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1、第二章水准仪及水准测量1本讲稿第一页，共三十三页子学习情境1-1水准仪及水准测量授课内容：1 1、水准测量原理及水准仪水准测量原理及水准仪2 2 、水准仪的使用及水准测量的、水准仪的使用及水准测量的 基本方法基本方法 本讲稿第二页，共三十三页一、导入新课o知识提问：（1）高程（2）高差（3）大地水准面本讲稿第三页，共三十三页一、水准测量原理及水准仪u高程测量概念 地面点沿着其铅垂线到大地水准面的距离。确定地面点高程的测量工作称为高程测量。根据已知点高程，测定该点与未知点的高差，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。然后计算出未知点的高程。本讲稿第四页，共三十三页高程测
2、量的方法分类高程测量的方法分类1、水准测量、水准测量 (leveling)2、三角高程测量、三角高程测量 (trigonometric leveling)3、气压高程测量、气压高程测量 (air pressure leveling)4、GPS测量测量 (GPS leveling)本讲稿第五页，共三十三页一、水准测量原理 1、水准测量原理、水准测量原理 利用水准仪提供的利用水准仪提供的“水平视线水平视线”，测，测量两点间高差，从量两点间高差，从而由已知点高程推而由已知点高程推算出未知点高程。算出未知点高程。hAB=a-b HB=HA+hAB大地水准面大地水准面 hABA BHAHB=HA+hAB
3、水平视线水平视线水水准准尺尺水水准准尺尺ab前进方向前进方向本讲稿第六页，共三十三页目镜水准管目镜圆水准器校正螺钉微动螺旋制动螺旋对光螺旋物镜准星缺口水准管圆水准器三脚架脚螺旋2、DS3型水准仪的主要由望远镜、水准器、基座三部分组成。构造微倾螺旋本讲稿第七页，共三十三页二、水准测量的仪器和工具木质水准尺铝合金塔形水准尺尺垫水准仪三角架本讲稿第八页，共三十三页水准标尺o水准标尺用于各等级水准测量的水准标尺，应该是分划精细、准确、清晰、受温度和湿度影响小，结构精良，并附有圆水准器。o水准尺的底部必须是坚固的铁板，使它不易磨损；o作为水准尺的附件有尺垫或尺桩，从结构上应保证立尺时稳定，用于二等水准测
4、量的尺垫重量不应小于5KG。本讲稿第九页，共三十三页二、DS3型微倾式水准仪oDS3型微倾式水准仪的组成：o望远镜o水准器o基座o望远镜：用于瞄准远处的水准尺进行读数，主要由物镜、调焦透镜、十字丝分划板和目镜组成。本讲稿第十页，共三十三页o物镜的作用 使远处水准尺在望远镜内成倒立而缩小的实像。转动物镜调焦螺旋，调焦透镜便沿着光轴方向前后移动，使成像落在十字丝平面上。o十字丝的作用 用于瞄准目标和读数o目镜的作用 将十字丝及其上面的成像放大成虚像。本讲稿第十一页，共三十三页测 量 望 远 镜1-物镜；2-目镜；3-调焦透镜；4-十字丝分划板；5-物镜调焦螺旋；6-目镜调焦螺旋；(b)-十字丝本讲
5、稿第十二页，共三十三页（2）水准器水准器的作用：整平仪器，使视准轴处于水平位置。圆水准器 作用：粗略整平 结构：如图所示 精度：一般为 8 10/2mm （气泡中心偏离零点2mm 所对的圆心角）气气泡泡LL本讲稿第十三页，共三十三页水准器水准器分为圆水准器和管水准器两种。管水准器用来指示视准轴是否水平o管水准器又称为长水准管o水准管分划值：是水准管表面2mm圆弧所对应的圆心角o水准管轴LL：过水准管零点所作圆弧面的纵切线o一般=20/2mmOLL本讲稿第十四页，共三十三页（3）基座轴座：承托仪器上部脚螺旋：调节脚螺旋使圆水准器气泡居中连接板：连接三脚架组成 轴座脚螺旋连接板本讲稿第十五页，共三
6、十三页三、水准尺和尺垫o水准尺水准尺主要有单面尺、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。o尺垫尺垫 放在转点上，用于放置水准尺，以防水准尺下沉。本讲稿第十六页，共三十三页水准仪系列 等级参数名称DS05DS1DS3DS10精度指标（每公里水准测量高差中数偶然中误差）mm 0.51.03.0 10.0望远镜放大倍数不小于物镜有效孔径不小于最短视距不大于倍mmm42553.038473.028382.020282.0管状水准器角值符合式普通式“/2mm10-10-20-20DS3水准仪
7、主要用于三四等水准测量和一般工程水准测量DS10水准仪主要用于一般工程水准测量本讲稿第十七页，共三十三页二、水准仪的使用及水准测量的方法主要内容：o水准仪的使用o水准测量的基本方法本讲稿第十八页，共三十三页一、水准仪的使用操作程序：操作程序：粗平粗平目镜对光目镜对光初瞄水准尺初瞄水准尺对对光与瞄准光与瞄准精平与读数精平与读数（一）粗平（一）粗平 调节脚螺旋，使圆水准气泡居中。调节脚螺旋，使圆水准气泡居中。1方法：方法：对向转动脚螺旋对向转动脚螺旋1 1、22使气泡移至使气泡移至1 1、2 2方向中间方向中间转动脚转动脚螺旋螺旋3 3，使气泡居中。，使气泡居中。本讲稿第十九页，共三十三页粗平的操
8、作方法示意图2规律：规律：气泡移动方向与气泡移动方向与左手大拇指左手大拇指运动的方向一致。运动的方向一致。a a123b b312c c312本讲稿第二十页，共三十三页（二）目镜对光（二）目镜对光o根据观测者的视力，将望远镜对向白色背景，旋转目镜对光螺旋，进行目镜对光，使十字丝清晰。（三）初瞄水准尺 松开制动螺旋，水平转动望远镜，利用望远镜后部上方的照门和物镜上的准星，瞄准水准尺。本讲稿第二十一页，共三十三页（四）对光与 瞄 准1方法：先用准星器粗瞄，再用微动螺旋精确瞄准。先用准星器粗瞄，再用微动螺旋精确瞄准。2视差：o概念：概念：眼睛在目镜端上下移动时，十字丝与目标像有相对眼睛在目镜端上下移
9、动时，十字丝与目标像有相对运动。运动。o产生原因：产生原因：目标像平面与十字丝平面不重合。目标像平面与十字丝平面不重合。o消除方法：消除方法：反复交替调节目镜和物镜对光螺旋。反复交替调节目镜和物镜对光螺旋。本讲稿第二十二页，共三十三页（五）精 平与 读 数1、方法：、方法：如图所示，调节微倾螺旋，使水准管如图所示，调节微倾螺旋，使水准管气泡成像抛物线符合。气泡成像抛物线符合。本讲稿第二十三页，共三十三页（五）精 平与 读 数精平后，用十字丝的中丝在水准尺上读数。精平后，用十字丝的中丝在水准尺上读数。1 1方法：方法：米、分米看尺面上的注记，厘米数尺面上的米、分米看尺面上的注记，厘米数尺面上的格
10、数，毫米估读。格数，毫米估读。2 2规律：规律：读数在尺面上由小到大的方向读。故仪器若成读数在尺面上由小到大的方向读。故仪器若成倒像的，从上往下读；若成正像，即从下往上读。倒像的，从上往下读；若成正像，即从下往上读。本讲稿第二十四页，共三十三页 读数 用十字丝横丝在水准尺上按从小到大的方向读数，读取米、分米、厘米、毫米（估读数）四位数字。如图的读数 0.860m注意：读数前必须精平，精平后立即读数。本讲稿第二十五页，共三十三页水水 准准 仪仪 读读 数数 实实 例例 bc a0.7236.2541.478本讲稿第二十六页，共三十三页一个测站的水准测量工作ABab1、安置仪器于AB之间，立尺于A
11、、B点上；2、粗略整平；3、瞄准A尺，精平、读数a，记录1.568m；4、瞄准B尺，精平、读数b，记录1.471m；5、计算：hAB=a b=1.568-1.471=0.115m 即B点比A点高0.115m。hBA=hAB=0.115m，即 A点比B点低0.115m。本讲稿第二十七页，共三十三页二、水准测量的基本方法连续水准测量 当两点相距较远或高差较大时，需连续安置水准仪测定相邻各点间的高差，最后取各个高差的代数和，可得到起终两点间的高差。本讲稿第二十八页，共三十三页如图：A、B两水准点之间，设3个临时性的转点。h1=a1-b1 h2=a2-b2 h3=a3-b3 h4=a4-b4 hAB=
12、h1+h2+h3+h4ATP1TP2TP3a1b1a3b3a4b4b4a2b2ABA、B两点高差计算的一般公式：hAB=h=a-b本讲稿第二十九页，共三十三页二、水准测量的基本方法本讲稿第三十页，共三十三页水水 准准 测测 量量 记记 录录 表表 本讲稿第三十一页，共三十三页2、等外水准路线测量记录、等外水准路线测量记录测站点号水准尺读数高差h高程H备注后视前视1A1 347446.215转点11 631-0 2842转点10 306转点22 624-2 3183转点20 830转点31 516-0 6864转点31 528转点40 504+1 024 5转点42 368B0 694+1 674445.625测自A至B 2006 年 5 月 16 日 观测 薛山成 记录 冯丽丽本讲稿第三十二页，共三十三页小 结（1）掌握水准测量的基本原理（2）正确使用水准仪粗平粗平目镜对光目镜对光初瞄水准尺初瞄水准尺对光与瞄准对光与瞄准精平与读数精平与读数（3）视差的概念，如何消除视差（4）尺垫的正确使用方法本讲稿第三十三页，共三十三页