水准仪测量教学课件[行业知识].ppt

水准测量水准测量2013.04.182高程测量高程测量Ø水准测量水准测量Ø三角高程测量三角高程测量ØGPS高程测量高程测量Ø3用蔡司用蔡司Ni002Ni002进行精密水准测量进行精密水准测量2005年珠峰复测年珠峰复测8844.43m4距珠峰顶7~20公里、海拔5600~6300米的10个三角点1975年首次珠峰高程测量年首次珠峰高程测量三角交会三角交会2-1.水准测量原理水准测量原理•水准测量是测出两点间的高差即在两个点上分别竖立水准尺，利用水准测量的仪器提供的一条水平视线，瞄准并在水准尺上读数，从而求得两点间的高差前进方向水平视线大地水准面HiHAHBAB后视尺前视尺bhab（1）高差法：根据水准仪提供的水平视线在A点水准尺上读数为a（后视读数），B点水准尺上读数为b（前视读数），则 h hABAB=a-b HB=HA+ h hABAB =HA+(a-b) 在计算高差h hABAB时，一定要注意h hABAB的下标： h hABAB表示A点至B点的高差前进方向水平视线大地水准面HiHAHBAB后视尺前视尺bh hABAB 如图，已知HA，求HB？（2）视线高法视线高法：B点高程也可以通过水准仪视线高程Hi（也称为仪器高程）来计算， 即 Hi=HA+a 则 H HB B =(HA+a)-b=Hi-b前进方向水平视线大地水准面HiHAHBAB前视尺bh hABAB2.2、连续水准测量、转点、测站、连续水准测量、转点、测站•转点：转点：如果两点间高差较大或相距较远，仅安置一次仪器不能测得它们的高差，这时需要加设若干个临时的立尺点，作为传递高程的临时点。

BMA BMB 1.4441.324TP2h2=+0.1201.822 0.876TP3h3=+0.9461.8201.435TP4h4=+0.3851.422 1.304h5=+0.118前进方向1.1341.677TP1h1=-0.543 连续水准测量：连续水准测量：依次连续地在两个立尺点中间安置水准仪来测定相邻各点间高差，最后取各个测站高差的代数和，即求得两点间的高差值hAB欲求hAB，在A点至B点水准路线上增设n-1个转点，安置n次水准仪，依次连续地测定相邻两点间高差h1～hn，即 h h1 1=a=a1 1-b-b1 1 h h2 2=a=a2 2-b-b2 2 h hn n=a=an n-b-bn n则 h hAB=AB= h h1 1+ +h h2 2+ +···+ +h hn n=∑h= ∑a=∑h= ∑a- - ∑b∑b H HB B=H=HA A+ h+ hABAB=H=HA A + + （（∑∑a a- - ∑b∑b））hAB2.3 水准测量仪器及其操作水准测量仪器及其操作主要仪器：主要仪器：水准仪、水准尺、尺垫1、水准仪、水准仪 精度系列精度系列:分DS05、DS1、DS3，DS10 水准仪构造水准仪构造 望远镜望远镜 水准器水准器1. 1. 望远镜望远镜望远镜：物镜、目镜、调焦透镜、十字丝分划板、物镜对光螺旋、目镜对光螺旋 2.水准器水准器圆水准器 分划值 8’/2mm 用于仪器粗平 管水准器 分划值 20"/2mm 用于仪器精平水准尺、尺垫水准尺、尺垫•直尺直尺:双面水准尺分 “黑面尺” 和 “红面尺”。

黑面尺尺底尺 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•塔尺塔尺:可伸缩，伸足为3米、 5米，用于一般工程测量• 尺垫尺垫:转点立尺用 水准仪的使用水准仪的使用水准仪的使用步骤：水准仪的使用步骤： 安置——粗平——瞄准——精平——读数•安置时考虑前、后视等距； •粗平时掌握“左手大拇指法”； •瞄准时包括消除视差； •精平状态下(符合气泡符合时)读数； •读数估读至毫米 符合气泡符合尚未符合符合气泡符合， 水准管轴与视 线水平水准仪的使用水准仪的使用 a ab bc c“左手大拇指法左手大拇指法”粗平：粗平：气泡移动的方向与左手大拇指转动脚螺旋的方向一致水准测量的瞄准和读数水准测量的瞄准和读数 用十字丝中间的横丝读取水准尺的读数从用十字丝中间的横丝读取水准尺的读数从尺上可直接读出米、分米和厘米数，并估读尺上可直接读出米、分米和厘米数，并估读出毫米数，每个读数必须有四位数出毫米数，每个读数必须有四位数2.4 普通水准测量普通水准测量•水准点：水准点：用水准测量的方法测定的高程控制点“BM”，分永久性和临时性•水准测量：水准测量：从某一已知高程的水准点开始，经过一定的水准路线，测定各待定点的高程。

•点之记：点之记：水准点应进行编号，并绘出水准点与附近固定建筑物或其它明显地物关系的点位草图， 作为水准测量的成果一并保存2. 水准测量路线2.水准路线3.3.支水准路线支水准路线BM.ABM.A121BM.ABM.A2341.1.闭合水准路合水准路线2.2.附合水准路附合水准路线BM.ABM.ABM.BBM.B1233、普通水准测量方法•已知H HA A＝＝19.153m19.153m，欲测定B点高程？步骤如下：(1)观测者在测站处安置水准仪，在BM.ABM.A和TP.1TP.1点立尺，TP.1TP.1安放尺垫，依次瞄准、精平、读数，16321632和1271mm1271mm并计算该站高差为+0.361m+0.361m•(2)水准仪搬迁至测站2，转点TP.1上的尺垫保持不动，水准尺转向仪器方向，在转点TP.2安放尺垫并立尺，读数为1.862m和0.952m，计算高差为+0.910m，按上法依次连续进行水准测量，直至测到B点为为止普通水准测量记录手簿普通水准测量记录手簿测站点号水准尺读数(m)高 差(m)高 程(m)备 注后视前视 + - ⅠBM.A 1.632 0.361 19.153 已知TP.1 1.271 19.514 ⅡTP.1 1.862 0.910TP.2 0.952 20.424 ⅢTP.2 1.346 0.094TP.3 1.252 20.518 ⅣTP.3 0.931 0.547TP.4 1.478 19.971 ⅤTP.4 0.836 0.389 B 1.225 19.582计算检核∑ 6.607 6.178 1.365 0.936∑a- ∑b =+0.429 ∑ h=+0.4292.5 普通水准测量成果整理普通水准测量成果整理1.高差闭合差的计算与校核高差闭合差的计算与校核 ①支水准路线 ②闭合水准路线 ③附合水准路线 3.计算各点改正后的高程 根据已知水准点高程和各测段改正后的高差 ，依次逐点推求各点改正后的高程。

2.高差闭合差分配和计算改正后高差高差闭合差分配和计算改正后高差分配原则分配原则：对于闭合或附合水准路线，按与路线长度：对于闭合或附合水准路线，按与路线长度L或按或按路线测站数路线测站数n成正比的原则，将高差闭合差反其符号进行分成正比的原则，将高差闭合差反其符号进行分配 4.算例• 如图， BM.A 和BM.B为已知水准点，按普通水准测量的方法测得各测段观测高差和测段路线长度分别标注在路线的上、下方将计算成果列于表中 附合水准路线测量成果计算表附合水准路线测量成果计算表点号L(km)hi(m)v(m)h(m)H(m)BM.A 0.60 +1.331 -0.002 +1.329 6.543 1 7.872 2.00 +1.813 -0.008 +1.805 2 9.677 1.60 -1.424 -0.007 -1.431 3 8.246 2.05 +1.340 -0.008 +1.332BM.B 9.578Σ 6.25 +3.060 -0.025 +3.035DS3水准仪的主要轴线水准仪的主要轴线2.6 DS3型水准仪的检验与校正型水准仪的检验与校正　　1. 圆水准器轴应平行于仪器的竖轴；圆水准器轴应平行于仪器的竖轴；　　　　2. 十字丝的横丝应垂直于仪器的竖轴；十字丝的横丝应垂直于仪器的竖轴；　　　　3. 水准管轴应平行于视准轴。

水准管轴应平行于视准轴检验方法：方法：安置水准安置水准仪后，后，转动脚螺旋使脚螺旋使圆水准气水准气泡居中，然后将泡居中，然后将仪器器绕竖轴旋旋转180180 如果圆气气泡仍旧居中，泡仍旧居中，则表示表示该几何条件几何条件满足，不必校正足，不必校正校正方法：校正方法：水准水准仪不不动，旋，旋转脚螺旋，使气泡向脚螺旋，使气泡向圆水准器中心方向移水准器中心方向移动偏离偏离值的一半，然后用校正的一半，然后用校正针先稍松先稍松动一下一下圆水准器底下中水准器底下中间一个大一点的一个大一点的连接螺接螺丝，再分，再分别拨动圆水准器底下的三个校正水准器底下的三个校正螺螺丝，使，使圆气泡居中，校正完气泡居中，校正完毕后，后，应记住把中住把中间一个一个连接螺接螺丝再旋再旋紧一）圆水准器轴（一）圆水准器轴//仪器竖轴的检验和校正仪器竖轴的检验和校正检验方法：安置水准安置水准仪整平后，用十字整平后，用十字丝交点交点瞄准某一明瞄准某一明显的点状目的点状目标A A，，观测A A点是否始点是否始终沿着中沿着中丝移移动校正方法：校正方法：旋下目旋下目镜端的十字端的十字丝环外罩，用螺外罩，用螺丝刀松开十字刀松开十字丝环的四个固定螺的四个固定螺丝，按中，按中丝倾斜的反方向小心地斜的反方向小心地转动十字十字丝环，直至中，直至中丝水平，再重复水平，再重复检验，最后固，最后固紧十字十字丝环的的固定螺固定螺丝，旋上十字，旋上十字丝外罩。

外罩 (二二) 十字丝横丝垂直于竖轴的检验和校正十字丝横丝垂直于竖轴的检验和校正ý原理原理 i角角误差差(三三) 水准管轴水准管轴//视准轴的检验和校正视准轴的检验和校正检验方法：检验方法：① 在平坦地区选择相距约80m的A、B两点（可打下木桩或安放尺垫），并在A、B两点中间选择一点O，且使DA=DB② 将水准仪安置于O点处，分别在A、B两点上竖立水准尺，读数为a1和b1., 　 ③ 将水准仪搬到靠近B点处（约距B点3m），整平仪器后，瞄准B点水准尺，读数为b2 ，再瞄准A点水准尺，读数为a2，则 若 则表明水准管轴平行于视准轴，几何条件满足，若 且差值大于±5mm则需要进行校正ýa.计算A尺水平视线读数： a2'=b2+h ýb.转动微倾螺旋，使横丝瞄准读数 a2’：CC水平 ýc. 校正水准管气泡居中：LL水平（LL // CC） ýd. 重复检验直至符合要求水准管轴平行于视准轴的校正方法水准管轴平行于视准轴的校正方法水准管的 校正螺丝水准管 的一端2.7 水准测量的误差及其消减方法水准测量的误差及其消减方法一、仪器误差一、仪器误差　　　　二、观测误差二、观测误差三、外界环境的影响三、外界环境的影响 (一一) 视准轴与水准管轴不平行引起的误差视准轴与水准管轴不平行引起的误差　　　　 i角误差角误差 ——> 前后视距相等前后视距相等 一站的前、后视距差应小于等于一站的前、后视距差应小于等于5m (二二) 调焦引起的误差调焦引起的误差 任一测站的前后视距累积差应小于等于任一测站的前后视距累积差应小于等于10m　　　　(三三) 水准尺的误差水准尺的误差 水准尺米真长检验水准尺米真长检验 不应大于不应大于0.5mm 一水准测段安排偶数测站消除水准尺的零点差一水准测段安排偶数测站消除水准尺的零点差仪器误差仪器误差观测误差观测误差 (一一) 气泡居中误差气泡居中误差 水准器严格居中或符合水准器严格居中或符合　　　　(二二) 估读水准尺分划的误差估读水准尺分划的误差 规范规定，使用规范规定，使用DS3水准仪进行四等水水准仪进行四等水 准测量时，视距应小于等于准测量时，视距应小于等于80m。

　　　　(三三) 扶水准尺不直的误差扶水准尺不直的误差外界环境的影响外界环境的影响(一一) 仪器下沉和水准尺下沉的误差仪器下沉和水准尺下沉的误差　　 1. 仪器下沉的误差仪器下沉的误差——〉〉 “后—前—前—后”　　　　2. 水准尺下沉的误差水准尺下沉的误差——〉〉往返观测　　(二二) 大气折光的误差大气折光的误差　　　　 规范规定，三、四等水准测量时应保证上、中、下三丝应能读数，二等水准测量则要求下丝读数大于等于0.3m　　(三三) 气候的影响气候的影响2.8、精密水准仪和精密水准尺、精密水准仪和精密水准尺精密水准仪的特点精密水准仪的特点1) 望远镜的放大倍数大，分辨率高，如规范要求DS1不小于38倍，DS05不小于40倍；2) 管水准器分划值为10″/2mm，精平精度高；3) 望远镜的物镜有效孔径大，亮度好；4) 望远镜外表材料一般采用受温度变化小的因瓦合金钢，以减小环境温度变化的影响；5) 采用平板玻璃测微器读数，读数误差小；6) 配备精密水准尺平行玻璃板测微器 转动测微螺旋，改变平行玻璃板的倾斜角度，可使 视线作上、下平移，平移量在测微分划尺上读取Zeiss Koni007自动安平水准仪自动安平水准仪Koni007自动安平水准仪精密水准仪、水准尺WILD N3、精密水准尺WILD N3WILD N3精密精密自动安平水准仪自动安平水准仪精精密密水水准准尺尺精密水准仪读数图读数：读数：197150197150测微器测微器读数窗读数窗水准器水准器视窗视窗楔型丝楔型丝电子电子水准仪和条码水准尺水准仪和条码水准尺•用自动电子读数代替人工读数，不存在读错、记错等用自动电子读数代替人工读数，不存在读错、记错等问题，没有人为读数误差；问题，没有人为读数误差；• 精度高，多条码精度高，多条码(等效为多分划等效为多分划)测量，削弱标尺分测量，削弱标尺分划误差，自动多次测量，削弱外界环境变化的影响；划误差，自动多次测量，削弱外界环境变化的影响；• 速度快、效率高，实现自动记录、检核、处理和存速度快、效率高，实现自动记录、检核、处理和存储，可实现水准测量从外业数据采集到最后成果计算储，可实现水准测量从外业数据采集到最后成果计算的内外业一体化。

的内外业一体化• 电子电子水准仪水准仪一般是设置有补偿器的自动安平水准仪，一般是设置有补偿器的自动安平水准仪，当采用普通水准尺时，数字水准仪又可当作普通自动当采用普通水准尺时，数字水准仪又可当作普通自动安平水准仪使用安平水准仪使用中维中维ZDL700索佳索佳SDL30M电子水准仪图条条码码尺尺测量键测量键。