4.2 高程控制测量

,5.4,精密水准仪与水准尺,.4.,精密水准仪的构造特点,.4.,精密水准标尺的构造特点,.4.,Wild N3,精密水准仪,.4.,Zeiss,Ni 004,精密水准仪,.4.,国产,S1,型精密水准仪,我国水准仪系列及基本技术参数,技术参数项目,水准仪系列型号,S05,S1,S3,S10,每公里往返平均高差中误差,望远镜放大率,望远镜有效孔径,管状水准器格值,测微器有效量测范围,测微器最小分格值,0.5mm,40,倍,60mm,10/2mm,5mm,0.1mm,1mm,40,倍,50mm,10/2mm,5mm,0.1mm,3mm,30,倍,42mm,20/mm,10mm,25,倍,35mm,20/2mm,自动安平水准仪,补偿性能,补偿范围,安平精度,安平时间不长于,8,0.1,2s,8,0.2,2s,8,0.5,2s,10,2,2s,1.,精密水准仪的分类,水准仪系列按精度分类有,S05,型,S1,型,S3,型等。,S,是“水”字的意思,数字表示偶然中误差，,Z,表示自动安平。,5.4.1,精密水准仪和水准尺的构造特点,5.4.1,精密水准仪和水准尺的构造特点,2.,精密水准仪的结构特点,1,）高质量的望远镜光学系统,一般精密水准仪的放大倍率应大于,40,倍，物镜的孔径应大于,50mm,。影像更清晰。,2,）坚固稳定的仪器结构,主要构件均用特殊的合金钢制成，并有起隔热作用的防护罩。,3,）高精度的测微器装置,精密水准仪必须有光学测微器装置，一般精密水准仪的光学测微器可以读到,0.lmm,，估读到,0.Olmm,。,5.4.1,精密水准仪和水准尺的构造特点,4.,高灵敏的管水准器,一般精密水准仪的管水准器的格值为,10,/2mm,。,5.,高性能的补偿器装置,3.,精密水准尺的结构特点,（,1,）当空气的温度和湿度发生变化时，水准标尺分划间的长度必须保持稳定，或仅有微小的变化。,因瓦合金带的长度不会受木质尺身伸缩变形影响。,5.4.1,精密水准仪和水准尺的构造特点,（,2,）水准标尺的分划必须十分正确与精密，分划的偶然误差和系统误差都应很小。,（,3,）水准标尺在构造上应保证全长笔直，并且尺身不易发生长度和弯扭等变形。,（,4,）,在精密水准标尺的尺身上应附有圆水准器装置，作业时扶尺者借以使水准标尺保持在垂直位置。在尺身上一般还应有扶尺环的。,（,5,）为了提高对水准标尺分划的照准精度，水准标尺分划的形式和颜色与水准标尺的颜色相协调。,在精密水准测量作业时，水准标尺应竖立于特制的具有一定重量的尺垫或尺桩上。尺垫和尺桩的形状如下图所示。,5.4.1,精密水准仪和水准尺的构造特点,线条分划精密水准标尺的分格值有,l0mm,和,5mm,两种。,1,）,分格值为,10mm,如图（,a,）所示，,基本分划注记从,0,300cm,，,辅助分划注记从,300,600cm,，,基辅差（尺常数）,3.0155,。,2,）,分格值为,5mm,如图（,b,）所示，,两排分划彼此错开,5mm,左边是单数，右边是双数，,没有辅助分划,。,右边是米数，左边是分米数，整个注记从,0.1,5.9m,，,实际分格值为,5mm,，所测得的高差值必须除以,2,才是实际的高差值。,5.4.1,精密水准仪和水准尺的构造特点,5.4.2,精密普通水准仪,1.WildN3,精密水准仪,有效孔径为,50mm,放大倍率为,40,倍,管状水准器格值为,10,“,/2mm,。,与分格值为,l0mm,的水准标尺配套,标尺的基辅差为,301.55cm,。,气泡式的精密水准仪、自动安平的精密水准仪、数字水准仪以及相应的因瓦合金水准尺,Wild N3,精密水准仪,5.4.2,精密普通水准仪,水准尺读数,148,测微器读数,653(,即,6.53mm),，,全部读数为,148.653cm,。,N3,读数方法,5.4.2,精密普通水准仪,仪器转轴位于靠近物镜的一端。,使用倾斜螺旋,精确整平视准轴时，,将会引起视准轴高度的变化,。如果前后视精确整平视准轴时，倾斜螺旋的转动量不等，就会在高差中带来这种误差的影响。,因此，在实际作业中规定：只有在符合水准气泡两端影像的分离量小于,lcm,时（垂直轴基本在垂直位置），才允许使用倾斜螺旋来进行精确整平视准轴。但有些仪器转轴的装置，位于过望远镜中心的垂直几何轴线上。,1,）,N3,精密水准仪的倾料螺旋装置,转动范围是,7,周,5.4.2,精密普通水准仪,光学测微器由平行玻璃板、测微器分划尺、传动杆和测微螺旋等部件组成。,测微分划尺上有,100,个分格，它与,10mm,相对应，即每分格为,0.lmm,，可估读至,0.0lmm,。每,10,格有较长分划线并注记数字，每两长分划线间的格值为,lmm,。,2)N3,精密水准仪的测微器装置,5.4.2,精密普通水准仪,测微分划上读数为,5mm,，而不是,0,。最后读数为,148cm+6.50mm-5mm,即,=148.650cm-5mm,故，每次读数中应减去常数（初始读数,)5mm,，但在计算高差时能自动抵消这个常数。,2.Zeiss Ni 004,精密水准仪,该仪器的主要特点是对热影响的感应较小，这是因为望远镜、管状水准器和平行玻璃板的倾斜设备等部件，都装在一个附有绝热层的金属套筒内。,有效孔径为,56mm,望远镜放大倍率为,44,倍,目镜视场内有左右两组楔形丝,管水准器格值为,10/2mm,。,测微器范围是,10mm,。,5.4.2,精密普通水准仪,测微器的分划鼓直接与测微螺旋相连（见右图），通过放大镜在测微鼓上进行读数，测微鼓上有,100,个分格，所以测微鼓最小格值为,0.1mm,。从望远镜目镜视场中所看到的影像如右图所示，视场下部是水准器的符合气泡影像。,Ni 004,精密水准仪与分格值为,5mm,的精密因瓦水准尺配套使用。在右图中，使用测微螺旋使楔形丝夹准水准标尺上,197,分划，在测微分划鼓上的读数为,340,，即,3.40mm,，水准标尺上的全部读数为,197.340cm,。,Zeiss,Ni 004,精密水准仪,5.4.2,精密普通水准仪,3.,国产,S1,型精密水准仪,DS1,型精密水准仪由北京测绘仪器厂生产。,仪器物镜的有效孔径为,50mm,，,望远镜放大倍率为,40,倍，,管状水准器格值为,10,/2mm,。,测微螺旋范围,10mm,，测微器分划尺有,100,个分格，最小格值为,0.1mm,。,5.4.2,精密普通水准仪,望远镜目镜视场中，视场左边是水准器的符合气泡影像，测微器读数显微镜在望远镜目镜的右下方。,该仪器与分格值为,5mm,的精密水准标尺配套使用。,图中，楔形丝夹准,198,分划，测微器读数,150,，即,1.50mm,，全部读数为,198.150cm,。,国产,S1,型精密水准仪,5.4.2,精密普通水准仪,1.,自动安平水准仪的补偿原理,5.4.3,补偿式自动安平水准仪,如果 则 若补偿器能使来自水平的光线平移量,a=f,，,则平移后的光线也将正确地进入十字丝分划,O,1,处，从而得到正确补偿的目的。,2.,自动安平水准仪,Koni007,与分格值为,5mm,的精密因瓦水准尺配套使用。,5.4.3,补偿式自动安平水准仪,1),光学补偿器,光学补偿器,6,是一块等腰直角棱镜，用弹性薄簧片悬挂形成重力摆，以摆轴为中心可以自由摆动，在重力作用下，最后静止在与重力方向一致的位置上,5.4.3,补偿式自动安平水准仪,2,）光学测微器,5.4.3,补偿式自动安平水准仪,棱镜测微器,3.,自动安平水准仪,Ni002,特点：没有水平方向制动，,目镜可以在仪器上沿水平,方向转动。,与分格值为,5mm,的精密因瓦水准尺配套使用。,5.4.3,补偿式自动安平水准仪,精密高差测量仪器,Ni002,自动安平水准仪,每公里往返测高差中误差,m=,0.4mm/km,放大倍率为,44,倍,5.4.3,补偿式自动安平水准仪,2,光学补偿器（平面反射摆镜）,也称,“,数字水准仪,”,具有自动安平功能。,自动显示水平视线读数和视距。,通过物镜获取水准尺图象，通过仪器的理系统，将图象信息转换成数字显示。,能与计算机实现数据通讯。,基本避免了人为的观测误差（视差、水准器精平误差、瞄准误差、估读数误差。,5.4.4,电子水准仪,条码尺,测量键,5.4.4,电子水准仪,索佳,SDL30M,技术指标,索佳,SDL30M,拓普康,DL-111C,电子水准仪 采用最先进地图像处理技术，自动观测、自动记录，每公里往返测高差中误差为,0.3mm,。,全中文显示，方便了普通测量工操作。,高精度测量 全自动测量和数字显示可以避免读数误差，记录错误及其它可能出现地人为错误。,测量方法 符合国家水准测量规范要求，可以判别多种限差 测量效率提高,50,数据通讯功能 标准地,RS-232,接口可供水准仪与数据采集之间地实时通讯或数据直接输出到计算机。,CF,卡数据存储 配备,CF,卡数据存储系统，可扩充海量数据存储。,拓普康电子水准仪,DL-111C,（国家,DS1,级）,5.4.4,电子水准仪,型号,DXY67-DSZ2-D,放大倍数,32X,标准偏差,1.5mm,有效孔径,40mm,成像 正像,Erect,视场角,126,乘常数,100,加常数,0,最短视距,1.6m,补偿工作范围,15,补偿安平精度,0.3,圆水准器角值,8/2mm,度盘,360(400gon),度盘分度值,1(1gon),仪器重量,3kg,自动安平水准仪,国产 达到,DS1,一级水准（需,DS2+,测绘器）,5.4.4,电子水准仪,要求竖丝,位于条码,带上，否,则不能读,数,要求尺子立直（以圆气泡为准），否则拒绝工作。,5.4.4,电子水准仪,大屏幕的液晶显示屏,具有程序测量功能,调教才能读数,对标尺倾斜没有影响,徕卡高精度数字水准仪,DNA03,5.4.4,电子水准仪,技术规格,型号,DNA03,DNA10,每公里往返测高程精度,标准水准尺,1.0mm,，铟钢尺,0.3mm,标准水准尺,1.5mm,，铟钢尺,0.9mm,放大倍率,24x,测量范围,标准水准尺,1.8m to 110m,，铟钢尺,1.8m to 60m,最小读数,0.01mm,0.1mm,单次测量时间,3s,测量程序,测量和记录水准仪高程,/,距离，,BF,aBF,BFFB,aBFFB,数据记录,内存,6 000,个测量数据或,1650,组测站数据,(BF)/PCMCIA,卡（,ATA-Flash/SRAM,）,/RS232,输出,数据格式,GSI8/GSI16/XML/,用户定义格式,5.4.4,电子水准仪,显示屏,液晶，中文,8,行，每行,15,个汉字或,30,个字母,GEB111/GEB121,使用时间,可供操作,12h/24h,补偿器,磁性阻尼补偿器,补偿范围,10,补偿精度,0.3,0.8,电源,NiMh,电池,/,适配,6,节,1,5V(AA),电池,工作温度,-20,到,+50,贮藏温度,-40,到,+70,5.4.4,电子水准仪,相关法,测量原理：由传感器识别条形码水准标尺上的条形码分划，经信息转换处理获取观测值，并以数字形式显示或存储在计算机内。,5.4.4,电子水准仪,观测时，经自动调焦和自动置平后，水准标尺条形码分划影像射到分光镜上，并将其分为两部分：,其一是可见光,，通过十字丝和目镜，供照准用；,其二是红外光射向探测器，,它将望远镜接收到的光图像信息转换成电影像信号，并传输给信息处理机，与机内原有的关于水准标尺的条形码本源信息进行相关处理，从而得出水准标尺上水平视线的读数。,5.4.4,电子水准仪,再见！,