水文测量课件（ 水准测量）

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1、,水 文 测 量,水文水资源业务骨干培训,二一六年,第一讲 测量基本知识 第二讲 水准测量 第三讲 角度与距离测量 第四讲 水文高程测量 第五讲 水文地形测量 第六讲 水文断面测量 专 题 卫星定位测量,第二讲 水准测量,水文水资源业务骨干培训水文测量,2 水准测量,一、水准测量原理,水准测量：利用能提供水平视线的仪器，测定地面点间的高差， 推算未知点高程的一种方法。,高差 =后视读数-前视读数，即,h A B = a - b,二、水准仪及其使用,1、水准仪,2 水准测量,光学水准仪 DS05型、DS1型 DS3型、DS10型,0.5mm/km、 1mm/km 3 mm/km 、 10mm/k

2、m,精密水准仪,普通工程水准仪,电子水准仪,0.2mm/km、 0.3mm/km、 0.4mm/km 、 0.5mm/km 、 1.0mm/km,精密水准仪,产生水平视线方式：微倾式、自动安平式。,光学水准仪,微倾式普通光学水准仪,2 水准测量,光学水准仪,自动安平式光学水准仪,2 水准测量,索佳C3自动安平式光学水准仪,2012年第五届全国水文勘测技能大赛（南宁）指定使用仪器,2 水准测量,光学水准仪,微倾式精密光学水准仪,2 水准测量,光学水准仪,自动安平式精密光学水准仪,2 水准测量,光学水准仪,国产自动安平式精密光学水准仪,2 水准测量,电子水准仪,自动安平式电子水准仪,2 水准测量,

3、电子水准仪,自动安平式电子水准仪,2 水准测量,电子水准仪,自动安平式电子水准仪,2 水准测量,水准尺,一对水准尺的尺常数为： 4.687 和 4.787,（1）普通木质水准尺,2 水准测量,水准尺,（2）精密水准尺（铟钢尺） （与精密光学水准仪配合使用）,精密水准尺是在木质尺身的槽内，引张一根铟瓦合金带，在带上标有刻划，数字注在木尺上。,2 水准测量,水准尺,（3）条码水准尺 （与电子水准仪配合使用）,2 水准测量,望远镜、水准器（自动补偿装置）、基座,2 水准测量,2 水准测量,2、水准仪的构造,以DS3级微倾式光学水准仪为例,望远镜、水准器（自动补偿装置）、基座,2 水准测量,2 水准测

4、量,2、水准仪的构造,望远镜 由物镜、目镜、对光螺旋、十字丝分划板、缺口、准星等组成,定义：物镜光心与十字丝交点的连线称为望远镜的视准轴，用CC 表示。,2 水准测量,水准器：圆水准器、长水准管,水准器的分划值：,定义：过圆水准器零点的球面法线称为圆水准器轴，用LL表示。,定义：过管水准器零点的纵向切线称为水准管轴，用 LL 表示。,2 水准测量,基座 由轴套、脚螺旋、连接板等组成,定义：照准部旋转轴的几何中心线称为仪器竖轴，用VV 表示。,轴套,脚螺旋,连接板,2 水准测量,3、水准仪的使用,（1）安置仪器 要领：高度适中，架头大致水平， 架腿稳固,2.粗略整平 要领：调节脚螺旋使圆水准器的

5、气泡居中,2 水准测量,3.照准目标 要领：先用准星、缺口粗略瞄准并消除“视差”，再用微动螺旋精确照准。,何为视差现象：观测者眼睛在目镜端上下微动，发现十字丝与尺面刻划有相对移动,视差产生原因：目标呈像与十字丝分划板面不重合,如何消除视差：反复进行物镜对光和目镜对光,2 水准测量,要领：调节微倾螺旋，使水准管的气泡居中，而后立即用十字丝的横丝读取水准尺 上的刻划读数，以“米”为单位或以“毫米”为单位。,4.精平读数,2 水准测量,水准仪的使用总结,（1）安置仪器 要领：高度适中，架头大致水平，架腿稳固。,（2）粗略整平 要领：调节脚螺旋使圆水准器的气泡居中。,（3）照准目标 要领：先用准星、缺

6、口粗略瞄准并消除“视差”，再用微动螺旋精确照准。,（4）精平读数 要领：调节微倾螺旋，使水准管的气泡居中，而后立即用十字丝的横丝读取水准尺上的刻划读数，以“米”为单位或以“毫米”为单位。 （自动安平水准仪，无微倾螺旋，粗平、照准后直接读数）,2 水准测量,三、水准点与水准路线,（1）永久性水准点,（2）临时水准点：木桩、地面标记等,1.水准点用水准测量方法测定的高程控制点称为水准点，记为BM。 水文测站的水准点分为基本水准点和校核水准点两种。,2 水准测量,2.水准路线 在水准点之间进行水准测量所经过的路线称为水准路线。,附合水准路线,从一个已知水准点出发经过各待测水准点附合另一个已知水准点上

7、。,闭合水准路线,从一个已知水准点出发经过各待测水准点后又回到该已知水准点上。,支水准路线,从一个已知水准点出发经过待测水准点，既不附合到另一已知点也不自行闭合。,通常进行往返观测,2 水准测量,四、普通水准测量及其要求,（一）水准测量的等级 一等水准测量 二等水准测量 三等水准测量 四等水准测量 普通水准测量,2 水准测量,（二）普通水准测量的观测与记录,1.396,B,1.472,TP3,1.360,TP2,0.658,TP1,0.358,1.754,TP3,4,0.312,1.672,TP1,2,0.443,1.029,TP2,3,+,备 注,1.194,高 差（m）,前视读数 （m）,

8、1.852,后视读数 （m）,a = 6.307 b = 4.886 h = +1.421 a b = 6.307 4.886 = +1.421 = h,A,测 点,计 算 校 核,1,测 站,水 准 测 量 记 录,1.396,B,1.472,TP3,1.360,TP2,0.658,TP1,0.358,1.754,TP3,4,0.312,1.672,TP1,2,0.443,1.029,TP2,3,+,备 注,1.194,高 差（m）,前视读数 （m）,1.852,后视读数 （m）,A,测 点,1,测 站,2 水准测量,水准测量观测注意事项,2 水准测量,1）选择测站点及转点，应尽量避免车辆、

9、行人等干扰。 2）水准点（包括已知点和待定点）上不能放尺垫，转点上要放尺垫。 3）同一测站，圆水准器只能调平一次（转动望远镜后不能重新调圆 水准器，否则会改变仪器高度），但每次照准标尺后读取水准尺 读数之前，对微倾式水准仪，都一定要调平管水准器后再读数； 对自动安平式水准仪，要让仪器静止几秒钟后才读数。 4）在观测过程中，观测员不要手扶仪器或脚架。 5）立尺员要将水准尺立直，并且要保护好尺垫，防止尺垫移动。 6）读取水准尺读数要以米或毫米为单位，如：1.467或1467；不要 以分米或厘米为单位，如：14.57或145.7。,（三）普通水准测量的精度要求,1.高差闭合差 f h 观测高差与理论

10、高差的差值。,通常进行往返观测,2.高差闭合差的限差 f h 限,2 水准测量,五、三（四）等水准测量及其要求,四等水准测量用于接测高程基点、固定点和洪水痕迹的高程；地形测量的高程控制和大断面岸上部分的高程测量；接测校核水准点的高程（注：没有条件按三等水准接测）。,三等水准测量用于接测基本水准点和校核水准点的高程。,2 水准测量,（一）概述,源自水文测量规范,照准后视尺黑面，读取视距丝读数（1）、（2），中丝读数（3） 照准前视尺黑面，读取中丝读数（4），视距丝读数（5）、（6） 照准前视尺红面，读取中丝读数（7） 照准后视尺红面，读取中丝读数（8）,一测站的观测顺序为“后黑-前黑-前红-后红

11、”。,（二）三（四）等水准测量方法,1、三（四）等水准测量测站观测与记录计算,四等水准测量也可以：后后前前（黑红黑红）,2 水准测量,三等水准测量观测记录手簿,2 水准测量,三等水准测量观测记录手簿,2 水准测量,三等水准测量观测记录手簿,2、三（四）等水准测量观测技术指标,2 水准测量,三等水准测量观测记录手簿,六、水准路线的平差计算,式中：,定义：观测高差与理论高差的差值称为高差闭合差。,1、水准路线的高差闭合差,2 水准测量,式中：,高差闭合差的调整，是按测段长度或仪器站数的比例进行分配：,2、高差闭合差的调整,2 水准测量,算例（四等水准路线）,A,B,1,2,3,h=+2.331m,

12、h=+2.813m,h= - 2.244m,h=+1.430m,1.6km,2.1km,1.7km,2.0km,改正值的计算：,已知： HA=45.286m HB=49.579m 平差计算1、2、3点高程。,2 水准测量,七、跨河水准测量,2 水准测量,跨越江河、沟谷等进行高程传递，因不能满足相应等级水准测量的视距长度、前后视距差、视距差累计而采取特殊方法进行的水准测量，称为跨河水准测量。,1、跨河水准测量方法概述,(1)直接跨河测量（河宽不大于允许视线长度）。 (2)通过桥面进行水准测量(若有桥梁可以利用)。 (3)静水高程传递方法（水面静止或水流平缓）。 (4)通过冰面进行水准测量（北方地

13、区的冬季）。 (5)非等视距的直接观测（一般采取对称观测）。 (6)微动觇板法（专门设计制作）。,2 水准测量,2、直接观测法跨河水准测量的场地布设,（1）等距原则：跨河视距及两岸视距尽可能相等,岸上视距应大于10m； （2）等高原则：两岸安置仪器的测站点及立尺点尽可能等高； （3）视线高度：视线距水面的高度一般不小于2m，跨越300m以上的河流， 视线距水面的高度一般不小于3m；,2 水准测量,3、直接观测法跨河水准测量示例,A1,2 水准测量,3、直接观测法跨河水准测量示例,A2,2 水准测量,两岸立尺点高差计算,4、跨河水准测量注意事项,2 水准测量,1）宜在风力微弱和气温变化较小的阴天

14、进行。风力在4级以上或风向 平行跨河视线时，不宜观测。 2）当晴天观测时，应在日出后1小时开始至地方时上午9：30止；下午 自地方时15：00后开始至日落前1小时止，观测时仪器应用白色伞 遮蔽阳光。 3）仪器调岸时不应碰动调焦螺旋和目镜筒。 4）立水准尺时，应保持圆水准器的气泡居中。 5）跨河水准测量前应进行临时水准点与水准尺的立尺点连测。在每日 观测前进行检测。 6）跨河水准测量的记录和计算应使用专门的手簿。,八、水准仪的检验与校正,1、水准仪的轴线及其间应满足的几何条件,（1）水准仪的轴线,仪器竖轴( VV ) 照准部旋转轴的几何中心线 圆水准器轴( LL ) 过圆水准器零点球面法线 水准

15、管轴（LL）过管水准器零点的纵向切线 视准轴 (CC ) 十字丝交点与物镜光心的连线 十字丝,（2）各轴线间应满足的条件（几何关系）,1.仪器竖轴应平行于圆水准器轴，即VVLL 2.仪器竖轴应垂直与十字丝横丝，即VV十字丝横丝 3.望远镜视准轴应平行于水准管轴，即CCLL，此项为仪器应满足的主条件,2 水准测量,2、各项几何条件的检验与校正,VVLL的检验与校正 对圆水准器的检验与校正,（1）检验与校正的方法,将望远镜旋转180，如果仍然居中，说明满足此条件。如果气泡偏离中央位置，则需校正。,转动三个脚螺旋使圆水准器的气泡居中。,转动脚螺旋（或改正针）使水准器的气泡居中。,用改正针（或脚螺旋）校正气泡偏离的一半。,2 水准测量,（2）检验与校正的原理,转动三个脚螺旋使圆水准器的气泡居中。将望远镜旋转180，如果仍然居中，说明满足此条件。如果气泡偏离中央位置，则需校正。,用改正针校正气泡偏离的一半，然后转动脚螺旋使水准器的气泡完全居中（或先转动脚螺旋，使气泡移回偏离的一半，然后用改正针校正使水准器的气泡完全居中）。,2 水准测量,VVLL的检验与校正 对圆水准器的检验与校正,2 水准测量,CCLL