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1、水利工程测量,太原理工大学水利科学与工程学院,1,第二章 水准仪及水准测量Unit 2 Water Level And Leveling,水利工程测量,太原理工大学水利科学与工程学院,2,水利工程测量,太原理工大学水利科学与工程学院,3,水准测量原理The Principle of Leveling,水准仪及其使用The Water Level and the Usage,水准测量的一般方法和要求The Common Methods and Demand of the Water Level,水准仪的检验和校正The Inspection and Emendation of the Water
2、 Level,水准测量误差产生的原因及消减方法The Causes and Elimination of Leveling,水准路线闭合差的调整和计算The adjustment and calculation of the Level route error,水利工程测量,太原理工大学水利科学与工程学院,4,2.1 水准测量原理 The Principle of Leveling,水准测量的原理: 是借助仪器提供的水平视线，配合水准尺测定地面上两点间的高差，然后根据已知点的高程来推求未知点的高程。如图21已知A点高程为HA，要测出B点高程HB，只要在A、B两点间安置一架能提供水平视线的仪器水
3、准仪，并在A、B两点各竖立水准尺，利用水平视线分别读出A点尺子上的读数及B点尺子上的读数b，则A、B两点间的高差为:hAB=a-b如果测量是由AB的方向前进，则A点称为后视点，B点称为前视点，a及b分别为后视读数和前视读数，两点间的高差就等于后视读数减去前视读数。如果B点高于A点，则高差为正，反之，高差为负。,水利工程测量,太原理工大学水利科学与工程学院,5,后视,前视,（水平视线高程=HA+a）,水利工程测量,太原理工大学水利科学与工程学院,6,计算高程的方法 (一) 由高差计算高程 B点（未知点）的高程等于A点（已知点）的高程加上两点间的高差，即HB=HA+hAB=HA+(a-b) (二)
4、 由视线高程计算高程 由上页图可知，A点高程加后视读数等于仪器视线的高程，设视线高程为Hi，即Hi=HA+a 则B点高程等于视线高程减去前视读数，即HB=Hi-b=(HA+a)-b,水利工程测量,太原理工大学水利科学与工程学院,7,2.2 水准仪及其使用 2.2 The Water Level and the Usage,一、水准仪(以DS3型水准仪为例) The Water Level (Take DS3 for example),精度系列:分DS05、DS1、DS3，DS10,下标“05”、“1”、“3”及“10”等数字,表示该类仪器的精度,每公里往返测量高差中数的中误差。 主要由望远镜、
5、水准器及基座三个主要部分组成。水准仪通过基座与三脚架连接，支承在三脚架上。基座上装有一个圆水准器。下面有三个脚螺旋，用以粗略整平仪器。望远镜一侧装有管状水准器，其下端装有一个能使望远镜作微小上下仰俯动作的微倾螺旋，转动微倾螺旋，管水准器随望远镜上下仰俯，当气泡居中时，望远镜中的视线便呈水平位置，以简化精密整平仪器的工作。（见图2-2）,水利工程测量,太原理工大学水利科学与工程学院,8,水利工程测量,太原理工大学水利科学与工程学院,9,（一）望远镜 是用来瞄准远方目标的，主要作用是使目标成像清晰、扩大视角，以精确照准目标。由物镜、十字丝分划板、调焦镜、目镜等构成。由于物镜调节器焦构造不同，望远镜
6、有外对光望远镜和内对望远镜两种。成像原理：目标通过物镜及调焦凹透镜的作用，在十字丝面上形成一个倒立的小实像，再经过目镜的放大作用，使目标的像和十字丝同时放大成虚像。视准轴是指十字丝的交点和物镜光心的连线。,水利工程测量,太原理工大学水利科学与工程学院,10,（二）水准器 是用来指示视线是否水平或竖轴是否竖直的。水准器分圆水准器和长水准器两种。 圆水准器一般装在基座上，作粗略整平、使竖轴竖直之用，长水准管和望远镜连在一起，供精确调平视线之用。水准管分划值是指圆弧2mm 长度所对圆心角的度数。,水利工程测量,太原理工大学水利科学与工程学院,11,二、水准尺与尺垫 The Water Level R
7、uler and Ruler Tray,直尺: 双面水准尺分 “黑面尺” 和 “红面尺”。黑面尺尺底 均从零开始，而红面尺尺底， 从固定数值4.687m或4.787m 开始，此数值称为零点差。塔尺: 可伸缩，伸足为3米、 5米，用于一般工程测量。 尺垫: 转点立尺用。,水利工程测量,太原理工大学水利科学与工程学院,12,三、水准仪的使用 The Usage of Water Level,（一）安置与粗略整平,支开三角架，将三脚架支稳并使架头大致水平，利用连接螺旋使水准仪与三角架固连，而后旋转脚螺旋使圆水准器的气泡居中。其具体方法为：如下图所示,水利工程测量,太原理工大学水利科学与工程学院,13
8、,（二）瞄准 当仪器粗略整平后，松开望远镜制动螺旋，利用望远镜筒上的缺口和准星概略的瞄准水准尺，在望远镜内看到水准尺后，关紧制动螺旋，转动目镜调节螺旋，使十字丝的呈像清晰，再转动物镜对光螺旋，使水准尺的分划呈像清晰。要使十字丝纵丝对准水准尺。如右图所示。,水利工程测量,太原理工大学水利科学与工程学院,14,（三）精确整平和读数 转动微倾螺旋使水准管的气泡精确居中。后利用十字丝的中丝读数。从望远镜中看到的是尺子的正像，注记从上向下递增，因此读数应从上向下读，在上图中，读数为1.948。,水利工程测量,太原理工大学水利科学与工程学院,15,a,水利工程测量,太原理工大学水利科学与工程学院,16,（
9、四）消除视差 十字丝与标尺的影像不重合即产生视差。具体来说就是眼睛看读数时上下晃动，读数也随之变动的现象。消除方法是反复仔细调节物镜和目镜调焦螺旋，直到眼睛上、下移动时读数不变为止 。,水利工程测量,太原理工大学水利科学与工程学院,17,2.3 水准测量的一般方法和要求 2.3 The Common Methods and Demand of the Water Level,一、水准测量的实施 The Implement of water level,若地面两点相距近时，安置一次仪器就可以直接测定两点的高差。当地面上两点相距较远或高差较大时，安置一次仪器难以测得两点的高差，因此，必须依图212
10、所示，在A、B两点之间增设若干临时立尺点，称为转点（起传递高程的作用）。把A、B分成若干测段，逐段测出高差，最后由各段高差求和，得出A、B两点间高差。要求：随测、随记、随算。,水利工程测量,太原理工大学水利科学与工程学院,18,水利工程测量,太原理工大学水利科学与工程学院,19,h1=a1-b1 h2=a2-b2 hn=an-bn hAB=h1+h2+hn=h 可用下式进行高差计算正确性的检核： hAB=(a1-b1)+(a2-b2)+ +(an-bn)= a-b 如果A为已知高程点，其高程为HA ，则B点高程为：HB=HA+hAB=HA+a-b,20,2.142,0.928,1.235,1.
11、664,1.431,1.672,2.074,6.406,5.998,+0.884,-0.307,+0.233,-0.402,0.408,123.854,后前=0.408,H终H始=0.408,1.258,124.330,124.023,124.256,计算检核,水利工程测量,太原理工大学水利科学与工程学院,21,二、水准测量的校核方法和精度要求 The Precision and Emendation of the Water Level,（一）测站校核 一个测站观测结果的检核。变动仪高法：在同一测站上，通过改变仪器高（10）的方法测出两次高差，两次高差在容许范围之内（等外为6；四等为5），取
12、其平均值作为该站的高差。双面尺法：在同一测站上，仪器高度不变，用黑面、红面尺分别测出两次高差，两次高差之差在容许范围之内（等外为6；四等为5），取其平均值作为该站的高差。,水利工程测量,太原理工大学水利科学与工程学院,22,（二）路线检核：对整个水准路线的成果的检核。 1、水准路线：水准测量所经过的路线。 布设形式：闭合水准路线、附合水准路线、支水准路线。 2、水准路线的成果检核： 水准路线测量成果的精度是用高差闭合差来衡量的。 高差闭合差fh：观测高差值与理论高差值之差。,水利工程测量,太原理工大学水利科学与工程学院,23,(1)闭合水准路线：从一水准点出发，沿各待定高程点进行水准测量，最后
13、又回到原水准点，所形成的环形路线。,水利工程测量,太原理工大学水利科学与工程学院,24,(2)附合水准路线：从一水准点出发，沿各待定高程点进行水准测量，最后附合到另一水准点上，所形成的路线。即在两个水准点间布设的水准路线。,水利工程测量,太原理工大学水利科学与工程学院,25,(3)支水准路线：从一水准点出发，沿各待定高程点进行水准测量，末端仍为一未知点的水准路线。,水利工程测量,太原理工大学水利科学与工程学院,26,3、水准测量的精度要求:,水利工程测量,太原理工大学水利科学与工程学院,27,2.4水准路线闭合差的调整和计算 2.4The adjustment and calculation
14、of the Level route error 一、闭合及附合水准路线成果计算：首先检查外业成果，并绘出水准路线外业图，再按以下步骤计算：（一）将高差、测站数、点号等数据填入计算表上；（二）计算高差闭合差： （三）计算高差闭合差容许值：,水利工程测量,太原理工大学水利科学与工程学院,28,（四）调整高差闭合差1、调整原则：将闭合差fh以相反的符号，根据各测段路线的长度或测站数按比例分配到各测段的高差上，得改正后高差。2、高差调整数：3、检核：（五）计算改正后高差： 检核：,水利工程测量,太原理工大学水利科学与工程学院,29,注意：1、改正数的符号只有一个，与fh的符号相反； 2、改正后高差的
15、代数和与理论值或已知值之差在3mm内，可将其分配给站数最多或段数最长的一段； 3、数字修约法：“四舍六入，五前单进双不进”。,例：,水利工程测量,太原理工大学水利科学与工程学院,30,数字修约规则( 补充内容) 在实际工作中，各种测量计算的数值需要修约时，应按下列规则进行。1在拟舍弃的数字中，若左边第一个数字小于5时，则舍去，即所拟保留的末位数字不变。例如：将14.2432修约保留一位小数。 修约前 修约后 14.2432 1422. 在拟舍弃数字中，若左边的第一个数字大于5时则进一，即拟保留的末位数字加一。 例如：将264843修约保留一位小数。 修约前 修约后 26.4843 26.53. 在拟舍弃的数字中，若左边第一个数字等于5，右边的数字并非全部为零时，则进一，所拟保留末位数字加一 例如：将1.0501修约保留一位小数。 修约前 修约后 1.0501 1.1,
