水準(zhǔn)儀的使用課件_第1頁(yè)
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1、一、水準(zhǔn)測(cè)量原理 水準(zhǔn)測(cè)量是利用水準(zhǔn)儀提供的水平視線,借助于帶有分劃的水準(zhǔn)尺,直接測(cè)定地面上兩點(diǎn)間的高差,然后根據(jù)已知點(diǎn)高程和測(cè)得的高差,推算出未知點(diǎn)高程。ABabhAB A、B兩點(diǎn)間高差hAB為:hAB =a-b前進(jìn)方向 A點(diǎn)為后視點(diǎn),A點(diǎn)尺上的讀數(shù)a稱為后視讀數(shù);B點(diǎn)為前視點(diǎn),B點(diǎn)尺上的讀數(shù)b稱為前視讀數(shù)。高差等于后視讀數(shù)減去前視讀數(shù)。二、計(jì)算未知點(diǎn)高程 1高差法ABabhAB前進(jìn)方向大地水準(zhǔn)面HAHBHB如果已知A點(diǎn)的高程HA,則B點(diǎn)的高程HB為:HB=HA+hAB 2視線高法ABahAB前進(jìn)方向大地水準(zhǔn)面HAHBHBHi B點(diǎn)高程也可以通過(guò)水準(zhǔn)儀的視線高程Hi來(lái)計(jì)算,即 Hi=HA+a

2、 HB=Hi-bb C點(diǎn)高程也可以通過(guò)視線高程Hi來(lái)計(jì)算HC=Hi-bcCbcbb上述兩種方法都是利用水準(zhǔn)儀提供的一條水平視線,在后視點(diǎn)高程已知的情況下,解決待定前視點(diǎn)的高程問(wèn)題。利用視線高法可以在已知一個(gè)后視主高程的情況下,較簡(jiǎn)便地測(cè)出數(shù)個(gè)前視點(diǎn)高程水準(zhǔn)測(cè)量的儀器與工具 國(guó)產(chǎn)水準(zhǔn)儀按其精度分,有DS05,DS1,DS3及DS10等幾種型號(hào)。05、1、3和10表示水準(zhǔn)儀精度等級(jí)。 水準(zhǔn)測(cè)量所使用的儀器為水準(zhǔn)儀,工具有水準(zhǔn)尺和尺墊。 DS3主要由望遠(yuǎn)鏡、水準(zhǔn)器及基座三部分組成。一 、DS3微傾式水準(zhǔn)儀的構(gòu)造 1望遠(yuǎn)鏡 它主要由物鏡、目鏡、對(duì)光透鏡和十字絲分劃板組成。 望遠(yuǎn)鏡是用來(lái)精確瞄準(zhǔn)遠(yuǎn)處目標(biāo)

3、并對(duì)水準(zhǔn)尺進(jìn)行讀數(shù)的。(1)十字絲分劃板十字絲分劃板是為了瞄準(zhǔn)目標(biāo)和讀數(shù)用的。上絲下絲中絲豎絲十字絲分劃板 (2)物鏡和目鏡 物鏡和目鏡多采用復(fù)合透鏡組; 目標(biāo)AB經(jīng)過(guò)物鏡成像后形成一個(gè)倒立而縮小的實(shí)像ab; 移動(dòng)對(duì)光透鏡,可使不同距離的目標(biāo)均能清晰地成像在十字絲平面上; 再通過(guò)目鏡的作用,便可看清同時(shí)放大了的十字絲和目標(biāo)影象ab。 (3)視準(zhǔn)軸 十字絲交點(diǎn)與物鏡光心的連線,稱為視準(zhǔn)軸CC。 視準(zhǔn)軸的延長(zhǎng)線即為視線。 當(dāng)視準(zhǔn)軸水平時(shí),用十字絲的中絲在水準(zhǔn)尺上截取讀數(shù)。2水準(zhǔn)器(1)管水準(zhǔn)器(2)圓水準(zhǔn)器 (1)管水準(zhǔn)器 管水準(zhǔn)器(亦稱水準(zhǔn)管)用于精確整平儀器。 水準(zhǔn)管軸平行于視準(zhǔn)軸。OLL 水

4、準(zhǔn)管上2mm圓弧所對(duì)的圓心角,稱為水準(zhǔn)管的分劃值,水準(zhǔn)管分劃愈小,水準(zhǔn)管靈敏度愈高,用其整平儀器的精度也愈高。DS3型水準(zhǔn)儀的水準(zhǔn)管分劃值為20,記作20/2mm。 為了提高水準(zhǔn)管氣泡居中的精度,采用符合水準(zhǔn)器。 (2)圓水準(zhǔn)器 氣泡LL 過(guò)零點(diǎn)的球面法線LL,稱為圓水準(zhǔn)器軸。 圓水準(zhǔn)器軸LL平行于儀器豎軸VV。 氣泡中心偏離零點(diǎn)2mm時(shí)豎軸所傾斜的角值,稱為圓水準(zhǔn)器的分劃值。 3基座 基座的作用是支承儀器的上部,并通過(guò)連接螺旋與三腳架連接。 基座主要由軸座、腳螺旋、底板和三腳壓板構(gòu)成。 轉(zhuǎn)動(dòng)腳螺旋,可使圓水準(zhǔn)氣泡居中。二、水準(zhǔn)尺和尺墊 1水準(zhǔn)尺 (1)塔尺 是一種逐節(jié)縮小的組合尺,其長(zhǎng)度為2

5、m5m,有兩節(jié)或三節(jié)連接在一起,尺的底部為零點(diǎn),尺面上黑白格相間,每格寬度為1cm,有的為0.5cm,在米和分米處有數(shù)字注記。 兩根尺的黑面尺尺底均從零開始,而紅面尺尺底,一根從4.687m開始,另一根從4.787m開始。在視線高度不變的情況下,同一根水準(zhǔn)尺的紅面和黑面讀數(shù)之差應(yīng)等于常數(shù)4.687m或4.787m,這個(gè)常數(shù)稱為尺常數(shù),用K來(lái)表示。 (2)雙面水準(zhǔn)尺 尺長(zhǎng)為3m,兩根尺為一對(duì)。 尺的雙面均有刻劃,一面為黑白相間,稱為黑面尺(也稱主尺);另一面為紅白相間,稱為紅面尺(也稱輔尺)。 兩面的刻劃均為1cm,在分米處注有數(shù)字。 2尺墊 尺墊是由生鐵鑄成。一般為三角形板座,其下方有三個(gè)腳,

6、可以踏入土中。尺墊上方有一突起的半球體,水準(zhǔn)尺立于半球頂面。 尺墊用于轉(zhuǎn)點(diǎn)處。水準(zhǔn)儀的使用微傾式水準(zhǔn)儀的基本操作程序?yàn)椋阂?、安置儀器二、粗略整平三、瞄準(zhǔn)水準(zhǔn)尺四、精確整平五、讀數(shù)一、安置儀器(1)在測(cè)站上松開三腳架架腿的固定螺旋,按需要的高度調(diào)整架腿長(zhǎng)度,再擰緊固定螺旋,張開三腳架將架腿踩實(shí),并使三腳架架頭大致水平。(2)從儀器箱中取出水準(zhǔn)儀,用連接螺旋將水準(zhǔn)儀固定在三腳架架頭上。二、粗略整平通過(guò)調(diào)節(jié)腳螺旋使圓水準(zhǔn)器氣泡居中。具體操作步驟如下。(1)如下圖所示,用兩手按箭頭所指的相對(duì)方向轉(zhuǎn)動(dòng)腳螺旋1和2,使氣泡沿著1、2連線方向由a移至b(2)用左手按箭頭所指方向轉(zhuǎn)動(dòng)腳螺旋3,使氣泡由b移至中

7、心。整平時(shí),氣泡移動(dòng)的方向與左手大拇指旋轉(zhuǎn)腳螺旋時(shí)的移動(dòng)方向一致,與右手大拇指旋轉(zhuǎn)腳螺旋時(shí)的移動(dòng)方向相反。圖形:粗平的操作方法示意圖 a123b312c3122規(guī)律: 氣泡移動(dòng)方向與左手大拇指運(yùn)動(dòng)的方向一致。三、瞄準(zhǔn)水準(zhǔn)尺(1)目鏡調(diào)焦 松開制動(dòng)螺旋,將望遠(yuǎn)鏡轉(zhuǎn)向明亮的背景,轉(zhuǎn)動(dòng)目鏡對(duì)光螺旋,使十字絲成像清晰。(2)初步瞄準(zhǔn) 通過(guò)望遠(yuǎn)鏡筒上方的照門和準(zhǔn)星瞄準(zhǔn)水準(zhǔn)尺,旋緊制動(dòng)螺旋。(3)物鏡調(diào)焦 轉(zhuǎn)動(dòng)物鏡對(duì)光螺旋,使水準(zhǔn)尺的成像清晰。(4)精確瞄準(zhǔn) 轉(zhuǎn)動(dòng)微動(dòng)螺旋,使十字絲的豎絲瞄準(zhǔn)水準(zhǔn)尺邊緣或中央。(5)消除視差(二) 瞄準(zhǔn)1方法:先用準(zhǔn)星器粗瞄,再用微動(dòng)螺旋精瞄。2視差:概念:眼睛在目鏡端上下

8、移動(dòng)時(shí),十字絲與目標(biāo)像有相對(duì)運(yùn)動(dòng)。產(chǎn)生原因:目標(biāo)像平面與十字絲平面不重合。消除方法:反復(fù)交替調(diào)節(jié)目鏡和物鏡對(duì)光螺旋。圖形:水準(zhǔn)儀讀數(shù)實(shí)例精確瞄準(zhǔn) bc a注意:豎絲的位置四、精確整平精確整平簡(jiǎn)稱精平。眼睛觀察水準(zhǔn)氣泡觀察窗內(nèi)的氣泡影像,用右手緩慢地轉(zhuǎn)動(dòng)微傾螺旋,使氣泡兩端的影像嚴(yán)密吻合。此時(shí)視線即為水平視線。微傾螺旋的轉(zhuǎn)動(dòng)方向與左側(cè)半氣泡影像的移動(dòng)方向一致。 (三)精平1、方法:如圖所示,調(diào)節(jié)微傾螺旋,使水準(zhǔn)管氣泡成像拋物線符合。2、說(shuō)明:自動(dòng)安平水準(zhǔn)儀(compensator level),不需進(jìn)行精平。五、讀數(shù)符合水準(zhǔn)器氣泡居中后,應(yīng)立即用十字絲中絲在水準(zhǔn)尺上讀數(shù)。讀數(shù)時(shí)應(yīng)從小數(shù)向大數(shù)讀,

9、如果從望遠(yuǎn)鏡中看到的水準(zhǔn)尺影像是倒像,在尺上應(yīng)從上到下讀取。直接讀取米、分米和厘米,并估讀出毫米,共四位數(shù)。讀數(shù)后再檢查符合水準(zhǔn)器氣泡是否居中,若不居中,應(yīng)再次精平,重新讀數(shù)。圖形:水準(zhǔn)儀讀數(shù)實(shí)例4. 水準(zhǔn)儀讀數(shù)實(shí)例6.2521.4770.725 bc a五、讀數(shù) 精平后,用十字絲的中絲在水準(zhǔn)尺上讀數(shù)。1方法:米、分米看尺面上的注記,厘米數(shù)尺面上的格數(shù),毫米估讀。2規(guī)律:讀數(shù)在尺面上由小到大的方向讀。故儀器若成倒像的,從上往下讀;若成正像,即從下往上讀。 水準(zhǔn)測(cè)量的外業(yè)施測(cè)方法與記錄一、水準(zhǔn)點(diǎn) 我們將用水準(zhǔn)測(cè)量的方法測(cè)定的高程控制點(diǎn),稱為水準(zhǔn)點(diǎn)。 水準(zhǔn)點(diǎn)記為BM (Bench Mark)。 水

10、準(zhǔn)點(diǎn)有永久性水準(zhǔn)點(diǎn)和臨時(shí)性水準(zhǔn)點(diǎn)兩種。(一)永久性水準(zhǔn)點(diǎn)國(guó)家等級(jí)永久性水準(zhǔn)點(diǎn)建筑工地上的永久性水準(zhǔn)點(diǎn)國(guó)家等級(jí)永久性水準(zhǔn)點(diǎn)國(guó)家等級(jí)永久性水準(zhǔn)點(diǎn)建筑工地上的永久性水準(zhǔn)點(diǎn)(二)臨時(shí)性水準(zhǔn)點(diǎn)BM23BM24BM259.0m9.8m8.4mH2356.437mH2458.392mH2553.168m水準(zhǔn)點(diǎn)的“點(diǎn)之記錄”二、水準(zhǔn)測(cè)量的施測(cè)方法(一)簡(jiǎn)單水準(zhǔn)測(cè)量的施測(cè)方法在一個(gè)測(cè)站上進(jìn)行的水準(zhǔn)測(cè)量簡(jiǎn)單水準(zhǔn)測(cè)量的施測(cè)方法ABabhAB前進(jìn)方向大地水準(zhǔn)面HAHBHBAHACHChAC大地水準(zhǔn)面D1000mBMABhAB12.500mDAB50m 當(dāng)已知高程的水準(zhǔn)點(diǎn)距欲測(cè)定高程點(diǎn)較遠(yuǎn)或高差較大時(shí),不能安置一次儀器

11、即可測(cè)得兩點(diǎn)間的高差。 這時(shí)需要在兩點(diǎn)間加設(shè)若干個(gè)立尺點(diǎn),分段設(shè)站,連續(xù)進(jìn)行觀測(cè)。 提出問(wèn)題: 解決方法: 加設(shè)的這些立尺點(diǎn)并不需要測(cè)定其高程,它們只起傳遞高程的作用,故稱之為轉(zhuǎn)點(diǎn),用TP(Turning Point)表示。hAB=h1+ h2+ hn =(a1-b1)+(a2-b2)+(an-bn) =a-b4.轉(zhuǎn)點(diǎn)TP(turning point)的概念 若A、B 兩點(diǎn)間布設(shè)一些過(guò)渡點(diǎn)(轉(zhuǎn)點(diǎn))1、2、3,將其分為n段,則用水準(zhǔn)儀分別測(cè)得各段高差為h1, h2 hn,則有:AHACHChAC大地水準(zhǔn)面D1000mTP1TP4TP3h1TP2進(jìn)行方向h22.3120.4502.4240.558

12、A2.0141.2231.9011.1081.9550.7402.0770.866h32.4130.9012.2870.771h40.4180.5332.4672.350h5 相鄰兩水準(zhǔn)點(diǎn)間的路線稱為測(cè)段。(二)、路線水準(zhǔn)測(cè)量的施測(cè)方法 在水準(zhǔn)點(diǎn)間進(jìn)行水準(zhǔn)測(cè)量所經(jīng)過(guò)的路線,稱為水準(zhǔn)路線。BMABMBh1h2h3h41231、水準(zhǔn)路線布設(shè)形式主要有以下三種形式:1附合水準(zhǔn)路線2閉合水準(zhǔn)路線3支水準(zhǔn)路線BMABMBh1h2h3h4CDE (1)附合水準(zhǔn)路線的布設(shè)方法 從已知高程的水準(zhǔn)點(diǎn)BMA出發(fā),沿待定高程的水準(zhǔn)點(diǎn)1、2、3進(jìn)行水準(zhǔn)測(cè)量,最后附合到另一已知高程的水準(zhǔn)點(diǎn)BMB所構(gòu)成的水準(zhǔn)路線,稱為附

13、合水準(zhǔn)路線。 (2)閉合水準(zhǔn)路線的布設(shè)方法 從已知高程的水準(zhǔn)點(diǎn)BMA出發(fā),沿各待定高程的水準(zhǔn)點(diǎn)1、2、3、4進(jìn)行水準(zhǔn)測(cè)量,最后又回到原出發(fā)點(diǎn)BMA的環(huán)形路線,稱為閉合水準(zhǔn) 路線。BMAh1h2h3h4h51234 (3)支水準(zhǔn)路線的布設(shè)方法 從已知高程的水準(zhǔn)點(diǎn)BMA出發(fā),沿待定高程的水準(zhǔn)點(diǎn)1進(jìn)行水準(zhǔn)測(cè)量,這種既不閉合又不附合的水準(zhǔn)路線,稱為支水準(zhǔn)路線。支水準(zhǔn)路線要進(jìn)行往返測(cè)量,以資檢核。 BMA1hfhbAHACHChAC大地水準(zhǔn)面D1000mTP1TP4TP3h1TP2進(jìn)行方向h22.3120.4502.4240.558A2.0141.2231.9011.1081.9550.7402.077

14、0.866h32.4130.9012.2870.771h40.4180.5332.4672.350h52、路線水準(zhǔn)測(cè)量的施測(cè)方法AHACHChAC大地水準(zhǔn)面D1000m 例 已知水準(zhǔn)點(diǎn)BMA的高程 HA32.186m,現(xiàn)欲測(cè)定C點(diǎn)的高程HC,由于A、C兩點(diǎn)相距較遠(yuǎn),需分段設(shè)站進(jìn)行測(cè)量,具體施測(cè)步驟如下。三、水準(zhǔn)測(cè)量的記錄表2-1 水準(zhǔn)測(cè)量手簿 日期:2003年5月14日天氣:多云 儀器:DS3水準(zhǔn)儀 地點(diǎn):校內(nèi)實(shí)訓(xùn)基地 觀測(cè):張鵬 記錄:李翔測(cè)站測(cè)點(diǎn)水準(zhǔn)尺讀數(shù)/m高差/m平均高差/m高程/m備注后視讀數(shù)前視讀數(shù)AHACHChAC大地水準(zhǔn)面D1000mTP1h1后視點(diǎn)前視點(diǎn)進(jìn)行方向測(cè)站 測(cè)點(diǎn)水準(zhǔn)

15、尺讀數(shù)/m高差/m平均高差/m高程/m備注后視讀數(shù)前視讀數(shù)BMA2.014+0.79132.186TP11.223AHACHChAC大地水準(zhǔn)面D1000mTP12.0141.223h1后視點(diǎn)后視讀數(shù)前視讀數(shù)前視點(diǎn)進(jìn)行方向2.測(cè)站檢核 (1)變動(dòng)儀器高法 在同一個(gè)測(cè)站上用兩次不同的儀器高度,測(cè)得兩次高差進(jìn)行檢核。即測(cè)得第一次高差后,改變儀器高度(大于10cm),再測(cè)一次高差。兩次所測(cè)高差之差不超過(guò)容許值(例如等外水準(zhǔn)測(cè)量容許值為5mm),則認(rèn)為符合要求。取其平均值作為該測(cè)站最后結(jié)果,否則須要重測(cè)。 (2)雙面尺法 儀器的高度不變,而分別對(duì)雙面水準(zhǔn)尺的黑面和紅面進(jìn)行觀測(cè)。這樣可以利用前、后視的黑面

16、和紅面讀數(shù),分別算出兩個(gè)高差。如果不符值不超過(guò)規(guī)定的限差,取其平均值作為該測(cè)站最后結(jié)果,否則須要重測(cè)。 測(cè)站測(cè)點(diǎn)水準(zhǔn)尺讀數(shù)/m高差/m平均高差/m高程/m備注后視讀數(shù)前視讀數(shù)BMA2.014+0.791+0.79232.1861.901TP11.223+0.7931.108AHACHChAC大地水準(zhǔn)面D1000mTP12.0141.223h1.9011.108進(jìn)行方向AHACHChAC大地水準(zhǔn)面D1000mTP12.0141.223h11.9011.108TP2進(jìn)行方向測(cè)站測(cè)點(diǎn)水準(zhǔn)尺讀數(shù)/m高差/m平均高差/m高程/m備注后視讀數(shù)前視讀數(shù)BMA2.014+0.791+0.79232.1861.

17、901TP11.223+0.7931.108TP12.312+1.864TP20.450AHACHChAC大地水準(zhǔn)面D1000mTP1h1TP2進(jìn)行方向h22.3120.450后視點(diǎn)前視點(diǎn)后視讀數(shù)前視讀數(shù)測(cè)站測(cè)點(diǎn)水準(zhǔn)尺讀數(shù)/m高差/m平均高差/m高程/m備注后視讀數(shù)前視讀數(shù)BMA2.014+0.791+0.79232.1861.901TP11.223+0.7931.108TP12.312+1.862+1.8642.424TP20.450+1.8660.558AHACHChAC大地水準(zhǔn)面D1000mTP1h1TP2進(jìn)行方向h22.3120.4502.4240.558AHACHCHAC大地水準(zhǔn)面D

18、1000mTP1TP3h1TP2進(jìn)行方向h22.3120.4502.4240.558AHACHChAC大地水準(zhǔn)面D1000mTP1TP4TP3h1TP2進(jìn)行方向h22.3120.4502.4240.558A2.0141.2231.9011.1081.9550.7402.0770.866h32.4130.9012.2870.771h40.4180.5332.4672.350h5測(cè)站測(cè)點(diǎn)水準(zhǔn)尺讀數(shù)/m高差/m平均高差/m高程/m備注后視讀數(shù)前視讀數(shù)BMA2.014+0.791+0.79232.1861.901TP11.223+0.7931.108TP12.312+1.862+1.8642.424T

19、P20.450+1.8660.558TP22.077+1.211+1.2131.955TP30.866+1.2150.740TP32.413+1.512+1.5142.287TP40.901+1.5160.771TP40.418-1.932-1.9330.533BMC2.350-1.9342.4673.計(jì)算與計(jì)算檢核 (1)計(jì)算 AC兩點(diǎn)的高差等于各測(cè)站的高差總和,即則C點(diǎn)高程為:在本例題中: (2)計(jì)算檢核 為了保證記錄表中數(shù)據(jù)的正確,應(yīng)對(duì)記錄表中計(jì)算的高差和高程進(jìn)行檢核。 檢查內(nèi)容:后視讀數(shù)總和減前視讀數(shù)總和高差總和C點(diǎn)高程與A點(diǎn)高程之差 以上這三個(gè)數(shù)字應(yīng)相等。 否則,計(jì)算有錯(cuò)。 1三、四

20、等水準(zhǔn)測(cè)量 三、四等水準(zhǔn)測(cè)量,常作為小地區(qū)測(cè)繪大比例尺地形圖和施工測(cè)量的高程基本控制。等級(jí) 路線長(zhǎng)度/km 水準(zhǔn)儀水準(zhǔn)尺觀 測(cè) 次 數(shù) 往返較差、附合或環(huán)線閉合差 與已知點(diǎn)聯(lián)測(cè)符合或環(huán)線平地/mm山地/mm三50DS1因瓦往返各一次往一次124DS3雙面往返各一次四16DS3雙面往返各一次往一次206注:L為水準(zhǔn)路線長(zhǎng)度(km);n為測(cè)站數(shù)。三、四等水準(zhǔn)測(cè)量的主要技術(shù)要求等級(jí)路線長(zhǎng)度/km水準(zhǔn)儀水準(zhǔn)尺視線長(zhǎng)度/m觀 測(cè) 次 數(shù)往返較差、附合或環(huán)線閉合差與已知點(diǎn)聯(lián)測(cè)符合或環(huán)線平地/mm山地/mm等外5DS3單面100往返各一次往一次40 12 2等外水準(zhǔn)測(cè)量 等外水準(zhǔn)測(cè)量又稱為圖根水準(zhǔn)測(cè)量或普通

21、水準(zhǔn)測(cè)量,其主要用于測(cè)定圖根點(diǎn)的高程及作工程水準(zhǔn)測(cè)量之用。等外水準(zhǔn)測(cè)量的主要技術(shù)要求 五、三、 四等水準(zhǔn)測(cè)量 1三、四等水準(zhǔn)測(cè)量觀測(cè)的技術(shù)要求 等級(jí)水準(zhǔn)儀視線長(zhǎng)度/m前后視距差/m前后視距累積差/m視線高度黑面、紅面讀數(shù)之差/mm黑面、紅面所測(cè)高差之差/mm三DS110036三絲能讀數(shù)1.01.5DS3752.03.0四DS3100510三絲能讀數(shù)3.05.0 一個(gè)測(cè)站上的觀測(cè)程序和記錄 (1)瞄準(zhǔn)后視黑面尺,精平,讀下絲、上絲和中絲讀數(shù),分別記入表2-5中、位置; (2)瞄準(zhǔn)前視黑面尺,精平,讀下絲、上絲和中絲讀數(shù),分別記入表2-5中、位置; (3)瞄準(zhǔn)前視紅面尺,讀中絲讀數(shù),記入表2-5中

22、位置; (4)瞄準(zhǔn)后視紅面尺,讀中絲讀數(shù),記入表2-5中位置。 一個(gè)測(cè)站上的這種觀測(cè)程序簡(jiǎn)稱“后前前后”或“黑黑紅紅”。四等水準(zhǔn)測(cè)量也可采用“后后前前”或“黑紅黑紅”的觀測(cè)程序。 3測(cè)站計(jì)算與檢核 (1)視距部分 視距等于下絲讀數(shù)與上絲讀數(shù)的差乘以100 。后視距離:100前視距離:100計(jì)算前、后視距差:計(jì)算前、后視距累積差:上站本站水準(zhǔn)測(cè)量的內(nèi)業(yè)計(jì)算二、水準(zhǔn)路線(leveling line) 1閉合水準(zhǔn)路線(closed leveling line) 由已知點(diǎn)BM1已知點(diǎn)BM12附合水準(zhǔn)路線(annexed leveling line) 由已知點(diǎn)BM1已知點(diǎn)BM23支水準(zhǔn)路線(spur l

23、eveling line) 由已知點(diǎn)BM1某一待定水準(zhǔn)點(diǎn)A。 圖形:水準(zhǔn)路線布設(shè)形式3.支水準(zhǔn)路線BM 1 2 1BM 2 3 41.閉合水準(zhǔn)路線2.附合水準(zhǔn)路線BM1BM2 1 2 3三、水準(zhǔn)測(cè)量的實(shí)施(外業(yè)) 1、觀測(cè)要求 BMABMB1.4441.324TP2h2=+0.1201.8220.876TP3h3=+0.9461.8201.435TP4h4=+0.3851.4221.304h5=+0.118前進(jìn)方向1.1341.677TP1h1=-0.543(1)水準(zhǔn)儀安置在離前、后視距離大致相等之處。(2)為及時(shí)發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤,通常采用“兩次儀器高法”或 “雙面尺法”。兩次儀器高法:高差之差h -

24、 h5mm BMABMB1.4441.324TP2h2=+0.1201.8220.876TP3h3=+0.9461.8201.435TP4h4=+0.3851.4221.304h5=+0.118前進(jìn)方向1.1341.677TP1h1=-0.543圖形:水準(zhǔn)測(cè)量實(shí)施與記錄對(duì)照?qǐng)D123BMA 1.134TP1 1.677 -0.543TP1 1.444 TP2 1.324 +0.120TP2 1.822 TP3 0.876 +0.946 BMABMB1.4441.324TP2h2=+0.1201.8220.876TP3h3=+0.9461.8201.435TP4h4=+0.3851.4221.30

25、4h5=+0.118前進(jìn)方向1.1341.677TP1h1=-0.543圖形:水準(zhǔn)測(cè)量實(shí)施與記錄對(duì)照?qǐng)D123BMA 1.134TP1 1.677 -0.543TP1 1.444 TP2 1.324 +0.120TP2 1.822 TP3 0.876 +0.946水準(zhǔn)儀的安置及水準(zhǔn)測(cè)量錄像一、計(jì)算高差閉合差1、附合水準(zhǔn)路線各測(cè)段高差代數(shù)和應(yīng)等于兩個(gè)已知高程的水準(zhǔn)點(diǎn)之間的高差,即:h理=H終-H始各測(cè)段高差代數(shù)和與其理論值的差值,稱為高差閉合差fh:fh=h測(cè)-(H終-H始) BMABMBh1h2h3h4123圖2-17 附合水準(zhǔn)路線2、閉合水準(zhǔn)路線各測(cè)段高差代數(shù)和應(yīng)等于零,即: h理 = 0如果

26、不等于零,則高差閉合差為: fh = h測(cè) BMAh1h2h3h4h51234圖2-18 閉合水準(zhǔn)路線3、支水準(zhǔn)路線往測(cè)高差與返測(cè)高差的代數(shù)和應(yīng)等于零。如果不等于零,則高差閉合差為:fh = h往 + h返 (2-7)BMA1hfhb圖2-19 支水準(zhǔn)路線各種路線形式的水準(zhǔn)測(cè)量,其高差閉合差均不應(yīng)超過(guò)容許值,否則即認(rèn)為觀測(cè)結(jié)果不符合要求。一、附合水準(zhǔn)路線的計(jì)算 下圖是一附合水準(zhǔn)路線等外水準(zhǔn)測(cè)量示意圖,A、B為已知高程的水準(zhǔn)點(diǎn),HA65.376m,HB68.623m,1、2、3為待定高程的水準(zhǔn)點(diǎn)。h11.575mh22.036mh31.742mh41.446mn18L11.0kmn212L21.

27、2kmn314L31.4kmn416L42.2kmBMA123BMB4點(diǎn)號(hào)距離/km測(cè)站數(shù)實(shí)測(cè)高差/m改正數(shù)/mm改正后高差/m高程/m點(diǎn)號(hào)備注123456789輔助計(jì)算 1填寫觀測(cè)數(shù)據(jù)和已知數(shù)據(jù)2點(diǎn)號(hào)距離/km測(cè)站數(shù)實(shí)測(cè)高差/m改正數(shù)/mm改正后高差/m高程/m點(diǎn)號(hào)備注123456789BMA1.081.57565.376BMA111.2122.036221.4141.742332.2161.446BMB68.623BMB輔助計(jì)算 2計(jì)算高差閉合差點(diǎn)號(hào)距離/km測(cè)站數(shù)實(shí)測(cè)高差/m改正數(shù)/mm改正后高差/m高程/m點(diǎn)號(hào)備注123456789BMA1.081.57565.376BMA111.21

28、22.036221.4141.742332.2161.446BMB68.623BMB5.8503.315輔助計(jì)算6 根據(jù)附合水準(zhǔn)路線的測(cè)站數(shù)及路線長(zhǎng)度求出每公里測(cè)站數(shù),以便確定采用平地或山地高差閉合差容許值的計(jì)算公式。 在本例題中站/km16站/km 故高差閉合差容許值采用平地公式計(jì)算。 等外水準(zhǔn)測(cè)量平地高差閉合差容許值Whp的計(jì)算公式為5點(diǎn)號(hào)距離/km測(cè)站數(shù)實(shí)測(cè)高差/m改正數(shù)/mm改正后高差/m高程/m點(diǎn)號(hào)備注123456789BMA1.081.57565.376BMA111.2122.036221.4141.742332.2161.446BMB68.623BMB5.8503.315輔助計(jì)算

29、成果合格9 3調(diào)整高差閉合差 高差閉合差調(diào)整的原則和方法是: 按與測(cè)站數(shù)或測(cè)段長(zhǎng)度成正比例的原則,將高差閉合差反號(hào)分配到各相應(yīng)測(cè)段的高差上,得改正后高差。即式中 vi 第i測(cè)段的高差改正數(shù)(mm); 、 水準(zhǔn)路線總測(cè)站數(shù)與總長(zhǎng)度; 、 第測(cè)段的測(cè)站數(shù)與測(cè)段長(zhǎng)度。在本例中,各測(cè)段改正數(shù)為:計(jì)算檢核:710點(diǎn)號(hào)距離/km測(cè)站數(shù)實(shí)測(cè)高差/m改正數(shù)/mm改正后高差/m高程/m點(diǎn)號(hào)備注123456789BMA1.081.575 1265.376BMA111.2122.036 14221.4141.742 16332.2161.446 26BMB68.623BMB5.8503.31568輔助計(jì)算成果合格將

30、各測(cè)段高差改正數(shù)填入計(jì)算表第5欄內(nèi)。912 4計(jì)算各測(cè)段改正后高差 各測(cè)段改正后高差等于各測(cè)段觀測(cè)高差加上相應(yīng)的改正數(shù),即式中 第 i 段的改正后高差(m)。 本例題中,各測(cè)段改正后高差為:計(jì)算檢核:1013點(diǎn)號(hào)距離/km測(cè)站數(shù)實(shí)測(cè)高差/m改正數(shù)/mm改正后高差/m高程/m點(diǎn)號(hào)備注123456789BMA1.081.575 121.56365.376BMA111.2122.036 142.022221.4141.742 161.758332.2161.446 261.420BMB68.623BMB5.8503.315683.427輔助計(jì)算成果合格將各測(cè)段改正后高差填入計(jì)算表第6欄內(nèi)。12 5計(jì)

31、算待定點(diǎn)高程 根據(jù)已知水準(zhǔn)點(diǎn)A的高程和各測(cè)段改正后高差,即可依次推算出各待定點(diǎn)的高程,即計(jì)算檢核:最后推算出的B點(diǎn)高程應(yīng)與已知的B點(diǎn)高程相等,以此作為計(jì)算檢核。1315點(diǎn)號(hào)距離/km測(cè)站數(shù)實(shí)測(cè)高差/m改正數(shù)/mm改正后高差/m高程/m點(diǎn)號(hào)備注123456789BMA1.081.575 121.56365.376BMA166.93911.2122.036 142.022268.96121.4141.742 161.758367.20332.2161.446 261.420BMB68.623BMB5.8503.315683.427輔助計(jì)算成果合格將推算出各待定點(diǎn)的高程填入計(jì)算表第7欄內(nèi)。小結(jié):1.

32、 簡(jiǎn)單水準(zhǔn)測(cè)量與路線水準(zhǔn)測(cè)量的區(qū)別;2. 高差閉合差的概念;3. 容許誤差的概念;4. 附合水準(zhǔn)測(cè)量路線的平差計(jì)算作業(yè): P38 8題補(bǔ)充題:1、水準(zhǔn)測(cè)量的校核方法有哪些?其作用分別是什么?2、水準(zhǔn)測(cè)量的成果整理中,其閉合差如何計(jì)算?當(dāng)閉合差不超過(guò)規(guī)定要求時(shí),應(yīng)如何進(jìn)行分配?3、什么是高差閉合差?什么是容許誤差?二、閉合水準(zhǔn)路線成果計(jì)算 閉合水準(zhǔn)路線成果計(jì)算的步驟與附合水準(zhǔn)路線相同。hf2.532mhb2.520mBMA1三、支水準(zhǔn)路線的計(jì)算 例 A為已知高程的水準(zhǔn)點(diǎn),其高程HA為45.276m,1點(diǎn)為待定高程的水準(zhǔn)點(diǎn),hf 和hb 為往返測(cè)量的觀測(cè)高差。往、返測(cè)的測(cè)站數(shù)共16站,計(jì)算1點(diǎn)的高

33、程。 1計(jì)算高差閉合 2計(jì)算高差容許閉合差測(cè)站數(shù):因|Wh|Whp|,故精確度符合要求。 3計(jì)算改正后高差 取往測(cè)和返測(cè)的高差絕對(duì)值的平均值作為A和1兩點(diǎn)間的高差,其符號(hào)和往測(cè)高差符號(hào)相同,即 4計(jì)算待定點(diǎn)高程四.水準(zhǔn)測(cè)量成果整理步驟(一)計(jì)算高差閉合差(closing error) 公式:故對(duì)于閉合水準(zhǔn)路線,有:對(duì)于附合水準(zhǔn)路線,有:(二)分配高差閉合差1、計(jì)算高差閉合差的容許值(tolerance) 對(duì)于普通水準(zhǔn)測(cè)量: 式中,fh容高差閉合差限差,單位:mm; L水準(zhǔn)路線長(zhǎng)度,單位:km ; n測(cè)站數(shù) 。2、分配原則按與距離L或測(cè)站數(shù)n成正比原則,將高差閉合差反號(hào)分配到各段高差上。 (三)

34、計(jì)算各待定點(diǎn)高程用改正后的高差和已知點(diǎn)的高程,來(lái)計(jì)算各待定點(diǎn)的高程。 小結(jié):1. 閉合水準(zhǔn)測(cè)量路線的平差計(jì)算步驟2. 往返水準(zhǔn)測(cè)量路線的平差計(jì)算步驟作業(yè):P38 9題補(bǔ)充題:1、在A、B兩點(diǎn)之間進(jìn)行水準(zhǔn)測(cè)量,得到滿足精度要求的往、返測(cè)高差為=+0.005m,=-0.009m。已知A點(diǎn)高程HA=417.462m,則.B點(diǎn)的高程為多少?水準(zhǔn)測(cè)量誤差與注意事項(xiàng)一、 測(cè)量誤差的概念 測(cè)量誤差按其對(duì)測(cè)量結(jié)果影響的性質(zhì),可分為:系統(tǒng)誤差和偶然誤差。一)系統(tǒng)誤差(system error)1定義:在相同觀測(cè)條件下,對(duì)某量進(jìn)行一系列觀測(cè),如誤差出現(xiàn)符號(hào)和大小均相同或按一定的規(guī)律變化,這種誤差稱為系統(tǒng)誤差。2特

35、點(diǎn):具有積累性,對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響大,但可通過(guò)一般的改正或用一定的觀測(cè)方法加以消除。 例如:鋼尺尺長(zhǎng)誤差、 鋼尺溫度誤差、水準(zhǔn)儀視準(zhǔn)軸誤差、 經(jīng)緯儀視準(zhǔn)軸誤差。二)偶然誤差 (accident error)1、定義:在相同觀測(cè)條件下,對(duì)某量進(jìn)行一系列觀測(cè),如誤差出現(xiàn)符號(hào)和大小均不一定,這種誤差稱為偶然誤差。但具有一定的統(tǒng)計(jì)規(guī)律。2、特點(diǎn): (見(jiàn)圖 )(1)具有一定的范圍。(2)絕對(duì)值小的誤差出現(xiàn)概率大。(3)絕對(duì)值相等的正、負(fù)誤差出現(xiàn)的概率相同,數(shù)學(xué)期限望等于零。即: 此外,在測(cè)量工作中還要注意避免粗差(gross error)(即:錯(cuò)誤)的出現(xiàn)。 圖形:偶然誤差分布頻率直方圖正態(tài)分布曲線四個(gè)特

36、性:有界性,趨向性,對(duì)稱性,抵償性。 -21 -15 -9 -3 +3 +9 +15 +21 -24 -18 -12 -6 0 +6 +12 +18 +24x= y誤差分布頻率直方圖一、儀器誤差一、儀器誤差1、水準(zhǔn)管軸與視準(zhǔn)軸不平行誤差水準(zhǔn)管軸與視準(zhǔn)軸不平行,雖然經(jīng)過(guò)校正,仍然可存在少量的殘余誤差。這種誤差的影響與距離成正比,只要觀測(cè)時(shí)注意使前、后視距離相等,便可消除此項(xiàng)誤差對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響。2、水準(zhǔn)尺誤差由于水準(zhǔn)尺刻劃不準(zhǔn)確、尺長(zhǎng)變化、彎曲等原因,會(huì)影響水準(zhǔn)測(cè)量的精度。因此,水準(zhǔn)尺要經(jīng)過(guò)檢核才能使用。二、觀測(cè)誤差1水準(zhǔn)管氣泡的居中誤差2估讀水準(zhǔn)尺的誤差3視差的影響誤差4水準(zhǔn)尺傾斜的影響誤差

37、1水準(zhǔn)管氣泡的居中誤差由于氣泡居中存在誤差,致使視線偏離水平位置,從而帶來(lái)讀數(shù)誤差。為減小此誤差的影響,每次讀數(shù)時(shí),都要使水準(zhǔn)管氣泡嚴(yán)格居中。2估讀水準(zhǔn)尺的誤差水準(zhǔn)尺估讀毫米數(shù)的誤差大小與望遠(yuǎn)鏡的放大倍率以及視線長(zhǎng)度有關(guān)。在測(cè)量作業(yè)中,應(yīng)遵循不同等級(jí)的水準(zhǔn)測(cè)量對(duì)望遠(yuǎn)鏡放大倍率和最大視線長(zhǎng)度的規(guī)定,以保證估讀精度。3視差的影響誤差當(dāng)存在視差時(shí),由于十字絲平面與水準(zhǔn)尺影像不重合,若眼睛的位置不同,便讀出不同的讀數(shù),而產(chǎn)生讀數(shù)誤差。因此,觀測(cè)時(shí)要仔細(xì)調(diào)焦,嚴(yán)格消除視差。4水準(zhǔn)尺傾斜的影響誤差水準(zhǔn)尺傾斜,將使尺上讀數(shù)增大,從而帶來(lái)誤差。如水準(zhǔn)尺傾斜330,在水準(zhǔn)尺上1m處讀數(shù)時(shí),將產(chǎn)生2mm的誤差。為

38、了減少這種誤差的影響,水準(zhǔn)尺必須扶直。 三、外界條件的影響誤差1水準(zhǔn)儀下沉誤差由于水準(zhǔn)儀下沉,使視線降低,而引起高差誤差。如采用“后、前、前、后”的觀測(cè)程序,可減弱其影響。2尺墊下沉誤差如果在轉(zhuǎn)點(diǎn)發(fā)生尺墊下沉,將使下一站的后視讀數(shù)增加,也將引起高差的誤差。采用往返觀測(cè)的方法,取成果的中數(shù),可減弱其影響。為了防止水準(zhǔn)儀和尺墊下沉,測(cè)站和轉(zhuǎn)點(diǎn)應(yīng)選在土質(zhì)實(shí)處,并踩實(shí)三腳架和尺墊,使其穩(wěn)定。 3地球曲率及大氣折光的影響地球曲率和大氣折光的影響,可采用使前、后視距離相等的方法來(lái)消除。4、溫度的影響誤差溫度的變化不僅會(huì)引起大氣折光的變化,而且當(dāng)烈日照射水準(zhǔn)管時(shí),由于水準(zhǔn)管本身和管內(nèi)液體溫度的升高,氣泡向著

39、溫度高的方向移動(dòng),從而影響了水準(zhǔn)管軸的水平,產(chǎn)生了氣泡居中誤差。所以,測(cè)量中應(yīng)隨時(shí)注意為儀器打傘遮陽(yáng)。3地球曲率及大氣折光的影響大地水準(zhǔn)面BAbababarfcHAHB地球曲率對(duì)讀數(shù)的影響 大氣折光對(duì)讀數(shù)的影響 地球曲率和大氣折光的共同影響 二、注意事項(xiàng)由于視線不水平,水準(zhǔn)尺未豎直,儀器轉(zhuǎn)點(diǎn)下沉,估讀不準(zhǔn)確,外界條件干擾等因素對(duì)水準(zhǔn)測(cè)量成果的影響。在進(jìn)行水準(zhǔn)測(cè)量時(shí),我們必須做到:保持前后視距大致相等;限制視線長(zhǎng)度和高度;儀器腳架要踩穩(wěn),觀測(cè)速度要快;估數(shù)要準(zhǔn)確;檢查塔尺相接處是否嚴(yán)密,消除尺底泥土;記錄要原始,當(dāng)場(chǎng)填清楚;數(shù)據(jù)反復(fù)核,書寫要端正;操作按規(guī)程。微傾式水準(zhǔn)儀的檢驗(yàn)與校正普通水準(zhǔn)儀的檢驗(yàn)與校正 一、水準(zhǔn)儀軸線應(yīng)滿足的幾何關(guān)系 水準(zhǔn)管軸LL視準(zhǔn)軸CC圓水準(zhǔn)軸LL 豎軸VV橫絲要水平(即:VV) CCLLVVLL二.水準(zhǔn)儀的檢驗(yàn)與校正(一)圓水準(zhǔn)器的檢驗(yàn)與校正1、檢驗(yàn):氣泡居中后,再將儀器繞豎軸旋轉(zhuǎn)180,看氣泡是否居中。2、校正:用三個(gè)腳螺旋使氣泡向中央移動(dòng)一半, 再用三個(gè)“校正螺旋”,使氣泡居中。 (二)十字絲橫絲的檢驗(yàn)與校正 1、檢驗(yàn):整平后,用橫絲的一端對(duì)準(zhǔn)一固定點(diǎn)P,轉(zhuǎn)動(dòng)微動(dòng)螺旋,看P點(diǎn)是否沿著橫絲移動(dòng)。 2、校正:旋下目鏡處十字絲環(huán)外罩,轉(zhuǎn)動(dòng)左右2個(gè)“校正螺絲”。 (三)水準(zhǔn)管軸

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