工程测量第二章水准测量课件.ppt

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1、第二章第二章 水准测量水准测量 水准测量的原理水准测量的原理 水准测量的仪器和工具水准测量的仪器和工具 水准测量的施测方法水准测量的施测方法 水准测量的内业计算水准测量的内业计算 水准仪的检验与校正水准仪的检验与校正 水准测量的误差分析水准测量的误差分析 其它水准仪其它水准仪2.1 2.1 水准测量原理水准测量原理 NoImage大大 地地 水水 准准 面面AB后视后视前视前视前进方向前进方向HAHiHBab（水平视线高程（水平视线高程=HA+a）hab水水准准尺尺水水准准尺尺 AB高差 hAB=ab A点高程HA已知，求出B点高程 HB= HA + hAB 视线高程视线高程 Hi= HA +

2、a B点高程 HB= Hi b2.2 2.2 水准测量的仪器和工具水准测量的仪器和工具 水准测量所使用的仪器为水准仪水准测量所使用的仪器为水准仪 工具有水准尺和尺垫工具有水准尺和尺垫水准仪品种很多水准仪品种很多 微倾式水准仪微倾式水准仪 自动安平水准仪自动安平水准仪 电子水准仪电子水准仪 激光水准仪激光水准仪一、一、 DS3DS3型水准仪型水准仪l微倾螺旋；2分划板护罩；3目镜；4物镜调焦螺旋；5制动螺旋；6微动螺旋；7底板；8三角压板；9脚螺旋；10弹簧帽；11望远镜；12物镜；13管水准器；14圆水准器；15连接小螺钉；16轴座1.望远镜望远镜 照准竖立水准尺并读取水准尺上的读数。 物镜、

3、调焦透镜、十字丝分划板、目镜。 视准轴CC为物镜中心物镜中心与十字丝分划板中心十字丝分划板中心连线。 中丝读取视准轴CC与水准尺交点的读数。 上下丝读取水准仪到水准尺标尺的距离( 视距)。1物镜；2目镜；3调焦透镜；4 十字丝分划板；5连接螺钉；6调焦螺旋2.水准器水准器 圆水准器，管水准器。 圆水准器轴LL为内圆弧中点的法法线。 圆水准器轴LL 竖轴VV，用于粗略整平仪器。 管水准器轴LL为内圆弧中点切切线，气泡居中时，LL水平。 管水准器轴LL望远镜视准轴CC，用于精确整平仪器。圆水准器 管水准器3.基座基座 基座的作用是支承仪器的上部并与三脚架连接。 基座位于仪器下部，主要由轴座、脚螺旋

4、、底板和三角压板构成。 仪器上部通过竖轴插入轴座内旋转，由基座承托。 脚螺旋用于调节圆水准器气泡的居中。 底板通过连接螺旋与三脚架连接。 二、水准尺二、水准尺木 质 有双面尺和塔尺，有3m，也有5 m 铝合金 通常是塔尺结构，有3m、5m 铟钢尺 通常是单面尺尺垫是在转点处放置水准尺用的。尺垫用生铁铸成，使用时将支脚牢固地踩入土中，以防下沉。上方突起的半球形顶点作为竖立水准尺和标志转点之用。三、尺垫三、尺垫2.3 2.3 水准仪的使用水准仪的使用 1. 安置仪器安置仪器 调节三脚架调节三脚架，目估使架头大致水平，目估使架头大致水平，用连接螺旋将仪器固定在三脚架上。用连接螺旋将仪器固定在三脚架上

5、。水准仪使用的基本程序：安置仪器水准仪使用的基本程序：安置仪器粗略整平粗略整平瞄准水准尺瞄准水准尺精确整平和读数精确整平和读数 2.2.粗略整平粗略整平旋转脚螺旋，使圆水准器气泡居中。旋转脚螺旋，使圆水准器气泡居中。水准仪使用的基本程序：安置仪器水准仪使用的基本程序：安置仪器粗略整平粗略整平瞄准水准尺瞄准水准尺精确整平和读数精确整平和读数 3.3.瞄准瞄准先目镜对光，再物镜对光，认真消除视差。先目镜对光，再物镜对光，认真消除视差。 水准仪使用的基本程序：安置仪器水准仪使用的基本程序：安置仪器粗略整平粗略整平瞄准水准尺瞄准水准尺精确整平和读数精确整平和读数 消除视差的方法是仔细地进行目镜调焦和物

6、镜调焦，消除视差的方法是仔细地进行目镜调焦和物镜调焦，直至眼睛上下移动时读数不变为止。直至眼睛上下移动时读数不变为止。4.4.精确整平和读数精确整平和读数旋转微倾螺旋，使管水准气泡居中。旋转微倾螺旋，使管水准气泡居中。读取读数读取读数:m位与位与dm位直读尺上的数字，位直读尺上的数字，cm位数格子，位数格子，mm位估读。位估读。水准仪使用的基本程序：安置仪器水准仪使用的基本程序：安置仪器粗略整平粗略整平瞄准水准尺瞄准水准尺精确整平和读数精确整平和读数 倒像望远镜倒像望远镜:从上往下读从上往下读1337mm2.4 2.4 水准测量方法水准测量方法 水准点水准点水准测量的主要目的是测出一系列点的高

7、程。通常称这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（些点为水准点（Bench Mark），简记为），简记为BM。国家级水准点 水准路线水准路线水准点之间进行水准测量所经过的路线 。附合水准路线，闭合水准路线，支水准路线。闭合水准路线 附合水准路线 支水准路线 水准测量的施测水准测量的施测 日期： 仪器： 观测：天气： 地点： 记录：测 站点 号后视读数（m）前视读数（m）高 差（m）高 程（m）备注1BMA1.467+0.34327.354已知TP11.1242TP11.385-0.289TP21.6743TP21.869+0.926TP30.9434TP31.425+0

8、.213TP41.2125TP41.367-0.365B1.73228.182计 算检 核a=7.5136.685b=6.685h=+0.82828.18227.354+ 0.828+0.828水准测量的检核水准测量的检核1.变动仪器高法变动仪器高法两次不同仪器高度的水平视线两次不同仪器高度的水平视线（改变仪器高度应在（改变仪器高度应在10cm以上）以上）测定相邻两点间的高差测定相邻两点间的高差（等外水准测量）（等外水准测量）两次高差之差应小于两次高差之差应小于6mm，否则应重测，否则应重测 水准测量的检核水准测量的检核2.双面尺法双面尺法读取每一把水准尺的黑面和红面分划读数读取每一把水准尺的

9、黑面和红面分划读数前、后视尺的黑面读数计算出一个高差前、后视尺的黑面读数计算出一个高差前后视尺的红面读数计算出另一个高差前后视尺的红面读数计算出另一个高差两次高差之差应小于两次高差之差应小于5mm，否则应重测。，否则应重测。 2.5 2.5 水准测量成果计算水准测量成果计算 根据已知水准点的高程，水准路线高差观测值， 分配高差闭合差，计算出未知点的高程。 附合水准路线fh=hi(H终 H起)。 闭合水准路线fh=hi0=hi 。 支水准路线fh=h往h返。 图根水准高差闭合差允许值fh允 平坦地区 fh允=40L(mm) 山地fh允=12n(mm) fh fh允时，可以分配高差闭合差。 原则：

10、反号，按路线长Li(平坦)或测站数ni(山地)比例分配 高差改正数 Vi公式：hiifLLVhiifnnV 例例 按等外水准测量要求施测某附合水准路线观测成果，BMA（65.376m）和BMB（ 68.623m）为已知高程水准点，箭头为水准测量前进方向，路线上方的数字为测得的两点间的高差，路线下方数字为该段路线的长度，试计算待定点1，2，3点的高程。计算高差闭合差fh ，限差fh允。fh fh允 ，可以分配闭合差。mfh068. 0)376.65623.68(315. 3ABhhHHf测mmLfh968 . 54040容测段编号点 名距离(km)测站数实测高差( m )改 正 数( m )改正

11、后的高差 ( m )高 程( m )备 注 1A1.08+1.575-0.012+1.56365.376166.939211.212+2.036-0.014+2.022268.961321.414-1.742-0.016-1.758367.203432.216+1.446-0.026+1.420B68.6235.850+3.315-0.068+3.247辅助计算 2.6 2.6 微倾式水准仪的检验与校正微倾式水准仪的检验与校正 一、水准仪的轴线及其应满足的条件一、水准仪的轴线及其应满足的条件视准轴CC、管水准器轴LL、圆水准器轴LL 、竖轴VV。应满足三个条件： 圆水准器轴LL 竖轴VV； 十

12、字丝分划板的横丝竖轴VV； 管水准器轴LL视准轴CC。 圆水准器轴圆水准器轴LL竖轴竖轴VV旋转脚螺旋旋转脚螺旋圆水准器气泡居中；圆水准器气泡居中；仪器绕竖轴旋转仪器绕竖轴旋转180，气泡中心偏离圆水准器零点时，气泡中心偏离圆水准器零点时，关系不满足，需要校正。关系不满足，需要校正。旋转脚螺旋调整气泡偏移量的一半。旋转脚螺旋调整气泡偏移量的一半。松开圆水准器固定螺丝，松开圆水准器固定螺丝，旋转圆水准器校正螺丝旋转圆水准器校正螺丝气泡中心移到圆水准器零点气泡中心移到圆水准器零点 。仪器再绕竖轴旋转仪器再绕竖轴旋转180，气泡中心与圆水准器的零点重合时，校正完毕，气泡中心与圆水准器的零点重合时，校

13、正完毕，否则还需要重复前面的校正工作。否则还需要重复前面的校正工作。勿忘拧紧固定螺丝。勿忘拧紧固定螺丝。 十字丝分划板横丝十字丝分划板横丝竖轴竖轴VV整平仪器，十字丝横丝一端对准远处一明显标志点，整平仪器，十字丝横丝一端对准远处一明显标志点，旋紧制动螺旋，旋转微动螺旋转动水准仪旋紧制动螺旋，旋转微动螺旋转动水准仪标志点始终在横丝上移动标志点始终在横丝上移动横丝垂直于竖轴。横丝垂直于竖轴。否则，需要校正。否则，需要校正。旋下十字丝分划板护罩旋下十字丝分划板护罩用螺丝刀松开四个压环螺丝用螺丝刀松开四个压环螺丝按横丝倾斜的反方向转动十字丝组件，再检验。按横丝倾斜的反方向转动十字丝组件，再检验。最后应

14、拧紧四个压环螺丝。最后应拧紧四个压环螺丝。 十字丝横丝的检验 十字丝的校正装置 管水准器轴管水准器轴LL视准轴视准轴CC若不平行，则有若不平行，则有i角。角。选择场地：平坦，选择场地：平坦，A，B两点相距约两点相距约80m，立尺。，立尺。安置水准仪于两尺中间，观测高差安置水准仪于两尺中间，观测高差hAB=a1b1，不受，不受i角影响。角影响。安置水准仪距安置水准仪距A点点23m处，观测高差处，观测高差hAB =a2b2 。两次高差之差两次高差之差h= hABhAB。 =206265，弧秒值。，弧秒值。i 应小于应小于20，否则应校正。，否则应校正。 80hShiAB求出点求出点B尺正确读数：尺

15、正确读数： b2 = a2 hAB旋转微倾螺旋，使十字丝横丝对准旋转微倾螺旋，使十字丝横丝对准 b2 管水准气泡必然偏离中心管水准气泡必然偏离中心 ，用校正针拨动管水准器一端的上、下两个校正螺丝用校正针拨动管水准器一端的上、下两个校正螺丝使气泡的两个影像符合使气泡的两个影像符合 。水准管的校正装置 2.7 2.7 三、四等三、四等水准测量水准测量 三、四等水准测量常作为小地区测绘三、四等水准测量常作为小地区测绘地形图和施工测量的高程基本控制。地形图和施工测量的高程基本控制。三、四等水准测量的技术要求三、四等水准测量的技术要求等级水准仪型号视线长度（m）前后视距差（m）前后视距累积差（m）视线高

16、地面最低高度 （m）基本分划、辅助分划（黑红面）读数差（mm）基本分划、辅助分划（黑红面）高差之差（mm）三DS110036031015DS3752030四DS3100510023050五DS3100大致相等图根DS10100三、四等水准测量的技术要求三、四等水准测量的技术要求LnLnLLn124206304012等级水准仪型号水准尺线路长度（km）观测次数每千米高差中误差 （mm）往返较差、附和或环线闭合差与已知点联测附和或环线平地（mm）山地（mm）三DS1因瓦50往返各一次往一次6DS3双面四DS3双面16往返各一次往返各一次10五DS3单面往返各一次往一次15图根DS10单面5往返各一

17、次往一次202.8 2.8 水准测量的误差分析水准测量的误差分析 仪器误差、观测误差和外界条件影响的误差仪器误差、观测误差和外界条件影响的误差一、仪器误差一、仪器误差 （1) 校正残余误差校正残余误差i角误差 (大于20才需要校正 )，保持前、后视距相等前、后视距相等。（2) 水准尺误差水准尺误差 一对水准尺的零点差，在一水准测段的观测中安排偶数个测站安排偶数个测站予以消除。二、观测误差二、观测误差 （1）管水准气泡居中误差）管水准气泡居中误差每次读尺前应严格居中管水准气泡严格居中管水准气泡。（2） 读数误差读数误差读数误差与望远镜的放大倍数及视线长有关，视线愈长，读数误差愈大，规范规定，使用

18、DS3水准仪进行四等水准测量时，视线长视线长80m。（3）水准尺倾斜）水准尺倾斜水准尺前后倾斜，在水准仪望远镜视场中不会察觉，由此引起的水准尺读数总是偏大。视线长度愈大误差就愈大。读数时，水准尺应竖直水准尺应竖直。在水准尺上安装圆水准器水准尺上安装圆水准器保证尺子竖直。（4） 视差视差水准尺像没有准确成在十字丝分划板上，造成眼睛的观察位置不同时，读出的标尺读数也不同，由此产生读数误差。 按操作规定进行目镜对光，物镜对光目镜对光，物镜对光。 三、外界环境影响三、外界环境影响（1) 仪器下沉和尺垫下沉仪器下沉和尺垫下沉仪器或水准尺安置在软土或植被上产生下沉。“后后-前前-前前-后后”的观测顺序，削

19、弱仪器下沉的影响，往返观测取观测高差的中数往返观测取观测高差的中数，削弱尺垫下沉的影响。（2) 大气折光影响大气折光影响晴天，日光照射下，地面温度较高，靠近地面的空气温度也较高，其密度较上层为稀。水准仪的水平视线离地面越近，光线折射越大。规范规定，三、四等水准测量，应保证上、中、下三丝能读数，应保证上、中、下三丝能读数，二等水准测量则要求下丝读数二等水准测量则要求下丝读数0.3m。（3) 温度影响温度影响日光照射水准仪，仪器各构件受热不匀引起不规则膨胀，影响仪器轴线间的正常关系观测产生误差。观测时注意撑伞遮阳。观测时注意撑伞遮阳。 2.9 2.9 其他水准仪简介其他水准仪简介 自动安平水准仪自

20、动安平水准仪 没有管水准器与微倾螺旋。设视准轴水平时，水准尺上的正确读数为a，圆水准器粗平，视准轴相对于水平面将有微小倾斜角。无补偿器时水准尺上读数设为a ,物镜与目镜间的补偿器使进入十字丝分划板的光线偏转。正确读数光线经补偿器后正好通过十字丝分划板的横丝，读出视线水平时的正确读数a 。 1一圆水准器；2一补偿器检查按钮 ；3目镜调焦螺旋 ；4准星 ；5一物镜目镜；6一物镜调焦螺旋 ； 7一微动螺旋； 8脚螺旋。DZS2型自动安平水准仪型自动安平水准仪 精密水准仪精密水准仪精密水准仪用于国家一、二等水准测量、高精度工程测量。 望远镜放大倍数大，分辨率高，放大倍数，DS138倍倍，DS0540倍倍。 管水准器分划值为10/2mm，精平精度高。 望远镜的物镜有效孔径大物镜有效孔径大，亮度好。 望远镜外表材料一般采用受温度变化小的铟瓦合金钢铟瓦合金钢，以减小环境温度变化的影响。 平板玻璃测微器平板玻璃测微器读数，读数误差小。 配备精密水准尺精密水准尺。精密水准仪的光学测微器读数装置精密水准尺精密水准尺 木质尺身凹槽内引张一根铟瓦合金钢带，零点端固定在尺身，另一端用弹簧以一定的拉力将其引张在尺身上，铟瓦合金钢带不受尺身伸缩变形的影响。长度分划在铟瓦合金钢带上，数字注记在木质尺身上。精密水准仪精密水准仪