测量学第四版顾孝烈第2章水准测量课件.ppt

第二章第二章 水准测量水准测量2-1 高程测量概述7911.一、高程原点 我国采用黄海平均海水面作为全国高程系统的基准面，在青岛设立验潮站和“青岛水准原点”,其高程为 72.2604m这个高程基准面和水准原点称为：“1985国家高程基准”第1页，共79页青岛观象山水准原点792第2页，共79页793二、高程测量的方法 水准测量用水准仪进行高差测量,是高程测量的主要方法三角高程测量量 用经纬仪、测距仪或全站仪测定两点间的高差GNSS高程测量 用GNSS接收机，收取卫星信号，测定点的高程第3页，共79页三、地面点的高程高程高程高程高程（绝对高程、海拔）（绝对高程、海拔）-地面点到大地水准面的铅垂距离地面点到大地水准面的铅垂距离假定高程假定高程假定高程假定高程（相对高程（相对高程 ）-地面点到假定水准面的铅垂距离地面点到假定水准面的铅垂距离794高差高差高差高差 -两点间的高程之差两点间的高程之差(无论绝对高程或相对高程无论绝对高程或相对高程)第4页，共79页795四、水准测量的等级 分一、二、三、四等（按精度要求或控制范围）一等水准测量一等水准测量:作为国家的高程控制作为国家的高程控制,建立统一的高程基准建立统一的高程基准,科学研究科学研究(地壳形变、地面沉降、精密测量）地壳形变、地面沉降、精密测量）二等水准测量二等水准测量:作为大城市的高程控制；地面沉降；作为大城市的高程控制；地面沉降；精密工程测量精密工程测量三、四等水准测量三、四等水准测量三、四等水准测量三、四等水准测量:作为小地区高程控制；普通工程测量；地形测量作为小地区高程控制；普通工程测量；地形测量第5页，共79页。

2-2 水准测量原理 测量测量A A、B B 两点间的高差两点间的高差h h，在，在A A、B B 上竖立水准尺，用上竖立水准尺，用水准仪构成一条水平视线，该视线在两尺上取得读数水准仪构成一条水平视线，该视线在两尺上取得读数 a a 和和 b b 则 A A与与 B B 的高程之差：的高程之差：h hABAB =a a b b（高差高差 h h 有正有有正有负）如已知负）如已知A A点点 高程为高程为 HHA A ，则，则B B点点 的高程：的高程：HB B=HA+h hAB796第6页，共79页797水准测量原理当 Da=Db 时，水准仪至两支水准尺等距水准仪至两支水准尺等距 中间法水准测量中间法水准测量（消除水准面曲率影响）第7页，共79页798在山坡地段进行水准测量第8页，共79页799连续水准测量（连续安置水准仪的测量方法）（连续安置水准仪的测量方法）两点间距离较长或高差较大时，在两点间设若两点间距离较长或高差较大时，在两点间设若 干个干个转点转点转点转点，分段测量高差，取各分段高差的总和分段测量高差，取各分段高差的总和hABAB=h h1+h2 +.+hn =(a1-b1)+(a2-b b2)+.+(an-bn)=a -b第9页，共79页。

一一.水准测量的仪器与工具水准测量的仪器与工具79102-3 水准尺和水准仪水准尺和尺垫 单面尺单面尺单面尺单面尺水准尺仅一面有分划 双面尺双面尺(黑面,红面，尺常数 4.687m 或 4.787m4.787m）用于三等以下水准测量塔尺塔尺可伸缩，伸足为可伸缩，伸足为3米、5米，用于一般工程测量尺垫尺垫尺垫尺垫在转点上立尺用第10页，共79页尺垫 转转点点处处立立水水准准尺尺，用用生生铁铁铸铸成成中中间间突突起起的的三三角角形形基座，防止立尺沉降和高程变动基座，防止立尺沉降和高程变动7911第11页，共79页2.水准仪水准仪7912二、水准仪二、水准仪水准仪等级(精度系列)：S05 S1 S3 S10 型号下标：毫米数，表示 1公里往、返测量的高差平 均值的中误差水准仪构造(主要部分)：望远镜 水准器 支架 基座S3 水准仪外型第12页，共79页S3水准仪 主要用于地形测量和普通工程测量主要用于地形测量和普通工程测量 7913第13页，共79页S3水准仪属于微倾式水准仪 按圆水准器初步置平仪器旋转微倾螺旋微倾螺旋 管水准器气泡居中管水准器气泡居中视线水平视线水平7914微倾置平系统：微倾螺旋微倾螺旋 管水准器管水准器 符合棱镜水准气泡观察镜水准气泡观察镜第14页，共79页。

791515水准管及符合棱镜结构图第15页，共79页符合棱镜系统使水准气泡两符合棱镜系统使水准气泡两端成象在一起便于观察端成象在一起便于观察若直接用肉眼观察则因为玻璃若直接用肉眼观察则因为玻璃有厚度，斜视时会产生视差，有厚度，斜视时会产生视差，并要同时观察气泡的两端才能并要同时观察气泡的两端才能判断气泡是否居中判断气泡是否居中用符合棱镜系统观察，可以用符合棱镜系统观察，可以避免上述缺点判断避免上述缺点判断“气泡气泡居中居中”的精度约可提高一倍的精度约可提高一倍7916符合棱镜的设置符合棱镜的观察窗口气泡居中气泡未居中第16页，共79页三、水准仪的使用安置水准仪安置水准仪,用连接螺旋把仪器固定在三脚架上用连接螺旋把仪器固定在三脚架上一）（一）粗平 根据圆水准器气泡，用脚螺旋粗略置平仪器；根据圆水准器气泡，用脚螺旋粗略置平仪器；（二）（二）瞄准 将望远镜对准水准尺，进行目镜和物镜调焦，将望远镜对准水准尺，进行目镜和物镜调焦，使十字丝和尺像清晰；使十字丝和尺像清晰；（三）（三）精平 旋转微倾螺旋，使水准管气泡严格居中；旋转微倾螺旋，使水准管气泡严格居中；（四）（四）读数 按十字丝的中横丝在水准尺上读数。

按十字丝的中横丝在水准尺上读数7917第17页，共79页水准尺读数方法：用十字丝的横丝在 水准尺上读数：米,分米,厘米,毫米 每次读四位数,首位 米数是“0”也必须 读数和记录，例如：0875 表示是 0.875米，或 875毫米7918尺上读数 1575第18页，共79页水准管的校正水准管的校正螺丝像片螺丝像片7919圆水准器脚螺旋脚螺旋（一）粗平用连接螺旋把仪器固定在三脚架上，固定两个架腿，动第三个架腿，使三脚架架头大致水平；转动脚螺旋，使圆水准器的气泡居中第19页，共79页7920根据圆水准器用脚螺旋整平仪器（左手拇指法则）123321使气泡向右移动使气泡向前移动使气泡向前移动第20页，共79页二）瞄准 物镜的作用：使目标成象物镜的作用：使目标成象目镜的作用：使十字丝和目标象放大目镜的作用：使十字丝和目标象放大十字丝固定为了使仪器适用于不同视力的人旋转目镜可以使十字丝固定为了使仪器适用于不同视力的人旋转目镜可以使其前后移动，称为其前后移动，称为 目镜调焦目镜调焦目镜调焦目镜调焦转动物镜调焦螺旋，使远近不同的目标都能成象于十字丝平面上，称转动物镜调焦螺旋，使远近不同的目标都能成象于十字丝平面上，称为为 物镜调焦物镜调焦物镜调焦物镜调焦。

视差：如果目标象没有落在十字丝面上，则当观测员的眼睛上下左右视差：如果目标象没有落在十字丝面上，则当观测员的眼睛上下左右移动时，会感到目标象与十字丝之间有相对错动这种现象称为视差，移动时，会感到目标象与十字丝之间有相对错动这种现象称为视差，视差影响瞄准的精度重新进行目镜调焦和物镜调焦，使其都十分清视差影响瞄准的精度重新进行目镜调焦和物镜调焦，使其都十分清晰，可以晰，可以 消除视差消除视差消除视差消除视差7921第21页，共79页水准管的校正水准管的校正螺丝像片螺丝像片7922目镜调焦环缺口和准星物镜调焦螺旋水平方向微动螺旋圆水准器水准管水准管微倾螺旋脚螺旋气泡符合观察镜第22页，共79页视差视差7923视差现象：改变眼睛与目镜的相对位置，十字丝与目标的像有相对移动视差产生原因：望远镜内目标像与十字丝 分划板未重合消除视差的步骤：目镜调焦，使十字丝最清晰；物镜调焦，使目标像最清晰，消除视差第23页，共79页符合棱镜系统 把水准气泡两 端成象在一起 便于观察7924（三）精平（用微倾螺旋使水准管气泡符合）气泡居中气泡未居中微倾螺旋转动方向用符合棱镜系统观察，判断“气泡居中”的精度可以提高可以提高。

第24页，共79页用区格式水准尺）7925（四）读数水准尺的分水准尺的分划不是线划划不是线划式而是区格式而是区格式的区格的边缘是分划的位置，区格内的毫米数用“估读”方法水准尺读数：1.575（1575）第25页，共79页瞄准与读数瞄准与读数7926 bc对水准尺的瞄准与读数（望远镜正像）a读数读数 07450745读数读数 62546254读数读数 15351535第26页，共79页读数：读数：正像望远镜，在水准尺上正像望远镜，在水准尺上“从下往上从下往上”读；读；倒像望远镜，倒像望远镜，“从上向下从上向下”读：读：米米(m)(m)位与分米位位与分米位(dm)(dm)位直读标尺上的数字，位直读标尺上的数字，厘米位厘米位(cm)(cm)为数格子，毫米为数格子，毫米(mm)(mm)位为估读位为估读而而水准尺读数精度关键在毫米位！水准尺读数精度关键在毫米位！双面尺红黑面读数差为双面尺红黑面读数差为 62956295 -1608-1608 =46874687，称为称为“尺常数尺常数”7927倒像望远镜倒像望远镜 对对双面尺读数双面尺读数第27页，共79页7928在区格式水准尺上的各种读数 （倒像双面尺配合水准仪倒像望远镜）第28页，共79页。

7929四、自动安平水准仪（一）（一）（一）（一）自动安平水准仪的特点1.没有水准管和微倾螺旋，望远镜和支 架连成一体；2.测量时，只需根据圆水准器粗平仪器，视线的精平由补偿器完成第29页，共79页7930（二）自动安平水准仪基本原理 （利用重力的补偿器使视线精平）补偿条件：第30页，共79页DSZ2 自动安平水准仪7931第31页，共79页7932Zeiss Koni007自动安平水准仪补偿器结构补偿器结构第32页，共79页Zeiss Reni 002A精密自动安平水准仪7933第33页，共79页002A自动安平水准仪内部结构（光学部件的光路和补偿器）光学部件的光路和补偿器）7934目镜目镜物镜物镜 重力重力补偿器补偿器圆水准器第34页，共79页7935用自动安平水准仪沿山区道路进行精密水准测量第35页，共79页2-4 水准测量的方法及成果处理一、水准点和水准路线（一）水准点（一）水准点永久性水准点埋设要求：永久性水准点埋设要求：地基稳固地基稳固 地点隐蔽地点隐蔽 能长期保存能长期保存 又便于观测又便于观测7936第36页，共79页二）水准路线1.1.支水准路线支水准路线2.2.闭合水准路线闭合水准路线3.3.符合水准路线符合水准路线7937（高程已知点和待定点的各种布置形式）第37页，共79页。

二、水准测量方法（一）（一）两次仪器高法两次仪器高法 (安置两次仪器，高差安置两次仪器，高差 10cm)10cm)已知已知 H HA A，求，求 H HB B，两次测得高差：两次测得高差：7938a1bab2h1=a1-b1 h2=a2-b2h1-h2=f 5mm21容许高差之差：高差取平均第38页，共79页两次仪器高法 每站观测两次高差，以检核观测数据的正确性,两次不同仪器高度的水平视线，对后视和前视水准尺读数改变仪器高度应在10cm以上)两 次 高 差 之 差 应 小 于5mm，否 则 应 重 测；观测成果合格，则取两次高差之平均数，观测步骤（顺序）：后视 前视 (改变仪器高）前视 后视 上述观测顺序简称为:“后后前前前前后后”7939第39页，共79页7940测站点号水准尺读数高 差平距高差改正后高差高程后 视前 视1BM.A113413.4281011TP11677-0.5431554-0.543-0.5432TP114441624TP21324+0.1201508+0.116+0.118表表2-2 2-2 水准测量记录水准测量记录(两次仪器高法两次仪器高法)第40页，共79页。

二、水准测量方法（二）（。