1672.1水准测量原理1672.2水准仪的构造和使用

1、第二章第二章 水准测量水准测量n2.1 水准测量原理n2.2 水准仪的构造和使用n2.3 水准尺及其读法n2.4 水准测量n2.5 自动安平水准仪 根据已知点高程，测定该点与未知点根据已知点高程，测定该点与未知点的高差，然后计算出未知点的高程的的高差，然后计算出未知点的高程的方法。方法。第二章第二章 水准测量水准测量1、水准测量、水准测量(leveling)2、三角高程测量、三角高程测量(trigonometric leveling)3、气压高程测量、气压高程测量(air pressure leveling)4、gps测量。测量。(gps leveling) 基本原理基本原理: : 利用水准仪

2、提利用水准仪提供的供的“水平视水平视线线”，测量两点，测量两点间高差，从而由间高差，从而由已知点高程推算已知点高程推算出未知点高程。出未知点高程。大地水准面大地水准面 haba bhahb=ha+hab水平视线水平视线水水准准尺尺水水准准尺尺ab前进方向前进方向2.1 水准测量原理水准测量原理a后视点后视点 a后视读数后视读数b前视点前视点 b前视读数前视读数bhahhbaiababhhh1 1、a a、b b两点间高差两点间高差2. b2. b点的高程点的高程3.3.视线高程视线高程bahab大地水准面大地水准面 haba bhahb=ha+hab水平视线水平视线水水准准尺尺水水准准尺尺ab

3、前进方向前进方向hab=h1+ h2+ hn =(a a1 1-b-b1 1)+(a)+(a2 2-b-b2 2)+)+(a+(an n-b-bn n) = a-a- b b4.转点tp(turning point)的概念 若若a a、b b 两点间布设一些过渡点两点间布设一些过渡点（转点）（转点）1 1、2 2、3 3，将其分为，将其分为n n段，段，则用水准仪分别测得各段高差为则用水准仪分别测得各段高差为h h1 1， h h2 2 h hn n，则有：，则有：n水准仪的等级n ds05、ds1、ds3、ds10、 ds20n d大地测量仪器n s水准仪n 数字 表示仪器的精度，即每千米往

4、、返n 测得高差中数的中误差（mm）。n水准仪的作用是提供一条水平视线； n工程测量中常使用ds3型水准仪，该仪器 n 精度为3mm/km。2.2水准仪的构造和使用水准仪的构造和使用一、ds3型水准仪的构造主要由望远镜、水准器、基座三部分组成。微动螺旋制动螺旋对光螺旋物镜准星缺口水准管圆水准器圆水准器三脚架脚螺旋微倾螺旋微倾螺旋目镜目镜水准管水准管目镜目镜n1、望远镜、望远镜(telescope)u物镜物镜u目镜目镜u十字丝（上、中、下丝）十字丝（上、中、下丝）三个部分组成。三个部分组成。u圆水准器圆水准器(circular bubble) ：用于整平。：用于整平。u水准管水准管(bubble

5、 tube) ： 用于精平。用于精平。特性：气泡始终向高处移动。特性：气泡始终向高处移动。3、基座、基座(tribrach) 2、水准器、水准器(bubble)操作程序：操作程序：安置水准仪安置水准仪粗平粗平瞄准瞄准精平精平读读数数（一）安置水准仪（一）安置水准仪（二）粗平（二）粗平 调节脚螺旋，使圆水准气泡居中。调节脚螺旋，使圆水准气泡居中。 1方法：方法：对向转动脚螺旋对向转动脚螺旋1 1、2 2使气泡移至使气泡移至1 1、2 2方向中间方向中间转动脚螺旋转动脚螺旋3 3，使气泡居中。，使气泡居中。二、水准仪的使用二、水准仪的使用图形：粗平的操作方法示意图图形：粗平的操作方法示意图 a a

6、123b b312c c3122 2规律：规律： 气泡移动方向与气泡移动方向与左手大拇指左手大拇指运动的方向一致。运动的方向一致。（三）（三） 瞄准水准尺瞄准水准尺（四）精平（四）精平（五）读数（五）读数 水准仪操作水准仪操作.mpeg2.3 水准尺(leveling staff)及其读法及其读法主要有单面尺、双面尺和塔尺。1 1、尺面分划为、尺面分划为1cm1cm，每，每10cm10cm处（处（e e字形刻划的尖字形刻划的尖端）注有阿拉伯数字。端）注有阿拉伯数字。2 2、双面尺的红面尺底刻划：一把为、双面尺的红面尺底刻划：一把为4687mm4687mm，另，另一把为一把为4787mm4787

7、mm。3 3、读法、读法 ：用十字丝横丝在水准尺上按从小到大用十字丝横丝在水准尺上按从小到大的方向读数，读取米、分米、厘米、毫米（估读的方向读数，读取米、分米、厘米、毫米（估读数）四位数字。如图的读数数）四位数字。如图的读数 0.860m0.860m4. 水准尺读数实例水准尺读数实例0.860m5、尺垫尺垫(staff plate)(staff plate)n作用：放在转点上，以防水准尺下沉。作用：放在转点上，以防水准尺下沉。2.4 水准测量水准测量一、水准测量的外业（一）水准点(bench mark)（二）水准路线的布设形式（二）水准路线的布设形式图形：水准路线布设形式图形：水准路线布设形式

8、3.3.支水准路线支水准路线bmbm 1 1 2 2 1 1bmbm 2 2 3 3 4 41.1.闭合水准路线闭合水准路线2.2.附合水准路线附合水准路线bm1bm1bm2bm2 1 1 2 2 3 3（三）水准测量的实施（外业）三）水准测量的实施（外业）u当两点相距较远或高差较大时，需连续安置水准仪测定相邻各点间的高差，最后取各个高差的代数和，可得到起终两点间的高差。n如下图：a、b两水准点之间，设4个临时性的转点。n h1 =a1-b1 ， h2 =a2-b2 ， h3 =a3-b3 n h4 =a4-b4 ， h5 =a5-b5n hab= h1+h2+h3+h4a、b两点高差计算的一

9、般公式：hab= =n为测站数nihi1niiiba1）（三）水准测量的实施（外业）三）水准测量的实施（外业） bmabmb1.444 1.324tp2h h2 2=+0.120=+0.1201.8220.876tp3h h3 3=+0.946=+0.9461.8220 1.435tp4h h4 4=+0.385=+0.3851.4221.304h h5 5=+0.118=+0.118前进方向1.1341.677tp1h h1 1=-0.543=-0.543为保证高程传递的准确性，在相邻测站的观测过程中，必须为保证高程传递的准确性，在相邻测站的观测过程中，必须使转点保持稳定（高程不变）。使转点

10、保持稳定（高程不变）。水 准 测 量 手 簿测测站站点点号号水准尺读数水准尺读数后视（后视（a）前视（前视（b）高差高差 （m）高程高程（m）备注备注 bmatp11.1341.677-0.543 tp1tp21.4441.324+0.120 tp2tp31.8220.876+0.946 tp3tp41.8201.435+0.385 tp4bmb1.4221.304+0.118计算计算检核检核ab2、测站检核目的：保证前后视读数的正确。方法：变动仪器高法、双面尺法n1）变动仪器高法n 在同一测站上变动仪器高（10cm左右），两n次测出高差；等外水准测量其差值|h | 6mm，n取其平均值作为最

11、后结果。n2）双面尺法n 采用黑红面的水准尺，利用双面的零n点差检核观测质量。3、计算检核n目的：检核计算高差和高程计算是否正确。目的：检核计算高差和高程计算是否正确。n检核条件：检核条件：abhhhba bmabmb1.444 1.324tp2h2=+0.1201.8220.876tp3h3=+0.9461.8201.435tp4h4=+0.3851.4221.304h5=+0.118前进方向1.1341.677tp1h1=-0.543图形：水准测量实施与记录对照图图形：水准测量实施与记录对照图123bma 1.134tp1 1.677 -0.543tp1 1.444 tp2 1.324 +

12、0.120tp2 1.822 tp3 0.876 +0.946二二. .水准测量的内业水准测量的内业 理测hhfh公式：公式：测理测hhhfh故对于闭合水准路线，有：故对于闭合水准路线，有：)(始终测理测hhhhhfh对于附合水准路线，有：对于附合水准路线，有：适用于山区适用于平原区容容nflfhh1240 。3 3、ihillfvihinnfv按距离：按测站数：检核： hfv4.计算各待定点高程iiivhh改改iiihhh1（二）（二）. .水准测量内业计算举例水准测量内业计算举例 )(37293. 4330. 4)(mmhhhfh始终测)(8 .1084 . 74040mmlfh容第一步计

13、算高差闭合差：第一步计算高差闭合差：第二步计算限差：第二步计算限差：容hhff故可进行闭合差分配例题解算（例题解算（page1）kmmmlfvh/50第三步计算每第三步计算每km改正数：改正数： 例题解算（例题解算（page2）iinvv0第四步计算各段高差改正数：第四步计算各段高差改正数：。第五步计算各段改正后高差后，计算第五步计算各段改正后高差后，计算1 1、2 2、3 3各点的各点的高程。高程。改正后高差改正后高差= =改正前高差改正前高差+ +改正数改正数v vi ihifv 四舍五入后，使：四舍五入后，使：故有：v1=-8mm，v2=-11mm，v3=-8mm，v4=-10mm。例题

14、解算（例题解算（page3）故可得：故可得：h1=hbm-a+(h1+v1)=45.286+2.323=47.609(m)h2=h1+(h2+v2)=47.509+2.802=50.411(m)h3=h2+(h3+v3)=50.311-2.252=48.159(m)hbm-b=h3+(h4+v4)=48.059+1.420=49.579(m) 2.5自动安平水准仪简介自动安平水准仪简介n一、自动安平水准仪n自动安平水准仪利用自动安平补偿器代替n 水准管，使视准轴水平。n特点：n1、视准轴自动安平；n2、提高水准测量精度；n3、减少操作步骤，n 提高工作效率。二、二、精密水准仪n主要用于一、二等水准测量和精密工程测量。n特点：n1、结构精密、性能稳定、测量n 精度高；n2、望