第二章 水准测量.docx
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第二章水准测量
•第二章水准测量
•§2-1高程测量概述
•三、地面点的高程
高程(绝对高程、海拔)-地面点到大地水准面的铅垂距离
假定高程(相对高程)-地面点到假定水准面的铅垂距离
•§2-2水准测量原理
测量A、B两点间的高差h,在A、B上竖立水准尺,用水准仪构成一条水平视线,该视线在两尺上取得读数a和b。
则A与B的高程之差:
hAB=a–b(高差h有正有负)如已知A点
高程为HA,则B点
的高程:
HB=HA+hAB
•一.水准测量的仪器与工具
尺垫—转点处立水准尺,用生铁铸成中间突起的三角形基座,防止立尺沉降,引起高程变动。
•2.水准仪
S3水准仪-
主要用于地形测量和普通工程测量
•水准管的校正螺丝像片
S3水准仪属于微倾式水准仪
按圆水准器初步置平仪器→旋转微倾螺旋→
管水准器气泡居中→视线水平
•符合棱镜系统使水准气泡两端成象在一起,便于观察。
•若直接用肉眼观察则因为玻璃有厚度,斜视时会产生视差,并要同时观察气泡的两端才能判断气泡是否居中。
•用符合棱镜系统观察,可以避免上述缺点。
判断“气泡居中”的精度约可提高一倍。
•三、水准仪的使用
安置水准仪,用连接螺旋把仪器固定在三脚架上。
(一)粗平
根据圆水准器气泡,用脚螺旋粗略置平仪器;
(二)瞄准
将望远镜对准水准尺,进行目镜和物镜调焦,
使十字丝和尺像清晰;
(三)精平
旋转微倾螺旋,使水准管气泡严格居中;
(四)读数
按十字丝的中横丝在水准尺上读数。
水准尺读数方法:
用十字丝的横丝在
水准尺上读数:
米,分米,厘米,毫米
每次读四位数,首位
米数是“0”也必须
读数和记录,例如:
0875
表示是0.875米,或875毫米。
•水准管的校正螺丝像片
•
(二)瞄准
•物镜的作用:
使目标成象。
•视差
•符合棱镜系统
把水准气泡两
端成象在一起
便于观察。
•(用区格式水准尺)
•瞄准与读数
正像望远镜,在水准尺上“从下往上”读;
倒像望远镜,“从上往下”读。
米(m)位与分米(dm)位直读标尺上的数字,
厘米位(cm)为数格子而得,毫米(mm)位为估读。
水准尺读数精度关键在估读的毫米位!
•DSZ2自动安平水准仪
•ZeissReni002A精密自动安平水准仪
•002A自动安平水准仪内部结构
(光学部件的光路和补偿器)
•§2-4水准测量的方法及成果处理
一、水准点和水准路线
(一)水准点
永久性水准点埋设要求:
地基稳固
地点隐蔽
能长期保存
便于观测
•
(二)水准路线
1.支水准路线
2.闭合水准路线
3.附合水准路线
•二、水准测量方法
(一)两次仪器高法(安置两次仪器,高差>10cm)
已知HA,求HB,
两次测得高差:
两次仪器高操作方法
每站观测两次高差,以检核观测数据
的正确性,两次不同仪器高度的水平视线,
对后视和前视水准尺读数(改变仪器高度
应在10cm以上)
两次高差之差应小于5mm,否则应重测;
观测成果合格,则取两次高差之平均数。
观测步骤(顺序):
后视前视(改变仪器高)
前视后视
上述观测顺序简称为“后—前—前—后”
•二、水准测量方法
(二)双面尺法
用黑红双面水准尺,在尺子两面读数。
已知HA,求HB
双面尺法操作方法
读取每一支水准尺的黑面和红面分划读数,前、后
视尺的黑面读数计算出黑面高差;前、后视尺的红面读
数计算出红面高差,
两次高差之差应小于±5mm;同一尺的红黑面读数之
差应小于尺常数±3mm;否则,该测站读数应重测。
观测成果合格,则取红、黑面高差的平均数。
•§2-5水准仪的检验和校正
水准仪的轴线:
望远镜视准轴
水准管轴
纵轴
圆水准轴
•水准仪轴线的定义:
视准轴:
十字丝中心与物镜光心的连线CC1
水准管轴:
经过水准管零点的切线LL1
纵轴:
仪器旋转轴
VV1
圆水准轴:
经过圆
水准管球面中
心的法线L'L‘1
水准仪轴线应满足的条件:
(1)圆水准器轴平行
于仪器纵轴:
L´L´1∥VV1
(2)十字丝的横丝
垂直于纵轴
(3)水准管轴平行
于视准轴:
LL1∥CC1
•二、水准仪检验和校正
(一)圆水准器的检验与校正
1.圆水准器检验:
(如何发现误差?
)
(a)将圆水准器气泡居中;(b)将仪器绕纵轴旋转180度。
如果气泡仍然居中,则圆水准器轴平行仪器纵轴。
否则,圆水准器轴不平行仪器纵轴。
2.圆水准器校正
先略松固定螺丝,然后
转动校正螺丝,使气泡
返回移动量的一半。
(气泡移动量一半代表
纵轴的倾斜度。
)
重复上述检验和校正一
二次,使误差尽可能小,
最后转紧固定螺丝。
•
(二)十字丝的检验和校正
1.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P。
用微动螺旋左右转动望远镜,如果十字丝
的横丝一直不离开目标,则横丝水平。
否则需要校正。
2.校正
松开十字丝环
的固定螺丝,
转动十字丝环,
使横丝水平,
转紧固定螺丝。
•水准管的校正螺丝像片
•(三)水准管轴平行于视准轴的检验和校正
检验:
在相距60~80m的A、B两点上竖立水准尺,
水准仪架于中点C,两次测量两点的高差作为标准
值h1,把仪器移至一个端点B,再测量两端点的高
差h2。
•水准管轴不平行视准轴的校正
如果h2=h表明水准管轴不平行视准轴,引起远尺
读数h2有误差。
而近尺上的读数受视准轴误差的影响
很小,因此h1是正确的。
校正方法有二:
•水准管的校正螺丝像片
•
(一)精密水准尺
精密水准尺特点:
木质尺身
因瓦钢带
分划式长度刻划
左右两列注字
特点:
水准管格值小(τ=10″),气泡符合精度高;
望远镜放大倍率大:
V=30×~40×
瞄准精度高:
(≈15″/V)
测微器精细,读数
精度高:
高倍放大+楔形丝夹准分划+平行玻璃测微
•WILDN3水准仪的内部结构
•精密水准仪的水准尺读数
水准尺:
因瓦钢带上印制分划式刻划
水准仪读数:
高倍瞄准,平行玻璃板测微
•电子水准仪图
•电子水准仪SDL1X在进行遥控观测
•§2-7水准测量的误差分析
水准测量测量误差主要有四种:
①仪器轴系误差影响②仪器置平误差影响
③水准仪下沉影响④水准尺倾斜和下沉影响
•水准仪置平误差的影响
设水准管分划值τ=20″/2mm,水准气泡偏离居中0.5格,则100m的视距引起读数误差:
100×0.5×20/206265=0.005m=±5mm
水准尺倾斜和下沉影响
水准尺必须竖直,水准尺在视线方向倾斜,观测者不会发觉。
视线越高,影响越大。
当观测者瞄准水准尺时,尺上的圆水准器气泡必须居中。
水准尺下沉,使尺上读数增大,产生读数误差。
水准测量的转点需用尺垫,尺垫必须踩实,才能避免沉降。
•外界环境对水准测量的影响
1.日光和风力的影响
日光照射到水准仪时,使仪器部件受热
不匀,产生不规则膨胀,破坏仪器轴线的
正常关系,使置平、读数产生误差。
因此,
必须撑伞防晒。
2.大气折光的影响
日光照射地面,使近地空气升温产生对
流,视线通过时产生折射,使望远镜中成
像不稳定。
成像晃动时,应停止观测;视线
必须高出地面0.2m以上。
《测量学》
第二章
水准测量与水准仪
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