第二章鐵路測(cè)量基本.ppt

,一、目的：獲得某點(diǎn)的高程；一般測(cè)高差，根據(jù)已知點(diǎn)的高程，求算未知點(diǎn)的高程二、方法：水準(zhǔn)測(cè)量（采用水準(zhǔn)儀和水準(zhǔn)尺根據(jù)水平視線測(cè)定兩點(diǎn)的高差，適用于平坦地區(qū)）三角高程測(cè)量（用經(jīng)緯儀和測(cè)距儀測(cè)定垂直角和距離，按照三角原理計(jì)算兩點(diǎn)間的高差，適用于非平坦地區(qū)）,21高程測(cè)量概述,水準(zhǔn)測(cè)量原理,用一條水平視線比較兩點(diǎn)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(diǎn)高程：,B點(diǎn)高程通過(guò)水準(zhǔn)儀的視線高程計(jì)算,為統(tǒng)一全國(guó)的高程系統(tǒng)，我國(guó)采用黃海平均海水面作為全國(guó)高程系統(tǒng)的基準(zhǔn)面，在該面上的任一點(diǎn)，其絕對(duì)高程為零(zeroelevation)。為確定這個(gè)基準(zhǔn)面，在青島設(shè)立國(guó)家水準(zhǔn)原點(diǎn)，經(jīng)測(cè)定，水準(zhǔn)原點(diǎn)的高程為72.260m,三、水準(zhǔn)原點(diǎn),1956黃海高程系統(tǒng)：根據(jù)（1950年1956年）的潮汐觀測(cè)資料1985年黃海高程系統(tǒng)：青島驗(yàn)潮站1952年1979年的潮汐觀測(cè)資料，1985年國(guó)家高程基準(zhǔn)已于1987年5月開(kāi)始啟用，1956年黃海高程系同時(shí)廢止。1985年國(guó)家高程基準(zhǔn)高程=1956年黃海高程-0.029m。,黃海高程系統(tǒng),從水準(zhǔn)原點(diǎn)出發(fā)，用一、二、三、四等水準(zhǔn)測(cè)量在全國(guó)范圍內(nèi)測(cè)定一系列水準(zhǔn)點(diǎn)的高程。（BM：benchmark）,四、水準(zhǔn)測(cè)量等級(jí),一、二等水準(zhǔn)測(cè)量稱(chēng)為“精密水準(zhǔn)測(cè)量”，是國(guó)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(bào)等提供數(shù)據(jù)。一般大、中城市都建立了獨(dú)立的二等水準(zhǔn)網(wǎng)作為本地區(qū)的高程基礎(chǔ)（高程系統(tǒng)）。,三、四等水準(zhǔn)測(cè)量直接為地形測(cè)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(zhǔn)點(diǎn),五、水準(zhǔn)面曲率對(duì)水準(zhǔn)測(cè)量的影響,如果距離相等，則影響抵消。,兩點(diǎn)間距離遠(yuǎn)或高差大，不可能安置一側(cè)儀器即可測(cè)得兩點(diǎn)間的高差，應(yīng)該在水準(zhǔn)路線中間加設(shè)若干個(gè)臨時(shí)的立尺點(diǎn)，稱(chēng)轉(zhuǎn)點(diǎn)（TP：TurningPoint），轉(zhuǎn)點(diǎn)的作用是傳遞高程。（測(cè)段、測(cè)站、轉(zhuǎn)點(diǎn)）,六、連續(xù)水準(zhǔn)測(cè)量：,一、水準(zhǔn)尺和尺墊1、用干燥優(yōu)質(zhì)木材、鋁材或玻璃鋼制成，長(zhǎng)度有2m、3m、5m；有整尺、折尺和塔尺。黑面尺：0000；紅面尺：（4687或4787：稱(chēng)零點(diǎn)差）2、尺墊：由平面為三角形的鑄鐵制成，下面有三個(gè)尖角，踩入土中，比較穩(wěn)定；上面有一突起的半球形。,22水準(zhǔn)儀和水準(zhǔn)尺,1、等級(jí)：按精度分為DS05，DS1，DS3，DS10。D：大地；S：水準(zhǔn)儀；下標(biāo)：每公里水準(zhǔn)測(cè)量的誤差，以毫米計(jì)。DS05，DS1：精密水準(zhǔn)儀；DS3，DS10：工程水準(zhǔn)儀或普通水準(zhǔn)儀,二、水準(zhǔn)儀,水準(zhǔn)尺和尺墊,水準(zhǔn)尺的刻劃,望遠(yuǎn)鏡（提供視線，讀出遠(yuǎn)處水準(zhǔn)尺上的讀數(shù)）水準(zhǔn)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(dòng)）,2、構(gòu)造：,望遠(yuǎn)鏡,圓水準(zhǔn)器,管水準(zhǔn)器（水準(zhǔn)管）,基座,DS3水準(zhǔn)儀,組成：物鏡和目鏡物鏡：倒立的實(shí)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(zhǔn)尺的讀數(shù)；上絲和下絲，又稱(chēng)視距絲：測(cè)定水準(zhǔn)儀到水準(zhǔn)尺的距離）,二、望遠(yuǎn)鏡：（瞄準(zhǔn)遠(yuǎn)處的目標(biāo)和讀數(shù)）,1、視準(zhǔn)軸：物鏡光心和十字絲交點(diǎn)的連線。,物鏡調(diào)焦螺旋：目標(biāo)清晰，精確瞄準(zhǔn)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(yuǎn)鏡內(nèi)的成像的位置隨著目標(biāo)的遠(yuǎn)近而改變，需要轉(zhuǎn)動(dòng)物鏡調(diào)焦螺旋移動(dòng)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(cè)者的眼睛上下、左右移動(dòng)時(shí)，發(fā)覺(jué)目標(biāo)像與十字絲之間有相對(duì)移動(dòng)，這種現(xiàn)象稱(chēng)“視差”。消除視差：轉(zhuǎn)動(dòng)目鏡調(diào)焦螺旋，十字絲清晰；轉(zhuǎn)動(dòng)物鏡物鏡調(diào)焦螺旋，目標(biāo)像清晰。,2、性能：放大率：通過(guò)望遠(yuǎn)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(yuǎn)鏡能夠分辨出兩個(gè)相鄰物點(diǎn)的能力。視場(chǎng)角：望遠(yuǎn)鏡所能看到的視野范圍。亮度：通過(guò)望遠(yuǎn)鏡所能看到物體的明亮程度。,水準(zhǔn)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(zhǔn)氣泡。水準(zhǔn)管的零點(diǎn)：水準(zhǔn)管表面刻有2mm間隔的分劃線，分劃線與水準(zhǔn)管的圓弧中點(diǎn)O對(duì)稱(chēng)，O點(diǎn)稱(chēng)為水準(zhǔn)管的零點(diǎn)。,三、水準(zhǔn)器（水準(zhǔn)管和圓水準(zhǔn)器）,1、水準(zhǔn)管：,水準(zhǔn)管軸：通過(guò)水準(zhǔn)管的零點(diǎn)作圓弧的切線，稱(chēng)水準(zhǔn)管軸。氣泡居中：氣泡的中點(diǎn)與水準(zhǔn)管的零點(diǎn)重合時(shí)，稱(chēng)氣泡居中。水準(zhǔn)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(diǎn)A，另一端用校正螺絲B、C把金屬管連在儀器上。,特點(diǎn)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(lèi)液體；留有一小圓氣泡。,2、圓水準(zhǔn)器,零點(diǎn)：容器頂蓋中央刻有小圈，小圈的中心是圓水準(zhǔn)器的零點(diǎn)。圓水準(zhǔn)器軸：通過(guò)零點(diǎn)的球面法線是圓水準(zhǔn)器的軸。（圓水準(zhǔn)器氣泡居中，圓水準(zhǔn)器軸位于鉛垂位置）,四、各級(jí)水準(zhǔn)儀的技術(shù)參數(shù),一、三角架：1、松開(kāi)3個(gè)制動(dòng)螺旋，伸縮架腿，三角架高度適當(dāng)，旋緊制動(dòng)螺旋；2、三角等距分開(kāi)，使架頭大致水平；3、取出水準(zhǔn)儀，放在架頭上，連接螺旋旋入水準(zhǔn)儀基座的螺孔內(nèi)；,23水準(zhǔn)儀的使用,粗略整平儀器，使圓水準(zhǔn)器氣泡居中。轉(zhuǎn)動(dòng)腳螺旋（和左手大拇指移動(dòng)方向一致）方法：兩手同時(shí)反方向轉(zhuǎn)動(dòng)兩個(gè)腳螺旋；再轉(zhuǎn)動(dòng)另一腳螺旋。,二、粗平,望遠(yuǎn)鏡對(duì)準(zhǔn)水準(zhǔn)尺，進(jìn)行目鏡和物鏡調(diào)焦，使十字絲和水準(zhǔn)尺像清晰1、轉(zhuǎn)動(dòng)目鏡，進(jìn)行調(diào)焦，十字絲清晰；2、準(zhǔn)星：照準(zhǔn)目標(biāo)，制動(dòng)螺旋；3、調(diào)焦螺旋：物象清晰；4、微動(dòng)螺旋：十字絲豎絲照準(zhǔn)水準(zhǔn)尺。,三、瞄準(zhǔn),微傾螺旋，水準(zhǔn)管氣泡居中。,四、精平,十字絲中絲在水準(zhǔn)尺上的讀數(shù):0.858m0858mm,五、讀數(shù),0797,0900,一、水準(zhǔn)點(diǎn)：永久性和臨時(shí)性永久性：混凝土制成標(biāo)識(shí)，標(biāo)識(shí)頂部有金屬標(biāo)志，頂部標(biāo)志該點(diǎn)的高程。臨時(shí)性：大木樁打入地面，樁頂釘入鐵釘。,24水準(zhǔn)測(cè)量的方法,在水準(zhǔn)點(diǎn)之間進(jìn)行水準(zhǔn)測(cè)量所經(jīng)過(guò)的路線，稱(chēng)水準(zhǔn)路線。分類(lèi)：1、閉合水準(zhǔn)路線：從某一已知高程的水準(zhǔn)點(diǎn)出發(fā)，經(jīng)過(guò)若干待定的水準(zhǔn)點(diǎn)1、2、3、4進(jìn)行水準(zhǔn)測(cè)量，最后仍回到原水準(zhǔn)點(diǎn)，稱(chēng)閉合水準(zhǔn)路線。（各相鄰點(diǎn)間高差的總和理論為零，可以作為觀測(cè)正確性的檢核）,二、水準(zhǔn)路線,2、附和水準(zhǔn)路線：從一已知高程的水準(zhǔn)點(diǎn)出發(fā)，沿各高程待定的水準(zhǔn)點(diǎn)進(jìn)行水準(zhǔn)測(cè)量，最后附和到另一個(gè)已知高程的水準(zhǔn)點(diǎn)。（高差總和理論等于兩端已知點(diǎn)間的高差）,3、支水準(zhǔn)路線：從一個(gè)已知高程的水準(zhǔn)點(diǎn)出發(fā)，沿各高程待定的水準(zhǔn)點(diǎn)進(jìn)行水準(zhǔn)測(cè)量，其路線既不閉合也不附和，稱(chēng)支水準(zhǔn)路線。,（往返測(cè)量，往測(cè)高差與返測(cè)高差的總和絕對(duì)值相等，符號(hào)相反?？梢酝ㄟ^(guò)往返測(cè)量徠檢核）,1、方法：起始點(diǎn)立后視尺；選轉(zhuǎn)點(diǎn)立前視尺；中間架水準(zhǔn)儀；前視尺不動(dòng)；后視尺前移；中間架水準(zhǔn)儀。,三、施測(cè)方法,2、水準(zhǔn)測(cè)量記錄手簿,測(cè)站,測(cè)點(diǎn),水準(zhǔn)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(jì)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(zhǔn)測(cè)量的檢核,1、計(jì)算檢核：habHBHA,2、測(cè)站檢核：變儀器高法（高差容許值：6mm）雙面尺法（水準(zhǔn)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(zhǔn)路線）附和水準(zhǔn)路線：理論：hH終H起實(shí)際：hH終H起高程閉合差：fhh（H終H起）,閉合水準(zhǔn)路線：理論：h0；實(shí)際：h0高程閉合差：fhh,支水準(zhǔn)路線：理論：h往h返實(shí)際：h往h返高程閉合差：fhh往h返（往返測(cè)量）fhh1h2（并行測(cè)量）,一、高程閉合差計(jì)算：閉合水準(zhǔn)路線上各點(diǎn)之間的高差代數(shù)和理論上應(yīng)等于零；附和水準(zhǔn)路線各點(diǎn)之間高差代數(shù)和應(yīng)等于兩個(gè)水準(zhǔn)點(diǎn)的高程差值；支水準(zhǔn)路線往返測(cè)量的高差代數(shù)和應(yīng)等于零。但由于測(cè)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(zhǔn)測(cè)量?jī)?nèi)業(yè),閉合水準(zhǔn)路線,附和水準(zhǔn)路線,支水準(zhǔn)路線,高程閉合差計(jì)算,容許高程閉合差,（1）存在閉合差的原因：測(cè)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(zhǎng)度或測(cè)站數(shù)的增加而增加的）,水準(zhǔn)測(cè)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(duì)高差進(jìn)行改正，即改正數(shù)的計(jì)算。計(jì)算原則：反符號(hào)、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(hào)相反。,如果符合限差要求，進(jìn)行內(nèi)業(yè)計(jì)算例：一條附和水準(zhǔn)路線的野外觀測(cè)數(shù)據(jù)如下：,二、水準(zhǔn)測(cè)量的內(nèi)業(yè)計(jì)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(jì)算：fhh（HBHA）2.741(59.03956.345)=+0.047mfh20秒時(shí)，需要進(jìn)行校正）,校正：,一、儀器誤差(一)視準(zhǔn)軸與水準(zhǔn)管軸不平行引起的誤差(二)調(diào)焦引起的誤差(三)水準(zhǔn)尺的誤差二、觀測(cè)誤差(一)氣泡居中誤差(二)估讀水準(zhǔn)尺分劃的誤差(三)扶水準(zhǔn)尺不直的誤差,26水準(zhǔn)測(cè)量的誤差分析和注意事項(xiàng),三、外界環(huán)境的影響(一)儀器下沉和水準(zhǔn)尺下沉的誤差1.儀器下沉的誤差2.