水准仪测量原理及使用方法课件

,#,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,高程测量概念,（,Height Measurement,）,根据已知点高程，测定该点与未知点的高差，然后计算出未知点的高程的方法。,第二章 水准测量,高程测量概念第二章 水准测量,1,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),高程测量的方法分类1、水准测量(leveling),2,基本原理,:,利用水准仪提供的,“,水平视线,”,，测量两点间高差，从而由已知点高程推算出未知点高程。,大地水准面,h,AB,A,B,H,A,H,B,=H,A,+h,AB,水平视线,水准尺,水准尺,a,b,前进方向,2.1,水准测量原理,基本原理:大地水准面 hABA BHAHB=HA+hAB水平,3,A,后视点,a,后视读数,B,前视点,b,前视读数,1,、,A,、,B,两点间高差,2.B,点的高程,3.,视线高程,大地水准面,h,AB,A,B,H,A,H,B,=H,A,+h,AB,水平视线,水准尺,水准尺,a,b,前进方向,A后视点 a后视读数1、A、B两点间,4,h,AB,=h,1,+h,2,+,+h,n,=(,a,1,-b,1,)+(a,2,-b,2,)+,+(a,n,-b,n,),=,a-,b,4.,转点,TP(turning point),的概念,若,A,、,B,两点间布设一些过渡点（转点）,1,、,2,、,3,，将其分为,n,段，则用水准仪分别测得各段高差为,h,1,，,h,2,h,n,，则有：,hAB=h1+h2+hn4.转点TP(turni,5,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,水准仪的等级2.2水准仪的构造和使用,6,一、,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,三脚架,脚螺旋,微倾螺旋,目镜,水准管,目镜,一、DS3型水准仪的构造主要由望远镜、水准器、基座三部分,7,1,、望远镜,(telescope),物镜,目镜,十字丝（上、中、下丝）,三个部分组成。,1、望远镜(telescope),8,圆水准器,(circular bubble),：用于整平。,水准管,(bubble tube),：用于精平。,特性：气泡始终向高处移动。,3,、基座,(tribrach),2,、水准器,(bubble),圆水准器(circular bubble)：用于整平。2、,9,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。,1,方法：,对向转动脚螺旋,1,、,2,使气泡移至,1,、,2,方向中间,转动脚螺旋,3,，使气泡居中。,二、水准仪的使用,操作程序：安置水准仪粗平瞄准精平读数二、水准仪的使用,10,图形：粗平的操作方法示意图,a,1,2,3,b,3,1,2,c,3,1,2,2,规律：,气泡移动方向与,左手大拇指,运动的方向一致。,图形：粗平的操作方法示意图 a123b312c3122规律,11,（三）瞄准水准尺,1,方法：,先用准星器粗瞄，再用微动螺旋精瞄。,2,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。,产生原因：,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。,（三）瞄准水准尺1方法：先用准星器粗瞄，再用微动螺旋精瞄,12,（四）精平,1,、方法：,如图所示，调节微倾螺旋，使水准管气泡成像抛物线符合。,2,、说明：,自动安平水准仪（,compensator level,），不需进行精平。,（四）精平1、方法：如图所示，调节微倾螺旋，使水准管气泡成像,13,（五）读数,精平后，用十字丝的中丝在水准尺上读数。,1,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,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,（五）读数 精平后，用十字丝的中丝在水准尺上读数。,14,水准仪测量原理及使用方法课件,15,2.3,水准尺,(leveling staff),及其读法,主要有单面尺、双面尺和塔尺。,1,、尺面分划为,1cm,，每,10cm,处（,E,字形刻划的尖端）注有阿拉伯数字。,2,、双面尺的红面尺底刻划：一把为,4687mm,，另一把为,4787mm,。,3,、读法,：,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（估读数）四位数字。如图的读数,0.860m,2.3 水准尺(leveling staff)及其读法主,16,4.,水准尺读数实例,0.860m,4.水准尺读数实例0.860m,17,5,、,尺垫,(staff plate),作用：放在转点上，以防水准尺下沉。,5、尺垫(staff plate)作用：放在转点上，以防水,18,2.4,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。,2.4 水准测量一、水准测量的外业,19,水准点示意图,水准点示意图,20,（二）水准路线的布设形式,1,闭合水准路线,(closed leveling line),由已知点,BM1,已知点,BM1,2,附合水准路线,(annexed leveling line),由已知点,BM1,已知点,BM2,3,支水准路线,(spur leveling line),由已知点,BM1,某一待定水准点,A,。,（二）水准路线的布设形式1闭合水准路线(closed le,21,图形：水准路线布设形式,3.,支水准路线,BM,1,2,1,BM,2,3,4,1.,闭合水准路线,2.,附合水准路线,BM1,BM2,1,2,3,图形：水准路线布设形式3.支水准路线BM 1 2 1BM,22,（,三）水准测量的实施（外业）,1,、观测要求,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高差。,如下图：,A,、,B,两水准点之间，设,4,个临时性的转点。,h,1,=a,1,-b,1,，,h2=a,2,-b,2,，,h,3,=a,3,-b,3,h,4,=a,4,-b,4,，,h,5,=a,5,-b,5,h,AB,=h,1,+h,2,+h,3,+h,4,A,、,B,两点高差计算的一般公式：,h,AB,=,n,为测站数,（三）水准测量的实施（外业）1、观测要求当两点相距较远,23,（,三）水准测量的实施（外业）,例,：,BMA,BMB,1.444,1.324,TP2,h,2,=+0.120,1.822,0.876,TP3,h,3,=+0.946,1.822,0,1.435,TP4,h,4,=+0.385,1.422,1.304,h,5,=+0.118,前进方向,1.134,1.677,TP1,h,1,=-0.543,注意：（,1,）水准仪安置在离前、后视距离大致相等之处。,（,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）。,（三）水准测量的实施（外业）例：BMABMB,24,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,BMA,TP1,1.134,1.677,-0.543,TP1,TP2,1.444,1.324,+0.120,TP2,TP3,1.822,0.876,+0.946,TP3,TP4,1.820,1.435,+0.385,TP4,BMB,1.422,1.304,+0.118,计算,检核,a,b,水 准 测 量 手 簿测站点号水准尺读数后视（a）前视（b）,25,2,、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。,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,26,3,、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：,3、计算检核目的：检核计算高差和高程计算是否正确。,27,BMA,BMB,1.444,1.324,TP2,h,2,=+0.120,1.822,0.876,TP3,h,3,=+0.946,1.820,1.435,TP4,h,4,=+0.385,1.422,1.304,h,5,=+0.118,前进方向,1.134,1.677,TP1,h,1,=-0.543,图形：水准测量实施与记录对照图,1,2,3,BMA 1.134,TP1 1.677 -0.543,TP1 1.444,TP2 1.324 +0.120,TP2 1.822,TP3 0.876 +0.946,BMABMB1.4441.324TP2h2=+0,28,二,.,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：,二.水准测量的内业（一）内业工作进行的工作步骤 公式：故对于,29,2,、高差闭合差的校核,对于普通水准测量：,式中，,f,h,容,高差闭合差限差，单位：,mm,；,L,水准路线长度，单位：,km,；,n,测站数,。,2、高差闭合差的校核对于普通水准测量：式中，fh容高差,30,3,、,高差闭合差,的调整,按与距离,L,或测站数,n,成正比原则，将高差闭合差反号分配到各段高差上。,按距离：,按测站数：,检核：,3、高差闭合差的调整按与距离L或测站数n成正比原则，将高差闭,31,4.,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。,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,32,（二）,.,水准测量内业计算举例,【,例,】,如图按图根水准测量施测某附合水准路线观测成果略图。,BM-A,和,BM-B,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间的高差,(,以,m,为单位,),，路线下方数字为该段路线的长度,(,以,km,为单位,),，试计算待定点,1,、,2,、,3,点的高程。,（二）.水准测量内业计算举例【例】如图按图根水准测量施测某,33,第一步计算高差闭合差：,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：,第一步计算高差闭合差：第二步计算限差：故可进行闭合差分配例题,34,例题解算（,Page2,）,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,1,、,2,、,3,各点的高程。,改正后高差,=,改正前高差,+,改正数,V,i,四舍五入后，使：,故有：,V1=-8mm,，,V2=-11mm,，,V3=-8mm,，,V4=-10mm,。,例题解算（Page2）第四步计算各段高差改正数：。四舍五入,35,例题解算（,Page3,）,故可得：,H,1,=H,BM-A,+(h,1,+V,1,)=45.286+2.323=47.609(m),H,2,=H,1,+(h,2,+V,2,)=47.509+2.802=50