水准仪及水准测量的方法.ppt

水准仪及水准测量的方法 CAI课件 制作者 广西水电学院蓝善勇 2002 5 18 水准仪及水准测量的方法 CAI课件 制作者 蓝善勇 2002 5 18 水准仪及水准测量的方法 CAI课件 制作者 蓝善勇 2002 5 18 水准仪及水准测量的方法 CAI课件 制作者 蓝善勇 2002 5 18 水准仪及水准测量的方法定义 利用水准仪测定地面点高程的方法称为水准测量 2 1水准测量原理 如图2 1所示 A B 大地水准面 水准尺 水平视线 a b hAB HB HA 图2 1 Hi hAB a b 后视读数 前视读数B点高程为 HB HA hAB HA a b 视线高程 Hi HA aB点高程 HB Hi b 前进方向 1 2 2水准测量的仪器和工具一 DS3级微倾水准仪的构造1 望远镜 它主要由物镜 目镜 调焦透镜和十字丝分划板等组成 它的作用的照准和看清目标及读数的设备 2 水准器 它分为圆水准器和管水准器 它的作用是保证水准仪提供一条水平视线 1 圆水准器 当圆气泡居中时 视线大概水平 即粗平 2 管水准器 当气泡居中时 视线水平 即精平 为了便于观测长气泡的居中情况和提高居中的精度 在水准管的上方装有符合棱镜系统 当气泡居中时 在观察窗内看到两边的半圆弧吻合成一抛物线状 见图 粗平 精平 2 DS3水准仪的构造 仪器各部件的名称 管水准器 准星 缺口 目镜调焦螺旋 目镜 符合水准器影像观测镜 管水准器校正螺钉 园水准器 园水准器校正螺丝 基座 脚螺旋 2 DS3水准仪的构造 仪器各部件的名称 基座底板 微倾螺旋 物镜调焦螺旋 望远镜 物镜 望远镜制动螺旋 望远镜微动螺旋 DS3微倾式水准仪 DS3自动安平水准仪 北京光学仪器 目镜调焦螺旋 目镜 圆水准器校正螺丝 堵盖 粗瞄准器 反光镜 圆水准器 度盘指标 脚螺旋 制动微动螺旋 3 基座二 水准测量的工具 水准尺和尺垫1 水准尺2 尺垫 2 3水准仪的使用一 安置水准仪二 概略整平仪器 粗平 三 瞄准水准尺 照准 四 精确整平与读数 精平与读数 12 13 中丝读数 1 264 下丝读数 1 324上丝读数 1 204 3 2 4水准测量的外业和内业一 水准测量的外业1 水准点和水准路线 1 水准点 水准点的定义 用水准测量方法测定的高程控制点称为水准点 用 BM 表示 水准点的分类 水准点分为永久性和临时性水准点 水准点按其精度和作用的不同 分别为国家等级水准点和普通水准点 国家等级水准点作为全国范围内的高程控制点 以满足地形测量和各种工程测量的需要 需埋设规定形式的永久性的标志 普通水准点则是从国家等级水准点引测的 直接用于某一测区或施工场地的高程控制点 埋设永久性或临时性的水准点标志 永久性水准点用钢筋混凝土或石料制成 埋深应在冻土线以下 顶部嵌入金属或磁质半球标志 临时性水准点可选用地面上坚硬的地物点或用大木桩打入土中 在桩顶钉一铁钉 4 永久性水准点 临时性水准点 建筑场地永久性水准点 临2 点之记 砖2 13 3m 12 1m 9 8m 5 2 水准路线水准路线的定义 即水准测量所经过的地面 水准路线检核的形式 a 闭合水准路线 见右图BM A B C BM BM86 668 A B C b 附合水准路线 见下图BM1 1 2 3 BM2 BM188 363 BM289 655 1 2 3 C 支水准路线 见右图BM2 G1 G2 G2 G1 6 2 水准测量的外业观测 记录和计算见图 h1 h2 h3 h4 hAB 1 2 3 4 1 4671 124 1 3851 274 1 5601 335 1 4381 623 TP1 TP2 TP3 A BM31 236 测测水准尺读数高差 m 高程备站点后视 a 前视 b m 注 1BM1 467TP11 124 2TP11 385TP21 274 3TP21 560TP31 335 4TP31 438A1 623 0 343 0 111 0 225 0 185 计算校核 a 5 850 b 5 356 0 679 0 185 a b 0 494 h 0 494 86 668已知 BM 87 011TP187 122TP287 347TP3A 87 162 HA HBM 87 162 86 668 0 494 水准测量手簿观测者 记录者 7 3 水准测量的测站检核方法各站测得的高差是推算待求点高程的依据 若其中任一站所测高差有误 则全部测量成果就不能使用 计算检核只能检查高差计算的正确性 并不能检查因观测 记录原因导致的高差错误 因此 对每一站的高差还需进行测站检核 测站检核的方法有两种 1 变动仪器高法 即在同一测站上 改变仪器高度在10cm以上 两次测定高差 若两次测得高差之差在允许范围内 四等水准测量为5mm 等外水准测量为6mm 则取其平均值作为该站的高差 例如 第一次测得高差 h 1 236第二次测得高差 h 1 238两次高差之差为2mm 则该站平均高差为 h 1 237m BM TP1 h 8 2 双面尺法 即在一测站上仪器高度不变 分别用水准尺的黑面 红面各自测出两点间的高差 若两次测出的高差不超过容许值 则取高差的平均值作为观测的结果 双面尺如下 48 49 47 48 0 013m 47 00 01 黑面尺的尺底为0米起算 红面尺的尺底为4 687米或4 787米起算 正像水准尺 正像水准仪使用 9 48 49 47 48 0 013m 47 00 01 黑面尺的尺底为0米起算 红面尺的尺底为4 687米或4 787米起算 倒像水准尺 倒像水准仪使用 10 A B hAB 双面水准尺 黑面尺的尺底为0 000米 红面尺的尺底有两个尺常数 一把尺为4 687米 另一把尺为4 787米 K1 4 687 K2 4 787 例如 A尺的黑面和红面读数分别为1 688和6 374m B尺为1 359和6 147m 则A B两点的高差为 黑面所测高差 hAB 1 688 1 359 0 329 m 红面所测高差 hAB 6 374 6 147 0 227 m 由于A尺K比红面尺K小0 1m 因此 红面高差为h 0 227 0 1 0 327 m 注 当后视尺常数 小于前视尺常数 时 红面高差要加 1m反之要减0 1m 黑面所测高差与红面所测高差之差不超过限差 等外水准测量为 mm 取平均值作为该站所测高差 即hAB 0 329 0 327 0 328 m 11 二 水准测量的内业计算 一 水准测量的精度要求 水准测量的精度要求是根据外业水准测量求出水准路线的高差闭合差 其值不应超过规定的限值 高差闭合差两点间的测量高差 h测 与其两点间的理论高差 h理 之差值称为水准路线的高差闭合差 用fh表示 即 fh h测 h理 附合水准路线高差闭合差 fh h测 H终 H始 闭合水准路线高差闭合差 fh h测 H终 H始 由于 H终 H始因此 fh h测 支水准路线高差闭合差 fh h往 h返 或fh h往 h返 高差闭合差允许值 限差 等外水准测量的高差闭合差的允许范围 平地 fh容 40 Lmm山地 fh容 12 nmm式中L 水准路线的长度 以Km为单位 n 水准路线的测站总数 一般规定 每公里多于16站为山地 反之为平地 12 二 水准路线高差闭合差的计算 调整和待定点高程的计算 1 附合水准路线的计算 下图为一条等外水准路线的观测结果和已知A B点高程 试进行高差闭合差的计算 调整和待定点1 2 3点的高程计算 1 2 3 A76 572 B92 036 n1 18站 n2 12站 n3 8站 n4 16站 h1 9 826m h2 4 411 h3 3 525 h4 6 576 计算步骤如下 1 填写观测数据即将上图中的观测数据 如点名 测站数 实测高差 水准点的高程等 填入表2 2的相应栏中 13 测点测站实测高差改正数改正后高差高程点段号数 m m m m 号 123456 4 57 7 68 1 2 3 4 A 1 2 3 B A 1 2 3 B 181281654 9 826 4 411 3 525 6 576 15 516 76 572 92 036 2 高差闭合差的计算fh h测 HB HA 15 516 92 036 76 572 0 052m 高差闭合差容许值的计算fh容 12 n 12 54 88mmfh fh容 观测结果合格 14 测点测站实测高差改正数改正后高差高程点段号数 m m m m 号 123456 4 57 7 68 1 2 3 4 A 1 2 3 B A 1 2 3 B 181281654 9 826 4 411 3 525 6 576 15 516 0 017 0 012 0 008 0 015 0 052 9 809 4 423 3 517 6 561 15 464 76 572 92 036 3 闭合差的调整调整的原则以闭合差相反的符号按各测段的长度或测站数成正比例地调整到各段高差上去 调整的公式为Vi fh n ni 按测站 Vi fh L Li 按长度 本例 每站改正 fh n 52 54 0 96mm 各段改正数分别为 VA1 0 96 18 17mmV12 0 96 12 12mmV23 0 96 8 8mmV3B 0 96 16 15mm将以上各改正数表2 2第5栏中 检核 V fh 14 测点测站实测高差改正数改正后高差高程点段号数 m m m m 号 123456 4 57 7 68 1 2 3 4 A 1 2 3 B A 1 2 3 B 181281654 9 826 4 411 3 525 6 576 15 516 0 017 0 012 0 008 0 015 0 052 9 809 4 423 3 517 6 561 15 464 76 572 92 036 4 待定点高程的算 根据A点的高程和各段改正后的高差推算各待定点高程 H1 HA hA1 76 572 9 809 86 381mH2 H1 h12 86 381 4 423 81 958mH3 H2 h23 81 958 3 517 85 475m检核 HB H3 h3B85 475 6 561 92 036 14 86 381 81 958 85 475 2闭合水准路线的计算 下图为一条等外水准路线的外业观测结果注记图 试进行高差闭合差的计算 调整和高程计算 BM88 686 1 2 3 n1 24站 n2 14站 n3 16站 n4 10站 h1 3 820m h2 2 716m h3 2 852m h4 1 732m 计算步骤如下 1 填写观测数据于表2 3相应栏中 15 测点测站实测高差改正数改正后高差高程点段号数 m m m m 号 123456 4 57 7 68 1 2 3 4 BM 1 2 3 BM BM 1 2 3 BM 2414161064 3 820 2 716 2 852 1 732 0 016 0 006 0 004 0 004 0 002 0 016 3 826 2 712 2 848 1 734 0 88 686 92 512 89 800 86 952 88 686 2 高差闭合差的计算fh h测 0 016m 高差闭合差容许值的计算fh容 12 n 12 64 96mmfh fh容 观测结果合格 3 闭合差的调整调整的公式为Vi fh n ni 按测站 本例 每站改正 fh n 16 64 0 25mm 则第一段改正数为 V1 0 25 24 6mm 其他各段改正数分别为 V2 0 25 14 4mmV3 0 96 8 4mmV4 0 96 16 2mm将以上各改正数表2 3第5栏中 检核 V fh 4 待定点高程的计算 根据BM点的高程和各段改正后的高差推算各待定点高程 H1 HBM h1 88 686 3 826 92 512mH2 H1 h2 92 512 2 712 89 800mH3 H2 h3 89 800 2 848 86 952m检核 HB H3 h486 952 1 734 88 686 16 3支水准路线计算 下图为等外水准路线的观测结果注记图 试进行高差闭合差的计算 调整和高程计算 BM686 668 A B n1 8站h1 3 680m n2 17站h2 5 375m h1 3 688m h2 5 359m 计算步骤如下 1 高差闭合差计算fh h往 h返 3 680 5 375 5 359 3 688 1 695 1 671 0 024mfh容 12 n 12 25 60mm观测合格 2 计算各段高差的平均值每段高差平均值 h平 h往 h返 2本例 第一段平均高差 h1平 3 680 3 688 2 3 684m第二段平均高差 h2平 5 375 5 359 2 5 367m 3 高程的计算HA 86 668 h1平 90 352mHB HA h2平 90 352 5 367 84 985m检核 h平 HB H6左边3 684 5 367 1 683m右边84 985 86 668 1 683m检查计算正确 17 测点测站往测高差返测高差平均高差高程点段号数 m m m m 号 123456 4 57 7 68 1 2 BM A B BM A B 3 680 5 375 1 695 3 688 5 359 1 671 3 684 5 367 1 683 86 668 90 352 84 985 支水准路线高程计算 81725 1 高差闭合差计算fh h往 h