铁路测量基本实用教案

1、水准测量原理(yunl)(yunl)ABhBHAHab用一条用一条(y tio)(y tio)水平视线比较两点的水平视线比较两点的高低高低高差(o ch)(o ch)bahAB高程ABABhHHa a：后视读数 b b：前视读数1 1、高差法第1页/共65页第一页，共65页。2 2、仪高法视线视线(shxin)(shxin)高程：高程：B B点高程点高程(gochng)(gochng)：aHHAibHHiBB B点高程(gochng)(gochng)通过水准仪的视线高程(gochng)(gochng)计算ABhBHAHab第2页/共65页第二页，共65页。 为统一全国的高程系统，我国采用黄海平

2、均海水面作为全国高程系统的基准面，在该面上的任一点，其绝对高程为零(zero elevation) (zero elevation) 。为确定这个基准面，在青岛设立国家水准(shuzhn)(shuzhn)原点，经测定，水准(shuzhn)(shuzhn)原点的高程为72.260m72.260m三、水准(shuzhn)(shuzhn)原点第3页/共65页第三页，共65页。 1956 1956黄海高程系统 ： 根据（19501950年19561956年）的潮汐观测(gunc)(gunc)资料 1985 1985年黄海高程系统：青岛验潮站19521952年19791979年的潮汐观测(gunc)(g

3、unc)资料，19851985年国家高程基准已于19871987年5 5月开始启用，19561956年黄海高程系同时废止。 1985 1985年国家高程基准高程=1956=1956年黄海高程-0.029m-0.029m。黄海(hun hi)(hun hi)高程系统第4页/共65页第四页，共65页。 从水准(shuzhn)(shuzhn)原点出发，用一、二、三、四等水准(shuzhn)(shuzhn)测量在全国范围内测定一系列水准(shuzhn)(shuzhn)点的高程。（BMBM：benchmarkbenchmark）四、水准测量等级(dngj)(dngj) 一、二等水准测量称为“精密(jng

4、m)(jngm)水准测量”，是国家高程全面控制的基础，又可以为研究地壳形变、地面沉降、地震预报等提供数据。一般大、中城市都建立了独立的二等水准网作为本地区的高程基础（高程系统）。第5页/共65页第五页，共65页。 三、四等水准测量直接为地形测量和各种工程建设提供必须(bx)(bx)的高程控制依据。二等水准点二等水准点第6页/共65页第六页，共65页。第7页/共65页第七页，共65页。五、水准面曲率(ql)(ql)对水准测量的影响如果(rgu)(rgu)距离相等，则影响抵消。A AB B大地水准面大地水准面过水准仪的水准面过水准仪的水准面过过B B点的水准面点的水准面过过A A点的水准面点的水准

5、面NoImageababABhBHAH第8页/共65页第八页，共65页。 两点间距离远或高差大，不可能安置一侧仪器即可测得两点间的高差，应该在水准路线(lxin)(lxin)中间加设若干个临时的立尺点，称转点（TPTP：Turning PointTurning Point），转点的作用是传递高程。（测段、测站、转点）六、连续(linx)(linx)水准测量：第9页/共65页第九页，共65页。niniiiiABbahh11)(AA TP1TP2Bb2a2a3b1a1b3ABh333222111bahbahbah第10页/共65页第十页，共65页。一、水准尺和尺垫1 1、用干燥优质木材(mci)(

6、mci)、铝材或玻璃钢制成，长度有2m2m、3m3m、5m5m；有整尺、折尺和塔尺。 黑面尺：00000000； 红面尺：（46874687或47874787：称零点差）2 2、尺垫：由平面为三角形的铸铁制成，下面有三个尖角，踩入土中，比较稳定；上面有一突起的半球形。2 22 2 水准(shuzhn)(shuzhn)仪和水准(shuzhn)(shuzhn)尺第11页/共65页第十一页，共65页。1 1、等级：按精度分为DS05DS05，DS1DS1，DS3DS3，DS10 DS10 。 D D：大地；S S：水准仪；下标：每公里水准测量的误差，以毫米计。 DS05 DS05，DS1DS1：精密

7、(jngm)(jngm)水准仪； DS3 DS3，DS10DS10：工程水准仪或普通水准仪二、水准仪第12页/共65页第十二页，共65页。第13页/共65页第十三页，共65页。水准(shuzhn)(shuzhn)尺和尺垫第14页/共65页第十四页，共65页。水准(shuzhn)(shuzhn)尺的刻划第15页/共65页第十五页，共65页。 望远镜（提供视线，读出远处水准尺上的读数） 水准管（指示仪器或视线是否(sh fu)(sh fu)处于水平位置） 基座（支撑仪器的上部并能使仪器的上部在水平方向转动）2 2、构造(guzo)(guzo)：第16页/共65页第十六页，共65页。望远镜望远镜圆水

8、准器圆水准器 管水准管水准(shuzhn)器器（水准（水准(shuzhn)管）管）基座基座(j zu)DSDS3 3水准仪第17页/共65页第十七页，共65页。组成：物镜和目镜(mjng) (mjng) 物镜：倒立的实像（透镜组合：正立像） 目镜(mjng)(mjng)：正立的放大的虚像 分划板：刻在薄玻璃片上的三根横丝和一根纵丝。（中丝：读取水准尺的读数；上丝和下丝，又称视距丝：测定水准仪到水准尺的距离）二、望远镜：（瞄准(mio zhn)(mio zhn)远处的目标和读数）第18页/共65页第十八页，共65页。1 1、视准轴：物镜光心和十字(sh z)(sh z)丝交点的连线。物镜物镜目镜

9、目镜十字丝分划板十字丝分划板调焦透镜调焦透镜物镜调焦螺旋物镜调焦螺旋第19页/共65页第十九页，共65页。物镜调焦螺旋：目标清晰，精确瞄准目标。 物镜与十字丝分划板之间的距离是固定不变的， 由目标发出的光线在望远镜内的成像的位置随着目标的远近(yunjn)(yunjn)而改变， 需要转动物镜调焦螺旋移动调焦透镜，使目标成像与十字丝分划板重合。第20页/共65页第二十页，共65页。目镜调焦螺旋：十字丝像清晰视差：如果目标像与十字丝平面不重合，观测者的眼睛上下、左右移动时，发觉目标像与十字丝之间有相对移动，这种现象(xinxing)称“视差”。消除视差：转动目镜调焦螺旋，十字丝清晰；转动物镜物镜调

10、焦螺旋，目标像清晰。第21页/共65页第二十一页，共65页。2 2、性能：放大率：通过望远镜所看到物象的视角与肉眼直接看物体的视角之比。分辨率：望远镜能够分辨出两个(lin )(lin )相邻物点的能力。视场角：望远镜所能看到的视野范围。亮度：通过望远镜所能看到物体的明亮程度。第22页/共65页第二十二页，共65页。 水准气泡：由玻璃圆管制成，内壁被磨成一定(ydng)半径的圆弧，管内注满酒精和乙醚，加热封闭冷却以后，管内形成空隙为液体的蒸汽充满，为水准气泡。 水准管的零点：水准管表面刻有2mm间隔的分划线，分划线与水准管的圆弧中点O对称，O点称为水准管的零点。 三、水准(shuzhn)器（水

11、准(shuzhn)管和圆水准(shuzhn)器）1、 水准(shuzhn)管：第23页/共65页第二十三页，共65页。 水准管轴：通过水准管的零点作圆弧的切线，称水准管轴。 气泡居中：气泡的中点与水准管的零点重合时，称气泡居中。 水准管的安装：装在圆柱形的上面揩油(ki yu)(ki yu)窗口的金属管内，用石膏固定，一端用球形支点A A，另一端用校正螺丝B B、C C把金属管连在仪器上。第24页/共65页第二十四页，共65页。特点 封闭(fngb)(fngb)的圆形玻璃容器； 顶盖的内表面为球面； 容器内盛乙醚类液体； 留有一小圆气泡。 2 2、圆水准器第25页/共65页第二十五页，共65页

12、。 零点 ：容器顶盖中央刻有小圈，小圈的中心(zhngxn)(zhngxn)是圆水准器的零点。 圆水准器轴：通过零点的球面法线是圆水准器的轴。（圆水准器气泡居中，圆水准器轴位于铅垂位置）第26页/共65页第二十六页，共65页。 四、各级( j)( j)水准仪的技术参数工程水准测量28282020DSDS1010三、四等水准测量38382828DSDS3 3二等水准测量47473838DSDS1 15555放大倍数不小于（倍）物镜有效孔径不小于 mmmmDSDS0505一等水准测量4242水准仪等级主要用途望远镜每千米水准测量高差中误差（mmmm）项目5 . 00 . 10 . 310第27页/

13、共65页第二十七页，共65页。一、三角架： 1、松开(sn ki)3个制动螺旋，伸缩架腿，三角架高度适当，旋紧制动螺旋； 2、三角等距分开，使架头大致水平； 3、取出水准仪，放在架头上，连接螺旋旋入水准仪基座的螺孔内；2 23 3 水准仪的使用(shyng)(shyng)第28页/共65页第二十八页，共65页。 粗略整平仪器，使圆水准器气泡居中。 转动脚螺旋（和左手大拇指移动方向一致） 方法：两手同时(tngsh)(tngsh)反方向转动两个脚螺旋；再转动另一脚螺旋。二、粗平第29页/共65页第二十九页，共65页。 望远镜对准水准尺，进行目镜和物镜调焦，使十字(sh z)(sh z)丝和水准尺

14、像清晰 1 1、转动目镜，进行调焦，十字(sh z)(sh z)丝清晰； 2 2、 准星：照准目标，制动螺旋； 3 3、调焦螺旋：物象清晰； 4 4、微动螺旋：十字(sh z)(sh z)丝竖丝照准水准尺。三、瞄准(mio zhn)(mio zhn)第30页/共65页第三十页，共65页。微倾螺旋微倾螺旋调焦螺旋水平微动螺旋目镜调焦螺旋目镜调焦螺旋准星准星水准管水准管圆水准器圆水准器第31页/共65页第三十一页，共65页。微倾螺旋，水准(shuzhn)管气泡居中。四、精平第32页/共65页第三十二页，共65页。十字(sh z)(sh z)丝中丝在水准尺上的读数: : 0.858m 0858mm

15、0.858m 0858mm五、读数(dsh)(dsh)0797079709000900第33页/共65页第三十三页，共65页。一、水准点：永久性和临时性 永久性：混凝土制成标识，标识顶部有金属标志，顶部标志该点的高程。 临时性：大木桩(m zhun)(m zhun)打入地面，桩顶钉入铁钉。2 24 4 水准测量的方法(fngf)(fngf)第34页/共65页第三十四页，共65页。第35页/共65页第三十五页，共65页。 在水准点之间进行水准测量所经过的路线，称水准路线。分类： 1 1、闭合水准路线：从某一已知高程的水准点出发(chf)(chf)，经过若干待定的水准点1 1、2 2、3 3、4

16、4进行水准测量，最后仍回到原水准点，称闭合水准路线。（各相邻点间高差的总和理论为零，可以作为观测正确性的检核） 二、水准(shuzhn)(shuzhn)路线第36页/共65页第三十六页，共65页。 2 2、附和(fh)(fh)水准路线：从一已知高程的水准点出发，沿各高程待定的水准点进行水准测量，最后附和(fh)(fh)到另一个已知高程的水准点。（高差总和理论等于两端已知点间的高差）3 3、支水准路线：从一个已知高程的水准点出发，沿各高程待定的水准点进行(jnxng)(jnxng)水准测量，其路线既不闭合也不附和，称支水准路线。第37页/共65页第三十七页，共65页。（往返测量，往测高差与返测高

17、差的总和绝对值相等(xingdng)(xingdng)，符号相反。可以通过往返测量徕检核）第38页/共65页第三十八页，共65页。 1 1、方法(fngf)(fngf)：起始点立后视尺；选转点立前视尺；中间架水准仪；前视尺不动；后视尺前移；中间架水准仪。三、施测方法(fngf)(fngf)第39页/共65页第三十九页，共65页。2 2、水准测量记录(jl)(jl)手簿 测站测站(c zhn)(c zhn)测点测点水准水准(shuzhn)(shuzhn)尺读数尺读数高差高差高程高程备注备注A ATP1TP1TP2TP2TP3TP3TP4TP4B B146714671385138518691869

18、142514251367136711241124167416740943094312121212173217320.3430.3430.2890.2890.9260.9260.2130.2130.3650.36527.35427.35428.18228.182计算检核计算检核 7.5137.5136.6856.6851.4821.482 0 .6540 .65428.182 28.182 27.35427.354=0.828=0.8286.6856.685=0.828=0.828 0.6540.654=0.828=0.828后视后视前视前视第40页/共65页第四十页，共65页。四、水准测量的检

19、核(jin h)(jin h)1 1、计算(j sun)(j sun)检核： h h a abbHBHBHAHA2 2、测站检核： 变仪器高法（高差(o ch)(o ch)容许值：6mm6mm） 双面尺法（水准尺黑面和红面读数之差：3mm3mm；两次高差(o ch)(o ch)之差：5mm5mm）3 3、成果检核（水准路线）附和水准路线：理论：hh H H终H H起 实际： hHhH终H H起 高程闭合差： f fh hhh（ H H终H H起 ）第41页/共65页第四十一页，共65页。闭合水准路线： 理论(lln)(lln)：hh 0 0； 实际： h0 h0 高程闭合差： fh fhhh支

20、水准路线： 理论：hh往 h h返 实际： h h往 h h返 高程闭合(b h)(b h)差：fhfhhh往 h h返 （往返测量） fhfhh1h1 h2 h2 （并行测量）第42页/共65页第四十二页，共65页。一、高程闭合差计算： 闭合水准(shuzhn)(shuzhn)路线上各点之间的高差代数和理论上应等于零； 附和水准(shuzhn)(shuzhn)路线各点之间高差代数和应等于两个水准(shuzhn)(shuzhn)点的高程差值； 支水准(shuzhn)(shuzhn)路线往返测量的高差代数和应等于零。但由于测量误差的存在，理论条件不能满足，所以产生高程闭合差。23 水准测量内业第

21、43页/共65页第四十三页，共65页。hfh)(起终HHhfh返往hhfh闭合闭合(b h)水准水准路线路线附和水准附和水准(shuzhn)路线路线支水准支水准(shuzhn)路线路线高程闭合差计算高程闭合差计算容许高程闭合差容许高程闭合差测站数。计；水准路线长度，以山地平地:12F:40F:nkmLmmnmmLhh第44页/共65页第四十四页，共65页。（1 1）存在闭合差的原因：测量误差是不可避免(b k b min)(b k b min)的，但应在限差范围内。（误差是随着线路长度或测站数的增加而增加的）水准测量成果(chnggu)(chnggu)整理fhfhhh（ HB HBHA HA

22、）如果(rgu) fhFh(rgu) fhFh第45页/共65页第四十五页，共65页。（2 2）改正数）改正数(v)(v)：由：由于于(yuy)(yuy)存在误差，存在误差，所以对高差进行改正，所以对高差进行改正，即改正数的计算。即改正数的计算。 计算原则：计算原则： 反符号、按比例反符号、按比例段路线长。第路线总长；段测站数；第总测站数；illinnllfvnnfviiihiihi注意： 改正数为整数； 改正数的和与闭合(b (b h)h)差大小相等符号相反。第46页/共65页第四十六页，共65页。如果符合限差要求，进行内业计算例：一条附和水准路线的野外(ywi)观测数据如下：二、水准测量的内业计算（闭合(b h)(b h)差的分配）h1=+2.785h2= -4.369h3= +1.980h4= +2.345HA=56.345HB=59.039第47页/共65页第四十七页，共65页。1 1、闭合差计算： fh fhhh（ HB HBHA HA ） 2.7412.741(59.039(59.03956.345)=+0.047m56.345)=+0.047m fhFh fh20I20秒时，需要进行校正）校正(jiozhng