測量學3水準測量課件

1、測量學3水準測量PPT課件第三章第三章 水準測量水準測量3-1 3-1 水準測量原理水準測量原理3-2 3-2 水準測量的儀器和工具水準測量的儀器和工具3-3 3-3 水準儀的使用水準儀的使用3-4 3-4 水準測量的外業(yè)水準測量的外業(yè)3-5 3-5 水準測量的內(nèi)業(yè)水準測量的內(nèi)業(yè)3-6 3-6 數(shù)字水準儀簡介數(shù)字水準儀簡介復習思考題測量學3水準測量PPT課件第三章第三章 水準測量水準測量 地面點的位置是用平面坐標和高程來確定的。測量地面上各點高程的工作，稱為高程測量。高程測量可分為水準測量、三角高程測量和氣壓高程測量三類。3-1 3-1 水準測量的原理水準測量的原理 水準測量是利用一條水平視線

2、，并借助水準尺，測定地面兩點間的高差，這樣就可由已知點的高程推算出未知點的高程。如圖所示，欲測定A、B兩點間的高差h，可在A、B兩點上分別豎立帶有刻劃的水準尺，并在A、B兩點之間安置一臺能提供一條水平視線的水準儀。根據(jù)水準儀的水平視線，在A點尺上讀數(shù)，設為a;在B點尺上讀數(shù)，設為b;則A、B兩點間的高差為： hAB=a-b。測量學3水準測量PPT課件第三章第三章 水準測量水準測量測量學3水準測量PPT課件第三章第三章 水準測量水準測量 如果水準測量是由A到B進行的，如圖中的箭頭所示，由于A點為已知高程點，故A點尺上讀數(shù)a稱為后視讀數(shù)；B點為欲求高程的點，則B點尺上讀數(shù)b為前視讀數(shù)。高差等于后視

3、讀數(shù)減去前視讀數(shù)。 高差的符號有正有負。當高差為正值時，表示前視點B高于后視點A；當高差為負時，表示前視點B低于后視點A。所以計算高差時，一定要用后視讀數(shù)減去前視讀數(shù)，次序不能顛倒。 有了高差，就可根據(jù)A點高程求得B點高程，即： HB=HA+hAB=HA+(a-b) 高程測量的實質就是測量高差。 另外還可通過儀器的視線高Hi計算B點的高程，即： Hi=HA+a HB=Hi-b測量學3水準測量PPT課件第三章第三章 水準測量水準測量3-2 3-2 水準測量的儀器和工具水準測量的儀器和工具 水準測量所使用的儀器為水準儀，工具為水準尺和尺墊。 我國將水準儀按其精度劃分為四個等級：、和DS10。字母D

4、和S分別為“大地測量”和“水準儀”漢語拼音的第一個字母，其后面的數(shù)字代表儀器的測量精度。工程測量中廣泛使用的是DS3級水準儀。測量學3水準測量PPT課件第三章第三章 水準測量水準測量一、一、 水準儀水準儀 水準儀是能夠提供水平視線的儀器，主要由望遠鏡、水準器和基座三部分組成。 望遠鏡的主要用途是瞄準目標并在水準尺上讀數(shù)。它包括物鏡1、十字絲2、對光透鏡3和目鏡4等四個部分。十字絲是照準尺子和讀數(shù)用的。它是刻在玻璃板上的兩條相互垂直的細絲，豎向的一條稱為豎絲，橫向的一條長絲稱為橫絲(又稱中絲)，橫絲上下還有兩條對稱的短絲是用來測量距離的，稱為視距絲。十字絲中心(或稱十字絲交點)和物鏡和光心的連線

5、，稱為視準軸。測量學3水準測量PPT課件第三章第三章 水準測量水準測量測量學3水準測量PPT課件第三章第三章 水準測量水準測量(二) 水準器 水準器是用來指示視準軸是否水平或儀器豎軸是否豎直的裝置。水準器分為圓水準器和管水準器兩種。圓水準器裝在基座上，供粗略整平之用；管水準器裝在望遠鏡旁，供精確整平視準軸之用。 管水準器又稱水準管，是由一個內(nèi)壁研磨成圓弧的玻璃管制成的。水準管上一般刻有間隔為2 mm的分劃線，分劃線的中點O，稱為水準管零點。水準管內(nèi)充滿酒精或乙醚，中間有一氣泡。通過零點作水準管圓弧的切線，稱為水準管軸。當氣泡兩端對稱于圓弧上中點O時，氣泡即居中，此時水準管軸也就水平了。水準管上

6、每2 mm分劃所對應的圓心角，稱為水準管分劃值。分劃值越小，則水準管越靈敏。測量學3水準測量PPT課件第三章第三章 水準測量水準測量為了提高目估水準管氣泡居中的精度，微傾式水準儀的水準管上方都裝有由三塊棱鏡組成的復合棱鏡系統(tǒng)。兩個棱鏡的側面所在的平面通過水準管的縱軸線，第三塊棱鏡為45的直角棱鏡，其底為等腰直角三角形，一個直角面與左右兩棱鏡的側面相靠或互相平行。它把水準管兩端半個氣泡的像，經(jīng)過三次全反射，進入望遠鏡旁的放大鏡內(nèi)。如果氣泡居中，則氣泡兩端的兩個半邊影像即合二為一，如果氣泡不居中，則氣泡的兩個半邊影像不符合。測量學3水準測量PPT課件第三章第三章 水準測量水準測量二、 水準尺 水準

7、尺是水準測量時使用的標尺，是水準測量的重要工具之一，其質量的好壞將直接影響到水準測量的精度。因此，水準尺通常用干燥不易變形的木質材料或玻璃鋼制成。地面水準測量常用的水準尺有直尺和塔尺兩種。直尺按長度有2 m和3 m兩種，塔尺的長度為5 m，尺上的刻劃一般1 cm一格，并在分米處注記。塔尺多用于地形測量，雙面尺多用于三、四等水準測量。雙面尺的一面采用黑白相間刻劃，稱黑面尺或主尺，另一面采用紅白相間刻劃，稱紅面尺或副尺。雙面尺必須成對使用，兩根尺黑面的起始讀數(shù)為零，而紅面的起始讀數(shù)則分別為4.687 m和4.787 m。測量學3水準測量PPT課件第三章第三章 水準測量水準測量三、 尺墊 有時兩個水

8、準點之間的距離較遠或高差較大，直接測定其高差有困難時，應在中間設立若干個中間點(稱為轉點)傳遞高差。而尺墊是在轉點處放置水準尺用的。尺墊用生鐵鑄成，一般為三角形，中間有一突起的半球體，下方有三個支腳。使用時用力將尺墊的三個支腳踩入土中，以防下沉，上方突起的半球形頂點作為豎立標尺和標志轉點之用。測量學3水準測量PPT課件第三章第三章 水準測量水準測量3-3 水準儀的使用 水準儀的正確操作程序包括儀器安置、粗略整平、瞄準、精確整平和讀數(shù)等。一、一、 安置水準儀安置水準儀 打開三腳架并使其高度適中，目估使架頭大致水平，然后將三腳架尖踩入土中，將水準儀用中心螺旋固定于三腳架頭上。測量學3水準測量PPT

9、課件第三章第三章 水準測量水準測量二、二、 粗略整平粗略整平( (粗平粗平) ) 粗略整平工作是用腳螺旋將圓水準器的氣泡調整居中。先將圓水準器放在適當位置，然后用雙手同時向內(nèi)或向外(即以相反方向)旋轉腳螺旋，使一個升高、一個降低。當氣泡未居中而處于a處；同時按圖上箭頭所示向內(nèi)旋轉1、2兩個腳螺旋，使氣泡由a移動到b處；再轉動腳螺旋3，使氣泡居中。這項工作要反復進行，直至儀器旋轉到任何方向，氣泡都居中為止。在整平的過程中，須記住左手拇指規(guī)則：“左手拇指旋轉腳螺旋的運動方向，就是氣泡移動的方向”，不可盲目地轉動腳螺旋。測量學3水準測量PPT課件第三章第三章 水準測量水準測量測量學3水準測量PPT課

10、件第三章第三章 水準測量水準測量三、三、 瞄準水準尺瞄準水準尺 (1) 在瞄準水準尺之前，先進行目鏡對光。把望遠鏡對著明亮的背景(如白墻或天空等)，轉動目鏡對光螺旋，使十字絲成像清晰。 (2) 松開制動螺旋，轉動望遠鏡，利用望遠鏡筒上的缺口和準星，瞄準水準尺，然后再擰緊制動螺旋。 (3) 轉動物鏡對光螺旋進行對光，使尺子的影像看得十分清晰，并轉動微動螺旋，使尺子的像靠近十字絲豎絲的一側，以便于讀數(shù)。 (4) 消除視差。為了檢查對光質量，可用眼睛在目鏡后上下微微晃動，若發(fā)現(xiàn)十字絲與目標影像有相對運動，則說明物像平面與十字絲平面不重合，這種現(xiàn)象稱為視差。視差對觀測成果的精度影響很大，必須加以消除。

11、消除方法是重新對光，直到眼睛上下移動，水準尺讀數(shù)不變。測量學3水準測量PPT課件第三章第三章 水準測量水準測量測量學3水準測量PPT課件第三章第三章 水準測量水準測量四、四、 精確整平精確整平( (精平精平) ) 用水準管作精確整平。因水準管靈敏度比較高，每當望遠鏡轉到不太水平的另一個方向時，水準管氣泡必然會偏離中央，因此必須再一次調整微傾螺旋，使氣泡兩端的影像符合，然后才能在尺子上讀數(shù)。測量學3水準測量PPT課件第三章第三章 水準測量水準測量五、五、 讀數(shù)讀數(shù) 在望遠鏡視線精確水平后的瞬間，應立即利用中絲在尺上讀數(shù)。由于尺子在望遠鏡中的像是倒立像，所以應從上向下讀數(shù)(即從小數(shù)往大數(shù)讀)，并估

12、讀至毫米。必須讀出四個數(shù)字。讀數(shù)完畢后應再檢查一下水準管氣泡是否仍然居中。 每次讀數(shù)時水準儀的視線必須是嚴格水平的。但視準軸是否水平，是根據(jù)水準管氣泡是否居中來判定的，所以水準儀應首先滿足“水準管軸平行于視準軸”這個必要條件。測量學3水準測量PPT課件第三章第三章 水準測量水準測量3-4 3-4 水準測量的外業(yè)水準測量的外業(yè)一、一、 水準測量的實施水準測量的實施 水準測量通常是從一個已知高程的水準點開始，按照一定的水準路線，引測出所需各點的高程。當兩個水準點相距較遠或高差較大時，若只安置一次儀器，就不能測出這兩點間的高差。為此，就需要連續(xù)多次安置儀器以測出兩點間的高差。如圖所示，在A、B之間設

13、立若干個中間立尺點，這些中間立尺點稱為轉點，將AB分成n段，分別測出每段的高差h、hhn，則A、B兩點間的高差是各高差之和。測量學3水準測量PPT課件第三章第三章 水準測量水準測量h1=a1-b1 h2=a2-b2 hn=an-bn hAB=h1+h2+hn=h 可用下式進行高差計算正確性的檢核： hAB=(a1-b1)+(a2-b2)+ +(an-bn)= a-b 如果A為已知高程點，其高程為H，則B點高程為：HB=HA+hAB=HA+a-b測量學3水準測量PPT課件第三章第三章 水準測量水準測量設A點的高程為132.815m，求B點高程。為此，必須首先測出各段(圖中為5段)的高差。在A點立

14、水準尺，離A點約50-80 m (最大不超過100m)處安置水準儀，讓另一扶尺員在觀測前進方向選轉點1，在1點上安放尺墊并在尺墊上立尺。選轉點時，可用步測的方法，盡量使前視、后視距離大致相同（這樣可以消除因視準軸與水準管軸不平行而引起的誤差)。然后，后視A點水準尺，得到后視讀數(shù)a1.890m，再前視轉點1，得前視讀數(shù)b1.145m，把它們均記入水準測量外業(yè)記錄手簿中，后視讀數(shù)減去前視讀數(shù)得到高差為+0.745m，記入高差欄內(nèi)。此為一個測站上的工作。保持轉點1上的水準尺不動，把A點上的水準尺移到轉點2，儀器安置在轉點1和轉點2之間，同法進行觀測和計算，依次測到B點。在計算過程中，點1、24僅起傳

15、遞高程的作用，由于地面無固定標志，所以無需算出高程。測量學3水準測量PPT課件第三章第三章 水準測量水準測量3-5 3-5 水準測量的內(nèi)業(yè)水準測量的內(nèi)業(yè) 水準測量外業(yè)工作結束后，要檢查外業(yè)手簿，確認無誤后，再轉入內(nèi)業(yè)計算。水準測量內(nèi)業(yè)計算的內(nèi)容，包括水準路線閉合差的計算和分配以及水準點高程的計算。一、一、 水準路線閉合差的計算水準路線閉合差的計算 水準測量工作是在野外進行的，由于各種外界因素的影響，測量成果中不可避免地含有一定的誤差甚至錯誤，所以對水準測量成果要進行檢核。由于誤差的存在，水準測量的實測高差與其理論值往往不相符合，其差值稱為水準路線的閉合差。測量學3水準測量PPT課件第三章第三章

16、 水準測量水準測量1 閉合水準路線閉合差的計算 如圖所示，A點是一個高程已知的水準點。由A點出發(fā)，經(jīng)待定高程點1、2、3，最后又回到A點，這種水準路線稱為閉合水準路線。顯然，閉合水準路線高差的代數(shù)和在理論上應等于零，即： h測=0 如不為零，則不為零的數(shù)值為高差閉合差fh,即 fh=h1+h2+h3+h4=h測 高差閉合差可用來衡量測量成果的精度，它有一個允許值。對于等外水準測量來說，高差閉合差的允許值為： 若高差閉合差fh不超過fh允，說明觀測成果合格；否則應檢查原因，返工重測。測量學3水準測量PPT課件第三章第三章 水準測量水準測量2 附合水準路線閉合差的計算 如圖所示，A、B兩點是高程已

17、知的水準點。由A點出發(fā)，經(jīng)待定高程點1、2、3，最后附合到B點，這種水準路線稱為附合水準路線。顯然，所有測段高差的代數(shù)和，應等于A、B兩點間的已知高差，如不相等，則其差值即為高差閉合差fh，即： fh=h1+h2+h3+h4-(HB-HA)= h測-(HB-HA) 如寫成通式，則為：fh=h測-(HB-HA) 高差閉合差的允許值計算同前。式中L為A、B兩點間的距離，以公里為單位。測量學3水準測量PPT課件第三章第三章 水準測量水準測量3 支水準路線高差閉合差的計算如圖所示，A點是高程已知的水準點。由A點出發(fā)，經(jīng)待定高程點1、2到待定高程點3，這種水準路線稱為支水準路線。支水準路線沒有已知點作為

18、檢核，所以一般需要進行往返觀測，即從A點測至3點稱為往測，再從3點返測至A點。從理論上講，往測高差總和h往與返測高差總和h返絕對值相等，符號相反，它們的代數(shù)和應等于零。由此可得支水準路線往、返測高差閉合差計算公式為： fh=h往+h返 支水準路線高差閉合差的允許值同，但式中L取支水準路線的單程距離，以公里為單位。測量學3水準測量PPT課件第三章第三章 水準測量水準測量測量學3水準測量PPT課件第三章第三章 水準測量水準測量二、二、 水準路線閉合差的分配水準路線閉合差的分配 當|fh|fh允|時，應對fh進行合理的分配。支水準路線高差閉合差的分配方法是：把各段往返高差的絕對值取平均值，并按往測方向取高差的正負號即可。 閉(附)合水準路線高差閉合差的分配，一般是按與測站數(shù)成正比將閉合差反號分配到各測段高差中，或按與路線的長度成正比分配閉合差。設第i測段的改正數(shù)為vi，則根據(jù)上述法則，有： 式中n為所有測段測站數(shù)總和；ni為第i測段的測站數(shù)；L為水準路線總長， km；li為第i測段長度，km。 閉合差分配后，可用下式檢：v=-fh測量學3水準測量PPT課件第三章第三章 水準測量水準測量三、三、 水準點高程的計算水準點高程的計算 消除閉合差后，即可根據(jù)已知水