测量第二章.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,*,第二章 水准测量,水准测量原理,水准测量仪器及其操作,普通水准测量及其成果整理,DS,3,型水准仪的检验与校正,水准测量的误差及其注意事项,2,高程测量,什么是高程测量,?,测定地面点的高程,高程测量的方法,水准测量,三角高程测量,GPS,高程测量,3,水准测量原理,水准测量是测出两点间的高差。即在两个点上分别竖立水准尺，利用水准测量的仪器提供的一条,水平视线,，瞄准并在水准尺上读数，从而求得两点间的高差。,前进方向,水平视线,大地水准面,H,i,H,A,H,B,A,B,后视尺,前视尺,b,h,AB,4,高差法根据水准仪提供的水平视线在,A,点水准尺上读数为,a,（后视读数），,B,点水准尺上读数为,b,（前视读数），则,h,AB,=a-b,H,B,=,H,A,+,h,AB,=,H,A,+(a-b,),前进方向,水平视线,大地水准面,H,i,H,A,H,B,A,B,后视尺,前视尺,a,b,h,AB,5,视线高法,B,点高程也可以通过水准仪视线高程,H,i,（也称为仪器高程）来计算，即,H,i,=,H,A,+a,则,H,B,=(,H,A,+a)-b,=,H,i,-b,前进方向,水平视线,大地水准面,H,i,H,A,H,B,A,B,后视尺,前视尺,a,b,h,AB,6,转点、测站,转点,如果两点间高差较大或相距较远，仅安置一次仪器不能测得它们的高差，这时需要加设若干个临时的立尺点，作为传递高程的临时点。,测站：每安置一次仪器称为一个测站。,BMA,BMB,TP2,TP3,TP4,前进方向,TP1,7,水准仪,精度系列：分,DS05,、,DS1,、,DS3,，,DS10,下标“,05”,、“,1”,、“,3”,及“,10”,等数字表示该类仪器的精度，,每公里往返测高差中数的中误差,。,8,水准仪的构造：望远镜、水准器、基座,望远镜,精确瞄准水准尺和提供视线进行读数的设备。,9,视差,如果目标象没有落在十字丝面上，则当观测员的眼睛上下左右移动时，会感到目标象与十字丝之间有相对错动。这种现象称为视差,。视差影响瞄准的精度。物镜调焦可以,消除视差,。,消除视差的步骤,先进行目镜调焦，使十字丝十分清晰；,再瞄准目标进行物镜调焦，使目标十分清晰。,10,水准器,圆水准器、水准管,圆水准器作用,初步整平仪器（使水准仪的竖轴处于竖直位置）,11,水准器,圆水准器、水准管,水准管的作用,用于仪器精平（使水准管轴水平处于水平状态）,侧视,俯视,12,水准管的灵敏度,水准管上两相邻分划线间的圆弧（弧长为,2mm,）所对的圆心角，称为水准管分划值（或灵敏度）,13,符合棱镜系统,直接用肉眼观察产生的问题：,因为玻璃有厚度，斜视时会产生视差,要同时观察气泡的两端才能判断气泡是否居中,观察窗,14,水准尺和尺垫,水准尺,直尺：双面水准尺分“黑面尺”和“红面尺”。黑面尺尺底尺均从零开始，而红面尺尺底，从固定数值,4.687m,或,4.787m,开始，此数值称为零点差。,塔尺：可伸缩，伸足为,3,米、,5,米，用于一般工程测量。,尺垫：转点立尺用。,15,水准仪的使用步骤,（,1,）,安置,：安置时考虑前、后视等距；,（,2,）,粗平,：粗平时掌握“左手大拇指法”；,（,3,）,瞄准,：瞄准时包括消除视差；,（,4,）,精平,：精平后下（符合气泡符合时）读数；,（,5,）,读数,：读数估读至毫米。,16,粗平的方法,“左手大拇指法”粗平：气泡移动的方向与左手大拇指转动脚螺旋的方向一致。,a,b,c,17,精平的判断,看水准管气泡观察窗内，当气泡两端的两个半像符合成一个圆弧时，就表示水准管气泡居中,符合气泡符合,尚未符合,思考,粗平是否可以省略？,18,读数,0.700m,1.000m,0.800m,0.900m,19,读数,0.730,a,b,6.239,1.520,c,20,水准点,埋设在永久、固定的地点，按等级不同，埋设的要求不同。,高程由此算起,21,水准路线,定义,由已知水准点开始或在两已知水准点之间按一定形式进行水准测量的测量路线。,分类,闭合水准路线,附合水准路线,支水准路线,水准网,22,水准测量的等级,国家分一、二、三、四等、图根（按精度要求、控制范围）,城市分二、三四等、图根,23,闭合水准路线,24,附合水准路线,25,支水准路线,26,水准网,27,水准测量的方法,BMA,BMB,1.444,1.324,TP2,h,2,=+0.120,1.822,0.876,TP3,h,3,=+0.946,1.820,1.435,TP4,h,4,=+0.385,1.422,1.304,h,5,=+0.118,前进方向,1.134,1.677,TP1,h,1,=-0.543,思考,A,、,B,两点上能否放置尺垫？,28,普通水准测量记录手簿,测,站,点,号,水准尺读数,(m),高 差,(m),高 程,(m),备 注,后视,前视,+,-,BM.A,1.134,0.543,19.153,已知,TP.1,1.677,18.610,TP.1,1.444,0.120,TP.2,1.324,18.730,TP.2,1.822,0.946,TP.3,0.876,19.676,TP.3,1.820,0.385,TP.4,1.435,20.061,TP.4,1.422,0.118,B,1.304,20.179,计算检核,7.642,6.616,1.569,0.543,a-,b,=+1.026,h,=+1.026,29,数据的外业检核方法,两次仪器高法,a,1,b,1,a,2,b,2,h,1,=a,1,-b,1,h,2,=a,2,-b,2,30,数据的外业检核方法,双面尺法a,1,b,1,a,2,b,2,h,1,=a,1,-b,1,h,2,=a,2,-b,2,31,普通水准测量成果整理,（,1,）水准路线高差闭合差计算与校核；,（,2,）高差闭合差的分配和计算改正后的高差；,（,3,）计算各点改正后的高程。,32,水准路线高差闭合差计算与校核,高差闭合差的计算,支水准路线,闭合水准路线,附合水准路线,高差闭合差检验,当,f,h,f,h,容,时，认为外业观测合格，否则应查明原因返工重测，直至符合要求为止,f,h,容,的计算方法,33,高差闭合差的分配和计算改正后的高差,闭合差的分配原则：对于闭合或附合水准路线，按与路线长度,L,或按路线测站数,n,成正比的原则，将高差闭合差,反其符号,进行分配。,计算改正后的高差,34,计算各点改正后的高程,根据已知水准点高程和各测段改正后的高差，依次逐点推求各点改正后的高程。,35,算例,1,点号,L,(km),h,i,(m),v(m),h(m),H,(m),BM,.,A,0.60,+1.331,-0.002,+1.329,6.543,1,7.872,2.00,+1.813,-0.008,+1.805,2,9.677,1.60,-1.424,-0.007,-1.431,3,8.246,2.05,+1.340,-0.008,+1.332,BM,.,B,9.578,6.25,+3.060,-0.025,+3.035,36,算例,2,37,DS3,型水准仪的检验与校正,水准仪的轴线,视 准 轴,CC,水准管轴,LL,圆水准轴,LL,竖 轴,VV,轴线的几何关系,LL/VV,中丝,VV,LL/CC,（主要条件）,C,C,L,L,V,V,L,L,38,圆水准器轴平行于仪器纵轴的检验与校正,发现误差方法,以圆水准器为准（气泡居中）安置仪器的纵轴,把仪器连带水准器绕纵轴旋转,180,度。如果气泡仍然居中，则水准器轴平行仪器纵轴。否则，水准器轴不平行仪器纵轴。,影响,不影响读数，但使纵轴倾斜，影响操作速度,39,圆水准器轴平行于仪器纵轴的检验与校正,校正方法,动校正螺丝，使气泡返回移动量的,一半,。,重复上述检验和校正一二次，使这误差尽可能小。,40,十字丝中丝垂直于仪器竖轴的检验与校正,误差的影响：,如果水准尺象偏离十字丝中心，就会增加读数误差,检验,用圆水准器使纵轴垂直后，用十字丝的横丝照准某一清晰目标。用微动螺旋转动望远镜，如果十字丝的横丝一直不离开目标，则无误差。否则要校正。,校正,松开十字丝的固定螺丝，转动十字丝。,2,1,3,4,十字丝环,校正螺丝,十字丝环,校正螺丝,41,水准管轴平行于视准轴的检验与校正,原理与方法,i,角误差：水准管轴不平行于视准轴，它们在竖直面内投影之夹角（有正负之分）。,a,x,i,42,i,角误差的影响规律,结论：当前后视距相等时，,i,角误差影响为,0,。,43,检验,（,1,）场地准备,(CA,、,CB,等距，约,40,米,),（,2,）在,C,测定,A,、,B,的正确高差：,h,正确,=a1-b1=h,（,3,）仪器至,B,近旁，读数,b2,、,a2,：,h,=a2-b2,h,-,h,35 mm,要校正,44,校正方法,计算,A,尺水平视线读数：,a2=b2+h,转动微倾螺旋，使横丝瞄准读数,a2,：,CC,水平,校正水准管气泡居中：,LL,水平（,LL/CC,）,重复检验直至符合要求。,45,水准测量误差分析及注意事项,水准测量误差按其来源可分为,仪器误差,i,角残余误差,水准尺的刻划误差、尺长误差及尺弯曲,观测与操作者的误差,外界环境的影响,46观测与操作者的误差,水准尺读数误差,水准尺竖立不直（倾斜）的误差,水准仪与尺垫下沉误差,47,外界环境的影响,地球曲率,D,R,S,f,1,D(km,),0.1,0.2,0.3,0.4,0.5,1,2,5,10,f,1,(cm),0.08,0.3,0.7,1.3,2,8,31,196,785,48,外界环境的影响,大气折光,研究结果表明，大气垂直折光差约为球差的,1/7,49,水准测量注意事项,按要求检校水准仪，检视水准尺,前后视距应尽可能相等,注意消除视差,做到“人不离仪器”,认真记录、扶尺员应认真竖立尺子等,50,自动安平水准仪,构造特点,没有水准管和微倾螺旋，只有一个圆水准器进行粗平。优点,缩短观测时间，简化操作，提高观测精度。,51,Zeiss,Koni007,自动安平水准仪,52,精密水准仪,精密水准测量的两个重要条件,精密水准仪,提供精确的水平视线；,精密水准尺,刻度精确（铟钢带水准尺），能读得精确的读数。,53,精密水准仪的特点,水准器灵敏度高,水准器格值达到,5,-,10,/2mm,；,采用微倾式结构和符合水准器棱镜组，能方便、精确地完成精平；,望远镜放大率大，孔径大：,放大率,V,在,40,倍以上，孔径,D,大于,50mm,，照准精度高。,望远镜结构严密，视准轴变化小,有隔热罩；,装有平行玻璃板测微装置,测微范围,10,（,5,）,mm,，测微器刻度,100,格，格值为,0.1,（,0.05,）,mm,，可估读至,0.01,（,0.005)mm,54,WILD N3,精密,自动安平水准仪,精,密,水,准,尺,55,电子水准仪（数字水准仪）,具有自动安平功能。,自动显示水平视线读数和视距。,通过物镜获取水准尺图象，通过仪器的处理系统，将图象信息转换成数字显示。,能与计算机实现数据通讯。,基本避免了人为的观测误差（视差、水准器精平误差、瞄准误差、估读数误差。,56,电子水准仪图,电子水准仪图,条,码,尺,测量键,57,电子水准仪的瞄准,要求竖丝,位于条码,带上,58,电子水准仪,59,激光自动安平水准仪,1km,往返,平均高差中误差,1 mm,水平精度,5,测量范围,150m,圆水泡角值,8,60,