测量员学习材料课件

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1、1,2019年4月19日星期五,本 章 摘 要 本章主要介绍水准测量原理、水准仪的基本构造和使用、水准测量的实施方法和成果计算、检核等内容。,2,2019年4月19日星期五,测定地面点高程的工作称为高程测量。 按使用仪器和施测方法的不同，高程测量分为,水准测量是精密测量地面点高程最主要的方法。,3,2019年4月19日星期五,图2-1，A、B两点高差为： hAB=a-b (2-1),hAB=a-b,图2-1中，A为已知高程点，B为待测高程点，a为后视读数，b为前视读数。,hAB可正可负。当ab时，hAB为正，B点高于A点；当ab时hAB为负，即B点低于A点。注意h的下标。,若已知A点高程为HA

2、，则B点高程为： HB=HA+hAB=HA+(a-b) (2-2),HB=HA+hAB=HA+(a-b),B点高程还可通过仪器的视线高程Hi计算：,(2-3),(2-2式)称高差法 (2-3)式称仪高法,4,2019年4月19日星期五,DS3型水准仪，进行水准测量每千米往、返测高差精度可达3mm.其主要由望远镜、水准器和基座三部分构成。,2.2.1 DS3微倾式水准仪的构造,5,2019年4月19日星期五,望远镜主要由物镜、镜筒、调焦透镜、十字丝分划板、目镜等部件构成。,2.2.1 DS3微倾式水准仪的构造,1、望远镜,6,2019年4月19日星期五,2、水准器,水准器是用来标志视准轴是否水平

3、或仪器竖轴是否铅垂的装置。,管水准器(水准管)用来指示视准轴是否水平,水准管圆弧中点O称为水准管零点。过零点与内壁圆弧的直线LL，称为水准管轴。当水准管气泡中心与零点重合时，称气泡居中，此时水准管轴处于水平位置；若气泡不居中，则水准管轴处于倾斜位置。,水准管零点,水准管轴,气泡居中,2.2.1 DS3微倾式水准仪的构造,7,2019年4月19日星期五,2、水准器,管水准器,水准管2mm的弧长所对应的圆心角称为水准管分划值。,(2-4),R水准管圆弧半径，mm 206265 DS3型水准管分划值为20/2mm,水准管分划值,2.2.1 DS3微倾式水准仪的构造,符合水准器(提高气泡居中精度),8

4、,2019年4月19日星期五,2、水准器,圆水准器用来指示竖轴是否竖直。,球面中央圆圈，圆圈的圆心称为水准器零点。过零点的球面法线，称为圆水准轴，当圆水准器气泡居中时，圆水准轴处于竖直位置。圆水准器分划值是指通过零点的任意一个纵断面上，气泡中心偏离2mm的弧长所对圆心角的大小。 DS3水准仪圆水准器分划值一般为810/2mm，故只用于仪器的概略整平。,2.2.1 DS3微倾式水准仪的构造,9,2019年4月19日星期五,3、基座,主要由轴座、脚螺旋和连接板构成。 基座用于支承仪器的上部并通过连接螺旋使仪器与三脚架相连。调节基座上的三个脚螺旋可使圆水准器气泡居中。,轴座,脚螺旋,连接板,2.2.

5、1 DS3微倾式水准仪的构造,10,2019年4月19日星期五,1、水准尺,塔尺由两节或三节套接而成，长3m或5米，接头处存在误差，多用于精度较低的水准测量中。,2、尺垫,2.2.2 水准尺和尺垫,双面尺(直尺或板尺)；黑面尺(基本分划)、红面尺(辅助分划)；常数K1=4.687m，K2=4.787m。用于三、四等精度以下的水准测量中。,11,2019年4月19日星期五,1、安置水准仪,2、粗略整平目的使仪器竖轴大致铅直，视准轴粗略水平。动画,3、瞄准水准尺,视差 消除视差的方法,2.2.3 水准仪的使用,12,2019年4月19日星期五,4、精确整平使视准轴处于精确水平位置,5、读数,0.5

6、cm/格,2.2.3 水准仪的使用,13,2019年4月19日星期五,2.2.3 水准仪的使用,14,2019年4月19日星期五,用水准测量方法测定的高程控制点称为水准点(记为BM. (Bench Mark) 国家水准点分为一、二、三、四等，按规范规定埋设永久性标石标志。 图根水准点和施工测量水准点常采用临时性标志。,二、三等,2.3.1 水准点,15,2019年4月19日星期五,图2-15 转点(Turing Point) ：每站之间的立尺点，仅起高程传递作用，称为转点，简写为TP 。 测站：安置仪器的位置称为测站。,2.3.2 水准测量的实施,16,2019年4月19日星期五,每一测站可测

7、得前、后视两点间的高差，即：,h1=a1-b1 h2=a2-b2 hn=an-bn,各式相加，得： hAB=h=a-b B点高程为：HB=HA+h (2-5),hAB=h=a-b,HB=HA+h,2.3.2 水准测量的实施,17,2019年4月19日星期五,2.3.2 水准测量的实施,a,b,1.346,0.979,0.385,1.259,1.278,0.712,0.653,0.566,1.864,0.547,0.712,1.211,4.554,4.121,4.121,0.433,0.433,54.639,54.206,0.433,HB=54.206+0.433=54.639,18,2019年

8、4月19日星期五,1、测站检核,变动仪高法是在同一个测站上用两次不同的仪器高度(10cm)，测得两次高差以相互比较进行检核。两次所测高差之差不超过容许值(等外水准测量容许值为6mm)。否则必须重测。,双面尺法是仪器的高度不变，而前视和后视上的水准尺分别用黑和红面各进行一次读数，测得两次高差，相互进行检核。若同一水准尺红面与黑面读数(加常数后)之差，不超过3mm；且两次高差之差，又未超过5mm,则取其平均值作为该测站的观测高差。否则，需要检查原因，重新观测。,2.3.3 水准测量检核,红黑面零点差相差100mm，两个高差也应相差l00mm，应在红面高差中加或减100mm后再与黑面高差比较。 每次

9、读数时均应使符合水准气泡严密吻合，每个转点均应安放尺垫，但所有已知水准点和待求高程点上不能放置尺垫。,19,2019年4月19日星期五,2、成果检核,符合水准路线,检核条件为 高差闭合差,fh=h测-(H终-H始),闭合水准路线,检核条件为 高差闭合差,fh=h测,支水准路线,高差闭合差 fh=h往+h返 (2-8),fh=h往+h返,2.3.3 水准测量检核,20,2019年4月19日星期五,2、成果检核,高差闭合差是各种因素产生的测量误差，故闭合差的数值应该在容许范围内，否则应检查原因，返工重测。,图根水准测量高差闭合差容许值为： 平地 山地,四等水准测量高差闭合差容许值为： 平地 山地,

10、式中：L为水准路线总长(km)；n为测站数,2.3.3 水准测量检核,21,2019年4月19日星期五,高差闭合差的计算 由式(2-6)： fh=h测-(HB-HA)=-9.811-(32.509-42.365)=+0.045m=+45mm,按山地及图根水准精度计算闭合差容许差为： fh容=12n1/2=12241/2=58mm |fh|fh容|，符合图根水准测量技术要求。,fh=h测-(HB-HA)=-9.811-(32.509-42.365)=+0.045m=+45mm,2.4.1 附合水准路线测量成果计算,22,2019年4月19日星期五,闭合差调整 闭合差的调整是按与距离或与测站数成正

11、比例反符号分配到各测段高差中。第i测段高差改正数按下式计算：,式中：n路线总测站数；ni第i段测站数； L路线总长；Di第i段距离。 由式(2-11)算出第一段(A1)的改正数为：,(2-11),或,(2-12),其他各测段改正数按式(2-11)算出后列入表2-2中。改正数的总和与高差闭合差大小相等符号相反。每测段实测高差加相应的改正数便得到改正后的高差。,2.4.1 附合水准路线测量成果计算,23,2019年4月19日星期五,计算各点高程 用改正后的高差，由已知水准点A开始，逐点算出各点高程，列入表2-2中。由计算得到的B点高程应与B点的已知高程相等，以此作为计算检核。,总测站数,实测高差,

12、高差闭合差,闭合差容许,按2-11、2-12计算调整值,实测高差加改正数,A点已知高程,B点已知高程,42.365+改正后高差,24,2019年4月19日星期五,闭合水准路线高差闭合差按式(2-7)计算，若闭合差在容许值范围内，按上述附合水准路线相同的方法调整闭合差，并计算高程。,2.4.2 闭合水准路线测量成果计算,25,2019年4月19日星期五,各轴线间应满足的几何条件是: 圆水准器l轴平行仪器竖轴； 十字丝横丝垂直仪器竖轴； 水准管轴平行视准轴。,四条主要轴线: 视准轴CC、水准管轴LL、圆水准器轴LL 仪器竖轴VV 水准仪之所以能提供一条水准路线，取决于仪器本身的构造特点，主要表现在

13、轴线间应满足的几何条件：,26,2019年4月19日星期五,检验,2.5.1 圆水准器轴平行仪器竖轴的检验校正,27,2019年4月19日星期五,校正,2.5.1 圆水准器轴平行仪器竖轴的检验校正,28,2019年4月19日星期五,检验,2.5.2 十字丝横丝垂直仪器竖轴的检验与校正,29,2019年4月19日星期五,校正 改正偏移量的一半。,2.5.2 十字丝横丝垂直仪器竖轴的检验与校正,30,2019年4月19日星期五,检验,在高差不大的地面上选择相距80m左右的A、B两点,实测的b与计算得到的b0应相等，则表明水准管平行视准轴否则，两轴不平行，其夹角为：,b0=a+hAB (2-13),

14、(2-14),DS3水准仪的i角不得大于20，否则应校正。,将仪器搬至距A点23m的处， B点尺上水平视线的正确读数为：,b,正确读数,2.5.3 水准管轴平行视准轴的检验与校正,31,2019年4月19日星期五,校正,仪器仍处在处，调节微倾螺旋，使中丝在B尺上的读数移到b0,这时视准轴处于水平位置，但水准管气泡不居中(符合气泡不吻合)。,2.5.3 水准管轴平行视准轴的检验与校正,32,2019年4月19日星期五,水准测量的误差,包括水准仪本身的仪器误差、人为的观测误差以及外界条件的影响三个方面。,33,2019年4月19日星期五,仪器校正后的残余误差,水准仪经过校正后，不可能绝对满足水准管

15、轴平行视准轴的条件，因而使读数产生误差。这种误差的影响与距离成正比，只要观测时注意使前、后视距离相等，便可消除或减弱此项误差的影响。,水准尺误差,包括水准尺长度变化、刻划误差和零点误差等。 精密水准测量应对水准尺进行检定，并对读数进行尺长误差改正。零点误差在成对使用水准尺时，可采取设置偶数测站的方法来消除；也可在前、后视中使用同一根水准尺来消除。,2.6.1 仪器误差,34,2019年4月19日星期五,水准管气泡对中误差,水准管气泡居中误差一般为0.15。符合水准器，气泡居中精度可提高一倍。由气泡居中误差引起的读数误差为：,读数误差估读毫米数的误差，与人眼分辨能力、望远镜放大率以及视线长度有关。按下式计算：,式中：V望远镜放大率；D视线长； 60人眼能分辨的最小角度；206265；水准管分划值。,(2-15),(2-16),为保证读数精度，各等水准测量对望远镜放大率和最大视线长有相应规定。,2.6.2 观测误差,35,2019年4月19日星期五,视差影响视差对水准尺读数会产生较大误差。应仔细调焦，避免出现视差。,水准尺倾斜误差水准尺倾斜会使读数增大，其误差大小与尺倾斜的角度和在尺上的读数大小有关。,2.6.2 观测误差,36,2019年4月19日星期五,仪器下沉