第二章水准测量1.docx
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第二章水准测量1.docx
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第二章水准测量1
第二章第一讲
教学目标:
使学生掌握水准测量原理及如何操作水准仪
重点难点:
重点:
水准测量原理;难点:
视差的概念。
教学内容:
第二章:
水准测量
高程测量的概念根据已知点高程,测定该点与未知点的高差,然后计算出未知点的高程的方法。
即卩:
H未=日已+h
高程测量的方法分类按使用的仪器和测量方法分为:
水准测量(leveling)三角高程测量(trigonometricleveling)气压高程测量(airpressureleveling)GPS测量。
(GPSleveling)
§2.1水准测量原理与仪器操作
一.基本原理
水准测量的原理是利用水准仪提供的“水平视线”,测量两点间高差,从而由已知点高程推算出未知点高程。
前进方向
a后视读数A后视点
b——前视读数B——前视点
1.A、B两点间高差:
hABHbHaab
2.测得两点间高差hAB后,若已知A点高程Ha,贝U可得B点的高程
Ha
hAB
3.视线高程:
已HaaHbb
4.转点TP(turningpoint)的概念。
iii
hABhab
111
结论:
A、B两点间的高差hAB等于后视读数之和减去前视读数之和
2.仪器和工具
(1)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。
3.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
1.方法:
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。
(三)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(compensatorleve),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。
1.方法:
米、分米看尺面上的注记,厘米数尺面上的格数,毫米估读
2•规律:
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。
(举例)
课后作业:
教材第29页习题1、2、3、4题。
第二章第二讲
教学目标:
使学生掌握水准路线的布设、水准测量闭合差的分配。
重点难点:
水准测量闭合差的分配
教学内容:
§2.2普通水准测量的实施及成果整理
4.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)
5.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。
BM1
玄水隧跻些
6.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
昭忆11S
-h红5mm。
■前逍方向Vf0.385
2.水准测量记录表
M鮎
禹羞
改it后
离锂
底-Ct
前桃
1
HIA
1134
m
h&TT
-3.5^3
2
TP1
1.444
rf2
1.324
+aiso
3
rrz
IBS?
m
0.B7&
+»,陀
4
TT3
1.620
TP4
L435
+UJ385
5
TF4
1^42Z
BHIB
L304
+amb
T.M2
&.616
+102&
注意:
(1)起始点只有后视读数,结束点只有前视读数,中间点既有后视读数又有前视读数。
四.水准测量的成果处理(内业)
(一)计算闭合差:
fhh测h理
1•闭合水准路线:
fhh测h理h测
2•附合水准路线:
fhh测h里
h测(H终H始)
式中,花容——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
五.水准测量的成果实例
解算如下:
第一步计算高差闭合差:
fhh测(H终H始)4.3304.29337(mm)
第二步计算限差:
fh容40.L407.4108.8(mm)
因为|fh|fh容,可进行闭合差分配。
第三步计算每km改正数:
V0—5mm/km
第四步计算各段高差改正数:
ViV0ni。
四舍五入后,使Vifh。
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+(h什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)
可用EXCEL软件计算如下图:
A
B
C
D
E
F
1
表小等夕卜水准测量的成果外理
2
点名
路线长(km)观测高差〔m)改正数(m)改正后高差(ni)
咼程(rti)
3
BM-A
45.翻&
4
1
1.6
2.331
-0.008
2.323
4T.609
5
2
2.1
2,813
-①0105
2”8025
50,41L5
&
3
L7
-2.244
-0.0085
-2.2525
48.159
7
BM-B
2
1.43
-Cl.01
1.42
49.579
8
和
7.a
4.33
-0.037
4.293
49.579
9
10
闭合差:
血)
0.037
11
闭和差允時盲(血)
0.1088118
12
km高差改正数(m)
-0.005
课后作业:
教材第29页习题&7、&9、10题
第二章第三讲
教学目标:
使学生掌握普通水准仪的检校方法、自动安平水准仪的使用,并对精密水准仪有初步的认识。
重点难点:
重点难点:
普通水准仪i角的检验与校正
教学内容:
§2.3普通水准仪的检验与校正
水准仪轴线的几何关系
水准仪轴线应满足的几何条件是:
1•水准管轴LL//视准轴CC
2•圆水准轴LL//竖轴VV
3.横丝要水平(即:
丄竖轴VV
如下图所示:
L
-Hi-
%L'L'期
二水准仪的检验与校正
(一)圆水准器的检验与校正
1.检验:
气泡居中后,再将仪器绕竖轴旋转180°,看气泡是否居中。
2.校正:
用脚螺旋使气泡向中央移动一半,再用拨针拨动三个“校正螺旋”使气泡居中。
(二)十字丝横丝的检验与校正
1.检验:
(见图)
整平后,用横丝的一端对准一固定点P,转动微动螺旋,看P点是否沿着
横丝移动。
2•校正:
旋下目镜处的十字丝环外罩,转动左右2个“校正螺丝”
(3)水准管轴平行于视准轴(i角)的检验与校正
1检验:
(1)平坦地上选A、B两点,约50m。
(2)在中点C架仪,读取ai>bi,得hi=ai-bi
(3)在距B点约2~3m处架仪,读取a2、b2,得h2=a2-b2
(4)若h2工hi,则水准管轴不平行于视准轴,有i角。
因为①hi为正确高差②b2的误差可忽略不计,故有:
h2hi
i
DAB
对于S3水准仪,若i角大于20时,需校正
LD14腔
2.校正方法有二种:
(1)校正水准管
旋转微倾螺旋,使十字丝横丝对准(a2'=hi+b2),拨动水准管“校正螺丝”,使水准管气泡居中。
(2)校正十字丝一一可用于自动安平水准仪
保持水准管气泡居中,拨动十字丝上下两个“校正螺丝”,使横丝对准32'。
§2.4自动安平、精密、电子水准仪简介
一.自动安平水准仪(compensatorlevel)1.原理——与普通水准仪相比,在望远镜的光路上加了一个补偿器。
2.使用——粗平后,望远镜内观察警告指示窗若全部呈绿色,方可读数;最好状态是指示窗的三角形尖顶与横指标线平齐。
3.检校——与精通水准仪相比,要增加一项补偿器的检验,即:
转动脚螺旋,看警告指示窗是否出现红色;以此来检查补偿器是否失灵。
二.精密水准仪(preciselevel)(每公里往返平均高差中误差1mm)1、精密水准仪——提供精确的水平视线和精确读数;
2、精密水准尺——刻度精确(铟钢带水准尺invarlevelingstaff)。
3、读数方法
(1)精平后,转动测微螺旋,使十字丝的楔形丝精确夹准某一整分划线。
(2)读数时,将整分划值和测微器中的读数合起来。
三.数字水准仪(digitallevel)及条纹码水准尺(codinglevelstaff)1、具有自动安平、显示读数和视距功能。
2、能与计算机数据通讯,避免了人为观测误差。
§2.5水准测量误差及注意事项
来源有:
仪器误差、操作误差、外界条件影响。
一.仪器误差
主要有:
视准轴不平行于水准管轴(i角)的误差、水准尺误差二.操作误差
主要有:
水准气泡未严格居中、视差、估读误差、水准尺未竖直。
三.外界条件影响的误差
主要有:
仪器下沉、尺垫下沉、地球曲率、大气折光、气温和风力
课后作业:
教材第29页习题6、11题
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- 第二 水准测量
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