第三章   水准测量
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第三章 水准测量. § 3.1 水准测量原理. 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. 一、原理 利用一条水平视线,并借助水准尺,来测定地面两点间的高差,这样就可由已知点高程推算出未知点高程。. 二、实质 确定地面两点间的高差 , 然后通过已知点的高程 , 求出未知点的高程。. 三、方法 1 、高差法: 2 、仪器高法 ( 视线高法 ) :. § 3.2 微倾水准仪及水准尺. 一、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.

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第三章 水准测量

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第三章 水准测量

§3.1 水准测量原理

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


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一、原理

利用一条水平视线,并借助水准尺,来测定地面两点间的高差,这样就可由已知点高程推算出未知点高程。

二、实质

确定地面两点间的高差,然后通过已知点的高程,求出未知点的高程。

三、方法

1、高差法:

2、仪器高法(视线高法):


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§3.2 微倾水准仪及水准尺

一、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


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二、水准仪部件及其用途


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A

b'

M

b

m

C

c

o

α

α

β

n

a

N

a'

B

f物

f目

1、望远镜

望远镜结构图

上丝

中丝

视距丝

竖丝

下丝

十字丝分划板

望远镜成像原理图


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胶合面

气泡

气泡居中

2mm

气泡不居中

.

O

L'

L

(a)

(b)

2、水准器

1)、圆水准器

作用:指示仪器竖轴是否竖直。

圆水准器轴:连接零点与球面球

心的直线

2)、管水准器

作用:指示视准轴是否水平。

管水准器轴:过零点与圆弧

纵向相切的切线。

3)、符合水准器

作用:提高水准管气泡的居中

精度。


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3、基座

支撑仪器上部并连接脚架。它主要由轴座、脚螺旋、底板和三角压板构成。

4、 水准尺

1)、 分类

材料:木质尺、铟钢尺;

构造样式:直尺、折叠尺、塔尺;

注记:双面尺、单面尺。


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19

19

18

18

03

03

02

02

01

01

00

00

2)、 三四等水准测量区格式水准尺

特点:基本刻划1cm;黑红面注记;黑红面读数之差为4687/4787 mm;成对使用。

66

67

65

66

51

50

49

50

48

49

47

48


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5、尺垫

在转点或松软地面处放置水准尺,以标定临时点的位置。它用生铁铸成,一般为三角形,中央有一突起的半球体,下方有三个支脚。用时将支脚牢固地插入土中,以防下沉,上方突起的半球形顶点作为竖立水准尺和标志转点之用。


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§ 3.3 常规水准仪的使用

安置水准仪

粗平

精平读数

瞄准


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一、安置水准仪

打开三脚架并使高度适中,目估使架头大致水平,检查脚架腿是否安置稳固,脚架伸缩螺旋是否拧紧,然后打开仪器箱取出水准仪,置于三脚架头上用连接螺旋将仪器牢固地固连在三脚架头上。

二、粗平

借助圆水准器的气泡居中,使仪器竖轴大致铅垂,从而视准轴粗略水平。在整平的过程中,气泡的移动方向与左手大拇指运动的方向—致。


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三、瞄准

1、目镜对光,即把望远镜对着明亮的背景,转动目镜对光螺旋,使十字丝清晰。再松开制动螺旋,转动望远镜,用望远镜筒上的照门和准星瞄准水准尺,拧紧制动螺旋。然后从望远镜中观察;转动物镜对光螺旋进行对光,使目标清晰,再转动微动螺旋,使竖丝对准水准尺。

2、当眼睛在目镜端上下微微移动时,若发现十字丝与目标影像有相对运动,这种现象称为视差。 产生视差的原因是目标成像的平面和十字丝平面不重合。由于视差的存在会影响到读数的正确性,必须加以消除。消除的方法是重新仔细地进行物镜对光,直到眼睛上下移动,读数不变为止。此时,从目镜端见到十字丝与目标的像都十分清晰。


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三、精平读数

1、在读取水准标尺上数字之前,应利用微倾螺旋使管水准气泡居中,以保证视线精确水平(自动安平水准仪省去了这一步骤)。由于气泡运动的惯性作用,因此转动微倾螺旋的速度不宜过快,特别是在符合水准器的两端气泡影像将要对齐时更应注意。只有在气泡已经稳定且又居中的情况下才能起到精平仪器的目的。

2、在仪器精平后方可在水准尺上进行读数。为了保证读数的准确无误,并提高读数的速度,则可以首先看好尺上的大数,然后再将全部数据报出。普通水准测量只读四位数字,即米、分米、厘米及毫米,并以毫米为单位。


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§ 3.4 激光水准仪及数字水准仪

一、激光水准仪


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二、数字水准仪


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§ 3.5 水准路线测量

一、基本概念

1、水准点(Bench Mark):用水准测量方法建立的高程控制点,记BM;

2、转点:水准测量过程中用于临时安置水准尺的地面点,用于传递高程。

二、水准路线测量形式

1、 附合水准路线:从某一高级水准点出发,并沿各待定高程点进行水准测量,最后附合到另一高级水准点而构成的水准路线。

2、闭合水准路线:从某一高级水准点出发,并沿各待定高程点进行水准测量,最后再闭合到原水准点上所组成的环形路线。

3、支水准路线:从某一高级水准点出发,并沿各待定高程点进行水准测量,但其路线既不附合又不闭合。


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Ⅱ1

(a)

Ⅱ4

Ⅱ3

(b)

(c)

Ⅱ9

Ⅱ6

Ⅱ5

Ⅱ8

Ⅱ7

(d)

(e)

Ⅱ10

4、水准网:由多条单一水准路线相互连接构成的网状路线。


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bn

an

B

hn

b2

b1

a2

a1

h2

hAB

A

h1

过A点水准面

HB

HA

国家高程基准面

三、水准路线测量方法

当欲测的高程点距水准点较远或高差很大时,就需要连续多次安置仪器以测出两点的高差。为测A、B点高差,在AB线路上增加1、2、3、4等转点。首先在离已知水准点A适当距离处(一般不超过100m)选择转点1,安放尺垫,在A、1两点上分别竖立水准尺,在两点大致等距处安置水准仪,整平后瞄准后视点A,精平后读出后视读数为a1;再瞄准前视点1,精平后读出前视读数为b1,其高差计算如下,此为一个测站的观测,并记录观测数据填入水准测量手簿。第一测站结束后,可通知后尺向前移动,同时将仪器迁至第二测站。此时,第一测站的前视变为第二测站的后视。同第一测站一样进行第二测站的工作。依次沿水准路线逐站进行观测直至终点。


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四、水准路线测量记录

1、三四等水准路线测量记录

测自 A 至 B 2001年8月2日

时刻 始 09 时 00 分 天气:晴

末 11 时 30 分 成像:清晰


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2、等外水准路线测量记录

测自A至B 2006 年 5 月 16 日 观测 薛山成 记录 冯丽丽


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五、三四等水准路线测量要求

1、读数顺序(后前前后或黑黑红红);

①照准后视标尺的黑面,读取视距丝和中丝读数;

②照准前视标尺的黑面,读取视距丝和中丝读数;

③照准前视标尺的红面,读取中丝读数;

④照准后视标尺的红面,读取中丝读数。

2、测段为偶数测站;

3、限差要求


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六、检核

1、测站高差检核

2、测站视距检核

3、测段检核

4、路线检核


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六、附合水准路线内业计算

1、高差闭合差计算

2、高差改正数计算

3、高差改正计算

4、高程计算

3

A

h3

n3

D3

h1

n1

D1

h4

n4

D4

B

h2

n2

D2

1

2

B


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§ 3.6 水准测量误差分析

一、水准仪主要轴线及其关系

1、视准轴:物镜光心与十字丝分化板中心连线CC。

2、管水准轴:过零点与圆弧纵向相切的切线LL。

3、竖轴:仪器旋转轴VV。

4、圆水准器轴:连接零点与球面球心的直线L’L’。


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二、误差分析


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§ 3.7 水准仪的检验与校正

一、水准仪应满足的轴线条件


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二、水准仪的检验与校正

  • 1.圆水准器的检验与校正

    • 原理:水准仪竖轴平行圆水准器轴。

    • 检验:安置仪器后,用脚螺旋调节圆水准气泡居中。旋转照准部180°后,如气泡仍居中,则满足;否则需校正。

    • 校正:用脚螺旋校正偏离长度的一半,再用圆水准器下面的三个校正螺丝校正另一半。反复检验与校正。


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  • 2.十字丝分划板的检验与校正

    • 原理:水准仪竖轴垂直十字丝横丝。

    • 检验:用十字丝横丝对准一个点状目标,水平制动螺旋制动后,用微动螺旋使十字丝横丝左右移动,若点偏离,则需校正。

    • 校正:打开目镜端护盖,松固定螺丝后,旋转十字丝分划板到正确位置。反复检验与校正。


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  • 3. 水准管的检验与校正

    • 原理:管水准轴平行视准轴。

    • 检验:在比较平坦地方选定适当距离的两个点A、B,安置水准仪于A、B两点的中间,使前后视距相等,测量A、B两点间的正确高差h ,然后将水准仪安置于两点中的任一点附近,因前后视距不等,必将在测得的高差h '中含有i角的影响。若i>20”,则需校正。

    • 校正:根据近尺读数和正确高差计算远尺正确读数,用微倾螺旋使远尺为正确读数后,此时水准管气泡偏离中心位置,调节水准管校正螺丝使气泡居中。


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