《工程测量》水准测量.ppt

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1、内容回顾n水准测量原理n水准仪的结构：三部分n水准尺：直尺，双面注记，n红黑面差常数：4.687，4.787nDS3级微倾式水准仪的操作步骤：n安置粗平瞄准精平读数n自动安平式水准仪的操作步骤：n安置粗平瞄准读数第五节 水准测量方法一、水准测量外业二、水准测量的检核三、水准测量的内业计算水准测量的等级n水准测量分为一等、二等、三等、四等四个等级，以一等精度最高。n上一等水准测量成果作为下一等水准测量的起算依据。n为满足测图以及一般工程测量的需要，还须进行测区的高程控制加密，采用普通水准测量方法，也称图根水准测量或等外水准测量(本章主要介绍)。一、水准测量外业n选线（level line）n埋设

2、水准点（benchmark）n外业观测（observation）1.水准路线:单一水准路线、水准网附合水准路线闭合水准路线支水准路线BMABMB123BMA12312BMA已知水已知水准点准点BM未知水未知水准点准点单一水准路线：单一水准路线：水准网BMABMBBMC1BMA2134单单节节点点附附合合网网多多节节点点独独立立网网2.2.水准点水准点n用水准测量方法建立的高程控制点用水准测量方法建立的高程控制点(Bench(Bench Mark)Mark)。常以常以BMBM表示表示,其顶部通常为凸起的其顶部通常为凸起的半球面半球面,用于放置水准尺。用于放置水准尺。n永久性：国家、城市等级水准点

3、永久性：国家、城市等级水准点n临时点：工程用水准点临时点：工程用水准点点之记点之记3.3.观测步骤：一个测站上的观测程序观测步骤：一个测站上的观测程序n距离起点A大约100米处，选定转点TP1的位置n安置仪器于A、TP1中间，距离距离A、TP1等距离等距离处处n立水准尺于后视A点、前视TP1点上n观测后视尺、前视尺读数：粗平、瞄准、精平、读数，(后视读数a1,前视读数b1)n记录并计算高差HAABHBabhAB大地水准面前进方向后视前视一个测站第一测站高差：第一测站高差：h1=a1-b1n其余测站以此类推h2=a2-b2.hn=an-bn各式相加得：各式相加得：h=a-b未知点高程：未知点高程

4、：HB=HA+h记录和计算基本格式记录和计算基本格式1.3640.9791.2590.7121.2780.5660.6531.864+0.385+0.547+0.712-1.211+0.43354.20654.6394.5544.121二、水准测量的检核1.计算检核：检查计算错误n h=a-bnHB-HA=h2.测站检核：检查观测误差和记录计算错误n双仪高法：变动仪高法n双面尺法：红黑面尺法3.线路成果检核：检查成果观测误差和记录计算错误n高差闭合差是否满足精度要求2.2.测站检核测站检核两次两次仪仪器高法器高法（双仪高法）（双仪高法）a1b1a2b2h1=a1-b1h2=a2-b2如果：如果

5、：f=h1-h2=6mm那么：那么：hAB=(h1+h2)/2AB双仪高法图示双仪高法图示水准水准测量量记录（两次（两次仪器高法）器高法）2.2.测站检核测站检核双面尺法双面尺法h1=a1-b1h2=a2-b2a1b1a2b2f=h1-（h20.100）6mmhAB=(h1+h20.100)/2如果：如果：那么：那么：两尺常数不一致时，两尺常数不一致时，考虑两尺常数差考虑两尺常数差 0.100米。米。水准测量记录（双面尺法）水准测量记录（双面尺法）测站水准尺读数点号后视前视高差(h)平均高差改正后高差高 程（H）1A112510.0005811TP.10876+0.2495661+0.150+

6、0.250TP.113186103TP.21324-0.00626013+0.090-0.0083.3.成果检核成果检核：线路高差闭合差的检核由于受自然条件如温度、风力、大气折光等的影响，以及尺垫和仪器下沉引起的误差、尺子倾斜和估读的误差、仪器本身的误差等影响，成果精度必然降低。这些误差在一个测站上反映并不明显，但随着测站数的增多使误差累积，可能会超过规定的限差。也有可能会发生尺垫被移动，造成高程传递的错误。因此，用上述方法所测得的高程，虽经过测站检核和计算检核，也不能说明其高程精度符合要求。为此可以拟定某种路线，获得一定的条件以检核成果的正确性。闭合水准路线闭合水准路线实际上：理论上：令：有

7、：BMBM1 14 43 321 1闭合水准路线分析：结论：闭合水准路线具有严密的检核条件。结论：闭合水准路线具有严密的检核条件。附合水准路线附合水准路线附合水准路线分析：BMBM1 11 12 23 3BMBM2 2理论上：实际上：令：有：结论：附合水准路线具有严密的检核条件。结论：附合水准路线具有严密的检核条件。支水准路线支水准路线支线水准路线分析：理论上：实际上：令：有：结论：支水准路线往返观测具有严密性。结论：支水准路线往返观测具有严密性。BMBM1 11 12 23 3支线水准路支线水准路线不严密，线不严密，必须作往返必须作往返测！测！小结-水准线路理论值附合水准线路：附合水准线路：

8、h h理论理论=H HB B-H-HA A闭合水准线路闭合水准线路:h:h理论理论=H HA A-H-HA A =0=0支水准线路支水准线路:h:h理论理论 (往）往）=-h h理论理论（返）（返）BMABMB123BMA12312BMA3成果检核成果检核规范规范：线路高差闭合差n线路高差闭合差：fh=h观测观测-h理理论论 fh容容许许n对于等外水准测量：nfh容许容许=12n(mm)山地nfh容许容许=40L(mm)平原 n高差闭合差的计算：高差闭合差的计算：n附合水准线路：附合水准线路：fhfh=h=h观测观测-(H-(HB B-H-HA A)n闭合水准线路闭合水准线路:fhfh=h=h

9、观测观测n支水准线路支水准线路:fhfh=h=h观测观测(往）往）+h+h观测（返）观测（返）黑面黑面 a-b=h黑黑=-0.014红面红面 a-b=h红红=-0.119平均高差之和平均高差之和 h=(h黑黑+h红红+0.100)/2=-0.016-0.016-0.014-0.1197.24730.9887.23330.869计算计算检核检核55.352EBMA5DE4CD3+0.174+0.176+0.2721387607615636348BC2成果检核：成果检核：高差闭合差高差闭合差fh=h=-0.016m=-16 fh容容55.352+1.547+1.548+1.446096457542

10、5127200BMAB1备注备注高程高程/m平均高差平均高差/m高差高差/m前视读数前视读数后视读数后视读数测点测点测站测站闭合水准线路闭合水准线路（对于等对于等外水准测外水准测量）量）三、水准测量的内业水准测量的内业n目的：对测量误差进行处理（测量平差）得到未知水准点的高程的最可靠值（最或是值）。n测量误差水准路线高差闭合差n步骤：n检查外业成果n闭合差的计算与检核n高差闭合差的调整与检核n改正后高差的计算与检核n待定点高程的计算与检核待定点高程的计算与检核水准测量的内业计算步骤水准测量的内业计算步骤3.3.改正后高差的改正后高差的计算与检核：计算与检核：或fh=h观测-h理论理论 fh容许

11、1.1.高差闭合差的计算与检核：高差闭合差的计算与检核：2.2.高差闭合差的调整与检核：高差闭合差的调整与检核：4.4.待定点高程的计算与检核：待定点高程的计算与检核：每测站或每公里高差改正数每测站或每公里高差改正数（v0)v0)的计算的计算举例：附合水准路线测量A123B+4.3637站+2.4133站-3.1214站+1.2636站HA=58.012MHB=62.906M2.2.高差闭合差的计算与检核：在高差闭合差的计算与检核：在检核检核外业观测成果合格的条外业观测成果合格的条件下。件下。fh=hi-(HB-HA)=4.918-(62.906-58.012)=+0.024m假设是山地等外水

12、准测量，所以假设是山地等外水准测量，所以所以，所以，|f fh h|f fh h容容|，野外测量成果符合精度要求，野外测量成果符合精度要求1.1.检核检核外业观测成果外业观测成果fh容=12n=1220=53mm本例总测站数为本例总测站数为 n=20,n=20,则则每一测站的改正数为：每一测站的改正数为：v0=-fh/n=-24/20=-1.2mm各测段的改正数为：各测段的改正数为：vi=-(fh/n).nn).nii =v=v0 0.n.ni i如第一测段：如第一测段：v1=-1.2v1=-1.2 7=-8mm7=-8mm3 3.高差闭合差的调整与检核因为在同一条水准路线上，可以认为观测条件

13、是相同的，则各测站产生的误差的机会相等，故闭合差的调整可按与测站数成正比例的分配原则进行。但要注意改正数的符号与闭合差的符号相反。检核：n改正数的总和应与闭合差的绝对值相等，符号相反。v=v=-fh4.4.改正后的高差的计算与检核改正后的高差的计算与检核n各测段实测高差加改正数，便得到改正后的高差，检核n改正后高差之和应与理论高差相等，否则说明计算有误。5.待定点高程的计算根据检核过的改正后的高差，由起始点A开始，逐点推算出各未知点的高程。=58.012+4.355=62.367m检核：n最后算得的B点高程应与已知的B点高程相等，否则说明计算有误。+4.91820+4.894-24+1.256

14、-7-3.126-5+2.409-4+4.355-865改正后高差m改正数mm+1.2636-3.1214+2.4133+4.363743实测高差/m测站数niB321432A121点名测段号fh=+24mm n=ni=20辅助计算62.90661.65064.77662.36758.01287备注高程m附合水准测量内业计算表A123B+2.3311.6KM+2.8132.1KM-2.2441.7KM+1.4302.0KMHA=45.286MHB=49.579M1.1.高差闭合差的计算与检核高差闭合差的计算与检核2.2.每公里改正数计算每公里改正数计算每测段改正数的计算每测段改正数的计算与检核

15、与检核举例：附合水准测量内业计算：附合水准测量内业计算：计算无误计算无误4.4.未知点高程计算与检核未知点高程计算与检核3.3.改正后高差的计算与检核改正后高差的计算与检核计算无误计算无误实验二实验二 水准测量水准测量二、计划与设备二、计划与设备 1 1实验安排实验安排2 2学时，实验小组由学时，实验小组由4 4 5 5人组成。人组成。2 2实验设备每组为实验设备每组为水准仪一台水准仪一台，水准尺水准尺2 2根根，尺垫，尺垫2 2个，记录板个，记录板1 1块，自备伞块，自备伞1 1把。把。3 3实验场地选定一条闭合水准路线，其长度以安置实验场地选定一条闭合水准路线，其长度以安置4 46 6个测

16、站个测站为宜，中间设待定点。为宜，中间设待定点。4 4从已知水准点从已知水准点A A出发，水准测量至出发，水准测量至B B、C C点，然后再测至点，然后再测至A A点点（或另一个水准点）。根据已知点高程（或假定高程）及各（或另一个水准点）。根据已知点高程（或假定高程）及各测站的观测高差，计算水准路线的高差闭合差，并检查是否测站的观测高差，计算水准路线的高差闭合差，并检查是否超限。对闭合差进行调整，求出待定点超限。对闭合差进行调整，求出待定点B B、C C的高程。记录计的高程。记录计算在记录纸上。算在记录纸上。一、目的与要求一、目的与要求 1 1掌握普通水准测量的观测、记录和检核的方法。掌握普通

17、水准测量的观测、记录和检核的方法。2 2掌握水准测量的闭合差调整及求出待定点高程。掌握水准测量的闭合差调整及求出待定点高程。三、方法与步骤三、方法与步骤 1 1背离已知点方向为前进方向，在背离已知点方向为前进方向，在A A、B B、C C点间要设若干转点。点间要设若干转点。第第1 1站安置水准仪在站安置水准仪在A A点与转点点与转点1 1（拼音缩写（拼音缩写ZD1ZD1、英文缩写、英文缩写TP1TP1）之间，前、后距离大约相等，其距离不超过）之间，前、后距离大约相等，其距离不超过100100米。米。2 2操作程序是后视操作程序是后视A A点上的水准尺，精平，用中丝读取后尺读数，点上的水准尺，精

18、平，用中丝读取后尺读数，记入实验报告中。前视转点记入实验报告中。前视转点1 1上的水准尺，并精平读数，记入上的水准尺，并精平读数，记入表中。然后立即计算该站的高差。表中。然后立即计算该站的高差。3 3迁至第迁至第2 2站，继续上述操作程序，直到最后回到站，继续上述操作程序，直到最后回到A A点（或另一点（或另一个已知水准点）。个已知水准点）。4 4根据已知点高程及各测站高差，计算水准路线的高差闭合差，根据已知点高程及各测站高差，计算水准路线的高差闭合差，并检查高差闭合差是否超限，其限差公式为：并检查高差闭合差是否超限，其限差公式为：式中：式中：n n 测站数测站数 L L 水准路线的长度，以水

19、准路线的长度，以kmkm为单位。为单位。5 5若高差闭合差在容许范围内，则对高差闭合差进行调整，计若高差闭合差在容许范围内，则对高差闭合差进行调整，计算各待定点的高程。算各待定点的高程。fh容=mm fh容=mm四、注意事项四、注意事项 1 1在每次读数之前，要消除视差，并使符合水准气泡严格居在每次读数之前，要消除视差，并使符合水准气泡严格居中。中。2 2在已知点和待定点上不能放置尺垫，但转点必须用尺垫，在已知点和待定点上不能放置尺垫，但转点必须用尺垫，在仪器迁站时，前视点的尺垫不能移动。在仪器迁站时，前视点的尺垫不能移动。3.3.上交资料：实验数据、实验报告，以小组为单位装订成册上交资料：实

20、验数据、实验报告，以小组为单位装订成册上交。实验报告见上交。实验报告见测量实验与实习测量实验与实习附录三附录三水准测量记录表水准测量记录表待定点高程计算表待定点高程计算表 自动安平水准仪不需要水自动安平水准仪不需要水准管和微倾螺旋，只有一准管和微倾螺旋，只有一个圆水准器，安置仪器时，个圆水准器，安置仪器时，只要使圆水准器的气泡居只要使圆水准器的气泡居中后，借助一种中后，借助一种“补偿器补偿器”的特别装置，使视线自的特别装置，使视线自动处于水平状态。动处于水平状态。第三节 自动安平水准仪（automatic level）一一.自动安平水准仪特点自动安平水准仪特点自动安平水准仪反面自动安平水准仪反

21、面自动安平水准仪正面自动安平水准仪正面二.补偿器的种类n悬吊十字丝n调在焦镜筒至十字丝之间的光路中安置一个补偿器n在常规水准仪的物镜前安装单独的补偿附件 自动安平水准仪安平的工作原理自动安平水准仪安平的工作原理采用悬吊光学棱镜，借助重力的作用达到视线自采用悬吊光学棱镜，借助重力的作用达到视线自动补偿的目的。动补偿的目的。3-直角棱镜直角棱镜4-屋脊棱镜屋脊棱镜5-直角棱镜直角棱镜8-阻尼器阻尼器自动安平水准仪的构造原理说明：n角和角都是很小的角值.n如能满足fd即能达到补偿的目的。3-3-直角棱镜直角棱镜4-4-屋脊棱镜屋脊棱镜5-5-直角棱镜直角棱镜8-8-阻尼器（空气、磁）阻尼器（空气、磁

22、）fd三.自动安平水准仪操作步骤：1.用圆水准器使气泡居中；2.望远镜瞄准水准尺；3.横丝上读数；4.轻轻按动目镜下方的补偿器控制按钮，如果读数无变化，说明补偿器正常；如果读数变化，则需检修补偿器。一、数字水准仪自动安平水准仪一、数字水准仪自动安平水准仪+分光镜分光镜+探测器探测器 +条码标尺条码标尺+图像处理系统图像处理系统二、特点：二、特点：1.读数客观；读数客观；n 2.精度高；精度高；n 3.速度快；速度快；n 4.效率高。效率高。第四节第四节 数字水准仪（数字水准仪（digital levels）Trimble Trimble DiNiDiNi 12 12 数字水准仪数字水准仪数字水

23、准仪及条形码尺数字水准仪及条形码尺条码水准尺n配套使用的是按一定规则编码的条码水准尺，配套使用的是按一定规则编码的条码水准尺，它的反面是普通的水准尺刻划，因此，也可进它的反面是普通的水准尺刻划，因此，也可进行普通水准测量。行普通水准测量。n条码水准尺一种是铟瓦带尺，其长度多为条码水准尺一种是铟瓦带尺，其长度多为1m1m、2m2m和和3m3m，正面刻有条码，反面无刻划；一种，正面刻有条码，反面无刻划；一种是用玻璃钢或铝合金制成双面尺，正面为条码是用玻璃钢或铝合金制成双面尺，正面为条码分划，反面为区格数字分化，其长度多为分划，反面为区格数字分化，其长度多为4m4m和和5m5m的多节尺。的多节尺。n

24、 编码法：二进制、编码法：二进制、4 4（1616）进制、周期循环码、）进制、周期循环码、双向随机码双向随机码望远镜望远镜基座基座 脚螺旋脚螺旋自动安平补偿器自动安平补偿器 调焦螺旋调焦螺旋制动、微动螺旋制动、微动螺旋调焦发送器：计算概略视距值；调焦发送器：计算概略视距值；补偿监视器：监测安平补偿器的工作状态补偿监视器：监测安平补偿器的工作状态分光镜分光镜 ：将由物镜进入的光分为可见光和红外光：将由物镜进入的光分为可见光和红外光行阵探测器：识别水准尺上的条码，进行读数行阵探测器：识别水准尺上的条码，进行读数三、数字水准仪基本构造三、数字水准仪基本构造四、数字水准仪的读数原理四、数字水准仪的读数

25、原理n n当用望远镜照准标尺并调焦后，标尺上的条形码影像当用望远镜照准标尺并调焦后，标尺上的条形码影像当用望远镜照准标尺并调焦后，标尺上的条形码影像当用望远镜照准标尺并调焦后，标尺上的条形码影像入射到分光镜上；入射到分光镜上；入射到分光镜上；入射到分光镜上；分光镜分光镜分光镜分光镜将其分为可见光和红外光两将其分为可见光和红外光两将其分为可见光和红外光两将其分为可见光和红外光两部份，可见光影像成像在分划板上，供目视观测；部份，可见光影像成像在分划板上，供目视观测；部份，可见光影像成像在分划板上，供目视观测；部份，可见光影像成像在分划板上，供目视观测；n n红外光影像成像在红外光影像成像在红外光影

26、像成像在红外光影像成像在CCDCCDCCDCCD线阵光电探测器上线阵光电探测器上线阵光电探测器上线阵光电探测器上(探测器长约探测器长约探测器长约探测器长约6.5mm6.5mm6.5mm6.5mm，由，由，由，由256256256256个口径为个口径为个口径为个口径为25m25m25m25m的光敏二极管组成，一的光敏二极管组成，一的光敏二极管组成，一的光敏二极管组成，一个光敏二极管就是线阵的一个像素个光敏二极管就是线阵的一个像素个光敏二极管就是线阵的一个像素个光敏二极管就是线阵的一个像素)，探测器将接收到，探测器将接收到，探测器将接收到，探测器将接收到的光图像通过的光图像通过的光图像通过的光图像

27、通过A/DA/DA/DA/D转换数字信号转换数字信号转换数字信号转换数字信号；n n传送给仪器的处理器，通过与机内事先存储好的标尺传送给仪器的处理器，通过与机内事先存储好的标尺传送给仪器的处理器，通过与机内事先存储好的标尺传送给仪器的处理器，通过与机内事先存储好的标尺条形码本源数字信息进行条形码本源数字信息进行条形码本源数字信息进行条形码本源数字信息进行相关比较相关比较相关比较相关比较，当两信号处于最，当两信号处于最，当两信号处于最，当两信号处于最佳相关位置时，即可获得水准尺上的水平视线读数和佳相关位置时，即可获得水准尺上的水平视线读数和佳相关位置时，即可获得水准尺上的水平视线读数和佳相关位置

28、时，即可获得水准尺上的水平视线读数和视距读数，最后将处理结果存储并送往视距读数，最后将处理结果存储并送往视距读数，最后将处理结果存储并送往视距读数，最后将处理结果存储并送往屏幕显示屏幕显示屏幕显示屏幕显示。n n解码：解码：解码：解码：相关法相关法相关法相关法、几何法、相位法、几何法、相位法、几何法、相位法、几何法、相位法相相关关法法原原理理几几何何法法原原理理四进制码、四进制码、四进制码、四进制码、1616进制编码进制编码进制编码进制编码 粗读数粗读数粗读数粗读数精读数精读数精读数精读数-视线高视线高视线高视线高-视距视距视距视距五、使用方法五、使用方法液液晶晶显显示示窗窗数数据据存存储储卡

29、卡控控制制键键盘盘六、激光水六、激光水准仪准仪（laser levellaser level）nDSJ3DSJ3系列是在普通系列是在普通DS3DS3水准仪上加设一套半导体水准仪上加设一套半导体激光发射系统，为激光发射系统，为DS3DS3水准仪提供了一条可见的红水准仪提供了一条可见的红色水平激光束。它与原水准仪望远镜视准线保持色水平激光束。它与原水准仪望远镜视准线保持同轴、同焦。同轴、同焦。n广泛地用于隧道挖掘、管道铺设、水坝工程、船舶广泛地用于隧道挖掘、管道铺设、水坝工程、船舶制造、飞机制造、大型机械安装、桥梁施工、各种室制造、飞机制造、大型机械安装、桥梁施工、各种室内装潢等平面操平。内装潢等

30、平面操平。第六节第六节 水准仪的检验与水准仪的检验与校正校正Inspection and correctionInspection and correction微倾式水准仪的轴线之间应该满足的三项几何条件：1、圆水准器轴平行于竖轴2、十字丝横丝垂直于竖轴3、水准管轴平行于视准轴CC其中第三个是主要条件其中第三个是主要条件.一、一、圆水准器轴应与仪器的旋转轴平行的圆水准器轴应与仪器的旋转轴平行的检验与校正检验与校正1 1检验原理：如图检验原理：如图2.2.检验方法：粗平，转动仪器检验方法：粗平，转动仪器180180度，看圆水准器是否居中。度，看圆水准器是否居中。3.3.校正校正:圆水准器下部的校

31、正螺钉圆水准器下部的校正螺钉n圆水准器下部的校正螺钉圆水准器下部的校正螺钉pppp二、十字丝横丝垂直于竖轴的检验和校正1 1、检验、检验:安置好仪器，粗平后，用十字丝横丝对准一个明显的点状目标，固定制动螺旋，转动水平微动螺旋。若p点沿横丝移动，则条件满足，不需校正，否则校正。2 2、校正、校正：2134十字丝环固定螺丝十字丝校正螺丝ia2a2b2DABhABiia1b1ABS1S2三、水准管轴平行于视准轴的检验和校正1、检验：场地安排如图：h2 2、步骤、步骤(1)(1)在在ABAB中点中点S S1 1处安置水准仪，精确测定处安置水准仪，精确测定A A、B B两点之高两点之高差（测站检核，两次

32、高差互差差（测站检核，两次高差互差3mm3mm以内，取其平均值以内，取其平均值h hABAB作为最后结果。作为最后结果。)h hABAB。（2 2）安置仪器于）安置仪器于S S2 2处，离处，离B B点约点约3m3m左右，精平后读得左右，精平后读得B B点点水准尺上读数为水准尺上读数为b b2 2,因为仪器离因为仪器离B B点很近，两轴不平行点很近，两轴不平行引起的读数误差可以忽略不计。根据引起的读数误差可以忽略不计。根据b b2 2和和ABAB两点的正两点的正确高差确高差h hABAB算出算出A A点尺上应有读数为：点尺上应有读数为：（3 3）然后，瞄准）然后，瞄准A A点水准尺，读出水平视

33、线读数点水准尺，读出水平视线读数a a 2 2,如如果果a a 2 2与与a a2 2相等，则说明两轴平行，否则，存在相等，则说明两轴平行，否则，存在i i角，角，其值为：其值为：对于对于DS3DS3级微倾水准仪，级微倾水准仪，i i角不得大于角不得大于2020，如，如果超限，则需要校正。果超限，则需要校正。校正：校正水准管校正螺钉、校正十字丝校正：校正水准管校正螺钉、校正十字丝校正水准管校正水准管水准管的 校正螺丝水准管 的一端校正水准管校正水准管 a.a.计算计算A A尺水平视线读数：尺水平视线读数：a a2 2=b=b2 2+h+h b.b.转动微倾螺旋，使横丝瞄准读数转动微倾螺旋，使横

34、丝瞄准读数 a a2 2 ：CCCC水平水平 c.c.校正水准管气泡居中：校正水准管气泡居中：LLLL水平（水平（LL/CCLL/CC）d.d.重复检验直至符合要求。重复检验直至符合要求。a.a.保持水准管气泡居中即保持水准管气泡居中即LLLL水平；水平；b.b.调整十字丝环上、下校正螺丝，使横丝对准调整十字丝环上、下校正螺丝，使横丝对准读数读数 a a2 2即即CCCC水平，从而水平，从而LL/CCLL/CC。2134十字丝环十字丝环校正螺丝校正螺丝十字丝环十字丝环校正螺丝校正螺丝校正十字丝校正十字丝自动安平水准仪的检验和校正(自学）n视准轴位置正确性的检验n自动安平补偿性能的测定n自动安平

35、精度的测定数字水准仪的检定(自学）n光学水准仪、自动安平水准仪的检验；n电子视准轴的检验：nFoerstner、Naebauer、Kukkamaek、Japan第七节第七节 水准测量误差分析及注意事项水准测量误差分析及注意事项一、水准测量误差分析一、水准测量误差分析1.1.仪器误差仪器误差2.2.观测误差观测误差3.3.外界环境的影响外界环境的影响二、水准测量注意事项二、水准测量注意事项1.1.观测观测2.2.立尺立尺3.3.记录记录1.1.仪器误差仪器误差(1)(1)水准仪校正后的残余误差水准仪校正后的残余误差：如：如i i角误差。角误差。对一测站高差的影响n n例如：例如：例如：例如：允许

36、前后视之差允许前后视之差允许前后视之差允许前后视之差10m10m，则当，则当，则当，则当i i角残余误差为角残余误差为角残余误差为角残余误差为2020 时，时，时，时，其影响为：其影响为：其影响为：其影响为：hABiia1ab1bAB 人眼的估读误差：人眼的估读误差：人眼的估读误差：人眼的估读误差：1/101/10的刻划，即的刻划，即的刻划，即的刻划，即1cm1cm的的的的1/101/10，即为，即为，即为，即为1mm1mm；所以保持前后视距之差所以保持前后视距之差所以保持前后视距之差所以保持前后视距之差10m10m。(2)水准尺误差水准尺误差：刻划误差，零点差，尺长变化等：刻划误差，零点差，

37、尺长变化等A、尺要检验合格：刻划、尺长、弯曲情况；、尺要检验合格：刻划、尺长、弯曲情况；B、尺的零点差：磨损，测段以偶数站结束。、尺的零点差：磨损，测段以偶数站结束。2.2.观测误差观测误差(1)瞄准误差瞄准误差：如视差，应该消除。如视差，应该消除。(2)读数误差读数误差：水准尺上估读毫米的误差，与望：水准尺上估读毫米的误差，与望远镜放大倍率、人眼分辨能力、视线长度有关。远镜放大倍率、人眼分辨能力、视线长度有关。(3)气泡居中误差气泡居中误差：水准管分划值为水准管分划值为，居中误，居中误差一般为差一般为 0.15，符合式水准器，气泡居中精度，符合式水准器，气泡居中精度可以提高一倍，故居中误差可

38、以提高一倍，故居中误差m为为2.2.观测误差观测误差（4）扶尺误差）扶尺误差：水准尺倾斜，读数增大，如果水：水准尺倾斜，读数增大，如果水准尺倾斜准尺倾斜 角角.ll=330，尺上，尺上1m处，产生处，产生2mm读数误差读数误差.(1)(1)仪器下沉，视线下沉，仪器下沉，视线下沉，观测顺序：观测顺序：“后后-前前-前前-后后”，3.3.外界环境的影响外界环境的影响:黑尺读数：黑尺读数：黑尺读数：黑尺读数：h h h h黑黑黑黑a1a1a1a1b1b1b1b1 红尺读数：红尺读数：红尺读数：红尺读数：h h h h红红红红a2a2a2a2 b2b2b2b2黑红均值：黑红均值：黑红均值：黑红均值：h

39、 h h ha1a1a1a1b1b1b1b1a2a2a2a2b2b2b2b2结论：抵消或减弱。熟练，加快观测速度结论：抵消或减弱。熟练，加快观测速度（2）标尺的沉降误差）标尺的沉降误差(leveling rod settlement)每次搬站，尺垫下沉，则下一站后视读数 a2a2 同理，a3 a3 即：系统误差抵消。结论：往返观测。3.3.外界环境的影响外界环境的影响:3.3.外界环境的影响外界环境的影响:(3)强光直射的影响强光直射的影响 仪器各部件受热不均匀；仪器各部件受热不均匀；影响仪器整平。影响仪器整平。结论：结论：撑伞遮阳。撑伞遮阳。(4)地球曲率和大气折光的影响地球曲率和大气折光的

40、影响:球气差球气差(f=c-r)地球曲率和大气折光的影响地球曲率和大气折光的影响地球曲率和大气折光的影响地球曲率和大气折光的影响把水准面看作圆球面把水准面看作圆球面,地球曲率对水准尺上读数的影响分别地球曲率对水准尺上读数的影响分别用用 c c1 1，c c2 2(ME,NF)(ME,NF)表示表示-称为称为球差改正球差改正。由于大气折光的影响，实际视线不是水平直线，而是曲线。由于大气折光的影响，实际视线不是水平直线，而是曲线。由于大气折光的影响，实际视线不是水平直线，而是曲线。由于大气折光的影响，实际视线不是水平直线，而是曲线。实际视线的形状十分复杂，但当视线不太长时，可将其当实际视线的形状十

41、分复杂，但当视线不太长时，可将其当实际视线的形状十分复杂，但当视线不太长时，可将其当实际视线的形状十分复杂，但当视线不太长时，可将其当做圆弧看待。大气折光的影响分别用做圆弧看待。大气折光的影响分别用做圆弧看待。大气折光的影响分别用做圆弧看待。大气折光的影响分别用r r r r1 1 1 1,r r r r2 2 2 2 (MM(MM,NN,NN)表表表表示示示示-称为称为称为称为气差改正气差改正气差改正气差改正。ffc1c c2 2r r r r1 1 1 1r r r r2 2 2 2 地球曲率对一根水准尺上读数的影响地球曲率对一根水准尺上读数的影响 大气折光对一根水准尺上读数的影响大气折光

42、对一根水准尺上读数的影响设通过仪器中心的水准面的半径为，仪器至水准尺的弧长为，地球曲率对水准尺上读数的影响为c。设弯曲视线的曲率为 ，此处k为折光系数。由于R远远大于R，故k小于1。地球曲率与大气折光对读数的地球曲率与大气折光对读数的联合影响用联合影响用f f表示，称为表示，称为球气差改球气差改正正，简称，简称两差改正两差改正。地球曲率和大气折光的影响地球曲率和大气折光的影响地球曲率和大气折光的影响地球曲率和大气折光的影响球气差f:当前、后视距离当前、后视距离D D1 1,D,D2 2相等时，相等时，f f1 1与与f f2 2互相抵消。互相抵消。ffc1c c2 2r r r r1 1 1

43、1r r r r2 2 2 2二、水准测量注意事项二、水准测量注意事项造成水准测量中的事故或精度达不到要求而返工的原因造成水准测量中的事故或精度达不到要求而返工的原因往往是由于对工作不熟悉和不够细心。为此要求测量往往是由于对工作不熟悉和不够细心。为此要求测量人员除了对工作应极端负责以外人员除了对工作应极端负责以外,还应注意水准测量的还应注意水准测量的要点。今将要点。今将观测、记录和立尺观测、记录和立尺工作中的注意事项分述工作中的注意事项分述如下：如下：二、水准测量注意事项二、水准测量注意事项(1)观测之前仪器必须经过认真的检验和校正。观测之前仪器必须经过认真的检验和校正。(2)仪器放到三脚架头

44、上后，应立即把连接螺旋旋紧，仪器放到三脚架头上后，应立即把连接螺旋旋紧，以免仪器从三脚架上掉下来，且做到人不离仪；以免仪器从三脚架上掉下来，且做到人不离仪；(3)仪器应安置在土质坚实之处，并将三脚架踩紧，防仪器应安置在土质坚实之处，并将三脚架踩紧，防止仪器下沉；止仪器下沉；(4)水准仪至前、后视水准尺的距离应尽量相等；水准仪至前、后视水准尺的距离应尽量相等；1、观测、观测(5)每次读数标望远镜必须严格消除视差；水准管气每次读数标望远镜必须严格消除视差；水准管气泡要严格居中，读数时要仔细、果断、迅速，大泡要严格居中，读数时要仔细、果断、迅速，大数数(米、分米、厘米米、分米、厘米)不要读错，毫米数

45、要估读正确；不要读错，毫米数要估读正确；读数后还要检查精平读数后还要检查精平.(6)晴天阳光下，应撑伞保护仪器；晴天阳光下，应撑伞保护仪器；(7)搬站时，将三脚架收拢，用一只手握住三脚架，搬站时，将三脚架收拢，用一只手握住三脚架，另一只手托住仪器，稳步前进；远距离搬运时，另一只手托住仪器，稳步前进；远距离搬运时，仪器应装箱，扣上箱盖，防止仪器受意外损伤。仪器应装箱，扣上箱盖，防止仪器受意外损伤。二、水准测量注意事项二、水准测量注意事项(1)转点应选在土质坚实的地方，立尺前必须将尺垫踏实。转点应选在土质坚实的地方，立尺前必须将尺垫踏实。(2)水准尺必须竖直，水准尺上如无水准管，当尺上读数水准尺必

46、须竖直，水准尺上如无水准管，当尺上读数在在15m以上时，应采用摇尺法，使观测员读取尺上以上时，应采用摇尺法，使观测员读取尺上最小读数。最小读数。(3)水准仪搬站时，作为前视点的立尺员应保护好作为转水准仪搬站时，作为前视点的立尺员应保护好作为转点的尺垫，使不受碰动，保持稳定。点的尺垫，使不受碰动，保持稳定。2、立尺、立尺二、水准测量注意事项二、水准测量注意事项 3 3、记录、记录(1)听到观测员读数后，要正确记入相应的后视或前视栏，听到观测员读数后，要正确记入相应的后视或前视栏，并要边记边回报数字，记录应记在规定的表格中，不并要边记边回报数字，记录应记在规定的表格中，不得转抄；得转抄；(2)字体要清晰、端正，如果记录有错，不准用橡皮擦，字体要清晰、端正，如果记录有错，不准用橡皮擦，应在错误数据上划斜线后再重写。应在错误数据上划斜线后再重写。(3)每站高差必须当场计算，检核合格后，才通知观测员每站高差必须当场计算，检核合格后，才通知观测员搬站。搬站。二、水准测量注意事项二、水准测量注意事项小结 水准测量的原理，水准仪的构造和基本操作，水准测量的实施，外业和内业水准测量的误差分析。作业：P50-52 2，3，4，16，20水准测量实验、预习、思考：n4月18日上课改实验：到实验楼1楼领仪器做实验。提前十分钟到。n预习：实验报告，实验指导书实验2，n思考：n课后思考题