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高程测量
第五讲高程测量
一、高程测量概述
测定点的高程的工作称为高程测量。
测定点的高程时,一般献策定点于点之间的高差,然后根据已知点的高程,推算出待求点的高程。
所以说,高程测量主要是测定两点的高差。
高程测量的方法
1、水准测量利用水准仪和几何原理来测量高差。
2、三角高程测量利用经纬仪和三角学原理来测定高差。
3、气压高程测量利用气压计和气压原理进行的高程测量。
4、GPS高程测量利用GPS信号接收集合GPS卫星直接测定点的高程。
二、高程测量的等级
1、国家高程测量国家测绘部门在全国各地设立了一系列的高程点,其高程用水准测量的方法测定,按精度高地分为一、二、三、四等。
这些高程点为各行各业提供了高程基准。
2、矿区高程测量为满足矿业开发的需要,矿区测绘部门在国家高程点的基础上进行了矿区高程测量。
其精度分为三等和四等。
3、矿井高程测量为了满足矿井地面和井下建设的需要,也应进行矿井高程测量。
三、高程点的标志形式
用水准测量的方法测定的高程控制点,称为水准点,记为BM(BenchMark)。
水准点有永久性水准点和临时性水准点两种。
(1)永久性水准点国家等级永久性水准点,如图2-14所示。
有些永久性水准点的金属标志也可镶嵌在稳定的墙角上,称为墙上水准点,如图2-15所示。
建筑工地上的永久性水准点,其形式如图2-16a所示。
图2-14国家等级水准点
图2-15墙上水准点
(2)临时性水准点临时性的水准点可用地面上突出的坚硬岩石或用大木桩打入地下,桩顶钉以半球状铁钉,作为水准点的标志,如图2-16b所示。
第一节水准测量原理
一、水准测量原理
水准测量是利用水准仪提供的水平视线,借助于带有分划的水准尺,直接测定地面上两点间的高差,然后根据已知点高程和测得的高差,推算出未知点高程。
如图2-1所示,A、B两点间高差hAB为
(2-1)
设水准测量是由A向B进行的,则A点为后视点,A点尺上的读数a称为后视读数;B点为前视点,B点尺上的读数b称为前视读数。
因此,高差等于后视读数减去前视读数。
二、计算未知点高程
1.高差法
测得A、B两点间高差hAB后,如果已知A点的高程HA,则B点的高程HB为:
(2-2)
这种直接利用高差计算未知点B高程的方法,称为高差法。
2.视线高法
如图2-1所示,B点高程也可以通过水准仪的视线高程Hi来计算,即
(2-3)
这种利用仪器视线高程Hi计算未知点B点高程的方法,称为视线高法。
在施工测量中,有时安置一次仪器,需测定多个地面点的高程,采用视线高法就比较方便。
第二节水准测量的仪器和工具
水准测量所使用的仪器为水准仪,工具有水准尺和尺垫。
国产水准仪按其精度分,有DS05,DS1,DS3及DS10等几种型号。
05、1、3和10表示水准仪精度等级。
一、DS3微倾式水准仪的构造
DS3主要由望远镜、水准器及基座三部分组成。
1.望远镜
望远镜是用来精确瞄准远处目标并对水准尺进行读数的。
它主要由物镜、目镜、对光透镜和十字丝分划板组成。
(1)十字丝分划板是为了瞄准目标和读数用的。
(2)物镜和目镜物镜和目镜多采用复合透镜组,目标AB经过物镜成像后形成一个倒立而缩小的实像ab,移动对光透镜,可使不同距离的目标均能清晰地成像在十字丝平面上。
再通过目镜的作用,便可看清同时放大了的十字丝和目标影象a′b′。
(3)视准轴十字丝交点与物镜光心的连线,称为视准轴CC。
视准轴的延长线即为视线,水准测量就是在视准轴水平时,用十字丝的中丝在水准尺上截取读数的。
2.水准器
(1)管水准器管水准器(亦称水准管)用于精确整平仪器。
如图2-6所示,它是一玻璃管,其纵剖面方向的内壁研磨成一定半径的圆弧形,水准管上一般刻有间隔为2mm的分划线,分划线的中点O称为水准管零点,通过零点与圆弧相切的纵向切线LL称为水准管轴。
水准管轴平行于视准轴。
水准管上2mm圆弧所对的圆心角τ,称为水准管的分划值,水准管分划愈小,水准管灵敏度愈高,用其整平仪器的精度也愈高。
DS3型水准仪的水准管分划值为20″,记作20″/2mm。
图2-5管水准器分划值
为了提高水准管气泡居中的精度,采用符合水准器。
(2)圆水准器圆水准器装在水准仪基座上,用于粗略整平。
圆水准器顶面的玻璃内表面研磨成球面,球面的正中刻有圆圈,其圆心称为圆水准器的零点。
过零点的球面法线L′L′,称为圆水准器轴。
圆水准器轴L′L′平行于仪器竖轴VV。
气泡中心偏离零点2mm时竖轴所倾斜的角值,称为圆水准器的分划值,一般为8′~10′,精度较低。
3.基座
基座的作用是支承仪器的上部,并通过连接螺旋与三脚架连接。
它主要由轴座、脚螺旋、底板和三脚压板构成。
转动脚螺旋,可使圆水准气泡居中。
二、水准尺和尺垫
1.水准尺
水准尺是进行水准测量时与水准仪配合使用的标尺。
常用的水准尺有塔尺和双面尺两种。
第二节三角高程测量
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