《測(cè)量學(xué)》第二章水準(zhǔn)測(cè)量培訓(xùn)講義PPT

第二章水水準(zhǔn)準(zhǔn)測(cè)量教學(xué)要求求：（1）掌握水水準(zhǔn)測(cè)量量原理、、水準(zhǔn)儀儀的構(gòu)造造與使用用、水準(zhǔn)準(zhǔn)測(cè)量的的施測(cè)、、水準(zhǔn)儀儀的檢驗(yàn)驗(yàn)和校正、三四四等水準(zhǔn)準(zhǔn)測(cè)量。。（2）了解自自動(dòng)安平平水準(zhǔn)儀儀、精密密水準(zhǔn)儀儀和精密密水準(zhǔn)尺尺第二章重重難難點(diǎn)重點(diǎn)：水準(zhǔn)測(cè)量量的原理理水準(zhǔn)儀的的使用水準(zhǔn)測(cè)量量的方法法及成果果整理三四等水水準(zhǔn)測(cè)量量難點(diǎn)：三四等水水準(zhǔn)測(cè)量量高程測(cè)量量概述高程測(cè)量量的方法法：水準(zhǔn)測(cè)量量三角高程程測(cè)量氣壓高程程測(cè)量。。高程系統(tǒng)統(tǒng)采用“1985年國(guó)家高高程基準(zhǔn)準(zhǔn)”§2-1水準(zhǔn)測(cè)量量原理1、水準(zhǔn)測(cè)測(cè)量的原原理水準(zhǔn)測(cè)量量的原理理：是利用水水準(zhǔn)儀(level)提供的水水平視線線(horizontalsight)，讀取豎豎立于兩兩個(gè)點(diǎn)上上的水準(zhǔn)準(zhǔn)尺(levelingstaff)上的讀數(shù)數(shù)，來(lái)測(cè)測(cè)定兩點(diǎn)點(diǎn)間的高高差，再再根據(jù)已已知點(diǎn)高高程計(jì)算算未知點(diǎn)點(diǎn)高程2、基本概概念后視點(diǎn)后視讀數(shù)數(shù)前視點(diǎn)前視讀數(shù)數(shù)測(cè)站3、高程的的計(jì)算方方法①高差法②視線高高法§2-2水準(zhǔn)儀和和水準(zhǔn)尺尺水準(zhǔn)測(cè)量量所用的的儀器為為水準(zhǔn)儀，工具有有水準(zhǔn)尺和和尺墊水準(zhǔn)儀按按其精度度可以分分為等四四個(gè)等級(jí)級(jí)：水準(zhǔn)儀按按其構(gòu)造造可以分分為以下下4類：激光水準(zhǔn)準(zhǔn)儀電電子水準(zhǔn)準(zhǔn)儀自動(dòng)安平平水準(zhǔn)儀儀微微傾傾式水準(zhǔn)準(zhǔn)儀一、水準(zhǔn)準(zhǔn)儀的構(gòu)構(gòu)造水準(zhǔn)儀主主要由三三個(gè)部分分組成：：望遠(yuǎn)鏡、、水準(zhǔn)器器、基基座1、望遠(yuǎn)鏡鏡望遠(yuǎn)鏡主主要由四四大光學(xué)學(xué)部件組組成：物物鏡、調(diào)調(diào)焦透鏡鏡、十字字絲分劃劃板、目目鏡，另另外還包包括一些些調(diào)節(jié)螺螺旋。十字絲的的交點(diǎn)與與物鏡光光心的連連線，稱稱為視準(zhǔn)軸成像原理理b’a’C1AB1b234aC22、水準(zhǔn)器器1）管水準(zhǔn)準(zhǔn)器管水準(zhǔn)器器軸：過(guò)零點(diǎn)點(diǎn)做內(nèi)圓圓弧的切切線LL分劃值τ″：2mm弧長(zhǎng)所對(duì)對(duì)的圓心心角τ″=2/R××ρ″=20″″/2mm用微傾螺螺旋調(diào)節(jié)節(jié)作用：精平儀器器2)圓水準(zhǔn)器器圓水準(zhǔn)器器軸：過(guò)圓水準(zhǔn)準(zhǔn)器零點(diǎn)點(diǎn)的球面面法線L0L0。分劃值τ：一般為8′～10′′R愈大，τ愈小，水水準(zhǔn)管的的精度愈愈高作用：粗平儀器器3、基座基座的作作用是支支承儀器器的上部部，用中中心螺旋旋將基座座連接到到三腳架架上主要作用用：調(diào)節(jié)節(jié)圓水準(zhǔn)準(zhǔn)氣泡二、水準(zhǔn)準(zhǔn)尺和尺尺墊水準(zhǔn)尺的的種類直尺塔尺折尺銦剛尺長(zhǎng)度2-5m尺墊尺墊是在在轉(zhuǎn)點(diǎn)處處放置水水準(zhǔn)尺用用的三、水準(zhǔn)儀的的軸系及及關(guān)系軸系視準(zhǔn)軸CC管水準(zhǔn)器器軸LL圓水準(zhǔn)器器軸L0L0豎軸VV滿足的關(guān)關(guān)系圓水準(zhǔn)器器軸平行行于儀器器豎軸L0L0‖VV水準(zhǔn)管軸軸應(yīng)平行行于視準(zhǔn)準(zhǔn)軸LL‖CC十字絲橫橫絲應(yīng)垂垂直與儀儀器豎軸軸四、自動(dòng)動(dòng)安平水水準(zhǔn)儀自動(dòng)安平平水準(zhǔn)儀儀：用補(bǔ)償器器代替水水準(zhǔn)器，，能使儀儀器的視視準(zhǔn)軸，，在1～2秒鐘內(nèi)自自動(dòng)、精精確、可可靠地安安放在水水平位置置。滿足條件件：fα=sβ=zz0§2-3水準(zhǔn)儀的的使用微傾水準(zhǔn)準(zhǔn)儀的使使用安置儀器器粗平瞄準(zhǔn)精平讀數(shù)自動(dòng)安平平水準(zhǔn)儀儀的使用用安置儀器器粗平瞄準(zhǔn)讀數(shù)視差視差出現(xiàn)現(xiàn)的現(xiàn)象象：尺像像晃動(dòng)，，讀數(shù)不不準(zhǔn)。產(chǎn)生視差差的原因因：尺像像沒(méi)有準(zhǔn)準(zhǔn)確落在在十字絲絲面上。。消除視差差的方法法：重新新調(diào)節(jié)目目鏡和物物鏡，進(jìn)進(jìn)行仔細(xì)細(xì)對(duì)光。。§2-4水準(zhǔn)測(cè)量量的一般般方法一、水準(zhǔn)準(zhǔn)點(diǎn)BM（BenchMark）二、水準(zhǔn)準(zhǔn)測(cè)量的的實(shí)施水準(zhǔn)測(cè)量量的實(shí)施施測(cè)站、測(cè)測(cè)點(diǎn)、轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)點(diǎn)TPh1=a1-b1h2=a2-b2………..hn=an-bnΣh=ΣΣa-ΣΣb三、水準(zhǔn)路線線水準(zhǔn)路線線：在水水準(zhǔn)點(diǎn)之之間進(jìn)行行水準(zhǔn)測(cè)測(cè)量所經(jīng)經(jīng)過(guò)的路路線，稱稱為水準(zhǔn)準(zhǔn)路線。。包括：附合水準(zhǔn)準(zhǔn)路線、、閉合水水準(zhǔn)路線線和支水水準(zhǔn)路線線。高差閉合合差fh定義：一一條水準(zhǔn)準(zhǔn)路線高高差測(cè)量量值之和和與高差差理論值值之和的的差值fh＝∑h測(cè)－∑h理附合：fh＝∑h測(cè)－（H終－H起）閉合：fh＝∑h測(cè)支水準(zhǔn)：：fh＝∑h往＋∑h返等外高差差閉合差差限差：：四、水準(zhǔn)準(zhǔn)測(cè)量的的校核方方法1、計(jì)算校校核：：Σh=ΣΣa-ΣΣb2、測(cè)站校校核：變儀器高高法雙面尺法法3、成果檢檢核：按三種路路線形式式|fh|≤≤|fh允|成果合格格|fh|≥|fh允|成果不合合格，返返工重測(cè)測(cè)五觀觀測(cè)、記記錄、計(jì)計(jì)算測(cè)站測(cè)站后視讀數(shù)前視讀數(shù)高差平均高差高程1A100.000B2BC3CD4DA∑a∑b∑h∑h§2-5水準(zhǔn)測(cè)量量?jī)?nèi)業(yè)計(jì)計(jì)算一、高差差閉合差差的計(jì)算算fh＝∑h測(cè)－∑h理附合：fh＝∑h測(cè)－（H終－H起）閉合：fh＝∑h測(cè)支水準(zhǔn)：：fh＝∑h往＋∑h返等外高差差閉合差差限：二、高差差閉合差差的調(diào)整整調(diào)整計(jì)算算就是要要將高差差閉合差差按照一一定的規(guī)規(guī)則分配配到各個(gè)個(gè)測(cè)站所所測(cè)得的的高差中中?；驹瓌t則：將高差差閉合差差按與測(cè)站數(shù)（（或路線線長(zhǎng)度））成正比比原則反反號(hào)分配配到各段高高差中去去。Vi＝－fh/∑n*ni適合山地地Vi＝－fh/∑L*Li適合平地地檢核：－－fh＝∑V三、計(jì)算算改正后后的各段段高差改正后的的高差hi′=hi＋Vi檢核：∑hi′=∑h理四、推算算各未知知點(diǎn)的高高程Hi＋1＝Hi＋hi′檢核：支水準(zhǔn)路路線：h＝（∑h往－∑h返）/2§2-6水準(zhǔn)儀的的檢驗(yàn)與與校正水準(zhǔn)儀滿滿足的關(guān)關(guān)系圓水準(zhǔn)器器軸平行行于儀器器豎軸L0L0‖VV十字絲橫橫絲應(yīng)垂垂直與儀儀器豎軸軸水準(zhǔn)管軸軸應(yīng)平行行于視準(zhǔn)準(zhǔn)軸LL‖CC一般檢查查望遠(yuǎn)鏡成成像是否否清晰，，物鏡和和目鏡的的調(diào)焦螺螺旋是否否靈活，，腳螺旋旋轉(zhuǎn)動(dòng)是是否自如如等。一、圓水水準(zhǔn)器的的檢校檢驗(yàn)：圓水準(zhǔn)氣氣泡居中中，旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)180°°，是否還還居中？？校正：轉(zhuǎn)動(dòng)腳螺螺旋使氣氣泡移回回偏離的的一半，，然后撥撥動(dòng)校正正螺絲，，使氣泡泡居中（（或先用用校正螺螺絲校正正一半，，再用腳腳螺旋整整平）二、十字絲橫橫絲的檢檢校檢驗(yàn)校正三、水準(zhǔn)準(zhǔn)管軸的的檢校在中點(diǎn)測(cè)測(cè)：hAB=a1－b1在一端測(cè)測(cè)：a應(yīng)＝b2＋hABi＝（（a2－a應(yīng)）×ρ″/S（i﹥20″″需要要校校正正））校正正1校正正管管水水準(zhǔn)準(zhǔn)器器2校正正十十字字絲絲（（自自動(dòng)動(dòng)安安平平水水準(zhǔn)準(zhǔn)儀儀））：：撥動(dòng)動(dòng)十十字字絲絲環(huán)環(huán)校校正正螺螺絲絲（（先先松松后后緊緊））讓讓十十字字絲絲交交點(diǎn)點(diǎn)由由a2對(duì)準(zhǔn)準(zhǔn)a應(yīng)§2-7水準(zhǔn)準(zhǔn)測(cè)測(cè)量量的的誤誤差差分分析析一、、儀儀器器誤誤差差儀器器校校正正后后的的殘殘余余i角誤誤差差：：原因因：i角誤誤差差檢檢校校后后的的殘殘余余值值方法法：觀觀測(cè)測(cè)時(shí)時(shí)注注意意使使前、、后后視視距距相相等等水準(zhǔn)準(zhǔn)尺尺誤誤差差：：水準(zhǔn)準(zhǔn)尺尺分分劃劃不不準(zhǔn)準(zhǔn)確確、、尺尺長(zhǎng)長(zhǎng)變變化化、、尺尺彎彎曲曲等等。。水準(zhǔn)準(zhǔn)尺尺的的零零點(diǎn)點(diǎn)差差：一一測(cè)測(cè)段段中中采采用用偶偶數(shù)數(shù)站站到到達(dá)達(dá)方方式式予予以以消消除除二、、觀觀測(cè)測(cè)誤誤差差儀器器整整平平誤誤差差：m＝0.15ττ″″D/(2ρ″）讀數(shù)數(shù)誤誤差差：m＝60″″/υ×D/ρ″儀器器到到標(biāo)標(biāo)尺尺的的距距離離不不超超過(guò)過(guò)１１００００米米水準(zhǔn)準(zhǔn)尺尺傾傾斜斜（尤尤其其注注意意前前后后傾傾斜斜））視差差的的影影響響仔細(xì)細(xì)對(duì)對(duì)光光，，消消除除視視差差三、、外外界界環(huán)環(huán)境境的的影影響響儀器器和和尺尺墊墊下下沉沉:采用用觀觀測(cè)測(cè)程程序序地球球曲曲率率影影響響：γ=D2/(14R)前后后視視距距相相等等來(lái)來(lái)消消除除大氣氣折折光光影影響響：c=D2/(2R)因此此要要求求視視線線要要高高于于地地面面0.3m以上上，，前后后視視距距相相等等也可可消消減減該該影影響響））溫度度影影響響：觀觀測(cè)測(cè)時(shí)時(shí)應(yīng)應(yīng)注注意意撐撐傘傘遮遮陽(yáng)陽(yáng)§2-８三、、四四等等水水準(zhǔn)準(zhǔn)測(cè)測(cè)量量一））三、、四四等等水水準(zhǔn)準(zhǔn)測(cè)測(cè)量量的的技技術(shù)術(shù)要要求求等級(jí)路線長(zhǎng)度（Ｋm）高差閉合差（mm）平地山地三等45±12±4四等15±20±6二））三三、、四四等等水水準(zhǔn)準(zhǔn)測(cè)測(cè)量量的的操操作作和和計(jì)計(jì)算算1、測(cè)測(cè)站站觀觀測(cè)測(cè)程程序序后黑黑－－－前黑黑－－－前紅紅－－－－后后紅紅首先先用用步步子子量量?jī)x儀器器到到前前后后視視距距相相等等，，安安置置好好儀儀器器。。后視水準(zhǔn)尺黑黑面，精平，，讀上、下、、中絲讀數(shù)，，記入表中(1)、(2)、(3)位置。前視水準(zhǔn)尺黑黑面，精平，，讀上、下、、中絲讀數(shù)，，記入表中中(4)、(5)、(6)位置。前視水準(zhǔn)尺紅紅面，精平后后讀中絲讀數(shù)數(shù)，記入表中中(7)位置。后視水準(zhǔn)尺紅紅面，精平后后讀中絲讀數(shù)數(shù)，記入表中中(8)位置2、測(cè)站計(jì)算與與檢核①視距計(jì)算與檢檢核（注意單位為m）后視距(9)=后[下絲讀數(shù)(1)-上絲讀數(shù)(2)]×100前視距(10)=前[下絲讀數(shù)(4)-上絲讀數(shù)(5)]×100前、后視距差差(11)=后視距(9)-前視距(10)要求：四等等應(yīng)≦±5m，三等應(yīng)≦±3m前、后視視距距累積差(12)=上站(12)+本站(11)要求：四等等應(yīng)≦±10m，三等應(yīng)≦±5m②水準(zhǔn)尺讀數(shù)檢檢核（單位：mm)前尺黑、紅面面讀數(shù)差(13)=黑面中絲(6)+K1－紅面中絲絲(7)要求：四等應(yīng)應(yīng)≦±3mm，三等應(yīng)≦2mm后尺黑、紅面面讀數(shù)差(14)=黑面中絲(3)+K2－紅面中絲絲(8)要求：四等應(yīng)應(yīng)≦±3mm，三等應(yīng)≦2mm③高差計(jì)算與檢檢核黑面高差(15)=后視黑面中絲絲(3)-前視黑面中絲絲(6)紅面高差(16)=后視紅面中絲絲(8)-前視紅面中絲絲(7)紅黑面高差之之差(17)=黑面高差(15)-{紅面高差(