园林测量水准测量课件

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,2020/3/17,#,第,2,章水准测量,第2章水准测量,1,水准测量,仪器：水准仪,(,光学、电子,),核心：测定两地之间的高差,关键：视线水平,本章学习要点：,1,、掌握水准仪测量地面两点间高差的原理和方法,2,、掌握水准尺的读数方法,3,、掌握水准测量的记录、校核方法,4,、掌握自动安平水准仪的操作,水准测量仪器：水准仪(光学、电子),2,水准测量,利用仪器，提供,水平视线,，测定两点间的高差，或已知一点高程，推算另一点的高程。,方法,水准测量、三角高程测量、,GPS,高程测量、气压高程测量,水准测量,精度最高,水准测量,水准测量利用仪器，提供水平视线，测定两点间的高差，或已知,3,2.1,水准测量原理,水准仪,水平视线,，读取水平视线在标尺上的读数，,水准测量方向,A,B,。,A,点后视点，,A,尺,后视尺， 读数,a,后视读数,。,B,点前视点，,B,尺,前视尺， 读数,b,前视读数,。,2.1 水准测量原理,4,AB,高差,h,AB,=,a,b,A,点高程,H,A,已知， 求出,B,点高程,H,B,=,H,A,+,h,AB,视线高程,H,i,=,H,A,+,a,B,点高程,H,B,=,H,i,b,常用于施工测量，放样点的高程。,AB高差 hAB=ab,5,A,，,B,两点相距较远时，连续水准测量。,中间设置转点,(,TP,),，放置尺垫。,h,1,=,a,1,b,1,，,h,2,=,a,2,b,2,，,h,3,=,a,3,b,3,，,，,h,n,=,a,n,b,n,。,h,AB,=,h,1,h,2,h,3,h,n,=,h,i,h,AB,=,a,i,b,i,（后视读数和减去前视读数和）,A，B两点相距较远时，连续水准测量。,6,园林测量水准测量课件,7,园林测量水准测量课件,8,2.2,水准测量的仪器与工具,水准仪，水准尺，尺垫。,2.2 水准测量的仪器与工具,9,DS,3,D,：大地测量,S,：水准仪,3,：水准仪精度，表示每,km,往返测量高差平均数的中误差，以毫米计。,DS3D：大地测量,10,微倾式水准仪,调整微倾螺旋管水准气泡居中,水平视线,(,关键,),，,水准仪,望远镜、水准器、基座。,微倾式水准仪,11,1),望远镜,作用,照准竖立水准尺并读取水准尺上的读数。,组成,物镜、调焦透镜、十字丝分划板、目镜。,倒像望远镜，正像望远镜。,视准轴,CC,物镜中心,与,十字丝分划板中心,连线。,中丝,读取视准轴,CC,与标尺交点的读数。,上下丝,读取水准仪到标尺的距离,(,视距,),。,1) 望远镜,12,十字丝分划板结构,安装在金属圆环上，,用四颗校正螺丝固定在望远镜镜筒上。,十字丝分划板结构,13,倒像望远镜成像原理,放大倍数,V,=,DS3,水准仪,V,一般为,30,倒像望远镜成像原理,14,视差：,标尺像没成在十字丝分划板上引起的读数误差,消除：,望远镜对准天空,(,或明亮背景,),，,旋转,目镜,调焦螺旋，使十字丝分划板清晰。,望远镜对准标尺，旋转,物镜,调焦螺旋，使标尺像清晰。,视差：标尺像没成在十字丝分划板上引起的读数误差,15,望远镜对准天空,(,或明亮背景,),旋转目镜调焦螺旋，使十字丝分划板清晰。,望远镜对准天空(或明亮背景),16,望远镜对准标尺，旋转物镜调焦螺旋，,使标尺像清晰。,望远镜对准标尺，旋转物镜调焦螺旋，,17,管水准器 轴,LL,内圆弧中点,切,线，,气泡居中时，,LL,水平。,管水准器分格值,内圆弧,2mm,弧长所对圆心角。,DS3,的,=20,。,管水准器轴,LL,望远镜视准轴,CC,，精确整平仪器。,2),水准器,管水准器 轴LL内圆弧中点切线，2) 水准器,18,管水准器安装。,管水准器符合棱镜系统，提高管水准气泡的居中精度。,管水准器安装。,19,圆水准器 轴,L,L,内圆弧中点的,法,线，,气泡居中时，,L,L,铅垂。,圆水准器格值,内圆弧,2mm,弧长所对圆心角。,DS3,的,=810,。,圆水准器轴,L,L,竖轴,VV,，用于粗略整平仪器。,园林测量水准测量课件,20,园林测量水准测量课件,21,园林测量水准测量课件,22,3),水准尺与尺垫,水准尺：,2m5m,，有直尺、塔尺、折尺三种类型，常用直尺。,3) 水准尺与尺垫,23,直尺,A,、,B,尺，两把一对，,每把有黑、红两面分划与注记。,A,尺,黑面分划,03m,，红面分划,4.,6,87m7.687m,。,B,尺,黑面分划,03m,，红面分划,4.,7,87m7.787m,。,A,、,B,尺黑面注记的零点差为,0,，,红面注记的零点差为,0.1m,。,直尺A、B尺，两把一对，,24,横线：整数刻度,三角形：半数刻度,横线：整数刻度,25,2.375m,1.150m,0.710m,正像望远镜观测标尺读数,2.375m1.150m0.710m正像望远镜观测标尺读数,26,尺垫,转点处放置水准尺用。,生铁铸成的三角形板座。,尺垫转点处放置水准尺用。,27,2.3,微倾式水准仪的使用,水准测量操作步骤：,粗平瞄准精平读数,粗平,旋转脚螺旋，使圆水准器气泡居中。,2.3微倾式水准仪的使用,28,瞄准：,先目镜对光，再物镜对光，消除视差。,粗略瞄准：,松开制动螺旋，照准标尺，,使准星、照门、标尺在一直线上。,精确瞄准：,拧紧制动螺旋，从望远镜观察标尺像，,旋转微动螺旋，使十字丝竖丝位于标尺中央。,精平：,旋转微倾螺旋，使管水准气泡居中。,瞄准：先目镜对光，再物镜对光，消除视差。,29,园林测量水准测量课件,30,管水准气泡偏离中点较大时，旋转微倾螺旋的同时，,从仪器侧面观测管水准气泡的移动，使其大致居中，,再从管水准器观察窗口查看符合情况。,管水准气泡偏离中点较大时，旋转微倾螺旋的同时，,31,从管水准器观察窗口查看符合情况,从管水准器观察窗口查看符合情况,32,读数：,倒像望远镜，从上向下读，读,中丝所在的值,。,m,位与,dm,位直读标尺上的数字，,cm,为数格子，,mm,位估读。,红黑面读数差为,6295-1608=4687,。,读数：倒像望远镜，从上向下读，读中丝所在的值。,33,2.4,水准测量的实施,1.,水准点,测绘部门在全国各地埋设并测定的高程点称水准点，用,BM,（,Bench Mark,）表示。分永久性与临时性,2,种。,永久水准点,临时水准点,2.4 水准测量的实施 1. 水准点永久水准点临时水,34,通常待定点离水准点,较远,或,高差很大,，就需要连续多次安置仪器才能测定两点高差，例如下图：,第,1,站 ：,h,A1,=,a,1,-,b,1,第,2,站 ：,h,12,=,a,2,-,b,2,第,3,站 ：,h,23,=,a,3,-,b,3,.,第,n,站 ：,h,nB,=,a,n,-,b,n,-,h=h,AB,=,a,-,b,已知,H,A,，则,H,B,=H,A,+h,2.,水准测量外业 （复合水准测量）,测站,：安置仪器的位置称为测站,转点,：两站之间的,立尺点,，仅起高程传递作用，称为转点。,设置转点的目的是减少误差，还可测量,不通视,的两点间的高程。,通常待定点离水准点较远或高差很大，就需要连续多次,35,A,B,H,A,已知,H,B,未知,大地水准面,TP,1,a,1,b,1,TP,2,a,2,b,2,测站,测点,水 准 尺 读 数,后 尺,(a),前尺,(b),高差,(m),高程,(m),1,A,1852,TP,1,0658,+1.194,2,1672,TP,2,1360,+0.312,水准测量外业动画,ABHA 已知HB 未知大地水准面TP1a1b1,36,A,B,H,A,已知,H,B,未知,大地水准面,TP,1,TP,2,a,4,b,4,TP,3,测站,测点,水 准 尺 读 数,后 尺,(a),前尺,(b),高差,(m),高程,(m),1,A,1852,TP,1,0658,+1.194,2,1672,TP,2,1360,+0.312,3,1029,TP,3,1472,-0.443,4,1754,B,1396,+0.358,71.632,73.053,ABHA 已知HB 未知大地水准面TP1TP2a,37,转点,1,BMA,P,已知临时水准点,BMA,点高程,H,A,=50.000m,求,P,点的高程。,往测,水准测量实习外业与内业,由临时水准点,BMA,，测未知点,P,，往测两站，返测两站,。,转点1BMAP已知临时水准点BMA点高程HA=50.000m,38,转点,1,BMA,P,往测,转点1BMAP往测,39,转点,2,BMA,P,返测,转点2BMAP返测,40,转点,A,B,已知临时水准点,BMA,高程,H,A,=50.000m,求,P,点的高程。,返测,水准测量记录表,.doc,外业结束，每人在室内独立进行内业计算,转点AB已知临时水准点BMA高程HA=50.000m,求P点,41,水准点,水准测量等级：一、二、三、四等与图根水准。,一、二等为精密水准测量，三、四等为普通水准测量。,为统一全国高程系统和满足各种测量的需要,国家各级测绘部门在全国各地埋设并测定了很多高程点,称水准点,(BM),，分地面点与墙上点。,水准点,42,园林测量水准测量课件,43,2.5,水准测量的校核及高程计算,水准测量中，测得的高差总是不可避免含有误差，必须采取措施进行校核。,水准校核方法,（,1,）测站校核,改变仪器高法,双面尺法,（,2,）路线校核,闭合水准路线,附合水准路线,支水准路线,2.5 水准测量的校核及高程计算,44,一、测站校核,每站高差观测两次，以检核观测数据的正确性。,1),改变仪器高法,两次不同仪器高度的水平视线,(,改变仪器高度应在,10cm,以上,),测定相邻两点间的高差，,图根水准测量,两次高差之差应小于,6mm,，否则应重测。,一、测站校核,45,园林测量水准测量课件,46,2),双面尺法,读取每一把水准尺的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，,前后视尺的红面读数计算出另一个高差，,两次高差之差应小于,5mm,，否则应重测。, 瞄准,后视点,水准尺黑面分划精平读数；, 瞄准,后视点,水准尺红面分划精平读数；, 瞄准,前视点,水准尺黑面分划精平读数；, 瞄准,前视点,水准尺红面分划精平读数。,上述观测顺序简称为,“,后,后,前,前,”,。,2) 双面尺法,47,园林测量水准测量课件,48,二、路线校核,水准路线,:,水准点之间进行水准测量所经过的路线 。,闭合水准路线,，,附合水准路线,，,支水准路线,。,检核条件,高差闭合差,f,h,。,闭合水准路线：,f,h,=,h,i,0=,h,i,。,附合水准路线：,f,h,=,h,i,(,H,BM,2,H,BM,1,),。,支水准路线：,f,h,=,h,往,h,返,。,二、路线校核,49,水准测量成果处理,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,f,h,=,h,i,(,H,终,H,起,),。,闭合水准路线,f,h,=,h,i,0=,h,i,。,支水准路线,f,h,=,h,往,h,返,。,图根水准高差闭合差允许值,f,h,允,平坦地区,f,h,允,=40,L,(mm),或,=10,n,(mm),山地,f,h,允,=12,n,(mm),f,h,f,h,允,时，可以分配高差闭合差。,原则：反号，按路线长,L,i,(,平坦,),或测站数,n,i,(,山地,),比例分配,高差改正数,V,i,公式：,水准测量成果处理,50,例,2-1,按图根水准测量要求施测某附合水准路线观测成果，,BM,A,和,BM,B,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。,例2-1 按图根水准测量要求施测某附合水准路线观测成果，,51,计算高差闭合差,f,h,，限差,f,h,允,。,f,h,= ,h,i,(,H,B,H,A,) =4.330-(49.579-45.286)=0.037m=37mm,f,h,允,=40,L,= 407.4=109mm,f,h,f,h,允,，可以分配闭合差。,计算高差闭合差fh ，限差fh允。,52,2.6,微倾式水准仪的检验与校正,(1),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,L,L,、竖轴,VV,。,应满足三个条件：, 圆水准器轴,L,L,竖轴,VV,十字丝分划板的横丝竖轴,VV,；, 管水准器轴,LL,视准轴,CC,。,2.6 微倾式水准仪的检验与校正,53,水准仪的主要轴线,水准仪的主要轴线,54, 圆水准器轴,L,L,竖轴,VV,旋转脚螺旋圆水准气泡居中；,仪器绕竖轴旋转,180,，气泡中心偏离圆水准器零点时，,关系不满足，需要校正。,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，,旋转圆水准器校正螺丝气泡中心移到圆水准器零点,。, 圆水准器轴LL竖轴VV,55,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，,否则还需要重复前面的校正工作。,勿忘拧紧固定螺丝。,仪器再绕竖轴旋转180，,56, 十字丝分划板横丝竖轴,VV,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,标志点始终在横丝上移动横丝垂直于竖轴。,否则，需要校正。,园林测量水准测量课件,57,园林测量水准测量课件,58,旋下十字丝分划板护罩,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。,最后应拧紧四个压环螺丝。,旋下十字丝分划板护罩,59, 水准管轴,LL,视准轴,CC,若不平行，则有,i,角。,选择场地：平坦，,A,，,B,两点相距约,80m,，立尺。,安置水准仪于两尺中间，观测高差,h,AB,=,a,1,b,1,，不受,i,角影响。,安置水准仪距,B,点,23m,处，观测高差,h,AB,=a,2,b,2,。,两次高差之差,h,=,h,AB,h,AB,。,”,=,206265,，弧秒值。,i,”,应小于,20,，否则应校正。, 水准管轴LL视准轴CC,60,2.7,自动安平水准仪,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,。,2.7 自动安平水准仪,61,天津欧波公司,DS30,自动安平水准仪,天津欧波公司DS30自动安平水准仪,62,园林测量水准测量课件,63,2.8,电子水准仪和条码水准尺,世界第一台电子精密水准仪,徕卡,NA2002,1990,年推出。,2.8 电子水准仪和条码水准尺,64,日本拓扑康,Topcon DL-101/102,1994,年推出。,日本拓扑康Topcon DL-101/102,65,徕卡,DNA03/10,电子水准仪模拟器,光盘文件,“,电子水准仪模拟器,徕卡,DNA,系列,DNASim.exe,”,徕卡DNA03/10电子水准仪模拟器,66,园林测量水准测量课件,67,2.9,水准测量误差来源及减弱措施,仪器误差、操作误差和外界环境的影响,(1),仪器误差,1),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,。,2),水准尺误差,检验水准尺每米间隔平均真长与名义长之差。,在一水准测段的观测中,安排偶数个测站,予以消除。,2.9 水准测量误差来源及减弱措施,68,(2),操作误差,1),整平误差,设分划值, =20/2mm,，视线长为,100m,，,气泡偏离居中位置,0.5,格由此引起的读数误差为,5mm,。,每次读尺前应,严格居中管水准气泡,。,2),读数误差,mm,位数字,十字丝横丝在标尺厘米分划内位置估读,望远镜内看到的横丝宽度相对厘米分划格宽度比例,决定了估读的精度，,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,DS3,水准仪进行四等水准测量时，,视线长,80m,。,(2) 操作误差,69,3),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,。,3) 视差,70,(3),外界条件的影响,1),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,前,前,后,”,的观测顺序，削弱仪器下沉的影响，,往返观测取观测高差的中数,，削弱尺垫下沉的影响。,2,）水准尺倾斜,读数时，水准尺应竖直。,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。,视线高度愈大误差就愈大。,在,水准尺上安装圆水准器,保证尺子竖直。,(3) 外界条件的影响,71,3),地球曲率和大气折光影响,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，,二等水准测量则要求下丝读数,0.3m,。,4),风力影响,选择合适时间进行测量,。,3) 地球曲率和大气折光影响,72,补充水准仪测距离,视距计算,后、前视距离为：,100,（上丝,-,下丝），四等应小于,80,米；,后、前视距差为：,d =,后视距离,-,前视距离,补充水准仪测距离视距计算,73,课堂练习,P43,第,6,题,预习指导书内容：实训,2,课堂练习P43第6题,74,