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二.水准点(BenchMark)
三.水准路线(levelingline)
四.水准测量的实施(外业)
教学活动及板书设计
(一)水准仪(level)
1.望远镜(telescope)——由物镜、目镜和十字丝(上、中、下丝)三部分组成。
2.水准器(bubble)有两种:
圆水准器(circularbubble)——精度低,用于粗略整平。
水准管(bubbletube)——精度高,用于精平。
特性:
气泡始终向高处移动。
3.基座(tribrach)
(二)水准尺(levelingstaff)——主要有单面尺、双面尺和塔尺。
1.尺面分划为1cm,每10cm处(E字形刻划的尖端)注有阿拉伯数字。
2.双面尺的红面尺底刻划:
一把为4687mm,另一把为4787mm。
(三)尺垫(staffplate)
放置在转点上,为防止观测过程中水准尺下沉。
二、水准仪的使用
操作程序:
粗平——瞄准——精平——读数
(一)粗平——调节脚螺旋,使圆水准气泡居中。
1.方法:
对向转动脚螺旋1、2——使气泡移至1、2方向的中间——转动脚螺旋3,使气泡居中。
2.规律:
气泡移动方向与左手大拇指运动的方向一致。
(二)瞄准
先用准星器粗瞄,再用微动螺旋精瞄。
2.视差
概念:
眼睛在目镜端上下移动时,十字丝与目标像有相对运动。
产生原因:
目标像平面与十字丝平面不重合。
消除方法:
仔细反复交替调节目镜和物镜对光螺旋。
(二)精平
1、方法:
如图所示微倾式水准仪(tiltlevel),调节微倾螺旋,使水准管气泡成像抛物线符合。
2、说明:
若使用自动安平水准仪(compensatorlevel),仪器无微倾螺旋,故不需进行精平工作。
(四)读数——精平后,用十字丝的中丝在水准尺上读数。
米、分米看尺面上的注记,厘米数尺面上的格数,毫米估读。
读数在尺面上由小到大的方向读。
故对于望远镜成倒像的仪器,即从上往下读,望远镜成正像的仪器,即从下往上读。
三、水准点(BenchMark)
通过水准测量方法获得其高程的高程控制点,称为水准点BM,一般用表示。
有永久性和临时性两种。
(见图)
四、水准路线(levelingline)
水准路线依据工程的性质和测区情况,可布设成以下几种形式:
1.闭合水准路线(closedlevelingline)。
由已知点BM1——已知点BM1
2.附合水准路线(annexedlevelingline)。
由已知点BM1——已知点BM2
3.支水准路线(spurlevelingline)。
由已知点BM1——某一待定水准点A。
五、水准测量的实施(外业)
a)观测要求
如图,有:
(1)水准仪安置在离前、后视距离大致相等之处。
(2)为及时发现观测中的错误,通常采用“两次仪器高法”或“双面尺法”。
两次仪器高法:
高差之差h-h’±
≤5mm;
双面尺法,①红黑面读数差±
≤3mm②h黑-h红±
≤5mm。
案例二:
水准测量的内业数据处理方法
掌握水准测量的内业数据处理方法
平差计算、闭合差分配
讲授、学生处理数据
大部分学生可以在教室的指导下完成数据的处理。
一、水准测量的成果处理(内业)
二.水准测量的成果实例
(一)计算闭合差:
1.闭合水准路线:
2.附合水准路线:
(二)分配高差闭合差
1.高差闭合差限差(容许误差)
对于普通水准测量,有:
式中,
——高差闭合差限差,单位:
mm
L——水准路线长度,单位:
km;
n——测站数
2.分配原则:
按与距离L或测站数n成正比,将高差闭合差反号分配到各段高差上。
(三)计算各待定点高程
用改正后的高差和已知点的高程,来计算各待定点的高程。
【例】如图为按图根水准测量要求施测某附合水准路线观测成果略图。
BM-A和BM-B为已知高程的水准点,图中箭头表示水准测量前进方向,路线上方的数字为测得的两点间的高差(以m为单位),路线下方数字为该段路线的长度(以km为单位),试计算待定点1、2、3点的高程。
解算如下:
第一步计算高差闭合差:
第二步计算限差:
因为
,可进行闭合差分配。
第三步计算每km改正数:
第四步计算各段高差改正数:
。
四舍五入后,使
故有:
V1=-8mm,V2=-11mm,V3=-8mm,V4=-10mm。
第五步计算各段改正后高差后,计算1、2、3各点的高程。
改正后高差=改正前高差+改正数Vi
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)
案例三:
三、四等水准测量
掌握三、四等水准测量的观测步骤以及数据处理
数据处理方法与精度评价
讲授、学生操作
一部分学生可以当堂完成数据的采集。
一、适用:
平坦地区的高程控制测量。
二、精度要求和技术要求。
三、作业方法
(见表)
1、每站观测程序(见图)
(1)顺序——“后前前后”(黑黑红红);
一般一对尺子交替使用。
(2)读数——黑面按“三丝法”(上、中、下丝)读数,红面仅读中丝。
2、计算与记录格式(见P114表6-12)
(1)视距=100×
|上丝-下丝|
(2)前后视距差di=后视距-前视距
(3)视距差累积值∑di=前站的视距差累积值∑di-1+本站的前后视距差di
(4)黑红面读数差=黑面读数+K-红面读数。
(K=4787mm或4687mm)
(5)黑面高差h黑=黑面后视中丝-黑面前视中丝
(6)红面高差h红=红面后视中丝-红面前视中丝
(7)黑红面高差之差=h黑-(h红±
0.100m)
(8)高差中数(平均高差)=[h黑+(h红±
0.100m)]/2
(9)水准路线总长L=∑后视距+∑前视距
案例四:
经纬仪基本操作与水平角观测原理
掌握经纬仪的基本操作方法与水平角的概念
DJ6的对中、整平
讲授、学生动手操作
教材
学生基本都能掌握操作过程。
角度测量概念
一.水平角定义
二.竖直角定义
§
3.2光学经纬仪(opticaltheodolite)的使用
一、DJ6光学经纬仪的构造
二、J6的读数方法
三、J2光学经纬仪的构造
四、J2的读数方法
经纬仪的安置
角度测量(angularobservation)包括水平角(horizontalangle)测量和竖直角(verticalangle)测量。
一、水平角定义
从一点出发的两空间直线在水平面上投影的夹角即二面角,称为水平角。
其范围:
顺时针0º
~360º
二、竖直角定义
在同一竖直面内,目标视线与水平线的夹角,称为竖直角。
其范围在00~±
900之间。
如图当视线位于水平线之上,竖直角为正,称为仰角;
反之当视线位于水平线之下,竖直角为负,称为俯角。
光学经纬仪(opticaltheodolite)的使用
经纬仪是测量角度的仪器。
按其精度分,有DJ6、DJ2两种。
表示一测回方向观测中误差分别为
、
如图3-2:
1、照准部(alidade)
2、水平度盘(horizontalcircle)
3、基座(tribrach)
分微尺测微器读数法:
(1)如图,分微尺的分划值为1ˊ,估读到获0.1ˊ(即:
6"
)。
(2)“H”——水平度盘读数,“V”——竖直度盘读数。
如图与J6相比,增加了:
1.测微轮——用于读数时,对径分划线影像符合。
2.换像手轮——用于水平读数和竖直读数间的互换。
3.竖直读盘反光镜——竖直读数时反光。
一般采用对径重合读数法——转动测微轮,使上下分划线精确重合后读数。
五、经纬仪的安置
内容及要求:
对中(centering)±
≤3mm
整平(leveling)≤1格
1、垂球对中整平法步骤
(1)移动或伸缩三脚架(粗略对中)
(2)脚架头上移动仪器(精确对中)
(3)旋转脚螺旋使水准管气泡居中(整平)
(4)反复
(2)、(3)两步。
2、光学对中整平法步骤
(1)大致水平大致对中
眼睛看着对中器,拖动三脚架2个脚,使仪器大致对中,并保持“架头”大致水平。
(2)伸缩脚架粗平
根据气泡位置,伸缩三脚架2个脚,使圆水准气泡居中。
(3)旋转三个脚螺旋精平
按“左手大拇指法则”旋转三个脚螺旋,使水准管气泡居中。
1)转动仪器,使水准管与1、2脚螺旋连线平行。
2)根据气泡位置运用法则,对向旋转1、2脚螺旋。
3)转动仪器900,运用法则,旋转3脚螺旋。
(4)架头上移动仪器,精确对中
(5)脚螺旋精平。
(6)反复(4)、(5)两步。
案例五:
测回法与方向观测法
掌握经纬仪施测水平角的基本方法以及数据处理
测回法与方向观测法
讲授
学生可以掌握测回法。
水平角测量(horizontalangleobservation)
一、经纬仪(theodolite,transit)的安置
二、瞄准方法
三、测回法
四、方向观测法
水平角测量(horizontalangleobservation)
常用的有:
测回法(methodofobservationset)
方向观测法(methodofdirectionobservation)。
对中(centering)±
整平(leveling)≤1格
1、垂球(plumbbob)法
2、光学对中器(opticalplummet)法
(
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