測量教案2章_水準(zhǔn)測量2

1、n高程測量測量地面點的高程。n方法水準(zhǔn)測量、三角高程測量、GPS高程測量、氣壓高程測量n水準(zhǔn)測量精度最高第2章 水準(zhǔn)測量n2.1 水準(zhǔn)測量原理水準(zhǔn)測量原理 n水準(zhǔn)儀水平視線，讀取水平視線在標(biāo)尺上的讀數(shù)，n水準(zhǔn)測量方向AB。nA尺后視尺， 讀數(shù)a后視讀數(shù)。nB尺前視尺， 讀數(shù)b前視讀數(shù)。nAB高差 hAB=abnA點高程HA已知， 求出B點高程 HB= HA + hABn視線高程 Hi= HA +anB點高程 HB= Hi bn常用于施工測量，放樣點的高程。nA，B兩點相距較遠(yuǎn)時，連續(xù)水準(zhǔn)測量。n中間設(shè)置轉(zhuǎn)點(TP)，放置尺墊。nh1=a1b1， h2=a2b2， h3=a3b3， hn=anb

2、n。nhAB= h1 h2 h3 hn= hinhAB=aibi尺墊n2.2 水準(zhǔn)測量的儀器與工具水準(zhǔn)測量的儀器與工具 n水準(zhǔn)儀，水準(zhǔn)尺，尺墊水準(zhǔn)儀，水準(zhǔn)尺，尺墊。n微傾式水準(zhǔn)儀n水準(zhǔn)儀望遠(yuǎn)鏡、水準(zhǔn)器、基座。n1) 望遠(yuǎn)鏡望遠(yuǎn)鏡n作用照準(zhǔn)豎立水準(zhǔn)尺并讀取水準(zhǔn)尺上的讀數(shù)。n組成物鏡、調(diào)焦透鏡、十字絲分劃板、目鏡。n倒像望遠(yuǎn)鏡，正像望遠(yuǎn)鏡。n視準(zhǔn)軸CC物鏡中心物鏡中心與十字絲分劃板中心十字絲分劃板中心連線。n中絲讀取視準(zhǔn)軸CC與標(biāo)尺交點的讀數(shù)。n上下絲讀取水準(zhǔn)儀到標(biāo)尺的距離( 視距)。n2) 水準(zhǔn)器水準(zhǔn)器n分類圓水準(zhǔn)器，管水準(zhǔn)器。n圓水準(zhǔn)器軸LL內(nèi)圓弧中點的法法線，n氣泡居中時，LL鉛垂。n圓水準(zhǔn)

3、器軸LL豎軸VV，用于粗略整平儀器。n管水準(zhǔn)器軸LL內(nèi)圓弧中點切切線，n氣泡居中時，LL水平。n管水準(zhǔn)器格值內(nèi)圓弧2mm弧長所對圓心角。nDS3的 =20。n管水準(zhǔn)器軸LL望遠(yuǎn)鏡視準(zhǔn)軸CC，精確整平儀器。 n3) 水準(zhǔn)尺與尺墊水準(zhǔn)尺與尺墊n水準(zhǔn)尺：2m5m，有四種類型，常用直尺。n直尺A、B尺，兩把一對，n每把有黑、紅兩面分劃與注記。nA尺黑面分劃03m，紅面分劃4.687m7.687m。nB尺黑面分劃03m，紅面分劃4.787m7.787m。nA、B尺黑面注記的零點差為0，n紅面注記的零點差為0.1m。n(3) 微傾式水準(zhǔn)儀的使用微傾式水準(zhǔn)儀的使用n水準(zhǔn)測量操作步驟：安置粗平瞄準(zhǔn)水準(zhǔn)尺精平讀

4、數(shù) n安置安置將儀器大致架設(shè)兩點之間。將儀器大致架設(shè)兩點之間。n粗平粗平旋轉(zhuǎn)腳螺旋，使圓水準(zhǔn)器氣泡居中（左手大拇指原則）圓水準(zhǔn)器氣泡居中（左手大拇指原則）。n瞄準(zhǔn)：瞄準(zhǔn)：n1.先目鏡對光先目鏡對光，使十字絲清晰。n2.粗略瞄準(zhǔn)：粗略瞄準(zhǔn)：松開制動螺旋，照準(zhǔn)標(biāo)尺，n使準(zhǔn)星、照門、標(biāo)尺在一直線上，擰緊制動螺旋 。n3.物鏡對光物鏡對光。n4.精確瞄準(zhǔn)：精確瞄準(zhǔn)：從望遠(yuǎn)鏡觀察標(biāo)尺像，n旋轉(zhuǎn)微動螺旋，使十字絲豎絲位于標(biāo)尺中央 ，消除視差。n目鏡對光：望遠(yuǎn)鏡對準(zhǔn)天空(或明亮背景)n旋轉(zhuǎn)目鏡調(diào)焦螺旋，使十字絲分劃板清晰。n物鏡對光物鏡對光：望遠(yuǎn)鏡對準(zhǔn)標(biāo)尺，旋轉(zhuǎn)物鏡調(diào)焦螺旋，n使標(biāo)尺像清晰。n視差：標(biāo)尺像沒

5、成在十字絲分劃板上(焦距不對)引起的讀數(shù)誤差n消除：望遠(yuǎn)鏡對準(zhǔn)天空(或明亮背景)，n旋轉(zhuǎn)目鏡調(diào)焦螺旋目鏡調(diào)焦螺旋，使十字絲分劃板清晰。n望遠(yuǎn)鏡對準(zhǔn)標(biāo)尺，旋轉(zhuǎn)物鏡調(diào)焦螺旋旋轉(zhuǎn)物鏡調(diào)焦螺旋，使標(biāo)尺像清晰。n精平：精平：旋轉(zhuǎn)微傾螺旋，使管水準(zhǔn)氣泡居中。n管水準(zhǔn)氣泡偏離中點較大時，旋轉(zhuǎn)微傾螺旋的同時，n從儀器側(cè)面觀測管水準(zhǔn)氣泡的移動，使其大致居中，n再從管水準(zhǔn)器觀察窗口查看符合情況。n讀數(shù)：讀數(shù)：倒像望遠(yuǎn)鏡，從小往大讀nm位與dm位直讀標(biāo)尺上的數(shù)字，ncm為數(shù)格子，mm位估讀，最終讀數(shù)記錄的單位為mm，如數(shù)據(jù)6295 mm .n2.3 水準(zhǔn)測量的方法與成果處理水準(zhǔn)測量的方法與成果處理n(1) 水準(zhǔn)點水

6、準(zhǔn)點 n水準(zhǔn)測量等級：一、二、三、四等與圖根水準(zhǔn)。n一、二等為精密水準(zhǔn)測量，三、四等為普通水準(zhǔn)測量。n為統(tǒng)一全國高程系統(tǒng)和滿足各種測量的需要n國家各級測繪部門在全國各地埋設(shè)并測定了很多高程點n稱水準(zhǔn)點水準(zhǔn)點(BM)，分地面點與墻上點。n(2) 水準(zhǔn)路線水準(zhǔn)路線n水準(zhǔn)點之間進(jìn)行水準(zhǔn)測量所經(jīng)過的路線 。n分為：附合水準(zhǔn)路線，閉合水準(zhǔn)路線，支水準(zhǔn)路線。n中間各點非轉(zhuǎn)點，兩點之間為一個測段n從一個高程已知的點出發(fā)回到另一個高程已知點n原因？原因：路線隱含檢核條件高差閉合差fh，路線校核 fh本質(zhì)上是一種誤差， fh 實測值真實值附合水準(zhǔn)路線：fh=hi(HBM2 HBM1)。閉合水準(zhǔn)路線：fh=hi0

7、=hi 。支水準(zhǔn)路線：fh=h往h返。n(3) 水準(zhǔn)測量方法水準(zhǔn)測量方法n每站高差觀測兩次，以檢核觀測數(shù)據(jù)測站校核測站校核n1) 兩次儀器高法n兩次不同儀器高度的水平視線n(改變儀器高度應(yīng)在10cm以上)n測定相鄰兩點間的高差，n圖根水準(zhǔn)測量n兩次高差之差應(yīng)小于5mm，否則應(yīng)重測。 n2) 雙面尺法雙面尺法 n讀取每一把水準(zhǔn)尺的黑面和紅面分劃讀數(shù)，n前、后視尺的黑面讀數(shù)計算出一個高差，n前后視尺的紅面讀數(shù)計算出另一個高差，n兩次高差之差應(yīng)小于5mm，否則應(yīng)重測。 n 瞄準(zhǔn)后視點水準(zhǔn)尺黑面分劃精平讀數(shù)；n 瞄準(zhǔn)后視點水準(zhǔn)尺紅面分劃精平讀數(shù)；n 瞄準(zhǔn)前視點水準(zhǔn)尺黑面分劃精平讀數(shù)；n 瞄準(zhǔn)前視點水準(zhǔn)

8、尺紅面分劃精平讀數(shù)。n上述觀測順序簡稱為“后后前前”。 hiifLLVn(4) 水準(zhǔn)測量成果處理水準(zhǔn)測量成果處理n根據(jù)已知水準(zhǔn)點的高程，水準(zhǔn)路線高差觀測值，分配高差閉合差分配高差閉合差fh，計算出未知點的高程。n附合水準(zhǔn)路線fh=hi(H終 H起)。n閉合水準(zhǔn)路線fh=hi0=hi 。n支水準(zhǔn)路線fh=h往h返。n怎么分配？n分配原則：n1.若若fh fh允允時時: n1）可以分配高差閉合差；n圖根水準(zhǔn)高差閉合差允許值fh允n平坦地區(qū) fh允=40L(mm)n 山地fh允=12n(mm)n2）原則：反符號，且與路線長Li(平地)或測站數(shù)ni(山地)成正比例原則分配;n高差改正數(shù)（每站分配值）

9、Vi公式：hiifnnV2.若若fh fh允允時時， 數(shù)據(jù)作廢，重測。n故解題步驟是：n1)分別計算實測高差和實際高差，并比較二者大小，當(dāng)fh fh允允才可繼續(xù)下一步；n2)計算各個改正數(shù)Vi值；n3)計算改正后高差值；n4)計算各點高程值；n5）校核。n例例2-1 按圖根水準(zhǔn)測量要求施測某附合水準(zhǔn)路線觀測成果，BMA和BMB為已知高程水準(zhǔn)點，箭頭為水準(zhǔn)測量前進(jìn)方向，路線上方的數(shù)字為測得的兩點間的高差，路線下方數(shù)字為該段路線的長度，試計算待定點1，2，3點的高程。n計算高差閉合差fh ，限差fh允。nfh= hi(HB HA) =4.330-(49.579-45.286)=0.037m=37m

10、mn fh允=40L= 407.4= 109mmnfh fh允 ，可以分配閉合差。n2.4 水準(zhǔn)測量的誤差及其削減方法水準(zhǔn)測量的誤差及其削減方法n誤差來源誤差來源:儀器誤差、觀測誤差和外界環(huán)境的影響儀器誤差、觀測誤差和外界環(huán)境的影響n(1) 儀器誤差儀器誤差 n1) 校正殘余誤差ni角誤差 (大于20才需要校正 )，n保持前、后視距相等。n2) 水準(zhǔn)尺誤差 n檢驗水準(zhǔn)尺每米間隔平均真長與名義長之差。n區(qū)格式木質(zhì)標(biāo)尺，不應(yīng)大于0.5mm。n否則，應(yīng)在所測高差中進(jìn)行改正。n一對水準(zhǔn)尺的零點差，n在一水準(zhǔn)測段的觀測中安排偶數(shù)個測站予以消除。n(2) 觀測誤差觀測誤差 n1) 管水準(zhǔn)氣泡居中誤差n設(shè)分

11、劃值 =20/2mm，視線長為100m，n氣泡偏離居中位置0.5格由此引起的讀數(shù)誤差為5mm 。n每次讀尺前應(yīng)嚴(yán)格居中管水準(zhǔn)氣泡。n2) 讀數(shù)誤差nmm位數(shù)字十字絲橫絲在標(biāo)尺厘米分劃內(nèi)位置估讀n望遠(yuǎn)鏡內(nèi)看到的橫絲寬度相對厘米分劃格寬度比例n決定了估讀的精度，n讀數(shù)誤差與望遠(yuǎn)鏡的放大倍數(shù)及視線長有關(guān)，n視線愈長，讀數(shù)誤差愈大，n規(guī)范規(guī)定，使用DS3水準(zhǔn)儀進(jìn)行四等水準(zhǔn)測量時，n視線長80m。 n3) 水準(zhǔn)尺傾斜n讀數(shù)時，水準(zhǔn)尺應(yīng)豎直。n水準(zhǔn)尺前后傾斜，在水準(zhǔn)儀望遠(yuǎn)鏡視場中不會察覺，n由此引起的水準(zhǔn)尺讀數(shù)總是偏大。n視線高度愈大誤差就愈大。n在水準(zhǔn)尺上安裝圓水準(zhǔn)器保證尺子豎直。n4) 視差n水準(zhǔn)尺像

12、沒有準(zhǔn)確成在十字絲分劃板上，n造成眼睛的觀察位置不同時，n讀出的標(biāo)尺讀數(shù)也不同，由此產(chǎn)生讀數(shù)誤差。 n按操作規(guī)定進(jìn)行目鏡對光，物鏡對光。n(3) 外界環(huán)境影響外界環(huán)境影響n1) 儀器下沉和尺墊下沉n儀器或水準(zhǔn)尺安置在軟土或植被上產(chǎn)生下沉。n“后前前后”的觀測順序，削弱儀器下沉的影響，n往返觀測取觀測高差的中數(shù)，削弱尺墊下沉的影響。n2) 地球曲率和大氣折光影響n晴天，日光照射下，地面溫度較高，n靠近地面的空氣溫度也較高，其密度較上層為稀。n水準(zhǔn)儀的水平視線離地面越近，光線折射越大。n規(guī)范規(guī)定，三、四等水準(zhǔn)測量，n應(yīng)保證上、中、下三絲能讀數(shù)，n二等水準(zhǔn)測量則要求下絲讀數(shù)0.3m。 n3) 溫度影

13、響n日光照射水準(zhǔn)儀，n儀器各構(gòu)件受熱不勻引起不規(guī)則膨脹，n影響儀器軸線間的正常關(guān)系觀測產(chǎn)生誤差。n觀測時注意撐傘遮陽。 n2.5 微傾式水準(zhǔn)儀的檢驗與校正微傾式水準(zhǔn)儀的檢驗與校正n(1) 水準(zhǔn)儀的軸線及其應(yīng)滿足的條件水準(zhǔn)儀的軸線及其應(yīng)滿足的條件n視準(zhǔn)軸CC、管水準(zhǔn)器軸LL、圓水準(zhǔn)器軸LL、豎軸VV。n應(yīng)滿足三個條件：n 圓水準(zhǔn)器軸LL豎軸VV；n 十字絲分劃板的橫絲豎軸VV；n 管水準(zhǔn)器軸LL視準(zhǔn)軸CC。水準(zhǔn)儀的主要軸線n 圓水準(zhǔn)器軸LL豎軸VVn旋轉(zhuǎn)腳螺旋圓水準(zhǔn)氣泡居中；n儀器繞豎軸旋轉(zhuǎn)180，氣泡中心偏離圓水準(zhǔn)器零點時，n關(guān)系不滿足，需要校正。n旋轉(zhuǎn)腳螺旋調(diào)整氣泡偏移量的一半。n松開圓水準(zhǔn)

14、器固定螺絲，n旋轉(zhuǎn)圓水準(zhǔn)器校正螺絲氣泡中心移到圓水準(zhǔn)器零點 。n儀器再繞豎軸旋轉(zhuǎn)180，n氣泡中心與圓水準(zhǔn)器的零點重合時，校正完畢，n否則還需要重復(fù)前面的校正工作。n勿忘擰緊固定螺絲。n 十字絲分劃板橫絲豎軸VVn整平儀器，十字絲橫絲一端對準(zhǔn)遠(yuǎn)處一明顯標(biāo)志點，n旋緊制動螺旋，旋轉(zhuǎn)微動螺旋轉(zhuǎn)動水準(zhǔn)儀n標(biāo)志點始終在橫絲上移動橫絲垂直于豎軸。n否則，需要校正。n旋下十字絲分劃板護(hù)罩n用螺絲刀松開四個壓環(huán)螺絲n按橫絲傾斜的反方向轉(zhuǎn)動十字絲組件，再檢驗。n最后應(yīng)擰緊四個壓環(huán)螺絲。 n 水準(zhǔn)管軸LL視準(zhǔn)軸CCn若不平行，則有i角。n選擇場地：平坦，A，B兩點相距約80m，立尺。n安置水準(zhǔn)儀于兩尺中間，觀測

15、高差hAB=a1b1，不受i角影響。n安置水準(zhǔn)儀距B點23m處，觀測高差hAB =a2b2 。n兩次高差之差h= hABhAB。n”=206265，弧秒值。i”應(yīng)小于20，否則應(yīng)校正。 80hShiABn求出點B尺正確讀數(shù)：a2 = a2 h。n旋轉(zhuǎn)微傾螺旋，使十字絲橫絲對準(zhǔn) a2 n管水準(zhǔn)氣泡必然偏離中心 ，n用校正針撥動管水準(zhǔn)器一端的上、下兩個校正螺絲n使氣泡的兩個影像符合 。 80hShiABn2.6 自動安平水準(zhǔn)儀自動安平水準(zhǔn)儀 n沒有管水準(zhǔn)器與微傾螺旋管水準(zhǔn)器與微傾螺旋。n設(shè)視準(zhǔn)軸水平時，水準(zhǔn)尺上的正確讀數(shù)為a，n圓水準(zhǔn)器粗平，視準(zhǔn)軸相對于水平面將有微小傾斜角。n無補償器時水準(zhǔn)尺上讀數(shù)設(shè)為a ,n物鏡與目鏡間的補償器使進(jìn)入十字絲分劃板的光線偏轉(zhuǎn)。n正確讀數(shù)光線經(jīng)補償器后正好通過十字絲分劃板的橫絲，n讀出視線水平時的正確讀數(shù)a 。n天津歐波公司DS30自動安平水準(zhǔn)儀n2.7 精密水準(zhǔn)儀和精密水準(zhǔn)尺精密水準(zhǔn)儀和精密水準(zhǔn)尺 n精密水準(zhǔn)儀用于國家一、二等水準(zhǔn)測量n高精度工程測量。n(1) 精密水準(zhǔn)儀的特點精密水準(zhǔn)儀的特點n 望遠(yuǎn)鏡放大倍數(shù)大，分辨率高，n放大倍數(shù)，DS138倍，DS0540倍。n 管水準(zhǔn)器分劃值為10/2mm，精平精度高。n 望遠(yuǎn)鏡的物鏡有效孔徑大，亮度好。n 望遠(yuǎn)鏡外表材