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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