水准测量教程课件

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,#,第三章 水准测量,如图所示，欲测定,A,、,B,两点间的高差,h,，可在,A,、,B,两点上分别竖立带有刻划的水准尺，并在,A,、,B,两点之间安置一台能提供一条水平视线的水准仪。根据水准仪的水平视线，在,A,点尺上读数，设为,a;,在,B,点尺上读数，设为,b;,则,A,、,B,两点间的高差为：,h,AB,=a-b,。,第三章 水准测量 如图所示，欲测定A、B两点间的高差h,1,第三章 水准测量,如果水准测量是由,A,到,B,进行的，由于,A,点为已知高程点，故,A,点尺上读数,a,称为,后视读数,；,B,点为欲求高程的点，则,B,点尺上读数,b,为,前视读数,。高差等于后视读数减去前视读数。,第三章 水准测量 如果水准测量是由A到B进行的，由于A点,2,第三章 水准测量,高差的符号有正有负。当高差为正值时，表示前视点,B,高于后视点,A,；当高差为负时，表示前视点,B,低于后视点,A,。所以计算高差时，一定要用后视读数减去前视读数，次序不能颠倒,。,第三章 水准测量 高差的符号有正有负。当高差为正值时,3,第三章 水准测量,根据,A,点高程求得,B,点高程，即：,（,1,）,高差法,H,B,=H,A,+h,AB,=H,A,+(a-b),高程测量的实质就是测量高差。,另外还可通过仪器的视线高,Hi,计算,B,点的高程。,（,2,）仪高法,H,i,=H,A,+a H,B,=H,i,-b,当安置一次仪器，根据一个已知点的高程，要测定若干个地面点高程时，此法方便快捷。,第三章 水准测量根据A点高程求得B点高程，即：,4,第三章 水准测量,3-2,水准测量的仪器和工具,水准测量所使用的仪器为水准仪，工具为水准尺和尺垫。,我国将水准仪按其精度划分为四个等级：,DS,05,、,DS,1,、,DS,3,和,DS,10,。字母,D,和,S,分别为“大地测量”和“水准仪”汉语拼音的第一个字母，其后面的数字代表仪器的测量精度。工程测量中广泛使用的是,DS,3,级水准仪。,第三章 水准测量3-2 水准测量的仪器和工具,5,第三章 水准测量,一、水准仪（,DS,3,级微倾式水准仪）,水准仪是能够提供水平视线的仪器，主要由,望远镜,、,水准器,和,基座,三部分组成。,第三章 水准测量一、水准仪（DS3级微倾式水准仪）,6,第三章 水准测量,（一）望远镜,望远镜,的主要用途是瞄准目标并在水准尺上读数。,它包括物镜,1,、十字丝,2,、对光透镜,3,和目镜,4,等四个部分。,第三章 水准测量（一）望远镜,7,第三章 水准测量,（一）望远镜,十字丝是照准尺子和读数用的。它是刻在玻璃板上的两条相互垂直的细丝，竖向的一条称为,竖丝,，横向的一条长丝称为,横丝,(,又称中丝,),，横丝上下还有两条对称的短丝是用来测量距离的，称为,视距丝,。十字丝中心,(,或称十字丝交点,),和物镜和光心的连线，称为,视准轴,。,第三章 水准测量（一）望远镜,8,第三章 水准测量,第三章 水准测量,9,第三章 水准测量,(,二,),水准器,水准器是用来指示视准轴是否水平或仪器竖轴是否竖直的装置。,水准器分为,圆水准器,和,管水准器,两种。圆水准器装在基座上，供粗略整平之用；管水准器装在望远镜旁，供精确整平视准轴之用。,第三章 水准测量(二)水准器,10,第三章 水准测量,管水准器又称水准管，是由一个内壁研磨成圆弧的玻璃管制成的。水准管上一般刻有间隔为,2 mm,的分划线，分划线的中点,O,，称为,水准管零点,。水准管内充满酒精或乙醚，中间有一气泡。通过零点作水准管圆弧的切线，称为,水准管轴,。当气泡两端对称于圆弧上中点,O,时，气泡即居中，此时水准管轴也就水平了。水准管上每,2 mm,分划所对应的圆心角，称为,水准管分划值,。分划值越小，则水准管越灵敏。,第三章 水准测量 管水准器又称水准管，是由一个内壁研,11,第三章 水准测量,为了提高目估水准管气泡居中的精度，微倾式水准仪的水准管上方都装有由三块棱镜组成的复合棱镜系统。两个棱镜的侧面所在的平面通过水准管的纵轴线，第三块棱镜为,45,的直角棱镜，其底为等腰直角三角形，一个直角面与左右两棱镜的侧面相靠或互相平行。它把水准管两端半个气泡的像，经过三次全反射，进入望远镜旁的放大镜内。如果气泡居中，则气泡两端的两个半边影像即合二为一，如果气泡不居中，则气泡的两个半边影像不符合。,第三章 水准测量为了提高目估水准管气泡居中的精度，微倾式,12,第三章 水准测量,二、水准尺,水准尺是水准测量时使用的标尺，是水准测量的重要工具之一，其质量的好坏将直接影响到水准测量的精度。因此，水准尺通常用干燥不易变形的木质材料或玻璃钢制成。地面水准测量常用的水准尺有,直尺,和,塔尺,两种。直尺按长度有,2m,和,3m,两种，塔尺的长度为,5m,，尺上的刻划一般,1cm,一格，并在分米处注记。,第三章 水准测量二、水准尺,13,第三章 水准测量,塔尺多用于地形测量，双面尺多用于三、四等水准测量。双面尺的一面采用黑白相间刻划，称,黑面尺,或,主尺,，另一面采用红白相间刻划，称红,面尺,或,副尺,。双面尺必须成对使用，两根尺黑面的起始读数为,零,，而红面的起始读数则分别为,4.687m,和,4.787m,。,第三章 水准测量 塔尺多用于地形测量，双面尺多用于三,14,第三章 水准测量,三、尺垫,有时两个水准点之间的距离较远或高差较大，直接测定其高差有困难时，应在中间设立若干个中间点,(,称为,转点,),传递高差。而尺垫是在转点处放置水准尺用的。尺垫用生铁铸成，一般为三角形，中间有一突起的半球体，下方有三个支脚。使用时用力将尺垫的三个支脚踩入土中，以防下沉，上方突起的半球形顶点作为竖立标尺和标志转点之用。,第三章 水准测量三、尺垫,15,第三章 水准测量,3-3,水准仪的使用,水准仪的正确操作程序包括仪器,安置,、,粗略整平,、,瞄准,、,精确整平,和,读数,等。,一、安置水准仪,打开三脚架并使其高度适中，目估使架头大致水平，然后将三脚架尖踩入土中，将水准仪用中心螺旋固定于三脚架头上。,第三章 水准测量3-3 水准仪的使用,16,第三章 水准测量,二、粗略整平,(,粗平,),粗略整平工作是用脚螺旋将圆水准器的气泡调整居中。先将圆水准器放在适当位置，然后用双手同时向内或向外,(,即以相反方向,),旋转脚螺旋，使一个升高、一个降低。,第三章 水准测量二、粗略整平(粗平),17,第三章 水准测量,第三章 水准测量,18,第三章 水准测量,三、瞄准水准尺,(1),在瞄准水准尺之前，先进行目镜对光。把望远镜对着明亮的背景,(,如白墙或天空等,),，转动目镜对光螺旋，使十字丝成像清晰。,(2),松开制动螺旋，转动望远镜，利用望远镜筒上的缺口和准星，瞄准水准尺，然后再拧紧制动螺旋。,(3),转动物镜对光螺旋进行对光，使尺子的影像看得十分清晰，并转动微动螺旋，使尺子的像靠近十字丝竖丝的一侧，以便于读数。,第三章 水准测量三、瞄准水准尺,19,第三章 水准测量,(4),消除视差。为了检查对光质量，可用眼睛在目镜后上下微微晃动，若发现十字丝与目标影像有相对运动，则说明物像平面与十字丝平面不重合，这种现象称为视差。视差对观测成果的精度影响很大，必须加以消除。消除方法是重新对光，直到眼睛上下移动，水准尺读数不变。,第三章 水准测量 (4)消除视差。为了检查对光质量,20,第三章 水准测量,四、精确整平,(,精平,),用水准管作精确整平。因水准管灵敏度比较高，每当望远镜转到不太水平的另一个方向时，水准管气泡必然会偏离中央，因此必须再一次调整微倾螺旋，使气泡两端的影像符合，然后才能在尺子上读数。,第三章 水准测量四、精确整平(精平),21,第三章 水准测量,五、读数,在望远镜视线精确水平后的瞬间，应立即利用中丝在尺上读数。,从小数往大数读,，并估读至毫米。必须读出四个数字。读数完毕后应再检查一下水准管气泡是否仍然居中。,第三章 水准测量五、读数,22,第三章 水准测量,每次读数时水准仪的视线必须是严格水平的。但视准轴是否水平，是根据水准管气泡是否居中来判定的，所以水准仪应首先满足“水准管轴平行于视准轴”这个必要条件。,第三章 水准测量 每次读数时水准仪的视线必须是严格水,23,第三章 水准测量,3-4,水准测量的外业,一、水准测量的实施,水准测量通常是从一个已知高程的水准点开始，按照一定的水准路线，引测出所需各点的高程。当两个水准点相距较远或高差较大时，若只安置一次仪器，就不能测出这两点间的高差。为此，就需要连续多次安置仪器以测出两点间的高差。,第三章 水准测量3-4 水准测量的外业,24,第三章 水准测量,如图所示，在,A,、,B,之间设立若干个中间立尺点，这些中间立尺点称为,转点,，将,AB,分成,n,段，分别测出每段的高差,h,、,h,h,n,，则,A,、,B,两点间的高差是各高差之和。,第三章 水准测量 如图所示，在A、B之间设立若干个中,25,第三章 水准测量,第三章 水准测量,26,第三章 水准测量,二、水准测量的检核,1,、,计算检核,h=,a-b=HB-HA=0.828,米,2,、测站检核,（,1,）变动仪高,（,2,）双面尺法,3,、成果检核,第三章 水准测量二、水准测量的检核,27,第三章 水准测量,第三章 水准测量,28,第三章 水准测量,h,1,=a,1,-b,1,h,2,=a,2,-b,2,h,n,=a,n,-b,n,h,AB,=h,1,+h,2,+h,n,=h,可用下式进行高差计算正确性的检核：,h,AB,=(a,1,-b,1,)+(a,2,-b,2,)+(a,n,-b,n,)=a-b,如果,A,为已知高程点，其高程为,H,，则,B,点高程为：,H,B,=H,A,+h,AB,=H,A,+a-b,第三章 水准测量h1=a1-b1 h2=a2-b2,29,第三章 水准测量,3-5,水准测量的内业,水准测量外业工作结束后，要检查外业手簿，确认无误后，再转入内业计算。水准测量内业计算的内容，包括水准路线闭合差的计算和分配以及水准点高程的计算。,第三章 水准测量3-5 水准测量的内业,30,第三章 水准测量,一、水准路线闭合差的计算,水准测量工作是在野外进行的，由于各种外界因素的影响，测量成果中不可避免地含有一定的误差甚至错误，所以对水准测量成果要进行检核。由于误差的存在，水准测量的实测高差与其理论值往往不相符合，其差值称为水准路线的,闭合差,。,第三章 水准测量一、水准路线闭合差的计算,31,第三章 水准测量,1,、闭合水准路线闭合差的计算,如图所示，,A,点是一个高程已知的水准点。由,A,点出发，,经待定高程点,1,、,2,、,3,，最后又回到,A,点，这种水准路线称为,闭合水准路线,。显然，闭合水准路线高差的代数和在理,论上应等于零，即：,h,测,=0,如不为零，则不为零的数值为高差闭合差,fh,即,fh=h,1,+h,2,+h,3,+h,4,=h,测,第三章 水准测量1、闭合水准路线闭合差的计算,32,第三章 水准测量,高差闭合差可用来衡量测量成果的精度，它有一个允许值。,对于等外水准测量来说，高差闭合差的允许值为：,1,、,f,h,容,=,40,L,（,mm,）,L,水准路线全长，以,Km,计,2,、,f,h,容,=,12,n,（,mm,）,n,测站数；（,n/Km,）,15,时用,若高差闭合差,f,h,不超过,f,h,容,，说明观测成果合格；否则应检查原因，返工重测。,第三章 水准测量 高差闭合差可用来衡量测量成果的精度,33,第三章 水准测量,点号,目标,测站数,观测高差,改 正 数,改正后,高差,高程,BM,A,1,10,+1.224,0.005,1.229,44.330,1,2,8,-1.424,0.004,-1.420,45.559,2,3,8,+1.781,0.004,1.785,44.139,3,4,11,-1.714,0.006,-1.708,