第2章 水准测量.ppt

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1、第二章水准测量,第一节 水准测量的仪器和工具第二节 水准测量原理和方法第三节 水准测量误差第四节 水准仪的使用,第一节 水准测量的仪器和工具,一、DS3型水准仪的构造 DS3型水准仪是水准仪中的一种，我国按其精度指标划分为DS05, DS1, DS3, DS10四个等级，D和S分别是“大地测量”和“水准仪”汉语拼音的第一个字母，数字05, 1,3, 10等指用该类型水准仪进行水准测量时每千米往、返测高差中数的偶然中误差值，分别不超过0.5mm, 1mm, 3mm, 10mm。一般可省略“D”，只写“S建筑工程测量中常用的是S3型水准仪。 图2-1为DS3型水准仪，主要由望远镜、水准器和基座三部

2、分组成。,下一页,返回,第一节 水准测量的仪器和工具,1.望远镜 望远镜是用来瞄准不同距离的水准尺并进行读数的。它由物镜、对光透镜、对光螺旋、十字丝分划板以及日镜等组成。 2.水准器 DS3型水准仪的水准器分为管水准器(水准管)和圆水准器(水准盒)两种，它们都是供整平仪器用的。 3.基座 基座起支撑仪器和连接仪器和三角架的作用，由轴座、三个脚螺旋和连接板组成，转动脚螺旋可以调节圆水准器使气泡居中。,下一页,返回,上一页,第一节 水准测量的仪器和工具,二、水准尺及附件 水准尺是由干燥的优质术材、玻璃钢或铝合金等材料制成。水准尺分为双面尺和塔尺两种。附件有尺垫。 1.双面尺 双面水准尺，多用于三、

3、四等水准测量，长度为3m，为不能伸缩和折叠的板尺，且两根尺为一对，尺的两面均有刻画，尺的正面是黑色注记，反面为红色注记，故又称红黑面尺。黑面的底部都从零开始，而红面的底部一般是一根为4.687m，另一根为4.787m。,下一页,返回,上一页,第一节 水准测量的仪器和工具,2.塔尺 塔尺一般用于等外水准测量，长度有2m和5m两种，可以伸缩，尺面分划为1cm和0.5cm两种，每dm处注有数字，每m处也注有数字或以红黑点表示数，尺底为零。 3.尺垫 尺垫由一个三角形的铸铁制成。上部中央有一突起的半球体。为保证在水准测量过程中转点的高程不变，可将水准尺放在半球体的顶端。,返回,上一页,第二节 水准测量

4、原理和方法,一、水准测量原理 1.高差法 高差法就是利用水准仪提供的水平视线分别照准竖立在两点上的水准尺并读数，直接测定出地面上两点间的高差，再根据已知点的高程推出待定点的高程。,下一页,返回,第二节 水准测量原理和方法,2.仪高法 在图2-2中由视线高计算召点高程的方法，叫仪高法。此法在建筑工程测量中被广泛应用;图中A点的高程读数等于水准仪的视线高程。,下一页,返回,上一页,第二节 水准测量原理和方法,二、水准测量的规律 在水准测量中存在以下规律，在学习过程中应注意理解掌握。 (1)每站高差等于水平视线的后视读数减去前视读数。 (2)起点至闭点的高差等于各站高差的总和，也等于各站后视读数的总

5、和减去前视读数的总和。,下一页,返回,上一页,第二节 水准测量原理和方法,三、水准测量方法 (一)水准点和水准路线 1.水准点 用水准测量的方法测定的高程控制点称为水准点，简记BM。 2.水准路线 通过一系列水准点进行水准测量所经过的路线，称为水准路线。,下一页,返回,上一页,第二节 水准测量原理和方法,(二)水准侧量的施侧方法与记录、计算 1.水准测量的施测方法 (1)简单水准测量的观测程序。 (2)复合水准测量的施测方法。,下一页,返回,上一页,第二节 水准测量原理和方法,2.水准测量的记录与计算 (1)高差法记录与计算。 (2)仪高法记录与计算。 (3)路线成果检核。,下一页,返回,上一

6、页,第二节 水准测量原理和方法,3.注意事项 我们在水准测量过程中应该注意，在已知高程点和待测高程点上立尺时，应直接放在标石中心(或木桩)上;仪器到前、后水准尺的距离要大致相等，可用视距或脚步量测确定;水准尺要扶直，不能前后左右倾斜;尺垫仅用于转点，仪器迁站前，不能移动后视点的尺垫;不得涂改原始读数的记录，读错或记错的数据应划去，再将正确数据写在上方，并在相应的备注栏内注明原因，记录簿要干净、整齐。,返回,上一页,第三节 水准测量误差,一、水准测量误差的来源及消减方法 1.水准仪误差 仪器经过检验校正后，还会存在残余误差，如微小的i角误差。当水准管气泡居中时，由于i角误差使视准轴不处于精确水平

7、的位置，会造成在水准尺上的读数误差。在一个测站的水准测量中，如果使前视距与后视距相等，则i角误差对高差测量的影响可以消除。严格地检校仪器和按水准测量技术要求限制视距差的长度，是降低本项误差的主要措施。,下一页,返回,第三节 水准测量误差,2.水准尺的误差 水准尺的分划不精确、尺底磨损、尺身弯曲都会给读数造成误差，因此必须使用符合技术要求的水准尺。 3.整平误差 水准测量是利用水平视线测定高差的，当仪器没有精确整平，则倾斜的视线将使标尺读数产生误差。,下一页,返回,上一页,第三节 水准测量误差,4.仪器和标尺升沉误差 (1)仪器下沉(或上升)所引起的误差。 (2)尺子下沉(或上升)引起的误差。,

8、下一页,返回,上一页,第三节 水准测量误差,二、水准测量误差的影响 1.读数误差的影响 (1)当尺像与十字丝分划板平面不重合时，眼睛靠近目镜微微上下移动，发现十字丝和目镜影像有相对运动，称为视差;视差可通过重新调节目镜和物镜调焦螺旋加以消除。 (2)估读误差与望远镜的放大率和视距长度有关，故各级水准测量所用仪器的望远镜放大率和最大视距都有相应规定，普通水准测量中，要求望远镜放大率在20倍以上，视线长不超过150m。,下一页,返回,上一页,第三节 水准测量误差,2.大气折光的影响 因为大气层密度不同，对光线产生折射，使视线产生弯曲，从而使水准测量产生误差。视线离地面愈近，视线愈长，大气折光的影响

9、愈大。为消减大气折光的影响，只能采取缩短视线，并使视线离地面有一定的高度及前、后视的距离相等的方法。,返回,上一页,第四节 水准仪的使用,一、水准仪的检验与校正 (一)普通水准仪的检定 根据水准仪的检定规程(JJG 425-2003)的规定，需要对下列项目做具体检定: (1)外观及各部件功能。 (2)水准管角值。 (3)竖轴运转误差。 (4)视距乘常数。 (5)望远镜分划板与竖轴的垂直角。 (6)数字水准仪视线距离测量误差。,下一页,返回,第四节 水准仪的使用,(7)测微器行差与回程差。 (8)视准轴误差。 (9)望远镜提供轴与水准管轴在水平面投影的平行度。 (10)视准线的安平误差。 (11

10、)自动安平水准仪。 (12)测站单次高差标准差。 (13)望远镜调焦运行误差。 (14)自动安平水准仪磁极误差。,下一页,返回,上一页,第四节 水准仪的使用,(二)水准仪应满足的几何条件 1.水准仪应满足的主要条件 水准仪应满足两个主要条件: (1)水准管轴应与望远镜的视准轴平行; (2)望远镜的视准轴不因调焦而变动位置。 2.水准仪应满足的次要条件 水准仪应满足两个次要条件: (1)圆水准器轴应与水准仪的竖轴平行; (2)十字丝的横丝应垂直于仪器的竖轴。,下一页,返回,上一页,第四节 水准仪的使用,(三)普通水准仪的检验与校正 1.一般性检验 水准仪检验校正之前，应先进行一般性的检验，检查各

11、主要部件是否能起有效的作用。安置仪器后，应检验望远镜成像是否清晰，物镜对光螺旋和日镜对光螺旋是否有效，制动螺旋、微动螺旋、微倾螺旋和脚螺旋是否有效，三脚架是否稳固等。如果发现有故障应及时修理。 2.圆水准器轴应平行于竖轴 3.十字丝横丝垂直于仪器竖轴 4.水准管轴应平行于视准轴,下一页,返回,上一页,第四节 水准仪的使用,(四)精密水准仪的检验和校正 1.圆水泡校正 2.微倾螺旋上刻度指标差的改正 3.长水准的校正,下一页,返回,上一页,第四节 水准仪的使用,二、水准仪使用前的基本操作 在水准仪的使用前应作如下的操作，以DS3水准仪为例。 1.架设仪器 在架设仪器处，打开三脚架，通过目测，使架

12、头大致水平且高度适中(约在观测者的胸颈部)，将仪器从箱中取出，用连接螺旋将水准仪固定在三脚架上。然后，根据圆水准器气泡的位置，上、下推拉，左、右微转脚架的第三只腿，使圆水准器的气泡尽可能位于靠近中心圈的位置，在不改变架头高度的情况下，放稳脚架的第三只腿。,下一页,返回,上一页,第四节 水准仪的使用,2.粗略整平 调节仪器脚螺旋使圆水准气泡居中，以达到水准仪的竖轴近似垂直，视线大致水平。其具体做法是:如图2-3 (a)所示，设气泡偏离中心于a处时，可以先选择一对脚螺旋、，用双手以相对方向转动两个脚螺旋，使气泡移至两脚螺旋连线的中间b处;然后，再转动脚螺旋使气泡居中，如图2-3(b)所示。如此反复

13、进行，直至气泡严格居中。在整平中气泡移动方向始终与左手大拇指(或右手食指)转动脚螺旋的方向一致。,下一页,返回,上一页,第四节 水准仪的使用,3.照准和调焦 仪器粗略整平后，即用望远镜瞄准水准尺，其步骤如下: (1)目镜对光。 (2)初步照准。 (3)物镜对光和精确瞄准。 (4)消除视差。,下一页,返回,上一页,第四节 水准仪的使用,4.精确整平 精平是在读数前转动微倾螺旋使气泡居中，从而得到精确的水平视线。转动微倾螺旋时速度应缓慢，直至气泡稳定不动而又居中时为止。必须注意，当望远镜转到另一方向观测时，气泡不一定符合，应重新精平，符合气泡居中后才能读数。,下一页,返回,上一页,第四节 水准仪的使用,5.读数 当气泡符合后，立即用十字丝横丝在水准尺上读数。读数前要认清水准尺的注记特征。望远镜中看到的水准尺是倒像时，读数应自上而下，从小到大读取，直接读取m, dm, cm, mm(为估读数)四位数字。读数后要立即检查气泡是否仍符合居中，否则，重新符合后读数。,返回,上一页,图2一1 DS3型水准仪,返回,图2一2 高差法示意图,返回,图2-3 圆水准器整平方法,返回,