水準(zhǔn)測(cè)量 PPT課件

2020 4 20 1 學(xué)習(xí)要點(diǎn) 一 高程測(cè)量概念二 水準(zhǔn)測(cè)量原理三 水準(zhǔn)測(cè)量的儀器及使用四 水準(zhǔn)測(cè)量的方法五 水準(zhǔn)測(cè)量的成果計(jì)算六 水準(zhǔn)儀的檢驗(yàn)和校正七 水準(zhǔn)測(cè)量的誤差分析八 精密水準(zhǔn)儀和精密水準(zhǔn)尺九 電子水準(zhǔn)儀簡(jiǎn)介十 高程控制十一 三 四等水準(zhǔn)測(cè)量方法 2020 4 20 2 1 1高程測(cè)量概述 一 高程測(cè)量測(cè)量地面點(diǎn)高程的工作目的 獲得未知點(diǎn)的高程 一般是通過(guò)測(cè)出已知點(diǎn)和未知點(diǎn)之間的高差 再根據(jù)已知點(diǎn)的高程計(jì)算出未知點(diǎn)的高程 分類 水準(zhǔn)測(cè)量 精密高程測(cè)量 三角高程測(cè)量 經(jīng)緯儀或電磁波測(cè)距儀 氣壓高程測(cè)量 踏勘測(cè)量或路線勘測(cè)其精度較低 水準(zhǔn)原點(diǎn) 直接由平均海水面測(cè)得高程的水準(zhǔn)點(diǎn) 2020 4 20 3 2020 4 20 4 1 水準(zhǔn)測(cè)量 利用水平視線來(lái)測(cè)量?jī)牲c(diǎn)之間的高差 此方法施測(cè)簡(jiǎn)單 且精度較高 所以是高程測(cè)量中最主要的方法 被廣泛應(yīng)用于高程控制測(cè)量 工程勘測(cè)和各項(xiàng)施工測(cè)量中 2 三角高程測(cè)量 是通過(guò)測(cè)量?jī)牲c(diǎn)之間的水平距離 或傾斜距離 和豎直角 然后利用三角公式計(jì)算出兩點(diǎn)間的高差 此方法的精度受各種條件的限制 一般只在適當(dāng)?shù)臈l件下才被采用 其他 氣壓高程測(cè)量 重力高程測(cè)量 攝影高程測(cè)量 GPS高程測(cè)量 二 高程測(cè)量的方法 2020 4 20 5 三 水準(zhǔn)點(diǎn)及其等級(jí) 水準(zhǔn)點(diǎn) BenchMark 通過(guò)水準(zhǔn)測(cè)量建立的高程控制點(diǎn) 工程上常用BM來(lái)標(biāo)記 水準(zhǔn)點(diǎn)頂面一般為凸起狀水準(zhǔn)點(diǎn)的等級(jí)及埋設(shè)國(guó)家水準(zhǔn)點(diǎn)分為 從高到低 一 二 三 四等四個(gè)等級(jí) 按規(guī)范要求埋設(shè)永久性標(biāo)石標(biāo)記 三 四等水準(zhǔn)點(diǎn)一般用混凝土標(biāo)石制成 深埋到地面凍結(jié)線以下 在標(biāo)石的頂面設(shè)有用不銹鋼或其它不易銹蝕的材料制成的半球狀標(biāo)志 墻上水準(zhǔn)點(diǎn)圖根水準(zhǔn)點(diǎn)和一些施工測(cè)量使用的水準(zhǔn)點(diǎn)常采用臨時(shí)性標(biāo)志 例如 木樁或牢固建筑物 2020 4 20 6 大鐵釘打入地面 也可選取地面上突出的堅(jiān)硬巖石或房屋四周水泥面 臺(tái)階等再用紅油漆標(biāo)記 水準(zhǔn)點(diǎn)的位置 宜選在土質(zhì)堅(jiān)硬 便于長(zhǎng)期保存和使用方便的地點(diǎn) 埋設(shè)水準(zhǔn)點(diǎn)后 應(yīng)繪出水準(zhǔn)點(diǎn)的點(diǎn)之記 a b 2020 4 20 7 基本原理水準(zhǔn)測(cè)量的實(shí)質(zhì) 測(cè)量?jī)牲c(diǎn)之間的高差 水準(zhǔn)測(cè)量的基本原理 1 2水準(zhǔn)測(cè)量原理 2020 4 20 8 利用水準(zhǔn)儀建立一條嚴(yán)格水平視線 配合水準(zhǔn)尺來(lái)測(cè)定兩點(diǎn)間的高差 從而由已知點(diǎn)的高程推算出未知點(diǎn)的高程 A B兩點(diǎn)的高差為 利用水準(zhǔn)儀提供的水平視線 分別讀取A點(diǎn)水準(zhǔn)尺上的讀數(shù)a和B點(diǎn)的讀數(shù)b 如果A點(diǎn)是已知高程點(diǎn) B點(diǎn)是待求高程點(diǎn) 則B點(diǎn)高程為 一 高差法 2020 4 20 9 則 高差 后視讀數(shù) 前視讀數(shù)觀測(cè)者站在儀器處 面向前進(jìn)方向 面前所立尺為前視 背后所立尺為后視 高差的符號(hào)高差的正負(fù)號(hào)反映兩點(diǎn)的高低關(guān)系高差的正負(fù)號(hào)又與測(cè)量前進(jìn)的方向有關(guān)hAB hBA 2020 4 20 10 連續(xù)水準(zhǔn)測(cè)量 在兩點(diǎn)間連續(xù)地多次安置儀器所進(jìn)行的水準(zhǔn)測(cè)量 圖中測(cè)站 安置儀器的點(diǎn) 在圖中 為安置儀器點(diǎn) 轉(zhuǎn)點(diǎn) TurningPoint 常簡(jiǎn)寫為 TP 是傳遞高程的點(diǎn) 1 2 2020 4 20 11 在轉(zhuǎn)點(diǎn)上先有前視讀數(shù)后有后視讀數(shù) 假設(shè)A點(diǎn)高程已知為HA 各測(cè)站測(cè)得的高差為hn 則有 hAB為A B兩點(diǎn)間測(cè)得的高差 則 未知點(diǎn)B的高程為 高差的計(jì)算檢核 a b hAB高程的計(jì)算檢核 HB HA hAB 2020 4 20 12 二 儀高法測(cè)量 適用場(chǎng)合 根據(jù)一個(gè)后視點(diǎn)的高程同時(shí)測(cè)定多個(gè)未知點(diǎn)的高程 常用于縱斷面測(cè)量 土石方測(cè)量 儀高法 儀器的視線高 Hi HA a待求點(diǎn)高程 HB Hi b HA a b中間點(diǎn) 在測(cè)量過(guò)程中不起傳遞高程作用的高程待求點(diǎn) 這些點(diǎn)上只有一個(gè)前視讀數(shù)C 也稱 中視讀數(shù) 其高程 2020 4 20 13 如圖中間點(diǎn)高程 儀器的視線高 中視讀數(shù)置鏡 點(diǎn) HP1 HA a1 C1 HP2 HA a1 C2HTP1 HA a1 b1置鏡II點(diǎn) HP3 HTP1 a2 C3 HP4 HTP1 a2 C4 HTP2 HTP1 a2 b2 2020 4 20 14 1 3水準(zhǔn)測(cè)量的儀器及其使用 一 水準(zhǔn)儀的種類1 光學(xué)水準(zhǔn)儀 微傾式水準(zhǔn)儀 用水準(zhǔn)管來(lái)獲得水平視線 自動(dòng)安平水準(zhǔn)儀 用補(bǔ)償器來(lái)獲得水平視線 2 電子水準(zhǔn)儀二 水準(zhǔn)儀按儀器精度分 DS0 5 DS1 DS3 DS10 DS20五個(gè)等級(jí) D S分別是 大地 和 水準(zhǔn)儀 漢語(yǔ)拼音的第一個(gè)字母 數(shù)字0 5 1 3 10 20表示該儀器的精度 每公里往 返水準(zhǔn)測(cè)量誤差 毫米 DS0 5和DS1用于精密水準(zhǔn)測(cè)量 DS3用于一般工程水準(zhǔn)測(cè)量 DS10 DS20則用于簡(jiǎn)易水準(zhǔn)測(cè)量 2020 4 20 15 用干燥優(yōu)質(zhì)木材或合金制成 要求尺長(zhǎng)穩(wěn)定 刻劃準(zhǔn)確 最常用的有雙面尺和塔尺兩種 雙面尺多用于三 四等及以下精度的水準(zhǔn)測(cè)量 紅面尺底零點(diǎn)差為4687或4787mm 一般用于測(cè)站檢核 塔尺用三節(jié)或五節(jié)套接在一起 能伸縮 攜帶方便 一般尺長(zhǎng)為5m 尺的底部為零點(diǎn) 尺面繪有1cm或5mm黑白相間的分格 米和分米處注有數(shù)字 三 水準(zhǔn)尺和尺墊 2020 4 20 16 尺墊是在轉(zhuǎn)點(diǎn)上放置水準(zhǔn)尺用的 尺墊可使轉(zhuǎn)點(diǎn)穩(wěn)固 防止下沉 用鋼板或鑄鐵制成 一般為三角形 中央有一突出的半球體 下方有三個(gè)尖腳 用時(shí)把三個(gè)尖腳用力踩入土中 把水準(zhǔn)尺立在突出的圓頂上 尺墊 2020 4 20 17 DS3微傾式水準(zhǔn)儀的構(gòu)造 四 DS3微傾式水準(zhǔn)儀的構(gòu)造及使用 2020 4 20 18 作用 它可以提供視線 并可讀出遠(yuǎn)處水準(zhǔn)尺上的讀數(shù)構(gòu)造 物鏡 目鏡 對(duì)光透鏡和十字絲分劃板 1 物鏡 使目標(biāo)的成像落在十字絲板前后 2 調(diào)焦透鏡 使目標(biāo)的成像與十字絲重合 3 目鏡 放大十字絲和目標(biāo)的成像 4 十字絲分劃板 豎絲是為了瞄準(zhǔn)目標(biāo) 中絲 單絲或楔形絲 讀取讀數(shù) 視距絲上 下短絲 用于測(cè)距 視準(zhǔn)軸 即視線 十字絲交點(diǎn)與物鏡光心的連線 它是水準(zhǔn)儀的主要軸線之一 DS3水準(zhǔn)儀望遠(yuǎn)鏡放大率一般為30倍 1 望遠(yuǎn)鏡 2020 4 20 19 管水準(zhǔn)器 水準(zhǔn)管 反映視線是否水平 用于精平 水準(zhǔn)管的零點(diǎn) 管面上刻有間隔為2mm的分劃線 分劃線的對(duì)稱中心O稱為零點(diǎn) 水準(zhǔn)管軸 LL 過(guò)零點(diǎn)與管內(nèi)壁縱向相切的直線 當(dāng)氣泡的中心點(diǎn)與零點(diǎn)重合時(shí) 稱氣泡居中 此時(shí)水準(zhǔn)管軸位于水平位置 即視線水平 若氣泡不居中 則水準(zhǔn)管軸處于傾斜位置 視線不水平 2 水準(zhǔn)器 管水準(zhǔn)器和圓水準(zhǔn)器 2020 4 20 20 定義 水準(zhǔn)管2mm的弧長(zhǎng)所對(duì)圓心角 即氣泡每移動(dòng)一格時(shí) 水準(zhǔn)管軸所傾斜的角值 稱為分化值 水準(zhǔn)管分劃值的大小反映了儀器置平精度的高低 水準(zhǔn)管曲率半徑越大 分化值越小 則水準(zhǔn)管靈敏度越高 DS3型水準(zhǔn)管分劃值一般為20 2mm 符合水準(zhǔn)器當(dāng)兩半氣泡影像 符合 為圓弧時(shí) 表明管水準(zhǔn)氣泡精確居中 這是正確讀取水準(zhǔn)尺讀數(shù)的前提 3 水準(zhǔn)管分劃值 左邊氣泡影像的移動(dòng)方向與微傾螺旋的轉(zhuǎn)動(dòng)方向一致 避免慣性使然 2020 4 20 21 圓水準(zhǔn)器 一個(gè)封閉的圓形玻璃容器 頂面內(nèi)壁是球面 球面中央有一圓圈 圓圈圓心就是零點(diǎn) 圓水準(zhǔn)器軸 通過(guò)零點(diǎn)和球心的連線 當(dāng)圓水準(zhǔn)器氣泡居中時(shí) 圓水準(zhǔn)軸LL鉛錘 儀器豎軸VV鉛錘 圓水準(zhǔn)器的分劃值 氣泡中心偏離零點(diǎn)2mm的弧長(zhǎng)所對(duì)圓心角的大小 DS3水準(zhǔn)儀圓水準(zhǔn)器分劃值一般為5 10 2mm 由于它的精度較低 故只用于儀器的粗略整平 4 圓水準(zhǔn)器 反映豎軸是否豎直 用于粗平 2020 4 20 22 5 基座 用于整平儀器 它支撐儀器的上部 使其在水平方向上轉(zhuǎn)動(dòng) 并通過(guò)連接螺旋與三腳架連接 基座主要由軸座 腳螺旋 三角壓板和底板構(gòu)成 調(diào)節(jié)三個(gè)腳螺旋可使圓水準(zhǔn)器的氣泡居中 即 使儀器粗略整平 2020 4 20 23 6 DS3微傾式水準(zhǔn)儀的使用 微傾式水準(zhǔn)儀的使用包括 安置儀器 粗略整平 瞄準(zhǔn)水準(zhǔn)尺 精平與讀數(shù)等操作步驟 1 安置儀器在測(cè)站上安置三腳架 架頭大致水平 用連接螺旋將儀器牢固地連接在三腳架頭上 2 粗略整平 粗平 粗平概念 用腳螺旋使圓水準(zhǔn)器的氣泡居中 使儀器豎軸大致鉛直 從而使視準(zhǔn)軸粗略水平 氣泡的移動(dòng)方向 與左手大拇指 右手的食指 運(yùn)動(dòng)的方向一致操作 如圖所示 腳螺旋順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)該端升高 逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)該端降低 氣泡移向高處 2020 4 20 24 操作 氣泡未居中而位于a處 則先按圖上箭頭所指的方向用兩手相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)腳螺旋 使氣泡移到b的位置 然后單獨(dú)轉(zhuǎn)動(dòng)另一腳螺旋使氣泡居中 如有偏差可重復(fù)進(jìn)行 圖2 14 2020 4 20 25 6 瞄準(zhǔn)水準(zhǔn)尺 目鏡對(duì)焦 先轉(zhuǎn)動(dòng)目鏡對(duì)光螺旋 使十字絲的成像清晰 粗略瞄準(zhǔn) 缺口 準(zhǔn)星 目標(biāo) 尺 三點(diǎn)一線 制動(dòng)望遠(yuǎn)鏡 物鏡調(diào)焦 對(duì)光 轉(zhuǎn)動(dòng)物鏡調(diào)焦螺旋 使目標(biāo)成像清晰則消除視差 精確照準(zhǔn) 轉(zhuǎn)動(dòng)水平微動(dòng)螺旋使目標(biāo)的中心與豎絲重合 或在豎絲附近 注意 瞄準(zhǔn)水準(zhǔn)尺時(shí)必須消除視差 2020 4 20 26 視差 觀測(cè)者的眼睛在目鏡端上下移動(dòng)時(shí) 物像與十字絲間有相對(duì)運(yùn)動(dòng)的現(xiàn)象 叫十字絲視差 簡(jiǎn)稱視差 視差產(chǎn)生的原因及消除的方法 產(chǎn)生視差的原因 尺像未正確落在十字絲分劃板平面上 消除的方法 重新調(diào)焦 物鏡 2020 4 20 27 精平 轉(zhuǎn)動(dòng)微傾螺旋使符合水準(zhǔn)管氣泡居中 影像符合 讀數(shù) 用十字絲橫絲切尺上的刻劃直接讀出米 分米和厘米數(shù) 并估讀出毫米數(shù) 保證每個(gè)讀數(shù)均為四位數(shù) 即使某位數(shù)是零也不可省略 讀數(shù)方法 由小到大的原則 倒像儀器時(shí)由上而下讀取 圖中的讀數(shù)為 1 258m 7 精平 讀數(shù) 符合 2020 4 20 28 五 自動(dòng)安平水準(zhǔn)儀 用設(shè)置在望遠(yuǎn)鏡內(nèi)的自動(dòng)補(bǔ)償器代替水準(zhǔn)管而自動(dòng)獲得水平視線的水準(zhǔn)儀 觀測(cè)時(shí) 用圓水準(zhǔn)器使儀器粗略整平后 點(diǎn)觸補(bǔ)償器按鈕 即可直接讀取水平視線讀數(shù) 具有觀測(cè)速度快 精度高等優(yōu)點(diǎn) 被廣泛應(yīng)用在各種等級(jí)的水準(zhǔn)測(cè)量中 補(bǔ)償器有一定的補(bǔ)償范圍 應(yīng)特別注意圓水準(zhǔn)器的氣泡居中要防止補(bǔ)償器貼靠周圍的部件 保證其處于正常工作狀態(tài) 2020 4 20 29 圖示 自動(dòng)安平水準(zhǔn)儀 Topcon系列 Leica型 2020 4 20 30 一 水準(zhǔn)路線的布設(shè)形式 1 4水準(zhǔn)測(cè)量的方法 水準(zhǔn)路線 水準(zhǔn)測(cè)量所經(jīng)過(guò)的路線 附合水準(zhǔn)路線 閉合水準(zhǔn)路線 支水準(zhǔn)路線 水準(zhǔn)網(wǎng) 2020 4 20 31 二 水準(zhǔn)測(cè)量的施測(cè)方法 前 后視折線 2020 4 20 32 圖2 22中 水準(zhǔn)點(diǎn)A為已知點(diǎn) 高程為51 903m B為待定高程的點(diǎn) 施測(cè)過(guò)程 高差 后視 前視hi ai bi 2020 4 20 33 水準(zhǔn)測(cè)量記錄手簿 記錄 計(jì)算 相關(guān)計(jì)算 8 2020 4 20 34 三 水準(zhǔn)測(cè)量的檢核 為了保證水準(zhǔn)測(cè)量成果的正確可靠 必須進(jìn)行檢核 檢核的方法主要有以下幾種 1 計(jì)算檢核2 測(cè)站檢核3 成果檢核 2020 4 20 35 在每一測(cè)段結(jié)束后或手簿上每一頁(yè)之末 必須進(jìn)行計(jì)算檢核 表中 1 a b h說(shuō)明高差的計(jì)算是正確的 2 HB HA h說(shuō)明高程的計(jì)算也是正確的 如不相等 則計(jì)算中必有錯(cuò)誤 應(yīng)進(jìn)行檢查 1 計(jì)算檢核 2020 4 20 36 2 測(cè)站檢核 通常采用以下兩種方法 1 變動(dòng)儀器高法 在一個(gè)測(cè)站上兩次置鏡 變動(dòng)儀高 0 1m 所得高差之差不超過(guò)容許值則認(rèn)為符合要求 并取其平均值作為最后結(jié)果 否則 必須重測(cè) 2 雙面尺法利用同一水準(zhǔn)尺紅面與黑面兩次測(cè)得高差 扣除一對(duì)尺常數(shù)差后 較差均在容許值范圍內(nèi) 則取其平均值作為該測(cè)站觀測(cè)高差 否則 需要檢查原因 重新觀測(cè) 具體水準(zhǔn)測(cè)量時(shí) 到底采用哪一種測(cè)站檢核方法 依據(jù) 測(cè)量規(guī)范 及實(shí)際情況確定 2020 4 20 37 將整個(gè)水準(zhǔn)路線的成果與理論值進(jìn)行比較 能檢測(cè)出多個(gè)測(cè)站的累計(jì)誤差如 溫度 風(fēng)力 儀器 大氣折光 尺子傾斜及轉(zhuǎn)點(diǎn)位置移動(dòng)等誤差的影響 方法 按水準(zhǔn)路線的布設(shè)形式求出高差閉合差并與限差 容許誤差 比較 高差閉合差 實(shí)測(cè)高差 理論高差 限差 3 成果檢核 2020 4 20 38 高差閉合差的計(jì)算 其大小在一定程度上反映了測(cè)量成果的質(zhì)量 不同路線 其閉合差計(jì)算公式不同 1 附合水準(zhǔn)路線 此種布設(shè)形式可以使成果得到可靠的檢核 高差閉合差 2 閉合水準(zhǔn)路線 此種布設(shè)形式亦可對(duì)成果進(jìn)行可靠的檢核 高差閉合差 3 支水準(zhǔn)路線 此種布設(shè)形式?jīng)]有可靠的成果檢核條件 進(jìn)行往返測(cè)或兩組并行測(cè)量往返測(cè) 兩組并測(cè) 2020 4 20 39 高差閉合差容許值 限差 其大小在一定程度上反映了測(cè)量成果的等級(jí)閉合差的數(shù)值應(yīng)該在容許值范圍內(nèi) 否則應(yīng)檢查原因 返工重測(cè)高差閉合差的容許值 一般用fh容表示 如圖根水準(zhǔn)測(cè)量 四等水準(zhǔn)測(cè)量 要求 表示觀測(cè)成果滿足精度要求 可分配 反之 應(yīng)檢查外業(yè)資料 甚至重測(cè) 式中 L 水準(zhǔn)路線長(zhǎng)度 以KM為單位n 為測(cè)站總數(shù) 2020 4 20 40 計(jì)算出高差閉合差和容許閉合差當(dāng)實(shí)際閉合差小于限差時(shí) 對(duì)其進(jìn)行調(diào)整 求出改正后的高差 求出待定水準(zhǔn)點(diǎn)的高程 熟悉表格計(jì)算形式 1 5水準(zhǔn)測(cè)量的成果計(jì)算 2020 4 20 41 一 附合水準(zhǔn)測(cè)量路線的成果計(jì)算 按圖根水準(zhǔn)測(cè)量的方法測(cè)得各測(cè)段的觀測(cè)高差和水準(zhǔn)路線的長(zhǎng)度BMA BMB為已知高程的水準(zhǔn)點(diǎn) BM1 BM2 BM3為待定高程的水準(zhǔn)點(diǎn) 通常采用表格計(jì)算的形式 記錄計(jì)算方式見下表 2020 4 20 42 2020 4 20 43 2020 4 20 44 1 高差閉合差和限差的計(jì)算 見上表輔助計(jì)算 可分配 高差閉合差的調(diào)整當(dāng)閉合差在容許值范圍內(nèi)時(shí) 可把閉合差分配到各測(cè)段的高差上 分配的原則 將閉合差反號(hào)按測(cè)站數(shù)或水準(zhǔn)路線長(zhǎng)度成正比分配到各測(cè)段的高差上 各測(cè)段的改正數(shù)與測(cè)站數(shù)或水準(zhǔn)路線的長(zhǎng)度成正比 計(jì)算各測(cè)段高差改正數(shù) 表中第6列 或 式中 vi 分配給第i測(cè)段高差的改正數(shù) Li ni 第i測(cè)段路線的長(zhǎng)度和測(cè)站數(shù) L n 水準(zhǔn)路線的總長(zhǎng)度和總測(cè)站數(shù) 2020 4 20 45 檢核 各段改正數(shù)的總和應(yīng)與高差閉合差的大小相等且符號(hào)相反 即 vi fh 例 如表中v1 32 8 2 3 9mm 記于表中第6列相應(yīng)行中 檢核 9 5 10 8 32mm vi fh 計(jì)算改正后高差 見表中第7列 計(jì)算待定點(diǎn)高程 見表中第8列 2020 4 20 46 二 閉合水準(zhǔn)測(cè)量路線的成果計(jì)算 閉合水準(zhǔn)路線可視為附合水準(zhǔn)路線的一個(gè)特例 閉合 高差閉合差 附合 高差閉合差 三 支水準(zhǔn)測(cè)量路線的成果計(jì)算 支水準(zhǔn)路線 往返或兩組并測(cè) 是閉合水準(zhǔn)路線特例 兩點(diǎn) 支水準(zhǔn)路線 應(yīng)將閉合差反號(hào)平均分配在往測(cè)和返測(cè)的實(shí)測(cè)高差上當(dāng)高差閉合差小于限差時(shí) 亦可 hi hi往 hi返 2 2020 4 20 47 例題 在A B間進(jìn)行往返水準(zhǔn)測(cè)量 已知HA 53 218m h往 0 165m h返 0 183m AB間路線長(zhǎng)L 2km 求改正后B點(diǎn)的高程 按圖根水準(zhǔn)測(cè)量精度要求計(jì)算 解 改正后返測(cè)高差 高差閉合差 容許高差閉合差 改正后往測(cè)高差 B點(diǎn)高程 2020 4 20 48 檢校的時(shí)間 購(gòu)進(jìn)儀器長(zhǎng)途運(yùn)輸項(xiàng)目開工出現(xiàn)問題檢校目的 使儀器各種軸系關(guān)系處于正常狀態(tài) 1 6水準(zhǔn)儀的檢驗(yàn)和校正 2020 4 20 49 一 微傾式水準(zhǔn)儀的檢驗(yàn)和校正 水準(zhǔn)儀的主要軸 線 視準(zhǔn)軸CC水準(zhǔn)管軸LL儀器豎軸VV圓水準(zhǔn)器軸L L 十字絲橫絲 中絲 軸線之間應(yīng)滿足的幾何條件L L VV橫絲 VVLL CC 2020 4 20 50 1 圓水準(zhǔn)器軸平行于儀器豎軸的檢驗(yàn)和校正 目的使L L VV 圓水準(zhǔn)器氣泡居中時(shí) 豎軸位于鉛垂位置 檢驗(yàn) 1 旋轉(zhuǎn)腳螺旋使圓水準(zhǔn)器氣泡居中 2 將望遠(yuǎn)鏡水平方向繞豎軸旋轉(zhuǎn)180 若氣泡仍居中 則L L VV 若氣泡偏離 則需進(jìn)行校正 2020 4 20 51 校正先用腳螺旋使氣泡向中央方向移動(dòng)偏離量的一半 稍松中間的固定螺絲 有的儀器無(wú)此螺絲 再用校正針撥動(dòng)圓水準(zhǔn)器的三個(gè)校正螺絲使氣泡居中 重復(fù)上述的檢驗(yàn)和校正 使儀器上部旋轉(zhuǎn)到任何位置氣泡都能居中為止 最后應(yīng)注意旋緊固定螺絲 2020 4 20 52 2 十字絲橫絲垂直于儀器豎軸的檢驗(yàn)和校正 目的使橫絲 VV 當(dāng)儀器粗略整平后 橫絲基本水平 用橫絲上任意位置所得讀數(shù)均相同 檢驗(yàn)水準(zhǔn)儀整平后 先用十字絲橫絲的一端切準(zhǔn)一個(gè)點(diǎn)狀目標(biāo)P 若P點(diǎn)始終在橫絲上移動(dòng) 說(shuō)明橫絲已與豎軸垂直 若P點(diǎn)移動(dòng)的軌跡離開了橫絲 則說(shuō)明橫絲與豎軸不垂直 需要校正 2020 4 20 53 校正打開十字絲分劃板的護(hù)罩 可見到三個(gè)或四個(gè)分劃板的固定螺絲松開這些固定螺絲用手轉(zhuǎn)動(dòng)十字絲分劃板座 使橫絲的另一端與目標(biāo)相切 反復(fù)試驗(yàn)使橫絲的兩端都能與目標(biāo)相切 則校正完成 最后旋緊所有固定螺絲 2020 4 20 54 3 i角誤差的檢驗(yàn)和校正 i角 水準(zhǔn)管軸和視準(zhǔn)軸在垂直面上的投影的夾角 交叉誤差 上述兩軸在水平面上投影的夾角 在等外水準(zhǔn)測(cè)量中可忽略其影響為使LL CC 兩軸在水平面和垂直面的投影都應(yīng)平行 i角檢驗(yàn) 是水準(zhǔn)儀檢校中最重要的一項(xiàng) i角檢驗(yàn)?zāi)康漠?dāng)水準(zhǔn)管氣泡符合時(shí) 視準(zhǔn)軸就處于水平位置 使讀數(shù)正確 2020 4 20 55 a2a2 a1 2020 4 20 56 檢驗(yàn)方法 在平坦之地選相距60 80m的A B兩點(diǎn) 在兩點(diǎn)打入木樁水準(zhǔn)儀置于I點(diǎn) A B兩點(diǎn)的中點(diǎn) 用雙儀高法測(cè)得AB兩點(diǎn)的高差h1 a1 b1把將儀器搬至II點(diǎn) 距B點(diǎn)略大于2米 測(cè)得A B兩點(diǎn)高差h2 a2 b2如果h2 h1 說(shuō)明水準(zhǔn)管軸與視準(zhǔn)軸平行 即i 0 如果h2 h1則說(shuō)明存在i角誤差 式中 h2 h1 a2 a2 兩點(diǎn)所測(cè)高差之差 DAB A B兩點(diǎn)間的距離 206265 當(dāng) 或i角為正時(shí) 視線向上傾斜 反之向下傾斜 對(duì)于DS3水準(zhǔn)儀 要求i角不大于20 否則應(yīng)進(jìn)行校正 2020 4 20 57 儀器在II處 用微傾螺旋使遠(yuǎn)點(diǎn)A的讀數(shù)從a2改變到a2 b2 h1 此時(shí)視準(zhǔn)軸處于水平位置 但水準(zhǔn)管也因隨之變動(dòng)而氣泡不再符合 用校正針撥動(dòng)水準(zhǔn)管一端的校正螺絲使氣泡符合 如下圖 則水準(zhǔn)管軸也處于水平位置 從而使水準(zhǔn)管軸平行于視準(zhǔn)軸 水準(zhǔn)管的校正螺絲 校正時(shí)先松動(dòng)左右兩校正螺絲 然后撥上下兩校正螺絲使氣泡符合 撥動(dòng)上下校正螺絲時(shí) 應(yīng)先松一個(gè)再緊另一個(gè)逐漸改正 當(dāng)最后校正完畢時(shí) 所有校正螺絲都應(yīng)適度旋緊 以上檢驗(yàn)校正要反復(fù)進(jìn)行 直到i角小于20 為止 校正方法 2020 4 20 58 2020 4 20 59 4 水準(zhǔn)管軸和視準(zhǔn)軸交叉誤差的檢驗(yàn)和校正 由于交叉誤差的影響較小 所以一般工程水準(zhǔn)測(cè)量中可不進(jìn)行此項(xiàng)檢驗(yàn) 對(duì)于精密水準(zhǔn)測(cè)量 則應(yīng)進(jìn)行交叉誤差的檢驗(yàn) 如果需要進(jìn)行這項(xiàng)檢驗(yàn)時(shí) 應(yīng)安排在i角檢驗(yàn)校正之前進(jìn)行 因?yàn)檫@兩項(xiàng)檢?；ハ嘤杏绊?但i角的檢校最為重要 應(yīng)在最后進(jìn)行 2020 4 20 60 二 自動(dòng)安平水準(zhǔn)儀的檢驗(yàn)和校正 自動(dòng)安平水準(zhǔn)儀應(yīng)滿足的條件圓水準(zhǔn)器軸平行儀器的豎軸 十字絲橫絲垂直豎軸 水準(zhǔn)儀在補(bǔ)償范圍內(nèi) 應(yīng)能起到補(bǔ)償作用 視準(zhǔn)軸經(jīng)過(guò)補(bǔ)償后應(yīng)與水平線一致 2020 4 20 61 2 自動(dòng)安平水準(zhǔn)儀的檢驗(yàn)和校正 前兩項(xiàng)的檢校與微傾式水準(zhǔn)儀的檢校方法完全相同 第三項(xiàng) 補(bǔ)償器 的檢驗(yàn)離水準(zhǔn)儀約50m處豎立水準(zhǔn)尺 儀器安置成如下位置 即使其中兩個(gè)腳螺旋的連線垂直于儀器到水準(zhǔn)尺連線的方向 用圓水準(zhǔn)器整平儀器 讀取水準(zhǔn)尺上讀數(shù) 四種情況 豎軸向前 后 左 右傾斜 下讀數(shù) 旋轉(zhuǎn)視線方向上的第三個(gè)腳螺旋 讓氣泡中心偏離圓水準(zhǔn)器零點(diǎn)少許 使豎軸向前稍傾斜 然后再次旋轉(zhuǎn)這個(gè)腳螺旋 使氣泡中心向相反方向重新整平儀器 用位于垂直于視線方向的兩個(gè)腳螺旋 先后使儀器向左右兩側(cè)傾斜 2020 4 20 62 儀器豎軸向前后左右傾斜時(shí)所得讀數(shù)與儀器整平時(shí)所得讀數(shù)之差不超過(guò)2mm 則可認(rèn)為補(bǔ)償器工作正常 否則應(yīng)檢查原因或送工廠修理 視準(zhǔn)軸經(jīng)過(guò)補(bǔ)償后應(yīng)與水平線一致 的檢校 若視準(zhǔn)軸經(jīng)補(bǔ)償后不能與水平線一致 則也構(gòu)成i角 產(chǎn)生讀數(shù)誤差 檢驗(yàn)方法與微傾式水準(zhǔn)儀i角的檢驗(yàn)方法相同校正校正十字絲 撥十字絲的校正螺絲 使A點(diǎn)的讀數(shù)從a2改變到a2 對(duì)于DS3水準(zhǔn)儀也應(yīng)使i角不大于20 2020 4 20 63 1 7水準(zhǔn)測(cè)量的誤差分析 為了保證測(cè)量成果的精度 需要分析研究產(chǎn)生誤差的原因 并采取措施消除或減小誤差的影響 主要的誤差來(lái)源 儀器觀測(cè)者外界條件 2020 4 20 64 一 儀器誤差 儀器校正后的殘余誤差 i角誤差 此項(xiàng)誤差與儀器至立尺點(diǎn)的距離成正比 在測(cè)量中 保持前視和后視的距離相等 可消除該項(xiàng)誤差 因某種原因某一測(cè)站的前視 或后視 距離較大 那么就在下一測(cè)站上使后視 或前視 距離較大 可使誤差得到補(bǔ)償 水準(zhǔn)尺的誤差尺長(zhǎng)誤差 尺長(zhǎng)變化 彎曲引起的誤差 通常限制彎曲度 施加改正數(shù)消除 刻劃誤差 刻劃不準(zhǔn)確引起的誤差 可施加改正數(shù)消除 零點(diǎn)誤差 尺底的刻劃值與理論值之差 可采用偶數(shù)站或使用一根水準(zhǔn)尺消除 2020 4 20 65 二 觀測(cè)誤差 氣泡居中的誤差氣泡居中的精度即水準(zhǔn)管的靈敏度 它主要決定于水準(zhǔn)管的分劃值 為了減小氣泡居中誤差的影響 應(yīng)對(duì)視線長(zhǎng)加以限制 觀測(cè)時(shí)應(yīng)盡量使氣泡精確地居中或符合 讀數(shù)誤差估讀的誤差與人眼的分辨能力 望遠(yuǎn)鏡的放大率以及視線的長(zhǎng)度有關(guān) 視差影響水準(zhǔn)尺傾斜誤差水準(zhǔn)尺傾斜會(huì)使讀數(shù)增大 裝有水準(zhǔn)器的水準(zhǔn)尺 搖尺法可消除 2020 4 20 66 三 外界條件的影響 儀器下沉和水準(zhǔn)尺下沉儀器下沉 后 前 前 后 的觀測(cè)程序 可減弱其影響 水準(zhǔn)尺下沉 往返測(cè) 可以減弱水準(zhǔn)尺下沉的影響 氣候的影響溫度的變化引起大氣折光變化造成尺像跳動(dòng) 烈日直曬儀器和大風(fēng)影響水準(zhǔn)管氣泡的整平 盡量選擇無(wú)風(fēng)的陰天進(jìn)行測(cè)量 2020 4 20 67 地球曲率的影響水準(zhǔn)測(cè)量應(yīng)根據(jù)水準(zhǔn)面來(lái)求出兩點(diǎn)的高差 但視準(zhǔn)軸是一直線 因此使讀數(shù)中含有由地球曲率引起的誤差 p P D2 2R 大氣折光的影響在一般大氣情況下 大氣折光誤差 是地球曲率誤差 p 的1 7 D2 14R 地球曲率與大氣折光的共同影響 f p 0 43D2 R若前后視距相等 該誤差可在計(jì)算高差時(shí)自行消除 3 地球曲率和大氣折光的影響 2020 4 20 68 地球曲率與大氣折光的共同影響 f p 0 43D2 R 地球曲率的影響P D2 2R 大氣折光 D2 14R 2020 4 20 69 2020 4 20 70 1 8精密水準(zhǔn)儀與水準(zhǔn)尺 一 精密水準(zhǔn)儀DS05 DS1均屬于精密水準(zhǔn)儀 精密水準(zhǔn)儀主要用于國(guó)家一 二等水準(zhǔn)測(cè)量以及建筑物沉降觀測(cè) 大型橋梁施工的高程控制 精密機(jī)械設(shè)備安裝等精密工程 精密水準(zhǔn)儀的構(gòu)造 與DS3水準(zhǔn)儀基本相同 也有微傾式和自動(dòng)安平式之分 不同之處 有光學(xué)測(cè)微器進(jìn)行尺讀數(shù) 2020 4 20 71 TrimbleDiNi電子水準(zhǔn)儀 LeicaDNA03 銦鋼尺 2020 4 20 72 二 精密水準(zhǔn)尺 銦鋼尺 其原理就是一根用銦鋼帶尺刻劃 并按一定條件固定在尺框內(nèi) 主要用于精密水準(zhǔn)測(cè)量 用銦鋼帶作刻劃讀數(shù)的基質(zhì) 熱膨脹系數(shù)較小 材料很貴 刻劃精度較高 固定銦鋼帶有講究 基本上是正好自由狀態(tài) 用手觸動(dòng)可以感覺到 綜合以上要素 銦鋼尺刻劃很嚴(yán)密 精度高 熱膨脹系數(shù)小 受外界溫度影響幾乎可以忽略 正常工作范圍內(nèi) 極限條件另論 所以 精密水準(zhǔn)測(cè)量首選該類尺子 2020 4 20 73 1 9電子水準(zhǔn)儀簡(jiǎn)介 一 電子水準(zhǔn)儀的原理及使用電子水準(zhǔn)儀又稱數(shù)字水準(zhǔn)儀 它是以自動(dòng)安平水準(zhǔn)儀為基礎(chǔ) 在望遠(yuǎn)鏡光路中增加了分光鏡和探測(cè) CCD 并采用條形碼標(biāo)尺和圖像處理電子系統(tǒng)采用條形碼標(biāo)尺 電子水準(zhǔn)儀使用 可以象普通自動(dòng)安平水準(zhǔn)儀一樣使用 組成 望遠(yuǎn)鏡 包括目鏡 物鏡 物鏡對(duì)光螺旋等 整平裝置 包括圓水準(zhǔn)器 腳螺旋等 顯示窗 操作鍵盤 包括數(shù)字鍵和各種功能鍵 串行接口 提手等輔助裝置 2020 4 20 74 2020 4 20 75 二 電子水準(zhǔn)儀的特點(diǎn)及應(yīng)用 特點(diǎn) 讀數(shù)客觀不存在誤讀 誤記問題 沒有人為讀數(shù)誤差精度高速度快測(cè)量時(shí)間與傳統(tǒng)儀器相比可以節(jié)省1 3左右效率高可實(shí)現(xiàn)內(nèi)外業(yè)一體化應(yīng)用前景 快速水準(zhǔn)測(cè)量 其工作效率可提高30 50 自動(dòng)沉降監(jiān)測(cè)機(jī)器 轉(zhuǎn)臺(tái)等的精密工業(yè)測(cè)量?jī)x器與計(jì)算機(jī)相連 可實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí) 自動(dòng)的連續(xù)高程測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)測(cè)量 地形測(cè)量 線路測(cè)量及施工放樣等 2020 4 20 76 三 橋梁高程控制測(cè)量 作用 建立本橋統(tǒng)一的高程基準(zhǔn) 高程放樣 竣工后 橋梁墩臺(tái)垂直變形監(jiān)測(cè)之需 一 布設(shè)形式及技術(shù)要求 水準(zhǔn)網(wǎng) 三角高程網(wǎng) 高程控制網(wǎng)的主要形式是水準(zhǔn)網(wǎng) 按 工程測(cè)量技術(shù)規(guī)范 規(guī)定 水準(zhǔn)測(cè)量分為一 二 三等 橋長(zhǎng) 1000m 一等水準(zhǔn)測(cè)量 垂直位移監(jiān)測(cè)之需 300m 橋長(zhǎng) 1000m 二等水準(zhǔn)測(cè)量 橋長(zhǎng) 300m 三等水準(zhǔn)測(cè)量 橋梁水準(zhǔn)點(diǎn)與線路水準(zhǔn)點(diǎn)連測(cè) 可低一 二個(gè)等級(jí) 2020 4 20 77 6 5高程控制測(cè)量 l高程控制測(cè)量 主要用精密水準(zhǔn)測(cè)量方法 l小區(qū)域高程控制測(cè)量 采用三 四等水準(zhǔn)測(cè)量 三角高程測(cè)量 一 三 四等水準(zhǔn)準(zhǔn)測(cè)量法 三 四等水準(zhǔn)測(cè)量是國(guó)家高程控制網(wǎng)的加密方法 也可用作小區(qū)域的首級(jí)高程控制 應(yīng)由二等水準(zhǔn)點(diǎn)上引測(cè) 其水準(zhǔn)點(diǎn) 可單獨(dú)埋設(shè)標(biāo)石 亦可與平面控制點(diǎn)共用 三 四等水準(zhǔn)測(cè)量的外業(yè) 和等外水準(zhǔn)測(cè)量的外業(yè)工作基本上一樣 2020 4 20 78 一 雙面尺法 強(qiáng)調(diào)兩點(diǎn) 黑面為主面 紅面為輔面 一對(duì)標(biāo)尺的紅面刻劃不相同 分別為4 687 4 787 兩根標(biāo)尺應(yīng)成對(duì)使用 2020 4 20 79 三等水準(zhǔn)測(cè)量一個(gè)測(cè)站上的觀測(cè)順序?yàn)?l第一步 后標(biāo)尺黑面 讀上 下 中三絲 讀數(shù)記錄在表6 11中 1 2 3 的位置 l第二步 前標(biāo)尺的黑面 讀上 下 中三絲 讀數(shù)記錄在表6 11中 4 5 6 的位置 l第三步 前標(biāo)尺的紅面 只讀中絲 讀數(shù)記錄在表6 11中 7 的位置 l第四步 后標(biāo)尺的紅面 也只讀中絲 讀數(shù)記錄在表6 11中 8 的位置 上述四步共8個(gè)讀數(shù) 觀測(cè)順序歸納為 后 前 前 后 四等水準(zhǔn)測(cè)量 精度較低 觀測(cè)順序 后 后 前 前 1 一個(gè)測(cè)站上的觀測(cè)順序 記錄 表6 11 2020 4 20 80 2 一個(gè)測(cè)站上的計(jì)算與檢核 表6 11 1 視距計(jì)算與檢核 l后視距離 9 1 2 100 l前視距離 10 4 5 100 l前后視距差 11 9 10 l視距差累計(jì) 12 本 上一站的 12 本站 11 l限差檢核 三等水準(zhǔn) 9 和 10 即視距均小于75m 11 即視距差小于3m 12 即視距差累計(jì)小于6m 四等水準(zhǔn) 9 和 10 即視距均小于100m 11 即視距差小于5m 12 即視距差累計(jì)小于10m 2020 4 20 81 2 同一根標(biāo)尺黑 紅面零點(diǎn)差檢核計(jì)算 表6 11 黑面中絲讀數(shù)加紅面尺底刻劃K 4 787或4 687 減去紅面中絲讀數(shù) 理論上應(yīng)為零 但由于誤差的影響 一般不為零 水準(zhǔn)測(cè)量中規(guī)定 l同一根標(biāo)尺黑 紅面尺底刻劃差值的檢核計(jì)算 2mm 三等 或 3mm 四等 2020 4 20 82 3 高差計(jì)算與檢核 表6 11 l黑面高差 15 3 6 l紅面高差 16 8 7 l檢核 17 15 16 0 10 14 13 3mm 三等 或 5mm 四等 兩根標(biāo)尺尺底紅面刻劃之差為 0 10 當(dāng)檢核符合要求后 計(jì)算 l平均高差 2020 4 20 83 3 測(cè)段計(jì)算與檢核表6 11 測(cè)段 兩水準(zhǔn)點(diǎn)之間為 l測(cè)段計(jì)算與檢核的內(nèi)容包括 測(cè)段總長(zhǎng)度 總高差和視距累差 總長(zhǎng)度計(jì)算 D 9 10 視距累差檢核 末站的 12 9 10 總高差計(jì)算與檢核 三 四等水準(zhǔn)測(cè)量成果的計(jì)算方法與步驟同第二章等外水準(zhǔn)測(cè)量 4 線路成果計(jì)算