水準(zhǔn)儀使用方法及原理PPT課件

1、2. 水準(zhǔn)測(cè)量觀(guān)測(cè)方法 （1）高差法： 在M、N兩點(diǎn)間安置水準(zhǔn)儀，在M、N兩點(diǎn)分別豎立水準(zhǔn)尺，利用水準(zhǔn)移的水平視線(xiàn)分別讀取M點(diǎn)、N點(diǎn)上的讀數(shù)a、b，則兩點(diǎn)的高差為則則N點(diǎn)的高程點(diǎn)的高程HN為為 a：后視讀數(shù)：后視讀數(shù)(后視觀(guān)測(cè)后視觀(guān)測(cè)讀數(shù)讀數(shù))；b：前視讀數(shù)前視讀數(shù)( (前視觀(guān)測(cè)前視觀(guān)測(cè)讀數(shù)讀數(shù)) )。M M：后視點(diǎn)后視點(diǎn)N N：前視點(diǎn)前視點(diǎn)永遠(yuǎn)是后視減前視bahMNMNMNhHH第1頁(yè)/共28頁(yè)（2）視線(xiàn)高法（單站多測(cè)法） 安置一次儀器可以測(cè)算多個(gè)點(diǎn)高程的方法。首先算出水準(zhǔn)儀的視線(xiàn)高程Hi，然后分別計(jì)算出各個(gè)點(diǎn)的高程：bj為第為第j個(gè)前視點(diǎn)的讀數(shù)，個(gè)前視點(diǎn)的讀數(shù)，Hj為第為第j個(gè)前視點(diǎn)的高程

2、。個(gè)前視點(diǎn)的高程。這種方法常用于路線(xiàn)縱這種方法常用于路線(xiàn)縱斷面測(cè)量。斷面測(cè)量。大地水準(zhǔn)面大地水準(zhǔn)面MjbjHMHjHi大地水準(zhǔn)面大地水準(zhǔn)面MjbjHMHjHiaHHMijijbHH(j=1,2,3,)aHHMijijbHH(j=1,2,3,)第2頁(yè)/共28頁(yè)3. . 連續(xù)水準(zhǔn)測(cè)量（路線(xiàn)水準(zhǔn)測(cè)量） 應(yīng)用前提：兩待測(cè)點(diǎn)之間距離較遠(yuǎn)、高差較大，或中間有障礙。方法：加設(shè)若干個(gè)臨時(shí)立尺點(diǎn)（稱(chēng)為轉(zhuǎn)點(diǎn)ZD），依此測(cè)定相鄰兩個(gè)點(diǎn)的高差，取各高差的代數(shù)和即得到起終兩個(gè)點(diǎn)的高差。則則M、N兩點(diǎn)的高差為兩點(diǎn)的高差為 niiniiniiMNbahh111),.,3 , 2 , 1(ni iiibah第3頁(yè)/共28頁(yè)4

3、. 提高精度的觀(guān)測(cè)方法“中間法”觀(guān)測(cè)：各測(cè)站前、后視線(xiàn)長(zhǎng)度大致相等第4頁(yè)/共28頁(yè)2.2 水 準(zhǔn) 儀1. 水準(zhǔn)儀：提供水平視線(xiàn)（平行大地水準(zhǔn)面）的設(shè)備2. 水準(zhǔn)儀類(lèi)型：（1）微傾式水準(zhǔn)儀 （2）自動(dòng)安平水準(zhǔn)儀 （3）電子水準(zhǔn)儀3. 水準(zhǔn)儀的表示方法（國(guó)產(chǎn)儀器） DSn：D表示大地測(cè)量S表示水準(zhǔn)儀，n為數(shù)字表示儀器精度，數(shù)值n越小,表示儀器精度越高。如DS0.5,表示每公里往返測(cè)量高差中數(shù)的偶然中誤差小于或等于0.5mm 第5頁(yè)/共28頁(yè)4. 常用水準(zhǔn)儀的等級(jí)劃分及主要用途一般工程一般工程水準(zhǔn)測(cè)量水準(zhǔn)測(cè)量國(guó)家三四等水國(guó)家三四等水準(zhǔn)測(cè)量及一般準(zhǔn)測(cè)量及一般工程水準(zhǔn)測(cè)量工程水準(zhǔn)測(cè)量國(guó)家二等測(cè)國(guó)家二等測(cè)

4、量及其他精量及其他精密水準(zhǔn)測(cè)量密水準(zhǔn)測(cè)量國(guó)家一等水國(guó)家一等水準(zhǔn)測(cè)量及地準(zhǔn)測(cè)量及地震測(cè)量震測(cè)量主要用途主要用途儀器精度儀器精度DS10DS3DS1DS0.5儀器系列型號(hào)儀器系列型號(hào)一般工程一般工程水準(zhǔn)測(cè)量水準(zhǔn)測(cè)量國(guó)家三四等水國(guó)家三四等水準(zhǔn)測(cè)量及一般準(zhǔn)測(cè)量及一般工程水準(zhǔn)測(cè)量工程水準(zhǔn)測(cè)量國(guó)家二等測(cè)國(guó)家二等測(cè)量及其他精量及其他精密水準(zhǔn)測(cè)量密水準(zhǔn)測(cè)量國(guó)家一等水國(guó)家一等水準(zhǔn)測(cè)量及地準(zhǔn)測(cè)量及地震測(cè)量震測(cè)量主要用途主要用途儀器精度儀器精度DS10DS3DS1DS0.5儀器系列型號(hào)儀器系列型號(hào)mm5 . 0mm1mm3mm10第6頁(yè)/共28頁(yè)5. 水準(zhǔn)儀的主要結(jié)構(gòu)組成水準(zhǔn)儀的主要結(jié)構(gòu)組成主要為三部分：主要為三部

5、分：（1）望遠(yuǎn)鏡望遠(yuǎn)鏡 （2）水準(zhǔn)器水準(zhǔn)器 （3）基座基座其中望遠(yuǎn)鏡為主要組成部分。下圖為其中望遠(yuǎn)鏡為主要組成部分。下圖為WILD NAK-0X型型水準(zhǔn)儀（由北京測(cè)繪儀器廠(chǎng)組裝）水準(zhǔn)儀（由北京測(cè)繪儀器廠(chǎng)組裝）目鏡目鏡目鏡對(duì)光螺旋目鏡對(duì)光螺旋物鏡對(duì)光螺旋物鏡對(duì)光螺旋物鏡物鏡水平微調(diào)螺旋水平微調(diào)螺旋腳螺旋腳螺旋準(zhǔn)星準(zhǔn)星第7頁(yè)/共28頁(yè)6. 望遠(yuǎn)鏡組成及其成像原理望遠(yuǎn)鏡由望遠(yuǎn)鏡由物鏡、目鏡、對(duì)光凹透鏡和十字絲物鏡、目鏡、對(duì)光凹透鏡和十字絲四個(gè)四個(gè)主要部分組成。主要部分組成。成像原理：成像原理：目標(biāo)經(jīng)過(guò)物鏡和對(duì)光凹透鏡的作用，目標(biāo)經(jīng)過(guò)物鏡和對(duì)光凹透鏡的作用，在鏡筒內(nèi)造成倒立、縮小的實(shí)像，通過(guò)調(diào)節(jié)對(duì)光在

6、鏡筒內(nèi)造成倒立、縮小的實(shí)像，通過(guò)調(diào)節(jié)對(duì)光凹透鏡，就可以使像清晰地成在十字絲平面上。凹透鏡，就可以使像清晰地成在十字絲平面上。（望遠(yuǎn)鏡的放大倍數(shù)望遠(yuǎn)鏡的放大倍數(shù)）視準(zhǔn)軸視準(zhǔn)軸第8頁(yè)/共28頁(yè) 目鏡的作用：放大，人眼經(jīng)過(guò)目鏡，可以看到目標(biāo)的小實(shí)像與十字絲一起放大了的虛像。 十字絲的作用：提供照準(zhǔn)目標(biāo)的標(biāo)準(zhǔn)。其中心交點(diǎn)和物鏡光心的連線(xiàn)稱(chēng)為視準(zhǔn)軸，即視線(xiàn)。玻璃片上的上、下短絲稱(chēng)為視距絲。水準(zhǔn)測(cè)量就是當(dāng)視線(xiàn)水平時(shí)，用中間橫絲截取水準(zhǔn)尺讀數(shù)。 視準(zhǔn)軸：十字絲中央交點(diǎn)和物鏡 光心的連線(xiàn) （水準(zhǔn)儀四條軸線(xiàn) 之一） 豎軸：望遠(yuǎn)鏡底部與基座相連的 軸的中心線(xiàn)。 （水準(zhǔn)儀四條軸 線(xiàn)之一）視距絲視距絲橫絲橫絲第9頁(yè)/

7、共28頁(yè)7. 水準(zhǔn)器（1）水準(zhǔn)器的用途： 衡量視線(xiàn)是否水平、豎軸是否鉛垂的標(biāo)志。（2）水準(zhǔn)器種類(lèi)：水準(zhǔn)盒及水準(zhǔn)管水準(zhǔn)盒用于粗調(diào)整平，水準(zhǔn)管則用于精密整平第10頁(yè)/共28頁(yè)（3）水準(zhǔn)盒軸線(xiàn)：水準(zhǔn)盒頂面中心（水準(zhǔn)盒零點(diǎn)）的球面法線(xiàn)（水準(zhǔn)儀四條主要軸線(xiàn)之一）（4）水準(zhǔn)管軸線(xiàn)： 過(guò)水準(zhǔn)管圓弧中心點(diǎn)（水準(zhǔn)管零點(diǎn)）與頂面圓弧內(nèi)壁相切的直線(xiàn)（水準(zhǔn)儀四條主要軸線(xiàn)之一）（5）水準(zhǔn)器靈敏度： 用分劃值表示，即當(dāng)氣泡移動(dòng)2mm時(shí)，水準(zhǔn)盒（管）軸相應(yīng)傾斜的角度第11頁(yè)/共28頁(yè)8. 水準(zhǔn)尺用途：用于水準(zhǔn)測(cè)量的目標(biāo)點(diǎn)觀(guān)測(cè)種類(lèi)：塔尺和板尺兩種。塔尺是可以伸縮的 塔尺一般長(zhǎng)3米，由三節(jié)組成。板尺一般2米。水準(zhǔn)尺的刻度與標(biāo)注

8、：第12頁(yè)/共28頁(yè)精度比較：板尺精度高于塔尺。用 途：板尺一般常用于三、四等水準(zhǔn)測(cè)量，而塔尺則用于等外水準(zhǔn)測(cè)量。 使用注意事項(xiàng)：使用前應(yīng)認(rèn)清尺子刻劃線(xiàn)與數(shù)字之間的位置關(guān)系，是否為正、倒數(shù)字，尺底的數(shù)值。對(duì)于塔尺，當(dāng)使用兩節(jié)以上時(shí)應(yīng)注意兩節(jié)接口位置是否對(duì)準(zhǔn)、卡簧是否卡住。第13頁(yè)/共28頁(yè)2.3 水準(zhǔn)儀使用方法儀器安放整平 對(duì)光照準(zhǔn)消除視差照準(zhǔn)讀數(shù)三角架腳螺旋目、物鏡對(duì)光螺旋腳架張開(kāi)角度勿太大或太小不可對(duì)準(zhǔn)太陽(yáng)水平微調(diào)螺旋刻度大小正、倒像注意：如何辨別及消除視差？第14頁(yè)/共28頁(yè)用腳螺旋整平儀器第15頁(yè)/共28頁(yè) 視差存在的根本原因：目標(biāo)像和十字絲分劃板不重合！第16頁(yè)/共28頁(yè)水準(zhǔn)尺讀數(shù)方

9、法：2.375m第17頁(yè)/共28頁(yè)2.4 水準(zhǔn)測(cè)量的實(shí)施1. 水準(zhǔn)點(diǎn)及其選擇 水準(zhǔn)測(cè)量必須要有已知水準(zhǔn)點(diǎn)（即其高程已知的點(diǎn)，用BM表示，如BM0、BM1等）水準(zhǔn)點(diǎn)選擇：結(jié)合測(cè)區(qū)內(nèi)水準(zhǔn)點(diǎn)的分布情況、被測(cè)點(diǎn)的分布以及地形地勢(shì)情況、所采取的路線(xiàn)形式選擇。水準(zhǔn)點(diǎn)類(lèi)型：永久性和臨時(shí)性水準(zhǔn)點(diǎn)制成：依永久性及臨時(shí)性水準(zhǔn)點(diǎn)而制做。第18頁(yè)/共28頁(yè)2. 水準(zhǔn)路線(xiàn)布置（1）閉合水準(zhǔn)路線(xiàn) 高差閉合差：（2）附合水準(zhǔn)路線(xiàn) 高差閉合差：附合水準(zhǔn)路線(xiàn)附合水準(zhǔn)路線(xiàn)閉合水準(zhǔn)路線(xiàn)閉合水準(zhǔn)路線(xiàn)3測(cè)hfh)(始終測(cè)HHhfh第19頁(yè)/共28頁(yè)（3）支水準(zhǔn)路線(xiàn)：從一水準(zhǔn)點(diǎn)出發(fā)，沿線(xiàn)測(cè)量各待定點(diǎn)，其線(xiàn)路既不閉合到原來(lái)的已知點(diǎn)，也不附

10、合到另一已知點(diǎn)。而是通過(guò)往返觀(guān)測(cè)來(lái)檢查觀(guān)測(cè)差。理論上往返高差應(yīng)為絕對(duì)值相等而符號(hào)相反。（4）結(jié)點(diǎn)水準(zhǔn)網(wǎng)：由若干條單水準(zhǔn)路線(xiàn)相互連接而成的圖形?？煞譃楦胶纤疁?zhǔn)網(wǎng)及獨(dú)立水準(zhǔn)網(wǎng)。 往 測(cè)返支支 水水 準(zhǔn)準(zhǔn) 路路 線(xiàn)線(xiàn)測(cè)往 測(cè)返支支 水水 準(zhǔn)準(zhǔn) 路路 線(xiàn)線(xiàn)測(cè)往 測(cè)返支支 水水 準(zhǔn)準(zhǔn) 路路 線(xiàn)線(xiàn)往 測(cè)返支支 水水 準(zhǔn)準(zhǔn) 路路 線(xiàn)線(xiàn)測(cè)返往hhfh第20頁(yè)/共28頁(yè)3. 水準(zhǔn)測(cè)量施測(cè) （1）觀(guān)測(cè)與記錄：采用連續(xù)水準(zhǔn)路線(xiàn)測(cè)量方法進(jìn)行測(cè)量。點(diǎn)與點(diǎn)之間的距離大小取決于通視條件、讀數(shù)清晰度以及保證視線(xiàn)在尺子范圍內(nèi)，一般為50100米。注意：待測(cè)點(diǎn)必須要立尺觀(guān)測(cè)。對(duì)每一測(cè)站分別記錄后視讀數(shù)及前視讀數(shù)。注意：記錄方法第

11、21頁(yè)/共28頁(yè)（2）測(cè)量結(jié)果校核 1）計(jì)算校核：檢查計(jì)算結(jié)果有無(wú)錯(cuò)誤：高差計(jì)算結(jié)果；采用公式是否正確等。 2）測(cè)站校核：對(duì)每一站的觀(guān)測(cè)和記錄都及時(shí)地在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行校核。校核方法有：變動(dòng)儀器高法、雙面尺法或雙儀器法； 3）路線(xiàn)校核：根據(jù)計(jì)算的閉合差，與規(guī)定的允許誤差比較，判斷觀(guān)測(cè)精度是否合格。 平地 (L 為水準(zhǔn)路線(xiàn)總長(zhǎng)度km） 山地 (n為測(cè)站總數(shù)）)(40容mmLfh)(12容mmnfh第22頁(yè)/共28頁(yè)4. 水準(zhǔn)測(cè)量的高程計(jì)算（1）高差閉合差計(jì)算 計(jì)算閉合差及閉合差允許值，寫(xiě)在“路線(xiàn)校核”欄內(nèi)。（2）高差閉合差分配及高程計(jì)算 當(dāng)導(dǎo)線(xiàn)閉合差滿(mǎn)足技術(shù)要求時(shí)，可進(jìn)行閉合差分配。分配的原則：改正數(shù)v

12、與測(cè)站數(shù)n（或路線(xiàn)長(zhǎng)度L）成正比，與閉合差反號(hào)，即 各點(diǎn)高程值 H0：已知點(diǎn)的高程，Hi為改正前的高程值。nfvh每站11)(ijiivHH每站第23頁(yè)/共28頁(yè)2.5 水準(zhǔn)測(cè)量的誤差來(lái)源及削減措施儀器誤差（水準(zhǔn)儀、水準(zhǔn)尺）觀(guān)測(cè)誤差（視差、估讀、氣泡、尺傾斜）外界條件影響（設(shè)備下沉、地球曲率、大氣折光等） 1. 校正儀器 2. 偶數(shù)測(cè)站數(shù)觀(guān)測(cè) 1. 消除視差 2. 相同人觀(guān)測(cè) 3. 嚴(yán)格調(diào)平儀器 4.立尺豎正 1. 往返觀(guān)測(cè)取平均 2. 控制前后視點(diǎn)距離 3. 選擇良好氣候觀(guān)測(cè) 4.視線(xiàn)盡量高于地面第24頁(yè)/共28頁(yè)2.6 水準(zhǔn)儀校驗(yàn) 1. 水準(zhǔn)儀軸線(xiàn)幾何關(guān)系（1）水準(zhǔn)盒軸平行豎軸；（2）十字

13、絲橫絲垂直豎軸；（3）水準(zhǔn)管軸平行視準(zhǔn)軸。第25頁(yè)/共28頁(yè)2. 檢驗(yàn)方法：（1）檢驗(yàn)水準(zhǔn)盒軸與豎軸是否平行： 調(diào)平水準(zhǔn)盒氣泡居中，然后旋轉(zhuǎn)望遠(yuǎn)鏡180度，若氣泡依然居中則兩軸平行。（2）檢驗(yàn)十字絲橫軸與豎軸是否垂直： 將十字絲橫絲左端對(duì)準(zhǔn)某一目標(biāo)，旋轉(zhuǎn)水平微動(dòng)螺旋使目標(biāo)移到十字絲的右端，若目標(biāo)依然位于十字絲橫絲上則表明兩軸垂直。（3）檢驗(yàn)水準(zhǔn)管軸是否平行視準(zhǔn)軸： 在已知高差的兩點(diǎn)間架設(shè)儀器，并使儀器距兩點(diǎn)之間的距離懸殊，首先在其中一個(gè)點(diǎn)立尺觀(guān)測(cè)讀數(shù)a，并根據(jù)a計(jì)算出儀器對(duì)另一點(diǎn)的應(yīng)該讀數(shù)b。然后對(duì)其進(jìn)行觀(guān)測(cè)讀數(shù)得b，利用b、b及兩測(cè)點(diǎn)之間的距離DMN可以計(jì)算出兩軸線(xiàn)的夾角 (單位為秒) ， 若 大于20秒 不平行。第26頁(yè)/共28頁(yè)2.7 其它用于水準(zhǔn)測(cè)量的儀器1.精密水準(zhǔn)儀光學(xué)測(cè)微器+精密水準(zhǔn)尺2.自動(dòng)安平水準(zhǔn)儀