现代普通测量学分析学习教案

1、会计学1第一页，共79页。第三章第三章 水准测量水准测量学习要求：掌握水准测量的原理，熟悉水准仪的构造，掌握普通水准测量的基本方法、水准测量的内业计算方法，应会对仪器进行检验与校正，了解自动安平水准仪及精密水准仪，了解水准测量误差产生的原因及消减学习要求：掌握水准测量的原理，熟悉水准仪的构造，掌握普通水准测量的基本方法、水准测量的内业计算方法，应会对仪器进行检验与校正，了解自动安平水准仪及精密水准仪，了解水准测量误差产生的原因及消减(xio jin)方法。方法。本章重点：水准测量的原理，水准测量的外业工作及内业计算，水准管轴平行于视准轴的检验与校正。本章重点：水准测量的原理，水准测量的外业工作

2、及内业计算，水准管轴平行于视准轴的检验与校正。第1页/共79页第二页，共79页。高程高程(gochng)测量测量确定地面上各点高程确定地面上各点高程(gochng)的工作。的工作。高程测量高程测量(cling)概述概述水准测量水准测量用水准仪进行高程用水准仪进行高程(gochng)测量的工作。测量的工作。三角高程测量三角高程测量物理高程测量物理高程测量GPS高程测量高程测量气压高程测量气压高程测量液体静力水准测量液体静力水准测量水准测量水准测量高高程程测测量量高程测量按所使用的仪器和施测方法的不同高程测量按所使用的仪器和施测方法的不同,可分为可分为:水准测量是高程测量的主要方法水准测量是高程测

3、量的主要方法。水准测量使用仪器：水准仪水准测量使用仪器：水准仪第2页/共79页第三页，共79页。水准测量的等级水准测量的等级(dngj)水准测量分为一等、二等、三等、四等四个等级，以一等精度最高。水准测量分为一等、二等、三等、四等四个等级，以一等精度最高。上一等水准测量成果作为下一等水准测量的起算依据。上一等水准测量成果作为下一等水准测量的起算依据。为满足为满足(mnz)测图以及一般工程测量的需要，还须进行测区的高程控制加密，采用普通水准测量方法，也称图根水准测量或等外水准测量测图以及一般工程测量的需要，还须进行测区的高程控制加密，采用普通水准测量方法，也称图根水准测量或等外水准测量(本章主要

4、介绍本章主要介绍)。第3页/共79页第四页，共79页。3.1 水准测量原理水准测量原理(yunl)水准测量水准测量(cling)的实质是测量的实质是测量(cling)地面上两点之间的高差。地面上两点之间的高差。水准仪的主要功能是能指出一条水平水准仪的主要功能是能指出一条水平(shupng)视线。视线。前进方向水平视线大地水准面HiHAHBAB后视尺前视尺abhab第4页/共79页第五页，共79页。 hAB 0，高差为正，前视点高； hAB 0，高差为负，前视点低。 高差必须带“+、 -”号； hAB的下标次序(cx)必须与测量的前进方向一致。 例:已知 hAB= +1.436 m 则 hBA=

5、 -1.436 m3.1 水准测量原理水准测量原理(yunl)高差高差(o ch) = 后视读数后视读数-前视读数：前视读数： hAB = a - b第5页/共79页第六页，共79页。 高程(gochng)的计算： HB HAhAB HA(ab) 高差法：高差法： Hi HAa HB Hib 仪高法仪高法第6页/共79页第七页，共79页。一一.水准仪的精度水准仪的精度(jn d)和和类型类型2.水准仪类型水准仪类型(lixng) 微倾式水准仪微倾式水准仪 自动安平水准仪自动安平水准仪 电子水准仪电子水准仪1.精度精度(jn d)系列：系列： DS05 DS1 DS3 DS103.2 水准仪及其

6、使用水准仪及其使用 型号下标：毫米数，表示每公里往、返测量的高差型号下标：毫米数，表示每公里往、返测量的高差 平均值的中误差平均值的中误差(由仪器引起的由仪器引起的) 。 DS05、DS1属精密水准仪，有测微读数装置，配置铟属精密水准仪，有测微读数装置，配置铟 钢带精密水准尺，用于一、二等水准测量及精密水钢带精密水准尺，用于一、二等水准测量及精密水 准测量。准测量。DS3用于三、四等水准测量及一般工程测量。用于三、四等水准测量及一般工程测量。 目前某些型号的自动安平水准仪，也有目前某些型号的自动安平水准仪，也有DS1.5、DS2.5 级别的。级别的。 第7页/共79页第八页，共79页。二二.

7、微倾式水准仪的构造微倾式水准仪的构造(guzo) 三大部件三大部件：望远镜望远镜 水准器水准器基基 座座第8页/共79页第九页，共79页。第9页/共79页第十页，共79页。第10页/共79页第十一页，共79页。测量测量(cling)望望远镜远镜上丝下丝竖丝横丝(hn s)望远镜十字(sh z)丝第11页/共79页第十二页，共79页。消除视差的步骤：消除视差的步骤： 目镜调焦，使十字目镜调焦，使十字(sh z)丝最清晰；丝最清晰； 物镜调焦，使目标像最清晰，且无视差。物镜调焦，使目标像最清晰，且无视差。视差视差: 望远镜内目标像与十字丝分划板未重合。望远镜内目标像与十字丝分划板未重合。现象：观测

8、时，改变眼睛与目镜现象：观测时，改变眼睛与目镜(mjng)的相对位置，十字的相对位置，十字 丝与目标的像有相对移动。丝与目标的像有相对移动。视准轴视准轴(CC):十字丝交点与物镜光心十字丝交点与物镜光心(un xn)的连线。的连线。第12页/共79页第十三页，共79页。水水准准器器圆水准器、管水准器圆水准器、管水准器第13页/共79页第十四页，共79页。L圆水准器圆水准器LLO管水准器管水准器圆水准器：用于仪器圆水准器：用于仪器(yq)粗平，精度粗平，精度 = 8/2 管水准器：用于仪器管水准器：用于仪器(yq)精平，精度精平，精度 = 20/2 水水准准器器第14页/共79页第十五页，共79

9、页。水准水准(shuzhn)管轴：管轴：通过水准管零点(ln din)作水准管圆弧的切线(LL)。圆水准圆水准(shuzhn)轴：轴： 过圆水准器球面零点 的法线（LL ）。圆圆水准器分划值水准器分划值：气泡中心偏移零点2mm，轴线所倾斜的角值。水准管分划值水准管分划值：水准管圆弧形玻璃管外表面刻有2mm间隔的分划线，2mm所对的圆心角。LLO管水准器管水准器L圆水准器圆水准器第15页/共79页第十六页，共79页。三三.水准尺、尺垫水准尺、尺垫直尺：双面直尺：双面(黑、红黑、红)水准尺，尺水准尺，尺常数常数(chngsh)4.687m、 4.787m，用于三等以下水准，用于三等以下水准路线测量

10、。路线测量。塔尺：可伸缩，伸足为塔尺：可伸缩，伸足为3米、米、5米，用于一般米，用于一般(ybn)工程测量。工程测量。尺垫尺垫：转点立尺用。：转点立尺用。精密精密(jngm)水准尺：铟钢带精密水准尺：铟钢带精密(jngm)水准尺，精密水准尺，精密(jngm)水准测量用。水准测量用。第16页/共79页第十七页，共79页。四四.水准仪的使用水准仪的使用(shyng)2.粗平：用脚螺旋调节圆水准气泡居中，纵轴铅垂。粗平：用脚螺旋调节圆水准气泡居中，纵轴铅垂。用用“左手大拇指法左手大拇指法”：气泡移动的方向与左手大拇：气泡移动的方向与左手大拇 指转动脚螺旋的方向一致。指转动脚螺旋的方向一致。 a ab

11、 bc c操作步骤：安置操作步骤：安置(nzh)粗平粗平瞄准瞄准精平、读数精平、读数1.安置安置(nzh):仪器位置（前、后视等距）仪器位置（前、后视等距） 脚架头放平脚架头放平第17页/共79页第十八页，共79页。3.瞄准瞄准瞄准水准尺，消除视差。瞄准水准尺，消除视差。 操作操作(cozu)： 调节目镜螺旋，使十字丝最清晰调节目镜螺旋，使十字丝最清晰(消除视差的关键消除视差的关键)。粗瞄粗瞄制动制动物镜调焦、消除视差物镜调焦、消除视差水平微动。水平微动。4.精平精平符合气泡符合，水准符合气泡符合，水准(shuzhn)管轴与视线水平。管轴与视线水平。操作：用微倾螺旋调节管水准操作：用微倾螺旋调

12、节管水准(shuzhn)器的符合气泡符合。器的符合气泡符合。符合气泡符合尚未符合:(:第18页/共79页第十九页，共79页。读数读数用横丝在水准尺上读数。用横丝在水准尺上读数。每次读数时都必须保持精平状态（符合气泡符合）。每次读数时都必须保持精平状态（符合气泡符合）。读数以米为单位，估读到毫米读数以米为单位，估读到毫米(ho m)(读出四位读数读出四位读数)。读数(dsh):0.859第19页/共79页第二十页，共79页。读数读数用横丝在水准尺上读数。用横丝在水准尺上读数。每次读数时都必须每次读数时都必须(bx)保持精平状态（符合气泡符合）。保持精平状态（符合气泡符合）。读数以米为单位，估读到

13、毫米读数以米为单位，估读到毫米(读出四位读数读出四位读数)。第20页/共79页第二十一页，共79页。水准水准(shuzhn)点的类型：点的类型： 永久性永久性 临时性临时性外业：用水准路线测量方法，在新建水准点和已知水外业：用水准路线测量方法，在新建水准点和已知水 准点之间进行高差测量。准点之间进行高差测量。内业：评定内业：评定(pngdng)测量精度，计算新建水准点的高程。测量精度，计算新建水准点的高程。一一.水准点水准点 用水准测量的方法测定了高程的高程控制点。用水准测量的方法测定了高程的高程控制点。 各等水准点均应埋设永久性标石或标志，水准点的等级各等水准点均应埋设永久性标石或标志，水准

14、点的等级应注记在水准点标石或标记面上。应注记在水准点标石或标记面上。 水准点标石的类型可分为：基岩水准标石、基本水准标石水准点标石的类型可分为：基岩水准标石、基本水准标石、普通水准标石和墙脚水准标志四种，、普通水准标石和墙脚水准标志四种， 其中混凝土普通水准标石和墙脚水准标志的埋设要求见下其中混凝土普通水准标石和墙脚水准标志的埋设要求见下图。图。第21页/共79页第二十二页，共79页。水准点的编号：水准点的编号： 例：例：BM（Bench Mark)： BM.1、BM.2，BM.A、BM.B TBM (Temporary Bench Mark)： TBM.1、TBM.2 也可根据也可根据(gn

15、j)工程情况编号：工程情况编号： 水水-1、水、水-2, 水水-3, ； 固固-1, 固固-2, 固固-3, 第22页/共79页第二十三页，共79页。二二.水准路线水准路线 进行进行(jnxng)水准测量的路线，由已水准测量的路线，由已知水准知水准 点和新建水准点组成。点和新建水准点组成。水准路线水准路线1.闭合水准路线闭合水准路线2.附合水准路线附合水准路线3.支水准路线支水准路线第23页/共79页第二十四页，共79页。1.闭合闭合(b h)水准路线水准路线0理论h实际上：理论(lln)上：0观测h观测hfh，观测不合格，重测。，观测成果合格；容容hhhhffff令：有：BM14321闭合水

16、准(shuzhn)路线分析：结论：闭合水准路线具有严密的检核条件。结论：闭合水准路线具有严密的检核条件。第24页/共79页第二十五页，共79页。2.附合水准附合水准(shuzhn)路线路线附合(f h)水准路线分析：BM1123BM2理论(lln)上：12BMBMHHh理论实际上：12BMBMHHh观测令：)HH(hfBMBMh12观测有：，观测不合格，重测。，观测成果合格；容容hhhhffff结论：附合水准路线具有严密的检核条件。结论：附合水准路线具有严密的检核条件。第25页/共79页第二十六页，共79页。3.支水准支水准(shuzhn)路线路线支线水准路线(lxin)分析：理论(lln)上

17、：实际上：无法比较与理论观测hh令：返测往测hhfh有：，观测不合格，重测。，观测成果合格；容容hhhhffff结论：支水准路线往返观测具有严密性。结论：支水准路线往返观测具有严密性。BM1123支线水准路支线水准路线不严密，线不严密，必须作往返必须作往返测！测！?h理论第26页/共79页第二十七页，共79页。三三.连续安置水准仪的测量连续安置水准仪的测量(cling)方法方法 两点间距离较长或高差较大时，在两点间设两点间距离较长或高差较大时，在两点间设若若干转点，分段测量干转点，分段测量(cling)高差，取各分段高差的高差，取各分段高差的总和。总和。hAB = h1+ h2+ hn = (

18、a a1 1-b-b1 1)+(a)+(a2 2-b-b2 2)+)+(a+(an n-b-bn n) = a-a- b b第27页/共79页第二十八页，共79页。 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水准测量记录水准测量记录(jl)格式格式第28页/共79页第二十九页，共79页。水准测量记录表水准测量记录表第29页/共79页第三十页，共79页。四四.水准测量的检核水准测量的检核(jin h)(适

19、用于等外水准路线适用于等外水准路线)2.2.计算计算(j (j sun)sun)检核检核3.路线路线(lxin)检核（成果检核）检核（成果检核）1.测站检核测站检核第30页/共79页第三十一页，共79页。四四.水准测量的检核水准测量的检核(适用适用(shyng)于等外水准路线于等外水准路线)1.测站检核测站检核对每一站高差进行检核，每站对每一站高差进行检核，每站 进行（避免读错、听错、记错、进行（避免读错、听错、记错、 未精平等粗差）。未精平等粗差）。a a b b BA h =a b h =ab两次仪器高法两次仪器高法 BAa黑a红 b红b黑h = a黑b黑h = a红b红双面尺法双面尺法读

20、数读数(dsh)要求要求 （黑（黑+常数常数 红）红） 3mm高差要求高差要求 h h 5mm 取取 h=(h +h ) / 2两尺常数不一致时，考虑两尺常数差两尺常数不一致时，考虑两尺常数差 0.100米。米。要求要求: 改变仪器高度改变仪器高度(god)应在应在10cm以上以上 h h 5mm 取取 h=(h +h ) / 2第31页/共79页第三十二页，共79页。2.2.计算计算(j sun)(j sun)检核检核黑面: h黑 = a-b红面： h红 = a-b平均(pngjn)高差： h =（h黑 + h红）/2 或 h =（h黑 + h红0.1）/2 h = ( a-b )/2 或

21、h = ( a-b0.1 )/2第32页/共79页第三十三页，共79页。2.2.计算计算(j (j sun)sun)检核检核黑面: h黑 = a-b红面：h红 = a-b平均(pngjn)高差： h =（ h黑 + h红0.1）/2第33页/共79页第三十四页，共79页。h测 =h1+h2+h3+h4+h5h理 = H终-H始 fh = h测-h要求(yoqi)：fh fh容3.路线检核（成果路线检核（成果(chnggu)检核）检核） 计算路线高差闭合差，检验整条路线的测量精度。计算路线高差闭合差，检验整条路线的测量精度。（1）附合水准）附合水准(shuzhn)路线路线BM1123BM2h4h

22、3h2h1第34页/共79页第三十五页，共79页。BMAh测 =h1+h2+h3+h4+h5h1h4（2）闭合水准）闭合水准(shuzhn)路线路线h理=0fh = h测 要求(yoqi)：fh fh容（3）支水准）支水准(shuzhn)路线路线fh = h往+h返要求：fh fh容BM14321BM1123h3h2h1h5h往h返第35页/共79页第三十六页，共79页。fh容 = mm fh容 = mm等外(图根)水准路线(lxin)测量容许高差闭合差公式：式中：L路线长，以公里为单位 n路线测站(c zhn)总数n12L40第36页/共79页第三十七页，共79页。五五.水准路线成果水准路线

23、成果(chnggu)计算计算1 1、高差、高差( (o ch)o ch)闭合差计算与比较闭合差计算与比较闭合(b h)水准路线高差闭合(b h)差观测hfh附合水准路线高差闭合差)(12BMBMhHHhf观测支水准路线高差闭合差返测往测hhfh，观测不合格，重测。，观测成果合格；容容hhhhffff第37页/共79页第三十八页，共79页。五五.水准路线成果水准路线成果(chnggu)计算计算2 2、高差闭合差的分配和各点高程、高差闭合差的分配和各点高程(gochng)(gochng)的计算的计算高差高差(o ch)改正数改正数为：为：hiihiifnnVfLLV或改正后高差为：改正后高差为：i

24、iiVhh计算各点高程：计算各点高程：iiihHH 1第38页/共79页第三十九页，共79页。五五.水准路线成果水准路线成果(chnggu)计算计算1.附合水准路线成果附合水准路线成果(chnggu)整理例：整理例：第39页/共79页第四十页，共79页。H前 H后h 1.高差闭合差的计算高差闭合差的计算 2.高差(o ch)闭合差的 调整与各待定点高程的计算iihiiihllflVVlfV测段改正数每公里改正数第40页/共79页第四十一页，共79页。2.闭合水准闭合水准(shuzhn)路线成果计算路线成果计算 与附合水准与附合水准(shuzhn)路线不同之处是终点和起点是同一点，因此：路线不同

25、之处是终点和起点是同一点，因此： h理理 = H终终-H始始= 0 fh = h测测-h理理 = h测测 其余计算与附合水准其余计算与附合水准(shuzhn)路线相同路线相同第41页/共79页第四十二页，共79页。3.5 微倾式水准仪的检验微倾式水准仪的检验(jinyn)和和校正校正一一.水准仪的轴线水准仪的轴线(zhu xin)及其应满足的条件及其应满足的条件(1)圆水准轴平行于圆水准轴平行于竖竖轴轴 LL/ VV(2)十字横丝垂直于十字横丝垂直于竖竖轴轴 横丝横丝VV(3)水准管轴平行于视准轴水准管轴平行于视准轴 LL / CC (3)为主要条件为主要条件 应满足的三个条件应满足的三个条件

26、四条轴线四条轴线 视视 准准 轴轴 CC 望远镜十字丝交点与物镜光心的连线，其望远镜十字丝交点与物镜光心的连线，其 延长线即视线。延长线即视线。 水水 准准 管管 轴轴LL 水准管零点处的切线，气泡居中，水准管零点处的切线，气泡居中，LL水平。水平。 圆水准圆水准器器轴轴LL水准器球面圆圈中心与球面所对球心的连线。水准器球面圆圈中心与球面所对球心的连线。 竖竖 轴轴VV 仪器旋转轴仪器旋转轴第42页/共79页第四十三页，共79页。(d)用脚螺旋将气泡(qpo)调回一半 VV铅垂检验(jinyn)校正(jiozhng)二二.检验与校正检验与校正1.圆水准器的检验与校正圆水准器的检验与校正(a)用

27、脚螺旋调节圆气泡居中(b)照准部旋转180 (c)校正圆气泡居中LL铅垂第43页/共79页第四十四页，共79页。(a)用脚螺旋调节(tioji)圆气泡居中(b)照准(zho zhn)部旋转180检验(jinyn)校正(c)用脚螺旋将气泡调回一半 VV铅垂 (d)校正圆气泡居中LL铅垂二二.检验与校正检验与校正1.圆水准器的检验与校正圆水准器的检验与校正第44页/共79页第四十五页，共79页。2. 十字十字(sh z)横丝垂直于竖轴的检验与校正横丝垂直于竖轴的检验与校正(横丝横丝VV)检验检验 (a) 粗平、调焦，在横丝一端找一参照粗平、调焦，在横丝一端找一参照(cnzho)点点M (b) 望远

28、镜水平微动，观测望远镜水平微动，观测M点相对于横丝的移动轨迹。点相对于横丝的移动轨迹。校正校正(jiozhng)：校正：校正(jiozhng)十字丝环十字丝环2134十字丝环固定螺丝十字丝校正螺丝第45页/共79页第四十六页，共79页。3.水准管轴平行于视准轴的检验水准管轴平行于视准轴的检验(jinyn)与校正与校正 ( LL / CC ) (1) 检验检验(jinyn) a.场地准备场地准备(CA、CB等距，约等距，约40米米) b.在在C测定测定A、B的正确高差：的正确高差： h正确正确=(a1-)-(b1-)=a1-b1=h c.仪器至仪器至B近旁，读数近旁，读数b2、a2：h=a2-

29、a2 22ABDhihba第46页/共79页第四十七页，共79页。（2）校正）校正方法1：校正水准管 a. 计算A尺水平视线(shxin)读数： a2=b2+h b. 转动微倾螺旋，使横丝瞄准读数 a2 ：CC水平 c. 校正水准管气泡居中：LL水平（LL / CC） d. 重复检验直至符合要求。第47页/共79页第四十八页，共79页。校正(jiozhng)水准管水准管的 校正螺丝水准管 的一端第48页/共79页第四十九页，共79页。方法方法(fngf)2：校正十字丝：校正十字丝 a.保持水准管气泡居中即保持水准管气泡居中即LL水平；水平； b.调整十字丝环上、下校正螺丝，使横丝对准调整十字丝

30、环上、下校正螺丝，使横丝对准 读数读数 a2即即CC水平，从而水平，从而LL / CC。2134十字丝环十字丝环校正螺丝校正螺丝十字丝环十字丝环校正螺丝校正螺丝第49页/共79页第五十页，共79页。3.3 自动安平自动安平(n pn)水准仪和数字水水准仪和数字水准仪准仪一一.自动安平自动安平(n pn)水准仪原理水准仪原理dtgftgdtglftgl第50页/共79页第五十一页，共79页。二二.自动自动(zdng)安平补偿器结构安平补偿器结构第51页/共79页第五十二页，共79页。上图为北京光学仪器厂生产的上图为北京光学仪器厂生产的DZS3-1自动安平水准仪，右图自动安平水准仪，右图为补偿器状

31、态窗口，当仪器安置为补偿器状态窗口，当仪器安置好、补偿器指标线位于补偿器指好、补偿器指标线位于补偿器指标附近时，即可以标附近时，即可以(ky)进行读进行读数。数。 DZS3-1自动自动(zdng)安平水准仪安平水准仪第52页/共79页第五十三页，共79页。激光激光(jgung)水准仪水准仪第53页/共79页第五十四页，共79页。数字数字(shz)水准仪和条码水准尺水准仪和条码水准尺 数字水准仪(digital level)是在仪器望远镜光路中增加了分光镜和光电探测器(CCD阵列)等部件，采用条形码分划水准尺(coding level staff)和图像处理(t xin ch l)电子系统构成光

32、、机、电及信息存储与处理的一体化水准测量系统。第54页/共79页第五十五页，共79页。一、数字一、数字(shz)水准仪的特点水准仪的特点用自动电子读数代替人工读数，不存在读错、记错等问题，没有人用自动电子读数代替人工读数，不存在读错、记错等问题，没有人为读数误差；为读数误差；精度高，多条码精度高，多条码( (等效为多分划等效为多分划) )测量，削弱标尺分划误差，自动多测量，削弱标尺分划误差，自动多次测量，削弱外界环境变化的影响；次测量，削弱外界环境变化的影响；速度快、效率高，实现自动记录、检核、处理和存储，可实现水准速度快、效率高，实现自动记录、检核、处理和存储，可实现水准测量从外业数据采集到

33、最后成果计算的内外业一体化。测量从外业数据采集到最后成果计算的内外业一体化。数字数字(shz)(shz)水准仪一般是设置有补偿器的自动安平水准仪，当水准仪一般是设置有补偿器的自动安平水准仪，当采用普通水准尺时，数字采用普通水准尺时，数字(shz)(shz)水准仪又可当作普通自动安水准仪又可当作普通自动安平水准仪使用。平水准仪使用。第55页/共79页第五十六页，共79页。下图为采用相关法的徕卡下图为采用相关法的徕卡NA3003NA3003数字水准仪的机械数字水准仪的机械(jxi)(jxi)光学结构图光学结构图第56页/共79页第五十七页，共79页。二、数字二、数字(shz)(shz)水准仪的原理

34、水准仪的原理当用望远镜照准标尺并调焦后，标尺上的条形码影像入射到分当用望远镜照准标尺并调焦后，标尺上的条形码影像入射到分光镜上；分光镜将其分为可见光和红外光两部份，可见光影像光镜上；分光镜将其分为可见光和红外光两部份，可见光影像成像在分划板上，供目视观测；成像在分划板上，供目视观测；红外光影像成像在红外光影像成像在CCDCCD线阵光电探测器上线阵光电探测器上( (探测器长约探测器长约6.5mm6.5mm，由由256256个口径为个口径为25m25m的光敏二极管组成，一个光敏二极管就是的光敏二极管组成，一个光敏二极管就是线阵的一个像素线阵的一个像素) )，探测器将接收到的光图像通过，探测器将接收

35、到的光图像通过A/DA/D转换数字转换数字信号；信号；传送给仪器的处理器，通过与机内事先存储传送给仪器的处理器，通过与机内事先存储(cn ch)(cn ch)好的好的标尺条形码本源数字信息进行相关比较，当两信号处于最佳相标尺条形码本源数字信息进行相关比较，当两信号处于最佳相关位置时，即可获得水准尺上的水平视线读数和视距读数，最关位置时，即可获得水准尺上的水平视线读数和视距读数，最后将处理结果存储后将处理结果存储(cn ch)(cn ch)并送往屏幕显示。并送往屏幕显示。第57页/共79页第五十八页，共79页。三、条码水准三、条码水准(shuzhn)尺尺与数字水准仪配套的条码水准尺一般与数字水准

36、仪配套的条码水准尺一般(ybn)(ybn)为因瓦带尺、玻璃钢或铝合金制成为因瓦带尺、玻璃钢或铝合金制成的单面或双面尺，形式有直尺和折叠尺两种，的单面或双面尺，形式有直尺和折叠尺两种，规格有规格有1m1m、2m2m、3m3m、4m4m、5m5m几种，尺子的分几种，尺子的分划一面为二进制伪随机码分划线划一面为二进制伪随机码分划线( (配徕卡仪器配徕卡仪器) )或规则分划线或规则分划线( (配蔡司仪器配蔡司仪器) )，其外形类似于，其外形类似于一般一般(ybn)(ybn)商品外包装上印制的条纹码。商品外包装上印制的条纹码。右图为与徕卡数字水准仪配套的条码水准尺，右图为与徕卡数字水准仪配套的条码水准尺

37、，它用于数字水准测量；双面尺的另一面为长它用于数字水准测量；双面尺的另一面为长度单位的分划线，用于普通水准测量。度单位的分划线，用于普通水准测量。第58页/共79页第五十九页，共79页。四、徕卡四、徕卡DNA03DNA03中文精密数字中文精密数字(shz)(shz)水准仪简水准仪简介介 1990年，徕卡在世界上首次推出了第一代精密数字水准仪NA3003，现在又在NA3003的基础上推出了第二代精密数字水准仪DNA03，见图所示。界面为中文(zhngwn)，同时内置了适合我国测量规范的观测程序。第59页/共79页第六十页，共79页。徕卡徕卡DNA03DNA03中文精密数字中文精密数字(shz)(

38、shz)水准仪简介水准仪简介DNA03DNA03的主要技术参数如下：的主要技术参数如下： 精度：精度：0.3mm/km(0.3mm/km(采用因瓦水准尺采用因瓦水准尺) )最小读数：最小读数：0.01mm0.01mm测距精度：测距精度：1cm/20m1cm/20m内存：可以存储内存：可以存储16501650组测站数据或组测站数据或60006000个测量数据个测量数据补偿器：磁性阻尼补偿器补偿器：磁性阻尼补偿器补偿范围：补偿范围：88补偿精度：补偿精度：0.30.3单次测量时间：单次测量时间：3 3秒秒 GEBGEB电池：连续测量电池：连续测量1212小时小时为确保为确保(qubo)(qubo)

39、外业观测数据的安全，外业观测数据的安全，DNA03DNA03上还插有一个上还插有一个PCMCIAPCMCIA闪存卡，全部测量数据同时保存在仪器内存和闪存卡，全部测量数据同时保存在仪器内存和PCMCIAPCMCIA卡中。卡中。 第60页/共79页第六十一页，共79页。第61页/共79页第六十二页，共79页。SDL30数字(shz)水准仪第62页/共79页第六十三页，共79页。DiNi12数字(shz)水准仪第63页/共79页第六十四页，共79页。精密水准测量的两个重要条件： 精密水准仪提供精确(jngqu)的水平视线； 精密水准尺刻度精确(jngqu)(铟钢带水准尺)，能读得精确(jngqu)的

40、读数。一一.精密精密(jngm)水准仪水准仪每公里往返平均高差每公里往返平均高差(o ch)中误差中误差1mm；国产国产 S05 S1国外国外 Ni004(Zeiss) N3 (Wild)自动安平自动安平 Ni002(Zeiss) Koni007(Zeiss) 用于： 国家一、二等水准测量以及建构筑物的沉降观测，大型桥梁工程的施工测量和大型精密设备安装等。3.2.2 精密水准仪及其使用精密水准仪及其使用第64页/共79页第六十五页，共79页。精密精密(jngm)水准仪水准仪第65页/共79页第六十六页，共79页。1.水准器灵敏度高水准器灵敏度高 水准器格值达到水准器格值达到(d do)510/

41、2mm。2.望远镜放大率大，孔径望远镜放大率大，孔径(kngjng)大大 放大率放大率V在在40倍以上，孔径倍以上，孔径(kngjng)D大于大于50mm，照准精度高。，照准精度高。3.望远镜结构严密，视准轴变化小望远镜结构严密，视准轴变化小 有隔热罩。有隔热罩。4.装有平行玻璃板测微装置装有平行玻璃板测微装置 测微范围测微范围10mm，测微器刻度，测微器刻度100格，格值为格，格值为0.1mm，可估读，可估读 至至0.01mm。第66页/共79页第六十七页，共79页。二二.平行平行(pngxng)玻璃板测微装置玻璃板测微装置 转动测微螺旋，改变平行玻璃板的倾斜角度，可使 视线(shxin)作

42、上、下平移，平移量在测微分划尺上读取。测微器结构测微器结构(jigu)与测微原理与测微原理第67页/共79页第六十八页，共79页。二二.平行平行(pngxng)玻璃板测微装置玻璃板测微装置测微尺的读数测微尺的读数(dsh) 旋转平行旋转平行(pngxng)(pngxng)玻璃板可以产生的最大视线平移量为玻璃板可以产生的最大视线平移量为10mm10mm，它对应测微尺上的它对应测微尺上的100100个分格。个分格。 测微尺上测微尺上1 1个分格等于个分格等于0.1mm0.1mm，如在测微尺上估读到，如在测微尺上估读到0.10.1分格，则可分格，则可以估读到以估读到0.01mm0.01mm。 将标尺

43、上的读数加上测微尺上的读数就等于标尺的实际读数。如下将标尺上的读数加上测微尺上的读数就等于标尺的实际读数。如下图的读数为图的读数为148+0.655=148.655cm=1.48655m148+0.655=148.655cm=1.48655m。第68页/共79页第六十九页，共79页。三三.精密精密(jngm)水准尺水准尺精密水准尺：是在木质尺身的精密水准尺：是在木质尺身的凹槽内，引张一根因瓦合金钢凹槽内，引张一根因瓦合金钢带，其中零点端固定在尺身上带，其中零点端固定在尺身上，另一端用弹簧以一定的拉力，另一端用弹簧以一定的拉力将其引张在尺身上，以使因瓦将其引张在尺身上，以使因瓦合金钢带不受尺身伸

44、缩变形的合金钢带不受尺身伸缩变形的影响。影响。长度长度(chngd)分划在因瓦合分划在因瓦合金钢带上，数字注记在木质尺金钢带上，数字注记在木质尺身上，精密水准尺的分划值有身上，精密水准尺的分划值有10mm和和5mm两种。两种。第69页/共79页第七十页，共79页。三三.精密精密(jngm)水准尺水准尺 右图（右图（a）为徕卡公司生产的与新）为徕卡公司生产的与新NA2精密水准仪配套的精密水准尺精密水准仪配套的精密水准尺，因为新，因为新NA2的望远镜为正像望远的望远镜为正像望远镜，所以水准尺上的注记也是正立镜，所以水准尺上的注记也是正立的。的。 水准尺全长约水准尺全长约3.2m，在因瓦合金钢，在因

45、瓦合金钢带上刻有两排分划，右边一排分划带上刻有两排分划，右边一排分划为 基 本 分 划 ， 数 字 注 记 从为 基 本 分 划 ， 数 字 注 记 从 0 到到300cm，左边一排分划为辅助分划，左边一排分划为辅助分划，数字注记从，数字注记从300cm到到600cm， 基本分划与辅助分划的零点相差基本分划与辅助分划的零点相差(xin ch)一个常数一个常数301.55cm，称为基辅差或尺常数。水准测量作称为基辅差或尺常数。水准测量作业时用以检查读数是否存在粗差。业时用以检查读数是否存在粗差。第70页/共79页第七十一页，共79页。四四.测微尺的读数测微尺的读数(dsh)148+0.650=1

46、48.650cm=1.48650m148+0.650=148.650cm=1.48650m。1.97+0.00150=1.97150m 0.98575m第71页/共79页第七十二页，共79页。3.8 水准测量的误差水准测量的误差(wch)分析及注意事项分析及注意事项 水准测量误差包括仪器(yq)误差、观测误差和外界环境的影响三个方面。 一、仪器(yq)误差 二、观测误差 三、外界环境的影响第72页/共79页第七十三页，共79页。3.8 水准测量的误差水准测量的误差(wch)分析及注意事项分析及注意事项一、仪器一、仪器(yq)误差误差1) 1) 仪器校正后的残余误差：规范规定，仪器校正后的残余误

47、差：规范规定，DS3DS3水准仪的水准仪的i i角大于角大于2020才需要校正，因此，才需要校正，因此，正常使用情况下，正常使用情况下，i i角将保持在角将保持在2020以内。以内。i i角引起的水准尺读数误差与仪器至标尺的距离成正比，只要观测时注意使前、后视角引起的水准尺读数误差与仪器至标尺的距离成正比，只要观测时注意使前、后视距相等，便可消除或减弱角误差的影响。距相等，便可消除或减弱角误差的影响。在水准测量的每站观测中，使前、后视距完全在水准测量的每站观测中，使前、后视距完全(wnqun)(wnqun)相等是不容易做到的，因相等是不容易做到的，因此规范规定，对于四等水准测量，一站的前、后视

48、距差应小于等于此规范规定，对于四等水准测量，一站的前、后视距差应小于等于5m5m，任一测站的前，任一测站的前后视距累积差应小于等于后视距累积差应小于等于10m10m。2) 2) 水准尺误差：由于水准尺分划不准确、尺长变化、尺弯曲等原因而引起的水准尺水准尺误差：由于水准尺分划不准确、尺长变化、尺弯曲等原因而引起的水准尺分划误差会影响水准测量的精度，因此须检验水准尺上米间隔平均真长与名义长之差。分划误差会影响水准测量的精度，因此须检验水准尺上米间隔平均真长与名义长之差。规范规定，对于区格式木质标尺不应大于规范规定，对于区格式木质标尺不应大于0.5mm0.5mm，否则，应在所测高差中进行米真长，否则，应在所测高差中进行米真长改正。至于一对水准尺的零点差，可在一水准测段的观测中安排偶数个测站予以消除。改正。至于一对水准尺的零点差，可在一水准测段的观测中安排偶数个测站予以消除。第73页/共79页第七十四页，共79页。3.8 水准测量的误差水准测量的误差(wch)分析及注意事项分析及注意事项二、观测二、观测(gunc)误差误差1)1)管水准气泡管水准气泡(qpo)(qpo)居中误差：视准轴水平是通过管水居中误差：视准轴水平是通过管水准气泡准气泡(qpo)(qpo)居中来实现的。如果精平仪器时，管水准居中来实现的。如果精平仪