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1、2.1.1 高程测量的概念 概念：测定地面上各点高程的工作 根据已知的高程，测定已知点与未知点（待定点）之间的高差，求出待定点高程待测高差12returndownup第1页/共64页2.1.2 高程测量的分类returndownup第2页/共64页水平视线 定义：定义：利用水准仪提供的水平视线，在已知高程点和高程待定点利用水准仪提供的水平视线，在已知高程点和高程待定点上分别立水准尺并读数，测定其间的高差上分别立水准尺并读数，测定其间的高差2.1.3 水准测量的原理BA大地水准面后视尺前视尺前进方向高差法：视线高法：downup第3页/共64页2.1.3 水准测量的原理若高差太大或距离太远，可分
2、站测量hABreturndownup第4页/共64页2-2 2-2 水准测量的仪水准测量的仪器和工具器和工具2.2.1 水准仪的结构2.2.2 水准尺和尺垫2.2.3 水准仪的使用HomeHome第5页/共64页2.2.1 水准仪的结构&前常用的有以下类型：DSDS0.5 0.5 DS DS1 1 DS DS3 3 DS DS1010 DS DS2020 D D 大地测量仪器的头一个字母 S S 为水准仪的头一个字母 数字代表该型号水准仪的精度downup第6页/共64页2.2.1 水准仪的结构一、望远镜&作用：瞄准远处的目标和读取水准尺上的读数&结构：目镜 物镜 对光螺旋 十字丝刻划板&参数
3、：放大率 放大倍数视准轴：物镜光心与十字丝交点的连线物 镜目镜对光螺旋十字丝刻划板十字丝横丝十字丝竖丝视距丝downup第7页/共64页十字丝分划板视场情况不不存存在在视视差差存存在在视视差差问题：视差的产生与消除问题：视差的产生与消除十字丝横丝十字丝竖丝视距丝return第8页/共64页放大率：放大倍数：3030左右放大率 放大倍数return第9页/共64页2.2.1 水准仪的结构二、水准器 圆水准器&作用：调节圆水准器气泡居中，使望远镜获得大致水平的视线&相关概念 零点：圆水准器球面内壁顶点 圆水准器轴：过零点的球面法线 分划值：气泡偏移零点2mm2mm所对应的圆水准器轴倾斜的角度值do
4、wnup第10页/共64页2.2.1 水准仪的结构二、水准器 管水准器&作用：调节管水准器气泡居中，使望远镜获得严格水平的视线&相关概念：相关概念：零点：管水准器球面内壁顶点零点：管水准器球面内壁顶点圆水准器轴：过零点的圆弧切线圆水准器轴：过零点的圆弧切线分划值：水准管圆弧分划值：水准管圆弧2mm2mm所对应的圆心角所对应的圆心角符合气泡：提高眼睛观察气泡居中的精度符合气泡：提高眼睛观察气泡居中的精度downup视场气视场气泡符合泡符合情况情况第11页/共64页2.2.1 水准仪的结构三、基座&作用：连接仪器和脚架&结构组成：轴座 脚螺旋 底板 三角压板轴座轴座底板底板三角压板三角压板脚螺旋脚
5、螺旋基座基座returndownup第12页/共64页2.2.2 2.2.2 水准尺和尺垫&水准尺作用：读取读数种类：直尺 折尺 塔尺材质：不易变形、干燥木材&尺垫作用：转站时放置水准尺立立尺尺点点returndownup第13页/共64页2.2.3 水准仪的使用&目的：调节气泡居中，使仪器竖轴大致铅直，视准轴粗略水平第一步:粗平downup第14页/共64页2.2.3 水准仪的使用&目的：使镜筒内可清晰地看到水准尺和十字丝&视差的产生：成像平面和十字丝分划板不重合&视差的消除：重新进行目镜和物镜对光上上中中下下第二步:瞄准downup第15页/共64页2.2.3 水准仪的使用&目的：调节管水
6、准器气泡居中，使视准轴严格水平视场视场气泡气泡符合符合情况情况第三步:精平downup第16页/共64页2.2.3 水准仪的使用&由于管水准器的调平的灵敏度很高，所以读数之前一点要检查气泡是否符合，符合后才可以读数&读数是不管望远镜是成倒像还是正像，都是从小往大读第四步:读数1609mm1609mm6295mm6295mmreturndownup第17页/共64页2-3 2-3 水准测量的实施及水准测量的实施及成果整理成果整理2.3.1 水准点和水准路线2.3.2 普通水准测量的实施2.3.3 水准测量的成果整理2.3.4 三、四等水准测量HomeHome第18页/共64页2.3.1 2.3.
7、1 水准点和水准路线&概念：通过水准测量方法获得其高程的高程控制点&类别：国家等级水准点工地一般性水准点&点之记：水准点与附近固定建构筑物的关系图，并在图上标明水准点的编号和高程永永久久性性水水准准点点临临时时性性水水准准点点一、水准点downup第19页/共64页2.3.1 2.3.1 水准点和水准路线&概念：两水准点之间进行水准测量所经过的路线&布设形式：闭合水准路线 附合水准路线 支水准路线几何条件：几何条件：适合平坦适合平坦块状地区块状地区 适合带适合带 状地区状地区几何条件：几何条件：多用于加密多用于加密几何条件：几何条件：二、水准路线returndownup第20页/共64页国家等
8、级水准点&依照严格的尺寸标准，用石料或混凝土制成深埋地面冻结线以下，在顶面设有半球状标志墙角水准标志埋设混凝土水准标石return第21页/共64页2.3.2 2.3.2 普通水准测量的实施在处安置仪器后视A A点上的水准尺，精平并读数记录前视B B点上的水准尺，精平并读数记录搬站，将仪器搬至下一站，按以上步骤逐站测量至BMBMB B点a1AZD1ZD2ZD3Ba4b2b1a2a3b3b4一、实施步骤downup第22页/共64页2.3.2 2.3.2 普通水准测量的实施二、填表计算5.398downup第23页/共64页2.3.2 2.3.2 普通水准测量的实施&计算检核：&测站检核：测站检
9、核：仪器高法仪器高法在同一测站用不同仪器高两次安置仪器，利用所在同一测站用不同仪器高两次安置仪器，利用所测得两次高差进行检核（较差测得两次高差进行检核（较差 5 mm5 mm）双面尺法双面尺法仪器高度不变，分别在前后尺上读取黑、红两面仪器高度不变，分别在前后尺上读取黑、红两面读数，得黑、红两次高差进行检核（较差读数，得黑、红两次高差进行检核（较差 5 mm5 mm）三、检核方法returndownup第24页/共64页&高差闭合差：由于测量误差的影响，水准路线的实测高差与理论高差之间的不符值（f fh h）&f fh h的计算：&f fh h的允许值：的允许值：闭合水准路线闭合水准路线:符合水
10、准路线符合水准路线:支水准路线支水准路线:公里数公里数测站数测站数downup2.3.3 2.3.3 水准测量的成果整理第25页/共64页2.3.3 2.3.3 水准测量的成果整理一、附合水准路线的成果整理+5.331m1.6Km+1.813m2.1Km-4.244m1.7Km+1.430m2.0Kmdownup第26页/共64页2.3.3 2.3.3 水准测量的成果整理&高差闭合差的计算&闭合差的调整闭合差的调整 （同符合水准路线）（同符合水准路线）&高程的计算高程的计算 （同符合水准路线）（同符合水准路线）闭合水准路线符合水准路线二、闭合水准路线的成果整理downup第27页/共64页2.
11、3.3 2.3.3 水准测量的成果整理&高差闭合差的计算&高差的计算高差的计算支水准路线三、支水准路线的成果整理returndownup第28页/共64页后红中后黑上中下前黑上中下前红中2.3.4 2.3.4 三、四等水准测量BA前视尺前进方向C后视尺一、测站观测程序（后前前后、黑黑红红）后前前后、黑黑红红）后视黑面：读下、上、中丝后视黑面：读下、上、中丝 前视红面：读中丝前视红面：读中丝 前视黑面：读下、上、中丝前视黑面：读下、上、中丝 后视红面：读中丝后视红面：读中丝downup第29页/共64页2.3.4 2.3.4 三、四等水准测量二、测站计算与检核步骤 视距计算：读数校核与高差计算：
12、计算的校核：downup第30页/共64页2.3.4 2.3.4 三、四等水准测量三、四等水准测量三、填表计算例题returndownup第31页/共64页2-4 DS2-4 DS3 3级水准级水准仪的检验与校正仪的检验与校正2.4.1 圆水准器轴平行于仪器竖轴的检验校正2.4.2 十字丝横丝应垂直于仪器竖轴的检验校正2.4.3 视准轴平行于水准管轴的检验校正HomeHome第32页/共64页&检验：使圆水准器气泡居中，然后旋转180180度，检查气泡是否居中&校正：旋转脚螺旋使气泡向零点移动偏距的一半，然后使用拨针拨动三个校正螺旋，使气泡移动到零点；反复进行2.4.1 2.4.1 圆水准器轴
13、平行于仪器竖轴的检验校正检验图圆水准器结构图校正图returndownup第33页/共64页2.4.2 2.4.2 十字丝横丝垂直于仪器竖轴的检验校正&检验：检验：整平仪器后，用十字丝横丝的一端对准远处一明显标志点整平仪器后，用十字丝横丝的一端对准远处一明显标志点P P，旋转，旋转微动检查点微动检查点P P是否始终落在中丝上是否始终落在中丝上&校正：校正：旋下十字丝分划板护罩，旋下十字丝分划板护罩，用螺丝刀松开四个压环螺丝，用螺丝刀松开四个压环螺丝，按横丝倾斜的反方向转动十字按横丝倾斜的反方向转动十字丝组件；反复进行检验校正丝组件；反复进行检验校正returndownup第34页/共64页2.
14、4.3 2.4.3 视准轴平行于水准管轴的检验校正&检验：分别将仪器安置在相距8080米左右的两点中间和靠近其中一个点，测定两点间高差，检查两次高差较差是否超过3 3毫米&校正：校正：求出求出A A点的正确读数，调节微倾螺旋使中丝对准正确读数，此时水点的正确读数，调节微倾螺旋使中丝对准正确读数，此时水准气泡必偏离中心；然后调节校正螺丝使气泡的影像符合准气泡必偏离中心；然后调节校正螺丝使气泡的影像符合returndownup第35页/共64页2-5 2-5 精密水准仪精密水准仪和水准尺和水准尺2.5.1 精密水准仪2.5.2 精密水准尺2.5.3 读数原理HomeHome第36页/共64页2.5
15、.1 精密水准仪精密水准仪的构造（徕卡N3型）精密水准仪主要用于国家一、二等水准测量和高精度的工程测量中，例如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的水平基准测量等。returndownup第37页/共64页2.5.2 精密水准尺精密水准尺的构造（因瓦水准尺）图为徕卡公司生产的与新N3精密水准仪配套的精密水准尺。水准尺全长约3.2m，在因瓦合金钢带上刻有两排分划，左边一排分划为基本分划，数字注记从0到300cm，右边一排分划为辅助分划，数字注记从300cm到600cm，基本分划与辅助分划的零点相差一个常数301.55cm，称为基辅差或尺常数。returndownup第38
16、页/共64页2.5.3 读数原理 N3水准仪上有一个测微螺旋。当精平后，通过旋转测微螺旋使平板玻璃俯仰倾斜，使得水平视线产生偏移，以对准一个整分划读数。然后在测微尺上读取小数部分。downup第39页/共64页2.5.3 读数原理精密水准仪上设有平行玻璃板测微器,它的最大视线平移量为1 cm，对应测微尺上的100个分格，测微尺上1个分格等于0.01 cm，可估读到0.001cm。如图所示：水准尺读数为：148 cm测微器读数为：0.655 cm则读数为：148+0.655=1.48655 m。returndownup第40页/共64页2-6 2-6 自动安平自动安平水准仪水准仪2.6.1 概述
17、2.6.2 自动安平原理HomeHome第41页/共64页2.6.1 概述水准器的缺点1.费时；2.受外界条件的影响自动安平 最初设想：200年前，悬吊整个望远镜，尽管失败了，但揭示了规律：利用重力可使视线自动水平。现在，用补偿器代替水准器，能使仪器的某一轴线，在12秒钟内自动、精确可靠地安放在水平位置。returndownup第42页/共64页2.6.2 自动安平原理returndownup第43页/共64页2-7 2-7 电子水准仪电子水准仪2.7.1 电子水准仪概述2.7.2 电子水准仪图集HomeHome第44页/共64页2.7.1 电子水准仪概述 数字水准仪是在仪器望远镜光路中增加了
18、分光镜和光电探测器等部件，采用条形码分划水准尺和图像处理电子系统构成光、机、电及信息存储与处理的一体化水准测量系统。returndownup第45页/共64页2.7.2 电子水准仪图集徕卡DNA03中文精密数字水准仪downup第46页/共64页2.7.2 电子水准仪图集downup第47页/共64页2.7.2 电子水准仪图集returndownup第48页/共64页2-8 2-8 水准测量的水准测量的误差及注意事项误差及注意事项2.8.1 水准测量误差2.8.2 水准测量注意事项HomeHome第49页/共64页2.8.1.1 2.8.1.1 仪器误差&误差来源：视准轴与管水准器轴不平行&消
19、减办法：前后视距相等；对仪器进行检校vDi角一、仪器校正后的残余误差一、仪器校正后的残余误差downup第50页/共64页&误差来源：刻划不准确；尺长变化；零点磨损等&消减办法：对水准尺进行检验（0.5mm0.5mm）；在观测中安排偶数站2.8.1.1 2.8.1.1 仪器误差a1b1b2a2v1v2v1二、水准尺误差二、水准尺误差downup第51页/共64页2.8.1.1 2.8.1.1 仪器误差三、尺垫误差三、尺垫误差&误差来源：尺垫高度不相等、尺垫顶点磨损等&消减办法：转点的作用只是传递高差（高程）。它是一个为观测方便而临时选择的临时性的点，它的位置选择可以任意，并不会对最终的观测高差
20、（高程）差生影响。而尺垫是用来表明转点的具体位置，以便在观测过程中转点的位置固定和方便立尺，所以尺垫的高度、顶点磨损对不会对高差（高程）观测带来影响。downup第52页/共64页2.8.1.2 2.8.1.2 观测误差&误差来源：人眼的局限性；水准管壁与液体间的粘滞力&消减办法：严格检查气泡居中；加改正数Dc角vc角c角c1角一、水准管气泡居中误差一、水准管气泡居中误差downup第53页/共64页2.8.1.2 2.8.1.2 观测误差&误差来源：人眼的局限性；视距的长度；望远镜的放大率&消减办法：仔细读数，多次读数取平均值；控制视距；规定望远镜的放大率V 望远镜的放大倍率60 人眼的最大
21、分辩能力二、读数误差二、读数误差downup第54页/共64页2.8.1.2 2.8.1.2 观测误差&误差来源：水准尺竖立不直&消减办法：水准尺上安装水准器，保证水准尺竖直；控制最大读数（小于2.7m2.7m）aa三、水准尺倾斜误差三、水准尺倾斜误差downup第55页/共64页2.8.1.2 2.8.1.2 观测误差四、视差四、视差上上中中下下&误差来源：成像平面与十字丝分化板不重合&消减办法：重新进行目镜对光和物镜对光downup第56页/共64页2.8.1.3 2.8.1.3 外界环境的影响误差&误差来源：仪器沉降&消减办法：采用后前前后的观测顺序t 每次操作的时间 v 仪器下沉的速度
22、一、仪器下沉误差一、仪器下沉误差downup第57页/共64页2.8.1.3 2.8.1.3 外界环境的影响误差&误差来源：尺垫沉降&消减办法：采用往返观测取平均值往往 测测测测 返返二、尺垫下沉误差二、尺垫下沉误差downup第58页/共64页c大地水准面大地水准面fr r与大地水准面平行与大地水准面平行水平视线水平视线折光后的视线折光后的视线2.8.1.3 2.8.1.3 外界环境的影响误差&误差来源：地球曲率；大气折光&消减办法：前后视距相等；加改正数三、地球曲率及大气折光的影响三、地球曲率及大气折光的影响downup第59页/共64页2.8.1.3 2.8.1.3 外界环境的影响误差&
23、误差来源：仪器受热不均匀；风力使水准气泡不稳定&消减办法：撑测伞；选择合适的时间和天气施测；规定视线读数的合理范围（小于2.7m2.7m；大于0.3m0.3m）四、温度及风力的影响四、温度及风力的影响returndownup第60页/共64页2.8.2 2.8.2 水准测量的注意事项&读数前一定要精平，读数后应检查气泡是否居中&读数要仔细，不能误读整米数；注意成像的正倒&未读下一站的后视，立尺员不能将转点上的尺垫碰动&记录人应回报读数，以防止听错；并应注意记错或把前后视读数位置记反&读数时注意横丝（中丝）的位置，切勿将上、下丝当作横丝在水准尺上读数returndownup第61页/共64页+5.331m1.6Km+1.813m2.1Km-4.244m1.7Km+1.430m2.0Km第62页/共64页后红中后黑上中下前黑上中下前红中BA前视尺前进方向C后视尺第63页/共64页感谢您的观看！第64页/共64页