第二章鐵路測量基本.ppt

,一、目的：獲得某點的高程；一般測高差，根據(jù)已知點的高程，求算未知點的高程二、方法：水準測量（采用水準儀和水準尺根據(jù)水平視線測定兩點的高差，適用于平坦地區(qū)）三角高程測量（用經(jīng)緯儀和測距儀測定垂直角和距離，按照三角原理計算兩點間的高差，適用于非平坦地區(qū)）,21高程測量概述,水準測量原理,用一條水平視線比較兩點的高低,高差,高程,a：后視讀數(shù)b：前視讀數(shù),1、高差法,2、儀高法,視線高程：,B點高程：,B點高程通過水準儀的視線高程計算,為統(tǒng)一全國的高程系統(tǒng)，我國采用黃海平均海水面作為全國高程系統(tǒng)的基準面，在該面上的任一點，其絕對高程為零(zeroelevation)。為確定這個基準面，在青島設(shè)立國家水準原點，經(jīng)測定，水準原點的高程為72.260m,三、水準原點,1956黃海高程系統(tǒng)：根據(jù)（1950年1956年）的潮汐觀測資料1985年黃海高程系統(tǒng)：青島驗潮站1952年1979年的潮汐觀測資料，1985年國家高程基準已于1987年5月開始啟用，1956年黃海高程系同時廢止。1985年國家高程基準高程=1956年黃海高程-0.029m。,黃海高程系統(tǒng),從水準原點出發(fā)，用一、二、三、四等水準測量在全國范圍內(nèi)測定一系列水準點的高程。（BM：benchmark）,四、水準測量等級,一、二等水準測量稱為“精密水準測量”，是國家高程全面控制的基礎(chǔ)，又可以為研究地殼形變、地面沉降、地震預(yù)報等提供數(shù)據(jù)。一般大、中城市都建立了獨立的二等水準網(wǎng)作為本地區(qū)的高程基礎(chǔ)（高程系統(tǒng)）。,三、四等水準測量直接為地形測量和各種工程建設(shè)提供必須的高程控制依據(jù)。,二等水準點,五、水準面曲率對水準測量的影響,如果距離相等，則影響抵消。,兩點間距離遠或高差大，不可能安置一側(cè)儀器即可測得兩點間的高差，應(yīng)該在水準路線中間加設(shè)若干個臨時的立尺點，稱轉(zhuǎn)點（TP：TurningPoint），轉(zhuǎn)點的作用是傳遞高程。（測段、測站、轉(zhuǎn)點）,六、連續(xù)水準測量：,一、水準尺和尺墊1、用干燥優(yōu)質(zhì)木材、鋁材或玻璃鋼制成，長度有2m、3m、5m；有整尺、折尺和塔尺。黑面尺：0000；紅面尺：（4687或4787：稱零點差）2、尺墊：由平面為三角形的鑄鐵制成，下面有三個尖角，踩入土中，比較穩(wěn)定；上面有一突起的半球形。,22水準儀和水準尺,1、等級：按精度分為DS05，DS1，DS3，DS10。D：大地；S：水準儀；下標(biāo)：每公里水準測量的誤差，以毫米計。DS05，DS1：精密水準儀；DS3，DS10：工程水準儀或普通水準儀,二、水準儀,水準尺和尺墊,水準尺的刻劃,望遠鏡（提供視線，讀出遠處水準尺上的讀數(shù)）水準管（指示儀器或視線是否處于水平位置）基座（支撐儀器的上部并能使儀器的上部在水平方向轉(zhuǎn)動）,2、構(gòu)造：,望遠鏡,圓水準器,管水準器（水準管）,基座,DS3水準儀,組成：物鏡和目鏡物鏡：倒立的實像（透鏡組合：正立像）目鏡：正立的放大的虛像分劃板：刻在薄玻璃片上的三根橫絲和一根縱絲。（中絲：讀取水準尺的讀數(shù)；上絲和下絲，又稱視距絲：測定水準儀到水準尺的距離）,二、望遠鏡：（瞄準遠處的目標(biāo)和讀數(shù)）,1、視準軸：物鏡光心和十字絲交點的連線。,物鏡調(diào)焦螺旋：目標(biāo)清晰，精確瞄準目標(biāo)。物鏡與十字絲分劃板之間的距離是固定不變的，由目標(biāo)發(fā)出的光線在望遠鏡內(nèi)的成像的位置隨著目標(biāo)的遠近而改變，需要轉(zhuǎn)動物鏡調(diào)焦螺旋移動調(diào)焦透鏡，使目標(biāo)成像與十字絲分劃板重合。,目鏡調(diào)焦螺旋：十字絲像清晰視差：如果目標(biāo)像與十字絲平面不重合，觀測者的眼睛上下、左右移動時，發(fā)覺目標(biāo)像與十字絲之間有相對移動，這種現(xiàn)象稱“視差”。消除視差：轉(zhuǎn)動目鏡調(diào)焦螺旋，十字絲清晰；轉(zhuǎn)動物鏡物鏡調(diào)焦螺旋，目標(biāo)像清晰。,2、性能：放大率：通過望遠鏡所看到物象的視角與肉眼直接看物體的視角之比。分辨率：望遠鏡能夠分辨出兩個相鄰物點的能力。視場角：望遠鏡所能看到的視野范圍。亮度：通過望遠鏡所能看到物體的明亮程度。,水準氣泡：由玻璃圓管制成，內(nèi)壁被磨成一定半徑的圓弧，管內(nèi)注滿酒精和乙醚，加熱封閉冷卻以后，管內(nèi)形成空隙為液體的蒸汽充滿，為水準氣泡。水準管的零點：水準管表面刻有2mm間隔的分劃線，分劃線與水準管的圓弧中點O對稱，O點稱為水準管的零點。,三、水準器（水準管和圓水準器）,1、水準管：,水準管軸：通過水準管的零點作圓弧的切線，稱水準管軸。氣泡居中：氣泡的中點與水準管的零點重合時，稱氣泡居中。水準管的安裝：裝在圓柱形的上面揩油窗口的金屬管內(nèi)，用石膏固定，一端用球形支點A，另一端用校正螺絲B、C把金屬管連在儀器上。,特點封閉的圓形玻璃容器；頂蓋的內(nèi)表面為球面；容器內(nèi)盛乙醚類液體；留有一小圓氣泡。,2、圓水準器,零點：容器頂蓋中央刻有小圈，小圈的中心是圓水準器的零點。圓水準器軸：通過零點的球面法線是圓水準器的軸。（圓水準器氣泡居中，圓水準器軸位于鉛垂位置）,四、各級水準儀的技術(shù)參數(shù),一、三角架：1、松開3個制動螺旋，伸縮架腿，三角架高度適當(dāng)，旋緊制動螺旋；2、三角等距分開，使架頭大致水平；3、取出水準儀，放在架頭上，連接螺旋旋入水準儀基座的螺孔內(nèi)；,23水準儀的使用,粗略整平儀器，使圓水準器氣泡居中。轉(zhuǎn)動腳螺旋（和左手大拇指移動方向一致）方法：兩手同時反方向轉(zhuǎn)動兩個腳螺旋；再轉(zhuǎn)動另一腳螺旋。,二、粗平,望遠鏡對準水準尺，進行目鏡和物鏡調(diào)焦，使十字絲和水準尺像清晰1、轉(zhuǎn)動目鏡，進行調(diào)焦，十字絲清晰；2、準星：照準目標(biāo)，制動螺旋；3、調(diào)焦螺旋：物象清晰；4、微動螺旋：十字絲豎絲照準水準尺。,三、瞄準,微傾螺旋，水準管氣泡居中。,四、精平,十字絲中絲在水準尺上的讀數(shù):0.858m0858mm,五、讀數(shù),0797,0900,一、水準點：永久性和臨時性永久性：混凝土制成標(biāo)識，標(biāo)識頂部有金屬標(biāo)志，頂部標(biāo)志該點的高程。臨時性：大木樁打入地面，樁頂釘入鐵釘。,24水準測量的方法,在水準點之間進行水準測量所經(jīng)過的路線，稱水準路線。分類：1、閉合水準路線：從某一已知高程的水準點出發(fā)，經(jīng)過若干待定的水準點1、2、3、4進行水準測量，最后仍回到原水準點，稱閉合水準路線。（各相鄰點間高差的總和理論為零，可以作為觀測正確性的檢核）,二、水準路線,2、附和水準路線：從一已知高程的水準點出發(fā)，沿各高程待定的水準點進行水準測量，最后附和到另一個已知高程的水準點。（高差總和理論等于兩端已知點間的高差）,3、支水準路線：從一個已知高程的水準點出發(fā)，沿各高程待定的水準點進行水準測量，其路線既不閉合也不附和，稱支水準路線。,（往返測量，往測高差與返測高差的總和絕對值相等，符號相反?？梢酝ㄟ^往返測量徠檢核）,1、方法：起始點立后視尺；選轉(zhuǎn)點立前視尺；中間架水準儀；前視尺不動；后視尺前移；中間架水準儀。,三、施測方法,2、水準測量記錄手簿,測站,測點,水準尺讀數(shù),高差,高程,備注,A,TP1,TP2,TP3,TP4,B,1467,1385,1869,1425,1367,1124,1674,0943,1212,1732,0.343,0.289,0.926,0.213,0.365,27.354,28.182,計算檢核,7.513,6.685,1.482,0.654,28.18227.354=0.828,6.685=0.828,0.654=0.828,后視,前視,四、水準測量的檢核,1、計算檢核：habHBHA,2、測站檢核：變儀器高法（高差容許值：6mm）雙面尺法（水準尺黑面和紅面讀數(shù)之差：3mm；兩次高差之差：5mm）,3、成果檢核（水準路線）附和水準路線：理論：hH終H起實際：hH終H起高程閉合差：fhh（H終H起）,閉合水準路線：理論：h0；實際：h0高程閉合差：fhh,支水準路線：理論：h往h返實際：h往h返高程閉合差：fhh往h返（往返測量）fhh1h2（并行測量）,一、高程閉合差計算：閉合水準路線上各點之間的高差代數(shù)和理論上應(yīng)等于零；附和水準路線各點之間高差代數(shù)和應(yīng)等于兩個水準點的高程差值；支水準路線往返測量的高差代數(shù)和應(yīng)等于零。但由于測量誤差的存在，理論條件不能滿足，所以產(chǎn)生高程閉合差。,23水準測量內(nèi)業(yè),閉合水準路線,附和水準路線,支水準路線,高程閉合差計算,容許高程閉合差,（1）存在閉合差的原因：測量誤差是不可避免的，但應(yīng)在限差范圍內(nèi)。（誤差是隨著線路長度或測站數(shù)的增加而增加的）,水準測量成果整理,fhh（HBHA）如果fhFh,（2）改正數(shù)(v)：由于存在誤差，所以對高差進行改正，即改正數(shù)的計算。計算原則：反符號、按比例,注意：改正數(shù)為整數(shù)；改正數(shù)的和與閉合差大小相等符號相反。,如果符合限差要求，進行內(nèi)業(yè)計算例：一條附和水準路線的野外觀測數(shù)據(jù)如下：,二、水準測量的內(nèi)業(yè)計算（閉合差的分配）,h1=+2.785,h2=-4.369,h3=+1.980,h4=+2.345,HA=56.345,HB=59.039,1、閉合差計算：fhh（HBHA）2.741(59.03956.345)=+0.047mfh20秒時，需要進行校正）,校正：,一、儀器誤差(一)視準軸與水準管軸不平行引起的誤差(二)調(diào)焦引起的誤差(三)水準尺的誤差二、觀測誤差(一)氣泡居中誤差(二)估讀水準尺分劃的誤差(三)扶水準尺不直的誤差,26水準測量的誤差分析和注意事項,三、外界環(huán)境的影響(一)儀器下沉和水準尺下沉的誤差1.儀器下沉的誤差2.