点,水准测量记录,高程计算采用仪器高法，先计算出仪器高Hi，即 Hi 后视点高程十后视读数 中桩高程 Hi 中视读数 在表1311中，并参考图13一10（a），测站I的视线高为： Hi 52.4603.76956.229 m 中线桩DK000的高程为： Hi 2.2154.019 m，采用54

6、.02 m 转点Z1的高程为： Hi 0.41555.814 m 隧道顶部和个别深沟的中桩高程，可以采用三角高程测量法测 定。,2-3 水准仪和水准尺,微倾式水准仪：利用水准管 自动安平水准仪：利用补偿器 数字(电子)水准仪：条纹编码尺+数字图像处理 我国的水准仪系列标准分为：DS05、DS1、DS3和DS20 水准尺： 尺垫：,一、微倾式水准仪的构造和使用 (一) DS3微倾式水准仪的构造 在一般水准测量中使用较广的DS3型微倾式水准仪由下列三个主要部分组成： 望远镜：它可以提供视线，并可读出远处水准尺上的读数。 水准器：用于指示仪器或视线是否处于水平位置。 基座： 用于置平仪器，它支承仪器

7、的上部并能使仪器的上部在水平方向转动。,（二）水准仪各部分功能,1、望远镜和管水准器与仪器竖轴联在一起，竖轴插入基座的轴套内保证望远镜和管水准器在基座上自由旋转； 2、制动螺旋+微动螺旋控制望远镜在水平方向转动； 3、微倾螺旋望远镜与管水准在竖直方向微动； 4、脚螺旋圆水准器居中，仪器整平；,1. 望远镜：物镜+目镜,物镜：使物体在物镜的另一侧构成一个倒立的实像； 目镜：使这一实像在同一侧形成一个放大的虚像。 视准轴：十字丝交点和物镜光心的连线。,2. 水准器 (1) 管水准器，又称水准管,(2) 圆水准器,圆水准器轴,圆水准器零点,水准管零点：水准管分划的中心 水准管轴：过零点与管内壁在纵向

8、相切的直线,符合水准器,圆水准器零点：容器顶盖中央小圈的中心 圆水准器轴：通过零点的球面法线,二、水准尺与尺垫： 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。 尺垫： 在转点处放置尺垫用的，一般为三角形，中央有一突起的半球体。使用时，上方突起的半球形顶点作为竖立水准尺和标志转点之用。,水准尺的读数,6.252,1.477,0.725,DS3微倾式水准仪的使用 1. 安置水准仪 首先打开三脚架，安置三脚架,要求高度适当、架头大致水平并牢固稳妥。 把水准仪用连接螺旋连接到三

9、脚架上，取水准仪时必须握住仪器的坚固部位，并确认已牢固地连结在三脚架上之后才可放手。 2. 仪器的粗略整平 左手拇指法则： (1) 先相对旋转两个脚螺旋， 使气泡到中线。 (2) 再旋转第三个脚螺旋， 使气泡居中。,2-4 水准仪的使用,目镜调焦 对准明亮的背景，看清十字丝。 物镜调焦看清目标。 使十字丝竖丝照准水准尺。,视差：当观测时把眼睛稍作上下移动，如果尺像与十字丝有相对的移动，即读数有改变，这一现象叫视差。 视差产生原因：尺像没有落在十字丝平面上。 视差消除方法：先调目镜调焦螺旋使十字丝清晰，后调物镜调焦螺旋，直到不再出现尺像和十字丝有相对移动为止，即尺像与十字丝在同一平面上。,3.

10、照准水准尺,4. 视线的精确整平 要求：每次读数前都需要重新使长气泡符合。 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。 说明：自动安平水准仪不需进行精平。,5. 读数 用十字丝中间的横丝读取水准尺的读数。 从尺上可直接读出米、分米和厘米数，估读毫米数，所以每个读数必须有四位数。 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。 水准仪操作步骤： 安置脚架 粗略整平 消除视差 精确整平 读数,2-5 水准测量的实施一：水准测量的外业,一）水准路线的形式,附合水准路线,闭合水准路线,水准支线,水准网,结点水准路线,测量前应根据实际需要选定待

11、测水准点的位置，埋设水准点标石，并依据已知水准点分布情况，拟定水准测量的路线。,二）水准测量的施测方法,高程 = 50.118,IV3,三）水准测量成果的检核 1 测站检核 1）两次仪器高法：（普通）两次高差不大于5mm 2）双面尺法 2 水准路线的检核:1）温度、大气折光、水准尺下沉、标尺倾斜、仪器误差。2）仪器迁镜中转点位置变化。 1. 闭合水准路线：高程闭合差为 2. 附合水准路线：高程闭合差为 3. 水准支线,一般水准测量的容许高程闭合差为：,高程闭合差的分配及其计算 当实际高程闭合差在容许值以内时，可把闭合差分配到各测段的高差上。 高程测量的误差是随水准路线的长度或测站数的增加而增加

12、。,二、水准测量的内业,分配原则： 把闭合差以相反的符号，按各段路线长度或测站数成正比例分配到各段高差上。 各测段高差改正数为：,或,例：,2-6 自动安平水准仪和电子水准仪,1 自动安平水准仪 不用符合水准器和微倾螺旋，只用圆水准器进行粗略整平，12秒后，借助安平补偿器自动的把水准轴置平，读出视线水平时的读数。 优点：有效提高观测速度，尤其是仪器由于外界条件影响而出现微小倾斜时，仪器能随时调整，始终给出水平视线。 补偿器只有在视线的倾斜角不超过一定数值（如10）时才起作用。此外，补偿器可能因存在故障而不起作用，故使用前应对其检查。,2、数字水准仪,2-7 水准仪的检验和校正,一、微倾式水准仪

13、的检验和校正 微倾式水准仪的主要轴线见下图，它们之间应满足的几何条件是： 1.水准管轴应平 行于视准轴。 2.圆水准器轴应 平行于仪器的竖轴； 3.十字丝横丝应 垂直于仪器的竖轴；,(一) 圆水准器的检验和校正 使圆水准器轴平行于竖轴,检验方法：圆水准器居中，转180，检查是否气泡偏移。,校正方法：转动脚螺旋，气泡回一半偏移量，拨动圆水准器底部校正螺丝，气泡居中。,(二) 十字丝横丝的检验和校正 十字丝横丝位于垂直竖轴的平面。 校正方法：卸下目镜外罩，松开十字丝分划板的4个固定螺丝，反方向转动十字丝环。,(三) 水准管的检验和校正,校正方法：转动微倾螺旋使横丝读数从a2变到a2，用校正针拨动水准管一端上下两个校正螺丝，符合气泡,2-8 水准测量的误差及其注意事项,一、仪器误差 (一) 视准轴与水准管轴不平行引起的误差：前后视距相等 (三) 水准尺的误差：水准尺分划误差、零点不准确、尺子变形。检验水准尺，设偶数站。 二、观测误差 (一) 气泡居中误差：限制视线长度，气泡符合。 (二) 估读水准尺分划的误差：限制视线长度，高放大率 (三) 视差影响 (四) 扶水准尺不直的误差：水准