测量课件第二章水准测量.ppt

第二章 水准测量,§2.1 水准测量原理 §2.2 水准测量的仪器与工具 §2.3 水准仪的使用 §2.4 水准测量的外业 §2.5 水准测量的内业 §2.6 水准仪的检校（了解） §2.7 水准测量的误差分析（了解） 思考题与习题 实验安排,高程测量的任务是求出点的高程，即求出该点到某一基准面的垂直距离通常采用大地水准面即平均海水面作为高程基准面 1956黄海高程系水准原点高程为72.289m 1985国家高程基准得出青岛水准原点的高程为72.260m§2.1 水准测量原理,地面点的位置是用平面坐标和高程来表示 测量地面各点高程的工作称为高程测量 起算点：青岛水准原点,高程控制点称水准点——BM(Bench Mark)，作为高程起算点（即高程已知的点） 永久性水准点 临时性水准点,高 程 测 量,,,,水准 测量,三角高程 测量,气压高程 测量,水准测量是利用水准仪提供的水平视线测定两点间的高差，进而求得测点高程，是高程测量中最基本、精度最高的一种方法，在国家级高程控制、工程勘察和施工放样中得到广泛应用三角高程测量是利用经纬仪测量两点间的水平距离或斜距和竖角(即倾斜角)，再按三角函数解算出测点高程。

该方法精度不高，适用于在山区、井下斜巷等进行低精度的高程测量气压高程测量是根据大气压力随地面高程变化而变化的原理，用气压计测定测点高程，精度最低GPS定位测量方法也可测得高程,【水准测量分类】 根据应用任务的不同，水准点的密度、路线布设、使用仪器、具体操作、高程精度要求均不同，在水准测量规范中有相应规定精 度,,,,国家水准 测量,普通 水准 测量,科学研究 三四等水准测量的起算数据,国防建设、经济建设、地形测图的高程起算,等外水准测量，精度低，点位灵活,,,一等Ⅰ 二等Ⅱ 三等Ⅲ 四等Ⅳ,,,,工程水准测量,图根水准测量,国家水准测量路线,§2.1 水准测量原理,一、基本测法 二、水准测量基本原理 三、复合水准测量 四、地球曲率的影响（了解）,,,,一、基本测法,若已知A点高程HA，欲测定待定点B的高程HB？ 需先测得两点间的高差 hAB=HB-HA （终点高程减起点高程） 则,关键：测出A、B两点之间的高差:,,,二、水准测量基本原理,,,,b,A、B两点上分别竖立有刻划的尺子—水准尺； 在A、B点之间安置一架能提供水平视线的仪器—水准仪 在A点尺（后视尺）上读数， 设为a（后视读数）； 在B点尺（前视尺）上读数，设为b （前视读数） ； 则A、B点的高差为：,几点说明 （1）水平面代替大地水准面的问题：水准面的曲率对高差的影响不能忽视； （2）水准测量的方向性；,（3）简单水准测量 “只需一个测站就能测得两点之间的高差” （4）,0 说明B低于A,三、复合水准测量,转点：临时立尺点作为传递高程的过渡点，1、2、… 测站：每安置一次仪器A-1;1-2;… 迁站：,当两点相距较远或高差很大时，则需要连续多次安置仪器测出两点之间的高差。

如图：,过A点的 水准面,结论：当前后视距相等时，地球曲率对一个测站的高差没有影响 水准测量中应使仪器与前后尺之间的距离尽可能相等 实际作业中限定后前视距之差 限定后前视距累积差四、地球曲率的影响,§2.2 水准测量的仪器与工具,一、水准仪 L 提供一条水平视线， 能照准水准尺、读数 （一）S3级微倾式水准仪 图 （二）自动安平水准仪 图 （三）电子水准仪 图 二、水准尺 L 提供刻划 图 三、尺垫 L 防止水准尺下沉和点位移动,1、水准仪的等级,D—大地测量仪器； S—水准仪； 数字 —仪器的精度，即每公里往、返测得高差中数的中误差（mm）工程测量中广泛使用的是DS3级水准仪在一般水准测量中使用较广的DS3型水准仪已由微倾式水准仪变为自动安平水准仪，由三个主要部分组成： 望远镜 它可提供视线，并可读出远处水准尺上的读数 水准器 用于指示仪器或视线是否处于水平位置 基座 用于置平仪器，支承仪器的上部并能使仪器的上部在水平方向转动2、DS3型水准仪的结构,（1）望远镜,,放大率一般为25~30倍,能够看清远近不同 的物体； 能够精确照准目标 在标尺上精确读数,【物镜＋对光透镜】：将照准目标成像在十字丝面上， 形成一个倒立缩小的实像。

【目镜】：将物镜所成的实像连同十字丝的影像放大成虚像 【十字丝分划板】：用于准确瞄准目标和读数十字丝分划板】,作用： 精确照准目标 在标尺上精确读数,（2）水准器,水准器是用来判断视准轴是否水平（视线水平）或仪器竖轴是否竖直的装置水准器,(1)圆水准器：用于粗平 (2)管水准器（水准管）：用于精平 (3)符合水准器,①圆水准器,,,,,－圆水准轴竖直 －视准轴粗略水平 －仪器粗平,,,②管水准器——水准管,,,③符合水准器,,,可使气泡居中的精度提高一倍,（3）基座,基座的作用： 支撑仪器的上部 与三脚架连接,二、水准尺,1、材料：伸缩性小，不易弯曲、变形，质轻而坚硬的木料，长3-5m 2、分类： 构造 3、双面水准尺—用于三、四等水准测量 黑面尺：黑白刻划，起点0 红面尺：红白刻划，起点4687/4787 基本分划：厘米 注记：米和分米处 毫米位估读,,3、注意事项 成对使用 黑面尺起始数字 ——0； 红面尺起始数字 ——4687mm或4787mm,避免观测中因印象而产生的读数错误，并可检查计算中的粗差双面尺的优点：,三、尺垫,【作用】： 仅在转点处竖立水准尺时使用，传递高程 防止点位移动和水准尺下沉，保证在水准测量过程中转点的高程不变。

【注意】： 突起的半球体的顶点作为竖立水准尺和标志转点之用A、B两点除外）,水准测量的仪器和工具（小结） 水准仪： 提供一条水平视线，并能照准水准尺、读数； 水准尺：用于读取刻划 一般使用黑红双面水准尺；尺底端常数为4687（6号 尺）/4787mm（5号尺），5、6号为一对 尺垫：防止水准尺下沉和变位 顶端球面的切面放置水准尺,§2.3 水准仪的使用,1、安置：安置三脚架和水准仪 2、粗平：使圆水准器气泡居中 3、瞄准：粗瞄和精瞄 4、精平：使管水准器气泡居中 （使用自动安平水准仪无此操作） 5、读数：用中丝读数,1. 安置：安置三脚架和水准仪,打开三脚架，高度适中； 使架头大致水平，稳固地架设在地面上； 打开仪器箱取出仪器； 仪器放置在三脚架上，并用连接螺旋将水准仪牢固地固连在三脚架上注意： 高度适中、架头大致水平，固定仪器仪器 安全,2. 粗略整平,【操作方法】 转动脚螺旋,,(1) 两手相对、相反方向转动两个脚螺旋，气泡移动的方向与左手大拇指转动的方向一致 (2) 转动第三个脚螺旋使圆水准器的气泡居中 仪器竖轴大致铅垂 使视准轴粗略水平,,,,粗平的操作方法示意图,规律： 气泡移动方向与左手大拇指运动的方向一致。

3. 瞄准,目的：使目标和十字丝成像清晰 方法： ① 初步瞄准（用准星对准目标） ② 目镜调焦（使十字丝清晰） ③ 物镜调焦（使目标成像清晰） ④ 精确瞄准（使中丝、竖丝对准目标）,注意：瞄准时应消除视差视差】 目标影像不在十字丝平面上，当眼睛在目镜端上下微微移动时，若发现十字丝与目标影像有相对运动，存在视差现象 【产生视差原因】 目标的像平面与十字丝平面不重合 【视差消除方法】 仔细进行目镜、物镜调焦4. 精平,【操作方法】 转动微倾螺旋,如果仪器用符合水准器，使气泡两端的影像吻合 如果使用普通的水准管，则气泡居中 如果使用自动安平水准仪，可省略“精平”操作使水准管气泡居中，视准轴精确水平,,,5. 读数,请试读数？,,,十字丝中丝（横丝）在水准尺上的刻划,注意： 读数前必须精平 精平后立即读数,,基本概念 1、测站：测量仪器所安置的地点 2、水准路线：进行水准测量时所行走的路线 3、后视：水准路线的后视方向 4、前视：水准路线的前视方向 5、视线高程：后视高程+后视读数＝前视高程+前视读数 6、视距：水准仪至标尺的水平距离（后距、前距） 7、水准点：水准测量的固定标志 8、水准点高程：指标志点顶面的高程。

9、转点：水准测量中起传递高程作用的中间点§2.4 水准测量的外业,点之记：埋设水准点后，绘出水准点附近的草图，测量出水准点与周围固定地物的相对位置关系，并在图上写明水准点的编号和高程永久性水准点,临时性水准点,,一、水准点和点之记 水准点BM（Bench Mark）：是国家测绘部门为了统一全国的高程系统和满足各种需要，在全国各地埋设且测定了其高程的固定点，作为高程起算点永久性水准点,墙上水准点,建筑工地上永久性水准点,坚硬石块或混凝土制成 埋到地面冻结线以下 标石顶面设有不锈钢或其他不易锈蚀的材料制成的半球状标志,木桩+桩顶铁钉,【注意】水准点埋设在便于引测和寻找的地方,由混凝土或钢筋混凝土制成,临时性水准点,二、水准路线,【定义 】：进行水准测量的路线 【分类】：,(一)单一水准路线 (二)水准网,1、附合水准路线,2、闭合水准路线,3、支水准路线,,,(一)单一水准路线,1.附合水准路线 附合水准路线是从已知高程的水准点BM1出发，经过1、2、3等待定点，最后附合到另一已知水准点BM2上2.闭合水准路线 3.支水准路线,图2 闭合水准路线,图3 支水准路线,二、水准路线——(二)水准网,(二)水准网【了解】 若干条单一水准路线相互连接构成网状图形，称为水准网。

三、水准路线的拟定,水准路线选择 水准点位置确定,,收集 资料,图上 设计,踏勘,选点,埋石/造标,水准点应埋在安全、稳定、可以长期保存、易于寻找、便于观测的地方,,,,,,,,已有地形图、水准测量资料(点的位置、精 度、高程系统、施测年份、施测单位),水准点的位置、密度、水准路线的形式,已有水准点的实地位置、图上设计是否合理,沿道路布设、做好水准点的编号,四、水准测量的实施（*）,1、普通水准测量的实施 从一个已知高程的水准点开始，按照一定的水准路线，引测出所需各点的高程： （1）两点距离较近时，设站一次进行测量； （2）当两点之间距离较远或高差较大时， 在中间设立若干转点，进行复合水准测量，两点间高差是各测站所得高差之和； （3）完成一测站后，将后视尺前移，作为下一测站的前视尺，前一测站的前视尺作为下一测站的后视尺 注意： 尽量保证前后视距大致相等，以消除地球曲率和水准管轴与视准轴不平行引起的误差 立尺点与仪器间的距离约50－80m，最大不超过100m 先后视，后前视，将读数记入记录手簿0.547,0.217,0.286,0.193,0.582,50.779,2、三、四等水准测量的实施* * * （1）技术指标,（2）一个测站上三、四等水准测量的观测程序,① 竖尺——在两个水准点上竖立水准尺（竖直） ② 安置仪器——在两点中间位置安置仪器（粗平、精平） ③ 观测——过程、读数、记录、计算,照准后视标尺黑面，读取上下视距丝、中丝读数（中丝读数时仪器精平）；,后 前 前 后,照准前视标尺黑面，读取上下视距丝、中丝读数；,照准前视标尺红面，读取中丝读数 ；,照准后视标尺红面，读取中丝读数,,,,,黑 黑 红 红,简称：“后前前后”（黑、黑、红、红） 四等水准测量的观测顺序也可为：“后后前前”(黑、红、黑、红）,（3）测站上三、四等水准测量的观测记录及计算,【计算】： (1)测站上的计算与校核 ①视距部分 ②高差部分 (2)测站结束后的计算与检校 ①视距部分 ②高差部分,【记录】：8个读数，表中（1）～（8）,①视距部分 a、视距部分的计算 后（前）视距＝|下丝－上丝|×100 (12) =(1) －(2) ；(13) =(5)－(6) 视距差d＝后视距－前视距 (14) =(12)－(13) 视距差累积∑d ＝本测站视距差＋上一测站∑d b、视距部分的检核（四等） 前后视距差d ≤。