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第二章 水准测量

第二章 水准测量. 本章主要内容. 水准测量的原理 水准仪及其使用 普通水准测量及其成果整理 水准仪的检验与校正 水准测量误差分析及其注意事项. 假定水准面. 大地水准面. 高差. 高程的概念. 绝对高程. 相对高程. 高 程 测 量. 水准高程测量. 三角高程测量. GPS 高程测量. 液体静力水准测量. 气压高程测量. B. h AB. A. H B = ？. H A （已知）. 大地水准面. 水准测量的原理.

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第二章 水准测量

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Presentation Transcript

  1. 第二章 水准测量 本章主要内容 • 水准测量的原理 • 水准仪及其使用 • 普通水准测量及其成果整理 • 水准仪的检验与校正 • 水准测量误差分析及其注意事项

  2. 假定水准面 大地水准面 • 高差 高程的概念 • 绝对高程 • 相对高程

  3. 高 程 测 量 水准高程测量 三角高程测量 GPS高程测量 液体静力水准测量 气压高程测量

  4. B hAB A HB=？ HA（已知） 大地水准面 水准测量的原理 • 水准测量是利用水准仪提供的水平视线，借助于带有分划的水准尺，直接测定地面上两点间的高差，然后根据已知点高程和测得的高差，推算出未知点高程。 前进方向 后视 前视 b a

  5. 前进方向 后视 前视 b a B hAB A HB=？ HA（已知） 大地水准面 水准测量的原理 A、B两点间高差hAB为： A点为后视点，A点尺上的读数a称为后视读数；B点为前视点，B点尺上的读数b称为前视读数。 高差等于后视读数减去前视读数。

  6. 前进方向 b B a 视线高度 hAB A HB HB HA 大地水准面 水准测量的原理 • 计算未知点的高程 • 高差法 • 视线高法

  7. B ∑h A HB=? ＨA 大地水准面 水准测量的原理 • 连续水准测量 • hAB=∑h =h1+h2+ … =(a1－ b1)+(a2－ b2 )+ … = ∑a－∑b

  8. 水准仪分类及其用途 国家一等水准测量及地震监测 DS05 ≤0.5mm 水准仪 精密水准仪 国家二等水准测量及其他精密水准测量 DS1 ≤1mm 国家三、四等水准测量及一般工程水准测量 DS3 ≤3mm 普通水准仪 DS10 ≤10mm 一般工程水准测量

  9. 望远镜 DS3型 水准仪 水准器 基 座 水准仪 • 水准仪的结构

  10. 物镜 准星 物镜调焦螺旋 目镜 微倾螺旋 脚螺旋 水平微动螺旋 水平制动螺旋 水准仪 • 水准仪的结构

  11. 视准轴 物镜 对光透镜 目镜 上丝 竖丝 中丝 下丝 十字丝分划板 水准仪 • 望远镜 • 望远镜是用来精确瞄准远处目标并对水准尺进行读数的。 • 它主要由: 物镜、目镜、对光透镜和十字丝分划板组成。 • 物镜、目镜调焦的目的。

  12. 长水准管 长水准管轴 圆水准器 圆水准器轴 水准仪 • 水准器 • 是用以指示视线水平或竖轴是否竖直的装置。 • 水准器又分为圆水准器和管水准器。

  13. L′ 气泡 L′ 水准仪 • 水准器 • 圆水准器 • 用以粗略整平仪器。 • 过零点的球面法线L′L′，称为圆水准器轴。 • 圆水准器轴L′L′平行于仪器竖轴VV。 • 气泡中心偏离零点2mm时竖轴所倾斜的角值，称为圆水准器的分划值。

  14. O L L 水准仪 • 水准器 • 管水准器 • 管水准器（亦称水准管）用于精确整平仪器。 • 水准管上2mm圆弧所对的圆心角τ，称为水准管分划值，水准管分划值愈小，水准管灵敏度愈高，用其整平仪器的精度也愈高。DS3型水准仪的水准管分划值为20″，记作20″/2mm。

  15. 水准仪 • 水准器 • 符合管水准器 • 为了提高水准管气泡居中的精度，采用符合水准器。

  16. 水准仪 • 基座 • 基座的作用是支承仪器的上部，并通过连接螺旋与三脚架连接。 • 基座主要由轴座、脚螺旋、底板和三脚压板构成。 • 转动脚螺旋，可使圆水准气泡居中。 轴座 脚螺旋 连接板

  17. 水准尺和尺垫 • 水准尺的双面均有刻划，一面为黑白相间，称为黑面尺（也称主尺）；另一面为红白相间，称为红面尺（也称辅尺）。 • 尺常数 ：4687、4787 • 尺垫是由生铁铸成。一般为三角形板座，其下方有三个脚，可以踏入土中。尺垫上方有一突起的半球体.水准尺立于半球顶面。 立尺点

  18. 水准仪的使用 • 安置：安置三脚架和水准仪； • 粗平：使圆水准器气泡居中； • 瞄准：消除视差，粗瞄和精瞄； • 精平：使水准管气泡居中； • 读数：用中丝读数；

  19. 水准仪的使用 • 安置仪器 • 在测站上松开三脚架架腿的固定螺旋，按需要的高度调整架腿长度，再拧紧固定螺旋，张开三脚架将架腿踩实，并使三脚架架头大致水平。 • 从仪器箱中取出水准仪，用连接螺旋将水准仪固定在三脚架架头上。

  20. 3 3 3 1 2 2 2 1 1 c b a 水准仪的使用 • 粗平 • 使圆水准器气泡居中 气泡移动方向与左手大拇指运动的方向一致。

  21. 对光螺旋 准星 缺口 水平制 动螺旋 水平微动螺旋 水准仪的使用 • 瞄准目标 • 消除视差、粗瞄、对光、精瞄 消除视差

  22. 微倾螺旋 每次读中丝读数前都要精平 水准仪的使用 • 精平 • 使水准管气泡居中

  23. 11 12 13 水准仪的使用 0.689m • 读数 • 用中横丝读数 1.271m

  24. 国家等级永久性水准点 水准点和水准路线 • 水准点：我们将用水准测量的方法确定的高程控制点，称为水准点。水准点记为BM (Bench Mark)。 • 水准点有永久性水准点和临时性水准点两种。

  25. 9.0m H24＝58.392m 永久性水准点 BM24 临时性水准点 H25＝53.168m H23＝56.437m BM25 BM23 水准点“点之记” 9.8m 8.4m 水准点和水准路线 • 水准点

  26. 水准点和水准路线 • 水准路线 水准网

  27. BM2 BM1 水准点和水准路线 • 水准路线 • 附和水准路线 • 从已知高程的水准点BM1出发，沿待定高程的水准点1、2、…进行水准测量，最后附合到另一已知高程的水准点BM2所构成的水准路线，称为附合水准路线。

  28. BM0 水准点和水准路线 • 水准路线 • 闭合水准路线 • 从已知高程的水准点BM1出发，沿各待定高程的水准点1、2、3、4进行水准测量，最后又回到原出发点BM1的环形路线，称为闭合水准 路线。

  29. BM0 水准点和水准路线 • 水准路线 • 支水准路线 • 从已知高程的水准点BM0出发，沿待定高程的水准点1，2进行水准测量，这种既不闭合又不附合的水准路线，称为支水准路线。支水准路线要进行往返测量，以资检核。

  30. BM2 BM1 BM3 水准点和水准路线 • 水准路线 • 水准网 结点 通过平差求得各待定点的高程

  31. 前进方向 b B a hAB A HB HB HA 大地水准面 水准测量的外业实施

  32. B hAB＝＋18.500m • BMA • DAB＝50m • C • hAC • A • HC • D＝1500m • HA • 大地水准面 水准测量外业的实施

  33. 水准测量外业的实施 • 当已知高程的水准点距待测定高程点较远或高差较大时，不能安置一次仪器即可测得两点间的高差。这时需要在两点间加设若干个立尺点，分段设站，连续进行观测。 • 加设的这些立尺点并不需要测定其高程，它们只起传递高程的作用，故称之为转点，用TP（Turning Point）表示。 • 转点上需放置尺垫。

  34. B • hAB A • HB • HA • 大地水准面 水准测量外业的实施 • 已知水准点BMA的高程 HA＝19.153m，现欲测定B点的高程HB，由于A、B两点相距较远，需分段设站进行测量，具体施测步骤如下。

  35. 1.890 1.145 进行方向 B 前视点 hAB TP1 后视点 h1 HB A Ⅰ HA 大地水准面 水准测量外业的实施 1.890 BMA 0.745 1 133.56 TP1 1.145

  36. 水准测量外业的实施 进行方向 B 前视点 hAB TP1 2 后视点 h1 HB A 1 HA 大地水准面

  37. 1.413 2.515 进行方向 B 前视点 hAB TP1 2 后视点 h1 HB A 1 HA 大地水准面 水准测量外业的实施

  38. 水准测量记录手簿

  39. 2 TP1 1 测站 测点 后视读数 前视读数 高差 高程 BM1 校核 ∑a= ∑b= ∑a－∑b= ∑h= 水准测量外业的实施 A BM1 1.563 19.431 1 +0.577 TP1 0.986 1.762 TP1 2 －0.066 A 1.828 2.814 3.325 +0.511 +0.511

  40. 水准测量外业的实施 • 注意事项： • 架仪器要注意前后视距大致相等； • 仪器不能架在路中央； • 尺垫只在转点处使用； • 读数前要精平； • 后视完毕转向前视，一定要重新精平再读数，（但切记不能动脚螺旋）； • 视线要小于100米。课间实训时要求大家视距控制在30～40米之间。

  41. 水准测量内业的计算 • 测站校核： • 在一个测站上观测的两次高差，两次高差的较差值应在允许范围内。方法有变仪器高法和双面尺法。 • 线路校核： • 把已知高程点和待测点布设成路线，线路观测高差和理论高差不符值应在允许范围内。

  42. 公式： 水准测量内业的计算 • 计算高差闭合差 • 对于闭合水准路线，有： • 对于附合水准路线，有： • 对于支水准路线，有：

  43. 水准测量内业的计算 • 高差闭合差的容许值 对于普通水准测量： 式中，fh容——高差闭合差限差，单位：mm； L——水准路线长度，单位：km； n——测站数 。

  44. 3 h4＝＋1.340m h3＝－1.424m 1 h2＝＋1.813m h1＝＋1.331m BMA 2 L4＝2.05km BMB L＝1.6km L＝2.0km L1＝0.60km 水准测量的内业计算 • 下图是一附合水准路线等外水准测量示意图，A、B为已知高程的水准点，HA＝6.543m，HB＝9.578m，1、2、3为待定高程的水准点。

  45. 水准测量内业的计算 • 原始数据填表

  46. 水准测量内业的计算 • 高差闭合差的计算： 填表 • 高差闭合差的计算和调整 填表 • 计算各点改正后的高差 填表 • 计算各点改正后的高差 填表

  47. 水准测量内业的计算 返回 • 辅助计算填表

  48. -0.002 -0.008 -0.007 -0.008 -0.025 水准测量的内业计算 返回 • 高差改正数计算填表

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