《工程测量》水准测量ppt课件

1、n高程丈量丈量地面点的高程。n方法水准丈量、三角高程丈量、nGPS高程丈量、气压高程丈量n水准丈量精度最高 水准丈量n2.1 水准丈量原理水准丈量原理 n水准仪水准仪程度视野，读取程度视野在标程度视野，读取程度视野在标尺上的读数，尺上的读数，n水准丈量方向水准丈量方向AB。nA尺尺后视尺，后视尺， 读数读数a后视读数。后视读数。nB尺尺前视尺，前视尺， 读数读数b前视读数。前视读数。nAB高差 hAB=abnA点高程HA知， 求出B点高程 HB= HA + hABn视野高程 Hi= HA +anB点高程 HB= Hi bn常用于施工丈量，放样点的高程。nA，B两点相距较远时，延续水准丈量。n中

2、间设置转点(TP)，放置尺垫。nh1=a1b1， h2=a2b2， h3=a3b3， hn=anbn。nhAB= h1 h2 h3 hn= hinhAB=aibin2.2 水准丈量的仪器与工具水准丈量的仪器与工具 n水准仪，水准尺，尺垫。水准仪，水准尺，尺垫。n微倾式水准仪n调整微倾螺旋管水准气泡居中程度视野，n水准仪望远镜、水准器、基座。n1) 望远镜望远镜n作用作用照准竖立水准尺并读取水准尺上的读数。照准竖立水准尺并读取水准尺上的读数。n组成组成物镜、调焦透镜、十字丝分划板、目镜。物镜、调焦透镜、十字丝分划板、目镜。n倒像望远镜，正像望远镜。倒像望远镜，正像望远镜。n视准轴视准轴CC物镜中

3、心与十字丝分划板中心连物镜中心与十字丝分划板中心连线。线。n中丝中丝读取视准轴读取视准轴CC与标尺交点的读数。与标尺交点的读数。n上下丝上下丝读取水准仪到标尺的间隔读取水准仪到标尺的间隔( 视距视距)。n十字丝分划板构造n安装在金属圆环上，n用四颗校正螺丝固定在望远镜筒上。n倒像望远镜成像原理n放大倍数V=nDS3水准仪V=28n视差：标尺像没成在十字丝分划板上引起的读数误差n消除：望远镜对准天空(或亮堂背景)，n旋转目镜调焦螺旋，使十字丝分划板明晰。n望远镜对准标尺，旋转物镜调焦螺旋，使标尺像明晰。n望远镜对准天空(或亮堂背景)n旋转目镜调焦螺旋，使十字丝分划板明晰。n望远镜对准标尺，旋转物

4、镜调焦螺旋，n使标尺像明晰。n2) 水准器水准器n分类分类圆水准器，管水准器。圆水准器，管水准器。n圆水准器轴圆水准器轴LL内圆弧中点的法线，内圆弧中点的法线，n气泡居中时，气泡居中时，LL铅垂。铅垂。n圆水准器格值圆水准器格值内圆弧内圆弧2mm弧长所对圆心角。弧长所对圆心角。nDS3的的 =810。n圆水准器轴圆水准器轴LL竖轴竖轴VV，用于粗略整平仪器。，用于粗略整平仪器。n管水准器轴LL内圆弧中点切线，n气泡居中时，LL程度。n管水准器格值内圆弧2mm弧长所对圆心角。nDS3的 =20。n管水准器轴LL望远镜视准轴CC，准确整平仪器。 n管水准器安装。n管水准器符合棱镜系统，提高管水准气

5、泡的居中精度。n3) 水准尺与尺垫水准尺与尺垫n水准尺：水准尺：2m5m，有四种类型，常用直尺。，有四种类型，常用直尺。n直尺A、B尺，两把一对，n每把有黑、红两面分划与注记。nA尺黑面分划03m，红面分划4.687m7.687m。nB尺黑面分划03m，红面分划4.787m7.787m。nA、B尺黑面注记的零点差为0，n红面注记的零点差为0.1m。2.375m1.150m0.710m正像望远镜观测标尺读数n尺垫转点处放置水准尺用。n生铁铸成的三角形板座。n(3) 微倾式水准仪的运用微倾式水准仪的运用n水准丈量操作步骤：粗平水准丈量操作步骤：粗平瞄准水准尺瞄准水准尺精平精平读读数数 n粗平粗平旋

6、转脚螺旋，使圆水准器气泡居中。旋转脚螺旋，使圆水准器气泡居中。n瞄准：先目镜对光，再物镜对光，消除视差。瞄准：先目镜对光，再物镜对光，消除视差。n粗略瞄准：松开制动螺旋，照准标尺，粗略瞄准：松开制动螺旋，照准标尺，n使准星、照门、标尺在不断线上。使准星、照门、标尺在不断线上。n准确瞄准：拧紧制动螺旋，从望远镜察看标尺像，准确瞄准：拧紧制动螺旋，从望远镜察看标尺像，n旋转微动螺旋，使十字丝竖丝位于标尺中央。旋转微动螺旋，使十字丝竖丝位于标尺中央。n精平：旋转微倾螺旋，使管水准气泡居中。精平：旋转微倾螺旋，使管水准气泡居中。n管水准气泡偏离中点较大时，旋转微倾螺旋的同时，n从仪器侧面观测管水准气泡

7、的挪动，使其大致居中，n再从管水准器察看窗口查看符合情况。从管水准器察看窗口查看符合情况n读数：倒像望远镜，从上向下读。读数：倒像望远镜，从上向下读。nm位与位与dm位直读标尺上的数字，位直读标尺上的数字，ncm为数格子，为数格子，mm位估读。位估读。n红黑面读数差为红黑面读数差为6295-1608=4687。n2.3 水准丈量的方法与成果处置水准丈量的方法与成果处置n(1) 水准点水准点 n水准丈量等级：一、二、三、四等与图根水准。水准丈量等级：一、二、三、四等与图根水准。n一、二等为精细水准丈量，三四等为普通水准丈一、二等为精细水准丈量，三四等为普通水准丈量。量。n为一致全国高程系统和满足

8、各种丈量的需求为一致全国高程系统和满足各种丈量的需求n国家各级测绘部门在全国各地埋设并测定了很多国家各级测绘部门在全国各地埋设并测定了很多高程点高程点n称水准点称水准点(BM)，分地面点与墙上点。，分地面点与墙上点。n(2) 水准道路水准道路n水准点之间进展水准丈量所经过的道路水准点之间进展水准丈量所经过的道路 。n附合水准道路，闭合水准道路，支水准道路。附合水准道路，闭合水准道路，支水准道路。n检核条件检核条件高差闭合差高差闭合差fh。n附合水准道路：附合水准道路：fh=hi(HBM2 HBM1)。n闭合水准道路：闭合水准道路：fh=hi0=hi 。n支水准道路：支水准道路：fh=h往往h返

9、。返。n(2) 水准丈量方法水准丈量方法n每站高差观测两次，以检核观测数据的正确性。每站高差观测两次，以检核观测数据的正确性。n1) 两次仪器高法两次仪器高法n两次不同仪器高度的程度视野两次不同仪器高度的程度视野n(改动仪器高度应在改动仪器高度应在10cm以上以上)n测定相邻两点间的高差，测定相邻两点间的高差，n图根水准丈量图根水准丈量n两次高差之差应小于两次高差之差应小于5mm，否那么应重测。，否那么应重测。 n2) 双面尺法双面尺法 n读取每一把水准尺的黑面和红面分划读数，读取每一把水准尺的黑面和红面分划读数，n前、后视尺的黑面读数计算出一个高差，前、后视尺的黑面读数计算出一个高差，n前后

10、视尺的红面读数计算出另一个高差，前后视尺的红面读数计算出另一个高差，n两次高差之差应小于两次高差之差应小于5mm，否那么应重测。，否那么应重测。 n 瞄准后视点水准尺黑面分划瞄准后视点水准尺黑面分划精平精平读数；读数；n 瞄准后视点水准尺红面分划瞄准后视点水准尺红面分划精平精平读数；读数；n 瞄准前视点水准尺黑面分划瞄准前视点水准尺黑面分划精平精平读数；读数；n 瞄准前视点水准尺红面分划瞄准前视点水准尺红面分划精平精平读数。读数。n上述观测顺序简称为上述观测顺序简称为“后后后后前前前。前。 n(5) 水准丈量成果处置水准丈量成果处置n根据知水准点的高程，水准道路高差观测值，根据知水准点的高程，

11、水准道路高差观测值，n分配高差闭合差，计算出未知点的高程。分配高差闭合差，计算出未知点的高程。n附合水准道路附合水准道路fh=hi(H终终 H起起)。n闭合水准道路闭合水准道路fh=hi0=hi 。n支水准道路支水准道路fh=h往往h返。返。n图根水准高差闭合差允许值图根水准高差闭合差允许值fh允允n平坦地域平坦地域 fh允允=40L(mm)n 山地山地fh允允=12n(mm)nfh fh允时，可以分配高差闭合差。允时，可以分配高差闭合差。n原那么：反号，按道路长原那么：反号，按道路长Li(平坦平坦)或测站数或测站数ni(山地山地)比比例分配例分配n高差矫正数高差矫正数 Vi公式：公式：hii

12、fLLVhiifnnVn例例2-1 按图根水准丈量要求施测某附合水准道路按图根水准丈量要求施测某附合水准道路观测成果，观测成果，BMA和和BMB为知高程水准点，为知高程水准点，箭头为水准丈量前进方向，道路上方的数字为测箭头为水准丈量前进方向，道路上方的数字为测得的两点间的高差，道路下方数字为该段道路的得的两点间的高差，道路下方数字为该段道路的长度，试计算待定点长度，试计算待定点1，2，3点的高程。点的高程。n计算高差闭合差fh ，限差fh允。nfh= hi(HB HA) =4.330-(49.579-45.286)=0.037m=37mmn fh允=40L= 407.4=109mmnfh fh

13、允 ，可以分配闭合差。n运用Excel计算n运用Excel翻开光盘 “Excel文件表2-3.xls文件，n察看计算公式与结果。 用fx-5800P程序PM3-6计算n2.4 微倾式水准仪的检验与校正微倾式水准仪的检验与校正n(1) 水准仪的轴线及其应满足的条件水准仪的轴线及其应满足的条件n视准轴视准轴CC、管水准器轴、管水准器轴LL、圆水准器轴、圆水准器轴LL、竖轴竖轴VV。n应满足三个条件：应满足三个条件：n 圆水准器轴圆水准器轴LL竖轴竖轴VV；n 十字丝分划板的横丝十字丝分划板的横丝竖轴竖轴VV；n 管水准器轴管水准器轴LL视准轴视准轴CC。水准仪的主要轴线n 圆水准器轴LL竖轴VVn

14、旋转脚螺旋圆水准气泡居中；n仪器绕竖轴旋转180，气泡中心偏离圆水准器零点时，n关系不满足，需求校正。n旋转脚螺旋调整气泡偏移量的一半。n松开圆水准器固定螺丝，n旋转圆水准器校正螺丝气泡中心移到圆水准器零点 。n仪器再绕竖轴旋转180，n气泡中心与圆水准器的零点重合时，校正终了，n否那么还需求反复前面的校正任务。n勿忘拧紧固定螺丝。n 十字丝分划板横丝竖轴VVn整平仪器，十字丝横丝一端对准远处一明显标志点，n旋紧制动螺旋，旋转微动螺旋转动水准仪n标志点一直在横丝上挪动横丝垂直于竖轴。n否那么，需求校正。n旋下十字丝分划板护罩n用螺丝刀松开四个压环螺丝n按横丝倾斜的反方向转动十字丝组件，再检验。

15、n最后应拧紧四个压环螺丝。 n 管水准器轴LL视准轴CCn假设不平行，那么有i角。n选择场地：平坦，A，B两点相距约80m，立尺。n安顿水准仪于两尺中间，观测高差hAB=a1b1，不受i角影响。n安顿水准仪距B点23m处，观测高差hAB =a2b2 。n两次高差之差h= hABhAB。n=206265，弧秒值。i应小于20，否那么应校正。 80hShiABn求出点B尺正确读数：a2 = a2 h。n旋转微倾螺旋，使十字丝横丝对准 a2 n管水准气泡必然偏离中心 ，n用校正针拨动管水准器一端的上、下两个校正螺丝n使气泡的两个影像符合 。n2.5 水准丈量的误差及其削减方法水准丈量的误差及其削减方

16、法n仪器误差、观测误差和外界环境的影响仪器误差、观测误差和外界环境的影响n(1) 仪器误差仪器误差 n1) 校正剩余误差校正剩余误差ni角误差角误差 (大于大于20才需求校正才需求校正 )，n坚持前、后视距相等。坚持前、后视距相等。n2) 水准尺误差水准尺误差 n检验水准尺每米间隔平均真长与名义长之检验水准尺每米间隔平均真长与名义长之差。差。n区格式木质标尺，不应大于区格式木质标尺，不应大于0.5mm。n否那么，应在所测高差中进展米真长矫正。否那么，应在所测高差中进展米真长矫正。n一对水准尺的零点差，一对水准尺的零点差，n在一水准测段的观测中安排偶数个测站予在一水准测段的观测中安排偶数个测站予

17、以消除。以消除。n(2) 观测误差观测误差 n1) 管水准气泡居中误差管水准气泡居中误差n设分划值设分划值 =20/2mm，视野长为，视野长为100m，n气泡偏离居中位置气泡偏离居中位置0.5格由此引起的读数误差为格由此引起的读数误差为5mm 。n每次读尺前应严厉居中管水准气泡。每次读尺前应严厉居中管水准气泡。n2) 读数误差读数误差nmm位数字位数字十字丝横丝在标尺厘米分划内位置估十字丝横丝在标尺厘米分划内位置估读读n望远镜内看到的横丝宽度相对厘米分划格宽度比例望远镜内看到的横丝宽度相对厘米分划格宽度比例n决议了估读的精度，决议了估读的精度，n读数误差与望远镜的放大倍数及视野长有关，读数误差

18、与望远镜的放大倍数及视野长有关，n视野愈长，读数误差愈大，视野愈长，读数误差愈大，n规范规定，运用规范规定，运用DS3水准仪进展四等水准丈量时，水准仪进展四等水准丈量时，n视野长视野长80m。 n3) 水准尺倾斜n读数时，水准尺应竖直。n水准尺前后倾斜，在水准仪望远镜视场中不会觉察，n由此引起的水准尺读数总是偏大。n视野高度愈大误差就愈大。n在水准尺上安装圆水准器保证尺子竖直。n4) 视差n水准尺像没有准确成在十字丝分划板上，n呵斥眼睛的察看位置不同时，n读出的标尺读数也不同，由此产生读数误差。 n按操作规定进展目镜对光，物镜对光。n(3) 外界环境影响外界环境影响n1) 仪器下沉和尺垫下沉仪

19、器下沉和尺垫下沉n仪器或水准尺安顿在软土或植被上仪器或水准尺安顿在软土或植被上产生下产生下沉。沉。n“后后前前前前后的观测顺序，减弱仪器下后的观测顺序，减弱仪器下沉的影响，沉的影响，n往返观测取观测高差的中数，减弱尺垫下沉往返观测取观测高差的中数，减弱尺垫下沉的影响。的影响。n2) 大气折光影响大气折光影响n晴天，日光照射下，地面温度较高，晴天，日光照射下，地面温度较高，n接近地面的空气温度也较高，其密度较上层接近地面的空气温度也较高，其密度较上层为稀。为稀。n水准仪的程度视野离地面越近，光线折射越水准仪的程度视野离地面越近，光线折射越大。大。n规范规定，三、四等水准丈量，规范规定，三、四等水

20、准丈量，n应保证上、中、下三丝能读数，应保证上、中、下三丝能读数，n二等水准丈量那么要求下丝读数二等水准丈量那么要求下丝读数0.3m。 n3) 温度影响n日光照射水准仪，n仪器各构件受热不匀引起不规那么膨胀，n影响仪器轴线间的正常关系观测产生误差。n观测时留意撑伞遮阳。 n2.6 自动安平水准仪自动安平水准仪 n没有管水准器与微倾螺旋。没有管水准器与微倾螺旋。n设视准轴程度时，水准尺上的正确读数为设视准轴程度时，水准尺上的正确读数为a，n圆水准器粗平，视准轴相对于程度面将有微圆水准器粗平，视准轴相对于程度面将有微小倾斜角。小倾斜角。n无补偿器时水准尺上读数设为无补偿器时水准尺上读数设为a ,n

21、物镜与目镜间的补偿器使进入十字丝分划板物镜与目镜间的补偿器使进入十字丝分划板的光线偏转的光线偏转。n正确读数光线经补偿器后正好经过十字丝分正确读数光线经补偿器后正好经过十字丝分划板的横丝，划板的横丝，n读出视野程度时的正确读数读出视野程度时的正确读数a 。n天津欧波公司DS30自动安平水准仪n2.7 精细水准仪和精细水准尺精细水准仪和精细水准尺 n精细水准仪用于国家一、二等水准丈量精细水准仪用于国家一、二等水准丈量n高精度工程丈量。高精度工程丈量。n(1) 精细水准仪的特点精细水准仪的特点n 望远镜放大倍数大，分辨率高，望远镜放大倍数大，分辨率高，n放大倍数，放大倍数，DS138倍，倍，DS0

22、540倍。倍。n 管水准器分划值为管水准器分划值为10/2mm，精平精度高。，精平精度高。n 望远镜的物镜有效孔径大，亮度好。望远镜的物镜有效孔径大，亮度好。n 望远镜外表资料普通采用受温度变化小的望远镜外表资料普通采用受温度变化小的铟瓦合金钢，以减小环境温度变化的影响。铟瓦合金钢，以减小环境温度变化的影响。n 平板玻璃测微器读数，读数误差小。平板玻璃测微器读数，读数误差小。n 配备精细水准尺。配备精细水准尺。n(2) 精细水准尺精细水准尺(铟瓦水准尺铟瓦水准尺)n木质尺身凹槽内引张一根铟瓦合金钢带，木质尺身凹槽内引张一根铟瓦合金钢带，n零点端固定在尺身，零点端固定在尺身，n另一端用弹簧以一定

23、的拉力另一端用弹簧以一定的拉力n将其引张在尺身上，将其引张在尺身上，n铟瓦合金钢带不受尺身伸缩变形的影响。铟瓦合金钢带不受尺身伸缩变形的影响。n长度分划在铟瓦合金钢带上，长度分划在铟瓦合金钢带上，n数字注记在木质尺身上。数字注记在木质尺身上。n右图为与徕卡右图为与徕卡 N3 精细水准仪配套运用精细水准仪配套运用的的n精细水准尺。精细水准尺。n右边为根本分划，零点注记为右边为根本分划，零点注记为0m，n左边为辅助分划，零点注记为左边为辅助分划，零点注记为3.0155m。n(3) 徕卡徕卡N3正像精细水准仪及读数原理正像精细水准仪及读数原理每km往返测高差中数中误差为0.3mm。 威特旧N3倒像微

24、倾式精细水准仪n(4) 国产国产DSZ2自动安平精细水准仪及其读数原理自动安平精细水准仪及其读数原理n苏州一光公司苏州一光公司n交叉吊丝构造补偿器，其任务范围为交叉吊丝构造补偿器，其任务范围为14，n视野安平精度为视野安平精度为0.3，安装平板玻璃测微器，安装平板玻璃测微器FS1时，时，n每每km往返测高差中数的中误差为往返测高差中数的中误差为0.5mm，n可用于国家二等水准丈量，读数原理同可用于国家二等水准丈量，读数原理同N3。DSZ2补偿器的构造n其它特征水准仪简介其它特征水准仪简介n国产带程度度盘水准仪国产带程度度盘水准仪DS3-Dn瑞士Kern suisse微倾式水准仪n无脚螺旋，运用

25、球形基座整平n2.8 电子水准仪和条码水准尺电子水准仪和条码水准尺 n世 界 第 一 台 电 子 精 细 水 准 仪世 界 第 一 台 电 子 精 细 水 准 仪 徕 卡徕 卡NA2002,1990年推出。年推出。n日本拓扑康日本拓扑康Topcon DL-101/102n1994年推出。年推出。n仪器望远镜光路中添加分光镜和光电探测器n采用条形码分划水准尺，图像处置电子系统n构成光、机、电及信息存储处置一体化水准丈量系统。n徕卡DNA03中文电子精细水准仪，2002年推出。n徕卡DNA03/10电子水准仪模拟器n光盘文件“电子水准仪模拟器徕卡DNA系列DNASim.exenDNA03主要技术目的n磁性阻尼补偿器安平视野，n补偿范围为8，补偿精度为0.3，n高差观测误差为0.3mm/km(采用铟瓦水准尺)，n最小读数为0.01mm，n测距精度为1cm/