水准仪测量原理及使用方法.pptx

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1、u高程测量的方法分类高程测量的方法分类1、水准测量(leveling)2、三角高程测量(trigonometric leveling)3、气压高程测量(air pressure leveling)4、GPS测量。(GPS leveling)第1页/共40页基本原理:利用水准仪提利用水准仪提供的供的“水平视线水平视线”，测量两点间，测量两点间高差，从而由已高差，从而由已知点高程推算出知点高程推算出未知点高程。未知点高程。大地水准面 hABA BHAHB=HA+hAB水平视线水准尺水准尺ab前进方向2.1 水准测量原理第2页/共40页A后视点 a后视读数B前视点 b前视读数1 1、A A、B B两

2、点间高差两点间高差2.B2.B点的高程点的高程3.3.视线高程视线高程大地水准面 hABA BHAHB=HA+hAB水平视线水准尺水准尺ab前进方向第3页/共40页hAB=h1+h2+hn =(a a1 1-b-b1 1)+(a)+(a2 2-b-b2 2)+)+(a+(an n-b-bn n)=a-a-b b4.转点TP(turning point)的概念 若若A A、B B 两点间布设一些过渡点两点间布设一些过渡点（转点）（转点）1 1、2 2、3 3，将其分为，将其分为n n段，段，则用水准仪分别测得各段高差为则用水准仪分别测得各段高差为h h1 1，h h2 2 h hn n，则有：，

3、则有：第4页/共40页水准仪的等级 DS05、DS1、DS3、DS10、DS20 D大地测量仪器 S水准仪 数字 表示仪器的精度，即每千米往、返 测得高差中数的中误差（mm）。水准仪的作用是提供一条水平视线；工程测量中常使用DS3型水准仪，该仪器 精度为3mm/km。2.2水准仪的构造和使用第5页/共40页一、DS3型水准仪的构造主要由望远镜、水准器、基座三部分组成。微动螺旋制动螺旋对光螺旋物镜准星缺口水准管圆水准器圆水准器三脚架脚螺旋微倾螺旋微倾螺旋目镜目镜水准管水准管目镜目镜第6页/共40页1、望远镜(telescope)u物镜u目镜u十字丝（上、中、下丝）三个部分组成。三个部分组成。第7

4、页/共40页u圆水准器(circular bubble)：用于整平。u水准管(bubble tube)：用于精平。特性：气泡始终向高处移动。特性：气泡始终向高处移动。3、基座(tribrach)2、水准器(bubble)第8页/共40页操作程序：操作程序：安置水准仪粗平瞄准精平读数（一）安置水准仪（二）粗平 调节脚螺旋，使圆水准气泡居中。调节脚螺旋，使圆水准气泡居中。1方法：方法：对向转动脚螺旋对向转动脚螺旋1 1、2 2使气泡移至使气泡移至1 1、2 2方向中间方向中间转动脚螺旋转动脚螺旋3 3，使气泡居中。，使气泡居中。二、水准仪的使用第9页/共40页图形：粗平的操作方法示意图 a a12

5、3b b312c c3122 2规律：规律：气泡移动方向与左手大拇指运动的方向一致。第10页/共40页（三）瞄准水准尺1 1方法：方法：先用准星器粗瞄，再用微动螺旋精瞄。2 2视差：视差：概念：眼睛在目镜端上下移动时，十字丝与目标像有相对运动。眼睛在目镜端上下移动时，十字丝与目标像有相对运动。产生原因：目标像平面与十字丝平面不重合。目标像平面与十字丝平面不重合。消除方法：反复交替调节目镜和物镜对光螺旋。反复交替调节目镜和物镜对光螺旋。第11页/共40页（四）精平1、方法：、方法：如图所示，调节微倾螺旋，使水准如图所示，调节微倾螺旋，使水准管气泡成像抛物线符合。管气泡成像抛物线符合。2、说明：、

6、说明：自动安平水准仪（自动安平水准仪（compensator compensator levellevel），不需进行精平。），不需进行精平。第12页/共40页（五）读数 精平后，用十字丝的中丝在水准尺上读数。1 1方法：方法：米、分米看尺面上的注记，厘米数尺面上的格数，毫米估读。2 2规律：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.mpeg第13页/共40页第14页/共40页2.3 水准尺(leveling staff)及其及其读法读法主要有单面尺、双面尺和塔尺。1 1、尺面分划为、尺面分划为1cm1cm，每，每10cm10cm处（

7、处（E E字形刻划的尖字形刻划的尖端）注有阿拉伯数字。端）注有阿拉伯数字。2 2、双面尺的红面尺底刻划：一把为、双面尺的红面尺底刻划：一把为4687mm4687mm，另，另一把为一把为4787mm4787mm。3 3、读法、读法 ：用十字丝横丝在水准尺上按从小到大用十字丝横丝在水准尺上按从小到大的方向读数，读取米、分米、厘米、毫米（估读的方向读数，读取米、分米、厘米、毫米（估读数）四位数字。如图的读数数）四位数字。如图的读数 0.860m0.860m第15页/共40页4.水准尺读数实例0.860m第16页/共40页5、尺垫尺垫(staff plate)(staff plate)作用：放在转点上

8、，以防水准尺下沉。第17页/共40页2.4 水准测量一、水准测量的外业（一）水准点(Bench Mark)通过水准测量方法获得其高程的高程控制点，称为水准点，一般用BM表示。有永久性和临时性两种。第18页/共40页水准点示意图第19页/共40页（二）水准路线的布设形式1 1闭合水准路线闭合水准路线(closed leveling line)(closed leveling line)由已知点由已知点BM1BM1已知点已知点BM1BM12 2附合水准路线附合水准路线(annexed leveling line)(annexed leveling line)由已知点由已知点BM1BM1已知点已知点

9、BM2BM23 3支水准路线支水准路线(spur leveling line)(spur leveling line)由已知点由已知点BM1BM1某一待定水准点某一待定水准点A A。第20页/共40页图形：水准路线布设形式3.3.支水准路线BMBM 1 1 2 2 1 1BMBM 2 2 3 3 4 41.1.闭合水准路线2.2.附合水准路线BM1BM1BM2BM2 1 1 2 2 3 3第21页/共40页（三）水准测量的实施（外业）三）水准测量的实施（外业）1 1、观测要求、观测要求u当两点相距较远或高差较大时，需连续安置水准仪测定相邻各点间的高差，最后取各个高差的代数和，可得到起终两点间的

10、高差。如下图：A、B两水准点之间，设4个临时性的转点。h1=a1-b1，h2=a2-b2，h3=a3-b3 h4=a4-b4，h5=a5-b5 hAB=h1+h2+h3+h4A、B两点高差计算的一般公式：hAB=n为测站数第22页/共40页（三）水准测量的实施（外业）三）水准测量的实施（外业）例：BMABMB1.444 1.324TP2h h2 2=+0.120=+0.1201.8220.876TP3h h3 3=+0.946=+0.9461.82201.435TP4h h4 4=+0.385=+0.3851.4221.304h h5 5=+0.118=+0.118前进方向1.1341.677

11、TP1h h1 1=-0.543=-0.543注意：（注意：（1 1）水准仪安置在离前、后视距离大致相等之处。）水准仪安置在离前、后视距离大致相等之处。（2 2）为保证高程传递的准确性，在相邻测站的观测过程中，必须使转点保持稳定（高程不变）。第23页/共40页水 准 测 量 手 簿测站点号水准尺读数后视（a）前视（b）高差 （m）高程（m）备注 BMATP11.1341.677-0.543 TP1TP21.4441.324+0.120 TP2TP31.8220.876+0.946 TP3TP41.8201.435+0.385 TP4BMB1.4221.304+0.118计算检核ab第24页/共

12、40页2、测站检核目的：保证前后视读数的正确。方法：变动仪器高法、双面尺法1）变动仪器高法 在同一测站上变动仪器高（10cm左右），两次测出高差；等外水准测量其差值|h|6mm，取其平均值作为最后结果。2）双面尺法 采用黑红面的水准尺，利用双面的零点差检核观测质量。第25页/共40页3、计算检核目的：检核计算高差和高程计算是否正确。检核条件：第26页/共40页 BMABMB1.444 1.324TP2h2=+0.1201.8220.876TP3h3=+0.9461.8201.435TP4h4=+0.3851.4221.304h5=+0.118前进方向1.1341.677TP1h1=-0.543

13、图形：水准测量实施与记录对照图123BMA 1.134TP1 1.677 -0.543TP1 1.444 TP2 1.324 +0.120TP2 1.822 TP3 0.876 +0.946第27页/共40页二.水准测量的内业（一）内业工作进行的工作步骤1、计算高差闭合差(closing error)公式：故对于闭合水准路线，有：对于附合水准路线，有：第28页/共40页2 2、高差闭合差的校核对于普通水准测量：对于普通水准测量：对于普通水准测量：对于普通水准测量：式中，式中，式中，式中，f fh h容容容容高差闭合差限差，单位：高差闭合差限差，单位：高差闭合差限差，单位：高差闭合差限差，单位：

14、mmmm；L L水准路线长度，单位：水准路线长度，单位：水准路线长度，单位：水准路线长度，单位：km km；n n测站数测站数测站数测站数。第29页/共40页3 3、高差闭合差的调整的调整按与距离按与距离L L或测站数或测站数n n成正比原则，将高成正比原则，将高差闭合差反号分配到各段高差上。差闭合差反号分配到各段高差上。按距离：按测站数：检核：第30页/共40页4.计算各待定点高程用改正后的高差和已知点的高程，来计算各待定点的高程。第31页/共40页（二）.水准测量内业计算举例【例例】如图按图根水准测量施测某附合水准路线观测成如图按图根水准测量施测某附合水准路线观测成果略图。果略图。BM-A

15、BM-A和和BM-BBM-B为已知高程的水准点，图中箭头为已知高程的水准点，图中箭头表示水准测量前进方向，路线上方的数字为测得的两点表示水准测量前进方向，路线上方的数字为测得的两点间的高差间的高差(以以mm为单位为单位)，路线下方数字为该段路线的长度，路线下方数字为该段路线的长度(以以kmkm为单位为单位)，试计算待定点，试计算待定点1 1、2 2、3 3点的高程。点的高程。第32页/共40页第一步计算高差闭合差：第一步计算高差闭合差：第二步计算限差：第二步计算限差：故可进行闭合差分配例题解算（Page1）第三步计算每km改正数：第33页/共40页例题解算（Page2）第四步计算各段高差改正数

16、：第四步计算各段高差改正数：。第五步计算各段改正后高差后，计算第五步计算各段改正后高差后，计算1 1、2 2、3 3各点的各点的高程。高程。改正后高差改正后高差=改正前高差改正前高差+改正数改正数V Vi i 四舍五入后，使：四舍五入后，使：故有：V1=-8mm，V2=-11mm，V3=-8mm，V4=-10mm。第34页/共40页例题解算（Page3）故可得：H1=HBM-A+(h1+V1)=45.286+2.323=47.609(m)H2=H1+(h2+V2)=47.509+2.802=50.411(m)H3=H2+(h3+V3)=50.311-2.252=48.159(m)HBM-B=H

17、3+(h4+V4)=48.059+1.420=49.579(m)第35页/共40页2.5自动安平水准仪简介一、自动安平水准仪自动安平水准仪利用自动安平补偿器代替 水准管，使视准轴水平。特点：1、视准轴自动安平；2、提高水准测量精度；3、减少操作步骤，提高工作效率。第36页/共40页二、精密水准仪主要用于一、二等水准测量和精密工程测量。特点：1、结构精密、性能稳定、测量 精度高；2、望远镜放大率不小于40倍；3、水准管分划值为10/2mm；4、采用光学测微器读数，可直 接到0.1mm，估读到0.01mm；5、配专用精密水准尺；操作方法与DS3水准仪基本相同。第37页/共40页三、激光水准仪激光水

18、准仪有水准仪、激光器、电源等组成特点：1、视准轴为一束 红色可见光。2、广泛应用于水平 场地的测设、大型设备安装。内置激光器、电源第38页/共40页实习实习:等外闭合水准路线测量等外闭合水准路线测量u实习目的:使学生掌握等外闭合水准路线的测量方使学生掌握等外闭合水准路线的测量方法。法。u仪器设备:每组每组DS3DS3型水准仪型水准仪1 1台、水准尺台、水准尺2 2把、记把、记录板录板1 1个。个。u实习任务:已知已知H HBMBM=100.000m=100.000m，按等外水准精度要，按等外水准精度要求，测一个闭合水准路线，并其计算高差闭求，测一个闭合水准路线，并其计算高差闭合差合差f f h h。第39页/共40页感谢您的观看！第40页/共40页