水准仪使用方法及原理课件

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,*,2,.,1,水准测量原理,1.,水准测量基本原理,目的：,测定两点的高差,仪器：,水准仪,原理：,利用水准仪提供的水平视线对竖立在两点之,间的水准尺进行,观测，并通过其,中一个点（,M,点）,的高程推算另一,个点,(N,点,),的高,程。,2.,水准测量观测方法,（,1,）高差法：,在,M,、,N,两点间安置水准仪，在,M,、,N,两点分别竖立水准尺，利用水准移的水平视线分别读取,M,点、,N,点上的读数,a,、,b,，则两点的高差为,则,N,点的高程,H,N,为,a,：后视读数,(,后视观测,读数,),；,b,：,前视读数,(,前视观测,读数,),。,M,：,后视点,N,：,前视点,永远是,后视减前视,（,2,）视线高法（单站多测法）,安置一次仪器可以测算多个点高程的方法。首先算出水准仪的,视线高程,Hi,，然后分别计算出各个点的高程：,b,j,为第,j,个前视点的读数，,H,j,为第,j,个前视点的高程。,这种方法常用于路线纵,断面测量。,3,.,连续水准测量（路线水准测量）,应用前提,：两待测点之间距离较远、高差较大，或中间有障碍。,方法：,加设若干个临时立尺点（称为,转点,ZD,），依此测定相邻两个点的高差，取各高差的代数和即得到起终两个点的高差。,则,M,、,N,两点的高差为,4.,提高精度的观测方法,“中间法”观测：,各测站前、后视线长度大致相等,“,中间法”,观测的作用,削弱水准管轴,与视准轴不平,行的仪器误差,地球曲率和大,气折光的影响,对光透镜运行,误差,2.2,水 准 仪,1.,水准仪：,提供水平视线（平行大地水准面）的设备,2.,水准仪类型：,（,1,）,微倾式水准仪,（,2,）,自动安平水准仪,（,3,）,电子水准仪,3.,水准仪的表示方法（国产仪器）,DSn,：,D,表示大地测量,S,表示水准仪，,n,为数字表示仪器精度，数值,n,越小,表示仪器精度越高。如,DS,0.5,表示,每公里往返测量高差中数的偶然中误差,小于或等于,0.5mm,4.,常用水准仪的等级划分及主要用途,5.,水准仪的主要结构组成,主要为三部分：,（,1,）,望远镜,（,2,）,水准器,（,3,）,基座,其中望远镜为主要组成部分。下图为,WILD NAK-0X,型水准仪（由北京测绘仪器厂组装）,目镜,目镜对光螺旋,物镜对光螺旋,物镜,水平微调螺旋,脚螺旋,准星,6.,望远镜组成及其成像原理,望远镜由,物镜、目镜、对光凹透镜和十字丝,四个主要部分组成。,成像原理：,目标经过物镜和对光凹透镜的作用，在镜筒内造成倒立、缩小的实像，通过调节对光凹透镜，就可以使像清晰地成在十字丝平面上。,（,望远镜的放大倍数,）,视准轴,目镜的作用：,放大，人眼经过目镜，可以看到目标的小实像与十字丝一起放大了的虚像。,十字丝的作用：,提供照准目标的标准。其中心交点和物镜光心的连线称为视准轴，即视线。玻璃片上的上、下短丝称为视距丝。水准测量就是当视线水平时，用中间横丝截取水准尺读数。,视准轴：,十字丝中央交点和物镜,光心的连线（,水准仪四条轴线,之一,）,竖轴：,望远镜底部与基座相连的,轴的中心线。（,水准仪四条轴,线之一,）,视距丝,横丝,7.,水准器,（,1,）水准器的用途：,衡量,视线是否水平、竖轴是否铅垂,的标志。,（,2,）水准器种类：,水准盒及水准管,水准盒用于粗调整平，水准管则用于精密整平,（,3,）,水准盒轴线：,水准盒顶面中心（水准盒零点）的球面法线（水准仪四条主要轴线之一）,（,4,）,水准管轴线,：,过水准管圆弧中心点（水准管零点）与顶面圆弧内壁相切的直线（水准仪四条主要轴线之一）,（,5,）,水准器灵敏度：,用分划值表示，即当气泡移动,2mm,时，水准盒（管）轴相应倾斜的角度,8.,水准尺,用途：,用于水准测量的目标点观测,种类：,塔尺和板尺两种。塔尺是可以伸缩的,塔尺一般长,3,米，由三节组成。板尺一般,2,米。,水准尺的刻度与标注：,精度比较：,板尺精度高于塔尺。,用 途：,板尺一般常用于三、四等水准测量，而塔尺则用于等外水准测量。,使用注意事项：,使用前应认清尺子,刻划线与数字之间的位置关系,，是否为正、倒数字，,尺底的数值,。对于塔尺，当使用两节以上时应注意,两节接口位置是否对准、卡簧是否卡住。,2.3,水准仪使用方法,仪器,安放整平,对光照准,消除视差,照准读数,三角架,脚螺旋,目、物镜,对光螺旋,脚架张开,角度勿太,大或太小,不可对准,太阳,水平微调,螺旋,刻度大小,正、倒像,注意：如何辨别及消除视差？,用脚螺旋整平仪器,视差存在的根本原因：,目标像和十字丝,分划板不重合！,水准尺读数方法：,2.375m,2.4,水准测量的实施,1.,水准点及其选择,水准测量必须要有已知水准点（即其高程已知的点，用,BM,表示，如,BM0,、,BM1,等）,水准点选择：,结合测区内水准点的分布情况、被测点的分布以及地形地势情况、所采取的路线形式选择。,水准点类型：,永久性和临时性,水准点制成：,依永久性及临时性水准点而制做。,2.,水准路线布置,（,1,）闭合水准路线,高差闭合差：,（,2,）附合水准路线,高差闭合差：,附合水准路线,闭合水准路线,3,（,3,）支水准路线：,从一水准点出发，沿线测量各待定点，其线路既不闭合到原来的已知点，也不附合到另一已知点。而是通过往返观测来检查观测差。理论上往返高差应为绝对值相等而符号相反。,（,4,）结点水准网：,由若干条单水准路线相互连接而成的图形。可分为附合水准网及独立水准网。,3.,水准测量施测,（,1,）观测与记录：,采用连续水准路线测量方法进行测量。点与点之间的距离大小取决于通视条件、读数清晰度以及保证视线在尺子范围内，一般为,50100,米。,注意：待测点必须要立尺观测。,对每一测站分别记录后视读数及前视读数,。注意：记录方法,（,2,）测量结果校核,1,）计算校核：,检查计算结果有无错误：高差计算结果；采用公式是否正确等。,2,）测站校核：,对每一站的观测和记录都及时地在现场进行校核。校核方法有：变动仪器高法、双面尺法或双仪器法；,3,）路线校核：,根据计算的闭合差，与规定的允许误差比较，判断观测精度是否合格。,平地,(L,为水准路线总长度,km,）,山地,(n,为测站总数）,4.,水准测量的高程计算,（,1,）,高差闭合差计算,计算闭合差及闭合差允许值，写在“路线校核”栏内。,（,2,）高差闭合差分配及高程计算,当导线闭合差满足技术要求时，可进行闭合差分配。分配的原则：改正数,v,与测站数,n,（或路线长度,L,）成正比，与闭合差反号，即,各点高程值,H,0,：,已知点的高程，,H,i,为改正前的高程值。,2.5,水准测量的误差来源及削减措施,仪器误差（水准,仪、水准尺）,观测误差（视差、,估读、气泡、尺倾斜）,外界条件影响,（设备下沉、地球,曲率、大气折光等）,1.,校正仪器,2.,偶数测站数观测,1.,消除视差,2.,相同人观测,3.,严格调平仪器,4.,立尺竖正,1.,往返观测取平均,2.,控制前后视点距离,3.,选择良好气候观测,4.,视线尽量高于地面,2.6,水准仪校验,1.,水准仪轴线几何关系,（,1,）,水准盒轴平行竖轴；,（,2,）,十字丝横丝垂直竖轴；,（,3,）,水准管轴平行视准轴。,2.,检验方法：,（,1,）,检验水准盒轴与竖轴是否平行：,调平水准盒气泡居中，然后旋转望远镜,180,度，若气泡依然居中则两轴平行。,（,2,）,检验十字丝横轴与竖轴是否垂直：,将十字丝横丝左端对准某一目标，旋转水平微动螺旋使目标移到十字丝的右端，若目标依然位于十字丝横丝上则表明两轴垂直。,（,3,）,检验水准管轴是否平行视准轴：,在已知高差的两点间架设仪器，并使仪器距两点之间的距离悬殊，首先在其中一个点立尺观测读数,a,，并根据,a,计算出仪器对另一点的应该读数,b,。然后对其进行观测读数得,b,，利用,b,、,b,及两测点之间的距离,D,MN,可以计算出两轴线的夹角,(,单位为秒,),，,若,大于,20,秒 不平行。,2.7,其它用于水准测量的仪器,1.,精密水准仪,光学测微器,+,精密水准尺,2.,自动安平水准仪,自动补偿装置，补偿视准轴出现轻微倾斜带领的误差。,3.,电子水准仪（数字水准仪）,分光镜和探测器,+,条纹编码标尺,+,图象处理电子系统。自动读数、记录和计算。,4.,激光水准仪,激光发射器，测定激光双程走时计算两点间的距离。,5.,全站测量仪,光学理论,+,几何理论,+,计算机理论,+,计算方法。可在一个,测站上同时测角（水平角和竖直角）和测距（斜距、水,平距离和高差），并能自动计算出待测点的三维坐标。,