《测量学》第二章水准测量.ppt

1、第二章 水准测量,2.1 水准测量原理2.2 水准仪的构造和使用2.3 水准尺及其读法2.4 水准测量2.5 自动安平水准仪,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),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。,2.1 水准

2、测量原理,A后视点 a后视读数B前视点 b前视读数,hAB=h1+ h2+ hn =(a1-b1)+(a2-b2)+(an-bn) =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h1， h2 hn，则有：,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,一、DS3

3、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,1、望远镜(telescope)物镜目镜十字丝（上、中、下丝）三个部分组成。,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),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

4、中。,二、水准仪的使用,图形：粗平的操作方法示意图,2规律： 气泡移动方向与左手大拇指运动的方向一致。,（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。,（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。,（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

5、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,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,4. 水准尺读数实例,0.860m,5、尺垫(staff plate),作用：放在转点上，以防水准尺下沉。,2.4 水准测量,一、水准测量的外业（一）水准点

6、(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。,水准点示意图,（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BM12附合水准路线(annexed leveling line) 由已知点BM1已知点BM23支水准路线(spur leveling line) 由已知点BM1某一待定水准点A。,图形：水准路线布设形式,（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

7、。如下图：A、B两水准点之间，设4个临时性的转点。 h1 =a1-b1 ， h2 =a2-b2 ， h3 =a3-b3 h4 =a4-b4 ， h5 =a5-b5 hAB= h1+h2+h3+h4A、B两点高差计算的一般公式：hAB= =n为测站数,（三）水准测量的实施（外业） 例：,BMA,BMB,前进方向,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）。,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,-

8、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,ab,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。,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：,图形：水准测量实施与记录

9、对照图,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：,2、高差闭合差的校核,对于普通水准测量：,式中，fh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 。,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：,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。,（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

10、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。,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：,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Vi,四舍五入后，使：,故有：V1=-8mm，V2=-11mm，V3=-8mm，V4=-10mm。,例题解算（Page3）,故可得：H1=HBM-A+(h1+V1)=45.286+2

11、.323=47.609(m)H2=H1+(h2+V2)=47.509+2.802=50.411(m)H3=H2+(h3+V3)=50.311-2.252=48.159(m)HBM-B=H3+(h4+V4)=48.059+1.420=49.579(m),2.5自动安平水准仪简介,一、自动安平水准仪自动安平水准仪利用自动安平补偿器代替 水准管，使视准轴水平。特点：1、视准轴自动安平；2、提高水准测量精度；3、减少操作步骤， 提高工作效率。,二、精密水准仪,主要用于一、二等水准测量和精密工程测量。特点：1、结构精密、性能稳定、测量 精度高；2、望远镜放大率不小于40倍；3、水准管分划值为10/2mm；4、采用光学测微器读数，可直 接到0.1mm，估读到0.01mm；5、配专用精密水准尺；操作方法与DS3水准仪基本相同。,三、激光水准仪,激光水准仪有水准仪、 激光器、电源等组成特点：1、视准轴为一束 红色可见光。2、广泛应用于水平 场地的测设、 大型设备安装。,内置激光器、电源,实习:等外闭合水准路线测量,实习目的:使学生掌握等外闭合水准路线的测量方法。仪器设备:每组DS3型水准仪1台、水准尺2把、记录板1个。实习任务: 已知HBM=100.000m，按等外水准精度要求，测一个闭合水准路线，并其计算高差闭合差f h。,