测量2水准测量PPT课件

1、111/25/2021水准测量是目前高程测量中最常用、精度最高的测量方法。高程测量：测量地面点高程的工作。高程测量的方法有： 水准测量 三角高程测量GPS卫星测高 气压高程测量引 言第1页/共81页211/25/20212.1水准测量的原理计算高差：高差法hAB=a-b 则：HB=HA+ hAB =HA(a- b）仪高法视线高： Hi=HA+aHB+b 则：HB=Hi-b第2页/共81页311/25/2021水准测量原理示意图HiHAahABHBbHA+aHB+b大地水准面水平视线前进方向AB第3页/共81页411/25/20212.1水准测量的原理计算高差例题 已知：HA =34.248m,

2、 a = 2.145m,b = 1.684m，求B点高程。解：1、高差法 hAB= a-b = 0.461m HB=HA+ hAB = 34.248 + 0.461 = 34.709m2、仪高法 Hi=HA+a34.248+2.14536.393m HB=Hi-b36.393-1.68434.709m第4页/共81页11/25/202152.2 水准仪和水准尺1、 DS3型水准仪构造2、水准尺和尺垫3、水准仪的使用第5页/共81页611/25/20212.2 水准仪和水准尺水准仪按精度分为DS05、DS1、DS3三种型号水准仪是能够提供水平视线的仪器，主要由基座、照准部（包括望远镜、水准器）构

3、成。 望远镜：瞄准目标并在水准尺上读数。 十字丝中心(或称十字丝交点)和物镜光心的连线，称为视准轴 水准器：圆水准器，管水准器本节主要介绍DS3型微倾式水准仪第6页/共81页711/25/2021DS3型水准仪构造第7页/共81页811/25/2021第8页/共81页911/25/2021望远镜望远镜1物镜 2目镜3十字丝分划板4分划板护罩 5对光透镜6物镜对光螺旋7分划板固定螺丝 8十字丝C16543278CDS3型水准仪构造第9页/共81页1011/25/2021DS3型水准仪构造 望远镜成像原理望远镜成像原理F目标AB视准轴放大的虚倒立小实像调焦凹透镜物镜调焦螺旋物镜十字丝目镜第10页/

4、共81页1111/25/2021水准器水准器水准管上每2mm弧长所对的圆心角称为水准管分划值，设以表示，分划值愈小，水准管的灵敏度也愈高。LLO2mmL1L1LLASCBODS3型水准仪构造第11页/共81页1211/25/2021 水准器水准器 水准管分划值=2/R*R为地球半径,以mm为单位,=206265 管水准器: : 一般S1、S3型水准仪的水准管分划值分别为10/2mm及202mm， 用于精平。 圆水准器: 一般圆水准器的分划值约为8 10,用于粗平。 DS3型水准仪构造第12页/共81页1311/25/2021DS3型水准仪构造 水准器水准器 符合水准器: :可提高水准管气泡居中

5、精度和速度。转动微动螺旋,使气泡两端影像吻合,气泡居中。abab微倾螺旋微倾螺旋（a）(b)(c)气泡第13页/共81页1411/25/2021DS3型水准仪构造 基座基座 基座主要由轴座、脚螺旋和连接版构成。第14页/共81页1511/25/2021水准尺和尺垫水准尺按材料可分为：木质、铝合金、玻璃钢。 按形式分为：塔尺、折尺、直尺。按刻划面分为：单面尺和双面尺。 双面尺通常一面为黑色另一面为红色。两根尺黑面的起始读数为零，红面的起始读数则分别为4.687m和4.787m。第15页/共81页1611/25/2021水准尺和尺垫尺垫：在转点处放置水准尺，使用时，将尺垫踏实，水准尺立于突起的半球

6、顶部。第16页/共81页1711/25/2021尺垫的使用第17页/共81页1811/25/2021水准仪的使用 水准仪使用的五步骤 安置水准仪 粗略整平 瞄准水准尺 精确整平 读数第18页/共81页1911/25/2021水准仪的使用安置水准仪 打开三脚架并使其高度适中，目估使架头大致水平，然后将三脚架尖踩入土中，将水准仪用中心螺旋固定于三脚架头上。第19页/共81页2011/25/2021水准仪的使用粗略整平 用脚螺旋将圆水准器的气泡调整居中。 左手拇指规则：“左手拇指旋转脚螺旋的运动方向，就是气泡移动的方向”123132左右(a)(b)第20页/共81页2111/25/2021水准仪的使

7、用瞄准水准尺 1、目镜对光 2、瞄准水准尺，拧紧制动螺旋 3、精确瞄准 4、消除视差第21页/共81页2211/25/2021水准仪的使用瞄准水准尺（关于视差） 视差： 在物镜调焦后，眼睛在目镜前上下作少量移动，有时会出现十字丝与目标有相对运动。 产生原因： 目标通过物镜所成的像没有与十字丝平面重合。第22页/共81页2311/25/2021水准仪的使用瞄准水准尺（关于视差） 后果：视差将影响观测结果的准确性，必须消除。 消除视差方法:仔细反复进行目镜和物镜调焦。 十字丝分划板水准尺像第23页/共81页2411/25/2021水准仪的使用精确整平（精平） 调整微倾螺旋，使气泡两端的影像符合。第

8、24页/共81页2511/25/2021水准仪的使用读数 利用中丝在尺上读数，估读至毫米。13141516图215结果为：1.464m估读位禁止改正第25页/共81页2611/25/2021水准仪的使用读数 56792341.6220.9952.2901.046第26页/共81页11/25/202127第二章 水准测量2.3水准测量方法1、水准点2、水准测量实施3、水准测量检核第27页/共81页2811/25/2021水准点用水准测量方法测定的高程控制点。水准点的标定：钢制、砼制、道钉、木桩。 墙面水准点第28页/共81页2911/25/2021水准测量实施水准测量通常是从一个已知高程的水准点

9、开始，按照一定的水准路线，引测出所需各点的高程。两点距离较近时，设站一次进行测量 两点相距较远或高差较大时，在中间设立若干转点，A、B两点间的高差是各高差之和。第29页/共81页3011/25/2021水准测量实施水准测量实施 h1=a1-b1 h2=a2-b2 hn=an-bn hAB=h = a-bB点高程为：HB=HA+hAB=HA+a-b转点：作为传递高程的过渡点，称为转点。第30页/共81页3111/25/2021例：水准测量方法ABIVVTP1TP2TP3TP41.8520.6711.5360.6151.6240.6120.7131.6341.2142.812HA=29.053HB

10、水准测量实施第31页/共81页3211/25/2021三项检核：595. 0ba595. 0hhh595. 0ABHH水准测量记录手簿表水准测量记录手簿表日期日期 2003年年6月月12日日 仪器型号仪器型号 DS3 仪器编号仪器编号 32654班级班级 交交02 组别组别 4 观测者：观测者： XXX 记录者：记录者：XXX点号水准尺读数(m)高差h(m)高程H(m)备注后视(a)前视(b)+A A1.8521.8521.1811.18129.053(29.053(已知已知) )TP1TP11.5361.5360.6710.67130.23430.2340.9210.921TP2TP21.6

11、241.6240.6150.61531.15531.1551.0121.012TP3TP30.7130.7130.6120.61232.16732.167-0.921-0.921TP4TP41.2141.2141.6341.63431.24631.246-1.598-1.598B B2.8122.81229.64829.6486.9396.9396.3446.3443.114-2.519第32页/共81页3311/25/2021水准测量检核测站检核（1）变动仪高法（2）双面尺法（3）倒立尺法成果检核 第33页/共81页3411/25/2021水准测量检核测站检核（1）变动仪高法 立尺，尺中间安

12、置水准仪，粗平 照准后视尺，精平，读数 照准前视尺，粗平，读数 计算高差 变动仪器高（升或降大于10cm）再观测，高差互差不大于5mm时，取平均值 第34页/共81页3511/25/2021水准测量检核测站检核（2）双面尺法（黑面、红面）： 用双面尺，每尺均读黑、红面读数 立尺，尺中间安置水准仪，粗平 瞄准后视尺黑面，精平，读数 瞄准前视尺黑面，精平，读数 瞄准前视尺红面，精平，读数 瞄准后视尺红面，精平，读数 黑面：以零开始刻划；红面：一尺从4687开始刻划，另一尺从4787开始。红黑面计算高差理论上相差0.1m。（3）倒立尺法 第35页/共81页3611/25/2021水准测量检核成果检核

13、1、水准路线布设形式：（1）附合水准路线；（2）闭合水准路线；（3）支水准路线。2、各种水准路线形式见下页各图：第36页/共81页3711/25/2021水准测量检核成果检核（1）附合水准路线第37页/共81页3811/25/2021水准测量检核成果检核：(2)闭合水准路线第38页/共81页3911/25/2021水准测量检核成果检核：（3）支水准路线第39页/共81页4011/25/2021左图为青岛观象山国家水准原点。右图为国家水准网示意图引 言第40页/共81页4111/25/2021水准测量检核n成果检核方法：高差闭合差fh观测值-理论值h测-h理产生原因：测量中存在各种误差。高差闭合

14、差限差fh容用来衡量成果的精度。若| fh| fh容|，则成果符合精度要求，可进行高差闭合差的调整与高程计算；否则检查原因，返工重测。第41页/共81页4211/25/2021水准测量检核 成果检核方法： 单一水准路线的高差闭合差如下表：图根水准测量四等水准测量平地山地)(20mmLfh容)(40mmLfh容)(6mmnfh容)(12mmnfh容水准路线 支水准 附合水准 闭合水准fh返往hh）（始终测h测h水准测量高差闭合差容许值fh容见下表第42页/共81页11/25/202143第二章 水准测量2.4 水准测量成果计算1、高差闭合差计算2、闭合差调整3、计算改正后高差4、各点高程计算第4

15、3页/共81页4411/25/20212.4 水准测量成果计算高差闭合差计算根据上表计算fh和fh容，若| fh| fh容|，继续下一步计算，否则，外业返工。闭合差调整调整方法按距离或测站数成正比反符号分配，改正数用vi表示。 vi=-(fh/L)Li或vi=-(fh/n)ni校核： (vi)=- fh第44页/共81页4511/25/20212.4 水准测量成果计算计算改正后高差改正后高差：(hi)=hi+vi 检核： (hi)=h理各点高程计算由已知点开始，依次根据Hi+1Hi+（hi,i+1)计算出各点高程。 校核：计算得到的终点高程与已知终点高程相等。第45页/共81页4611/25/

16、20212.4 水准测量成果计算示例A123Bn1=6站n2=6站n3=4站n4=8站h1=-2.515h2=-3.227h3=+1.378h4=-5.447HA=42.365HB=32.509第46页/共81页4711/25/2021)(12BMBMhHHhf =0.045m= 45mmmmnfh5812容容hhff 附合水准路线高差闭合差调整与高程计算附合水准路线高差闭合差调整与高程计算 点号测站数测得高差(m)高差改正数(m)改正后高差(m)高程(m)备注A6-2.515-0.011-2.52642.365(已知)139.8396-3.227-0.011-3.238236.6014+1.

17、378-0.008+1.370337.9718-5.447-0.015-5.462B32.509(已知)24-1.826-0.045-9.856成果合格容hhff第47页/共81页11/25/202148第二章 水准测量2.5 微倾式水准仪的检验与校正第48页/共81页4911/25/20212.5 微倾式水准仪的检验与校正各轴线保证水准仪提供水平视线的几何条件:圆水准器轴应平行于仪器的垂直轴LL/VV 水准管轴应平行于望远镜的视准轴LL/VV 望远镜十字丝横丝应 垂直于仪器的垂直轴管 水 准 器 轴视 准 轴仪器竖轴圆水准器轴n水准仪轴线(如图):第49页/共81页5011/25/2021圆

18、水准器轴平行于仪器的垂直轴的检验校正p 检验方法： 旋转脚螺旋使圆水准气泡居中，之后将仪器水平旋转180，气泡仍居中则正常，否则需要校正。p 校正方法： 旋转脚螺旋使圆水准气泡向中心位置移动偏离距离的一半，然后再用校正针调整圆水准器下面的三个校正螺钉，使气泡居中。2.5 微倾式水准仪的检验与校正第50页/共81页5111/25/2021圆水准器轴平行于仪器的垂直轴的检验校正2.5 微倾式水准仪的检验与校正0000圆水准器轴竖轴铅垂线圆水准器轴圆水准器轴圆水准器轴竖轴竖轴竖轴铅垂线铅垂线铅垂线(a)(b)(c)(d)第51页/共81页5211/25/2021水准管轴平行于望远镜的视准轴的检验校正

19、 检验方法：在高差不大的地面上选择相距约80米的两点A、B，将水准尺放置在此点上，将水准仪安置在A、B中点处，用变仪高法测出A、B高差，两次高差小于3mm为合格，取其均值hAB作为结果。将仪器搬至距A点23米处，再测量A、B点高差得hAB。依几何原理得：i=（hAB-hAB)*/DAB，若i小于20，则仪器合格，否则需校正。2.5 微倾式水准仪的检验与校正第52页/共81页5311/25/2021第53页/共81页5411/25/2021水准管轴平行于望远镜的视准轴的检验校正 检验方法： 先计算B尺水平视线的正确读数：b0a-hAB仪器在A点附近不动，调节微倾螺旋，使中丝在B尺上的读数移到b0

20、，这时视准轴处于水平位置，但气泡不居中。用拨针动两上校正螺丝，使气泡居中。再重测量，直到i值小于20为止。2.5 微倾式水准仪的检验与校正iii.bbaaboBA第54页/共81页5511/25/2021 望远镜十字丝横丝垂直于仪器垂直轴的检验 检验方法：瞄准一固定点，转微动螺旋使仪器水平旋转，若点始终沿横丝移动，则水平；否则需校正。 校正方法：松开十字丝固定螺钉，转动目镜筒，使十字丝水平，再固定螺钉。2.5 微倾式水准仪的检验与校正PPPP(a)(b)(c)(d)物镜筒目镜筒固定螺钉目镜筒第55页/共81页11/25/202156第二章 水准测量2.6 水准测量误差及其消减方法第56页/共8

21、1页5711/25/2021误差产生的三因素：仪器误差（1）仪器残余误差（2）水准尺误差观测误差（1）水准管气泡居中误差（2）读数误差（3）视差影响（4）水准尺倾斜误差 外界条件影响。2.6 水准测量误差及其消减方法第57页/共81页5811/25/2021仪器误差仪器残余误差水准管轴不平行于视准轴的残余误差。 消除方法：使前后视距相等。水准尺误差 尺长度变化，刻划误差对水准尺进行检定。 零点误差采取偶数站法或前后视使用同一尺。2.6 水准测量误差及其消减方法第58页/共81页5911/25/2021观测误差水准管气泡居中误差与水准管分划值、视线长成正比。消减方法：限制视线长度。读数误差与视线

22、长成正比，与望远镜放大率成反比。消减方法：限制视线长度。视差影响操作中仔细调焦，避免出现视差。水准尺倾斜误差 与尺倾斜角度及尺上读数成正比。尽量将尺立直。b=b(1-cos)2.6 水准测量误差及其消减方法b第59页/共81页6011/25/2021外界条件影响仪器下沉 选择坚实地面作测站或利用 双面尺“后前前后”观测程序尺垫下沉 转点选择坚实地面并踏实。地球曲率 仪器架设在两尺中央。大气折光 仪器架设在两尺中央。温度的影响 为仪器架伞，观测时间2.6 水准测量误差及其消减方法DaaAB水 平 视 线水 准 面cb第60页/共81页11/25/202161第二章 水准测量2.7精密水准仪和水准

23、尺第61页/共81页6211/25/2021仪器部分 光学测微器可将1cm划分100倍，直接读数0.1mm 望远镜孔径40mm，放大率40倍。 水准管分划值610/2mm。水准尺部分 铟钢水准尺：受温度影响变形量最小。 刻划精度高。2.7精密水准仪和水准尺第62页/共81页6311/25/20212.8 2.8 自动安平水准仪 补偿器工作原则： 为了使仪器的视线恢复至水平位置，补偿器按以下两种工作原则设计 ： 自动补偿原则 自动安平原则 第63页/共81页6411/25/20212.8 2.8 自动安平水准仪 自动补偿原则 当望远镜倾斜时，仪器内部的补偿器K使水平视线在望远镜分划板上所成的像点

24、位置折向望远镜十字丝中心Z，从而使十字丝中心发出的光线在通过望远镜物镜中心后成为水平视线。 lZAfs水平光线补偿器Ksf第64页/共81页6511/25/2021自动安平原则 当视准轴稍有倾斜时，仪器内部的补偿器使得望远镜十字丝中心z自动移向水平视线位置，从而使望远镜视准轴与水平视线重合，从而可以读出视线水平时的读数。 lfAZ水 平 光 线lfAZ水 平 光 线补 偿 器 KS2.8 自动安平水准仪第65页/共81页11/25/202166第二章 水准测量2.9 2.9 电子水准仪第66页/共81页6711/25/20212.9 2.9 电子水准仪 电子水准仪的基本原理 条码标尺十字丝面图

25、像处理器电子显示器成像探测译释比对处理标尺读数视距第67页/共81页6811/25/2021 条码水准尺图 2352.9 2.9 电子水准仪第68页/共81页6911/25/2021 DINI 12电子水准仪2.9 2.9 电子水准仪第69页/共81页7011/25/20212.9 2.9 电子水准仪 DINI 12电子水准仪特点介绍 精度高 每公里往返测中误差 0.3mm 先进的感光读数系统 感应可见白光即可测量 测量仅需读取条码尺30cm范围第70页/共81页7111/25/2021nDINI 12电子水准仪特性介绍新设测量快捷键集成弧型提手可多角度观测的水准气泡2.9 2.9 电子水准仪

26、第71页/共81页7211/25/2021nDINI 12电子水准仪特性宽大图形液晶显示屏可输入字母和数字标配2M内存的PCMCIA数据存储卡2.9 2.9 电子水准仪第72页/共81页7311/25/20212.9 2.9 电子水准仪 DINI 12电子水准仪特性 多种水准导线测量模式并具平差功能 全新、快速高程放样功能 可进行:角度、面积、坐标等测量 快速的测量时间 3 秒 低电耗设计,一个电池可使用3天 工作温度：-20+50 重量轻，仅3.5公斤第73页/共81页7411/25/20212.9 2.9 电子水准仪 电子水准仪器工作原理 电子水准其实与光学水准没有多少不同的地方。在光学水准中用到的许多原理和方法在电子水准中任然需要用到。 电子水准工作原理：利用仪器里的十字丝瞄准的电子图象感应器（CCD） 。当您按下了