水準儀與水準尺水準儀課件

第二章水準測量2.1水準測量原理2.2DS3水準儀及其操作2.3普通水準測量及成果整理2.4DS3水準儀的檢驗與校正2.5水準測量誤差分析及注意事項2.6自動安平水準儀2.7精密水準儀簡介第二章水準測量2.1水準測量原理1高程的概念絕對高程大地水準面假定水準面相對高程高差高程的概念絕對高程大地水準面假定水準面相對高程高差2ABhAB2.1水準測量的基本原理大地水準面HA（已知）HB=？hAB=

HB=HA+hAB

原理：是利用能提供水平視線的儀器，測定地面點間的高差，從而推算高程的一種方法ABhAB2.1水準測量的基本原理大地水準面HA（已知）3連續(xù)水準測量過A點的水準面H1＝HA+h1H2＝H1+h2H3＝H2+h3HB＝H3+h4＝H2+h3+h4＝H1+h2

+h3+h4

＝HA+h1+h2+h3+h4＝HA+∑h

=HA+

(a1－

b1)+(a2－

b2)+…=HA+

∑a－∑b連續(xù)水準測量過A點的水準面H1＝HA+h14hAB=∑h=h1+h2

+

…

=(a1－

b1)+(a2－

b2)+…=∑a－∑bH1＝HA+h1H2＝H1+h2H3＝H2+h3HB＝H3+h4＝H2+h3+h4＝H1+h2

+h3+h4

＝HA+h1+h2+h3+h4＝HA+∑h

=HA+

(a1－

b1)+(a2－

b2)+…=HA+

∑a－∑b而按照定義：hAB=HB-HA即HB＝HA+hAB所以有（☆）：hAB=∑h=h1+h2+…H1＝HA+h15水準儀與水準尺水準儀與水準尺6水準儀：提供一條水平視線，并能照準水準尺、讀數(shù)水準尺：用于讀取刻度一般使用黑紅雙面水準尺；尺底端常數(shù)為4.687、4.787；水準尺一般成對使用，尺墊：防止水準尺下沉和變位頂端球面的切面放置水準尺水準測量的儀器和工具水準儀：水準測量的儀器和工具7為水準測量提供水平視線的儀器。常用的水準儀精密水準儀DS05、DS1普通水準儀DS3、DS10一、水準儀

D——大地測量儀器；S——水準儀；XX——精度。即：一公里往返測高差中數(shù)中誤差（毫米）。為水準測量提供水平視線的儀器。一、水準儀D——大地測量儀器8DS3型水準儀望遠鏡水準器基座水準儀結(jié)構(gòu)：DS3型望遠鏡水準器基座水準儀結(jié)構(gòu)：9水準儀結(jié)構(gòu)目鏡微傾螺旋物鏡調(diào)焦螺旋物鏡左右微動螺旋水平制動螺旋腳螺旋準星水準儀結(jié)構(gòu)目鏡微傾螺旋物鏡調(diào)焦螺旋物鏡左右微動螺旋水平制動螺101234567891011123456789101111水準儀與水準尺水準儀課件121、望遠鏡物鏡調(diào)焦透鏡十字絲分劃板目鏡視準軸1、望遠鏡物鏡調(diào)焦透鏡十字絲分劃板目鏡視準軸132、水準器是用以指示視線水平或豎軸是否豎直的裝置。水準器長水準管圓水準器長水準管圓水準器圓水準軸水準軸2、水準器是用以指示視線水平或豎軸是否豎直的裝置。水準器長水14圓水準器圓水準器水準管軸圓水準器校正螺旋圓水準器的作用：粗略整平分劃值：8′~30′/2mm氣泡液體圓水準器圓水準器水準管軸圓水準器校正螺旋圓水準器的作用：粗略15長水準管長水準管的作用：精確整平分劃值：20″/2mm長水準管軸長水準管長水準管的作用：精確整平分劃值：20″/2mm16符合水準器符合水準器17二、水準尺黑面起點0.000和0.000米紅面起點4.687和4.787米二、水準尺黑面起點18實際的標尺觀測的標尺實際的標尺觀測的標尺19三、水準儀的使用安置：安置三腳架和水準儀粗平：使圓水準器氣泡居中瞄準：粗瞄和精瞄精平：使長水準管氣泡居中讀數(shù)：用中絲讀數(shù)三、水準儀的使用安置：安置三腳架和水準儀20水準儀的使用安置：安置三腳架和水準儀水準儀的使用安置：安置三腳架和水準儀21水準儀的使用2、粗平：使圓水準器氣泡居中132氣泡移動方向與左手大拇指移動方向相同312水準儀的使用2、粗平：使圓水準器氣泡居中132氣泡移動方向與22水準儀的使用3、照準：粗瞄、對光、精瞄和消除視差缺口準星水平微動螺旋水平制動螺旋對光螺旋目鏡調(diào)節(jié)螺旋水準儀的使用3、照準：粗瞄、對光、精瞄和消除視差缺口準星水平23水準儀的使用4、精平：使長水準管氣泡居中微傾螺旋水準儀的使用4、精平：使長水準管氣泡居中微傾螺旋24水準儀的使用5、讀數(shù)：用中絲讀數(shù)121.2720.712水準儀的使用5、讀數(shù)：用中絲讀數(shù)121.2720.712251.197120.726讀數(shù)練習1.197120.726讀數(shù)練習26

f

-組合焦距

s-補償器到分劃板的距離-傾斜視線-水平視線偏轉(zhuǎn)角

n-補償系數(shù)四、DSZ3型自動安平水準儀安置一“補償器”實現(xiàn)自動安平的。K′(十字絲交點）水準尺水平光線傾斜視線物鏡即：補償器fsdKAA′f-組合焦距四、27GS1型銦鋼尺索佳C330型自動安平水準儀索佳B20型自動安平水準儀索佳B1C型自動安平水準儀GS1型銦鋼尺索佳C330型自動安平水準儀索佳B20型自動安28RAB碼水準尺索佳SDL30數(shù)碼水準儀RAB碼水準尺索佳SDL30數(shù)碼水準儀29五、水準儀認識與實習（實驗一）實驗目的（1）了解DS3型水準儀的基本構(gòu)造，認清主要部件的名稱、性能和作用。（2）練習水準儀的正確安置、照準和讀數(shù)。方法和步驟：（1）安置儀器（2）認識儀器部件（3）粗略整平（4）水準儀操作（5）觀測練習五、水準儀認識與實習（實驗一）實驗目的30第二章水準測量2.1水準測量原理2.2水準儀及其使用2.3水準測量方法2.4水準測量高程計算2.5水準儀的檢查和校正2.6水準測量誤差分析第二章水準測量2.1水準測量原理31水準測量——測出一系列的高程點?；靖拍睿簻y站、轉(zhuǎn)點水準測量——測出一系列的高程點。32∑hAB大地水準面HB=?ＨA連續(xù)水準測量hAB=

∑h=h1+h2

+

…

=(a1－

b1)+(a2－

b2)+…=∑a－∑bHB=ＨA+hAB∑hAB大地水準面HB=?ＨA連續(xù)水準測量hAB=∑h=33hABAB大地水準面HB=?ＨA∑h≠

hABhABAB大地水準面HB=?ＨA∑h≠hAB34水準測量校核及精度1、測站校核：在一個測站上觀測兩次高差，兩次高差不符值應在允許范圍內(nèi)。方法有變儀器高法和雙面尺法。2、線路校核：把已知高程點和待測點布設成路線，線路觀測高差和理論高差不符值應在允許范圍內(nèi)。線路方式主要有閉合水準路線、附合水準路線、往返水準路線水準測量校核及精度1、測站校核：2、線路校核：35水準路線布設形式閉合水準路線附合水準路線支水準路線單一水準路線水準網(wǎng)高差閉合差：實測高差與其理論值之差應該為0，但由于測量中不可避免帶有誤差，使得觀測所得高差與理論高差不相等，其差值稱為高差閉合差.水準路線布設形式閉合水準路線附合水準路線支水準路線單一水準路36水準路線布設形式附合水準路線BM1BM2?h=h測-（H終-H始)12水準路線布設形式附合水準路線BM1BM2?h=h測37水準路線布設形式2、閉合水準路線BM0?h=h測水準路線布設形式2、閉合水準路線BM0?h=h測38水準路線布設形式3、支水準路線BM0?h=h往+h返12水準路線布設形式3、支水準路線BM0?h=h往+h返39水準路線布設形式4、水準網(wǎng)BM3BM1BM2結(jié)點1234水準路線布設形式4、水準網(wǎng)BM3BM1BM2結(jié)點123440普通水準測量線路閉合差允許值：

?h允=±40√Lmm（平坦地區(qū)）L—路線長度，km?h允=±10√nmm（丘陵地區(qū)）n—測站數(shù)普通水準測量線路閉合差允許值：

?h允=±40√Lmm（41水準測量的外業(yè)實施BM1TP1測站測點后視讀數(shù)前視讀數(shù)高差高程

校核∑a=∑b=∑a

－∑b

=

∑h=11BM1TP11.5630.986+0.57719.43122TP1AA1.7621.828－0.0663.3252.814+0.511+0.511水準測量的外業(yè)實施BM1TP1測站測點后視讀數(shù)前視讀數(shù)高差高42水準測量的外業(yè)實施BM1BM2AB2+0.5114+2.7914－1.632HBM1=19.431;

HBM2=

21.121水準測量的外業(yè)實施BM1BM2AB2+0.5114+2.7943第二章水準測量2.1水準測量原理2.2水準儀及其使用2.3水準測量方法2.4水準測量高程計算2.5水準儀的檢查和校正2.6水準測量誤差分析第二章水準測量2.1水準測量原理441、計算高差閉合差和允許閉合差

★閉合路線fh=∑h測；★支水準路線fh=h往+h返；

★附合路線fh=∑h測－（H終－H始）閉合差允許值：

?h允=±40mm（平坦地區(qū)）?h允=±10mm（丘陵地區(qū)）一、水準測量的內(nèi)業(yè)計算步驟閉合水準路線附合水準路線支水準路線1、計算高差閉合差和允許閉合差一、水準測量的內(nèi)業(yè)計算步驟閉合45水準測量的內(nèi)業(yè)計算步驟3、計算改正后高差hi’i+1

=hii+1+

i

4、計算各點的高程Hi+1=Hi+hi’i+1

i=-fh×Li/[L]

i=-fh×ni/[n][L]——線路總長；L

i——第i段長度（i=1、2、3、……）[n]——測站總數(shù)；n

i——為第i測段測站數(shù)。

i

——各測段高差改正2、滿足?hfh允計算高差改正數(shù)

注：

v與?h大小相等，符號相反。水準測量的內(nèi)業(yè)計算步驟3、計算改正后高差hi’i+1=46例1：支水準的內(nèi)業(yè)計算BM1CAB+0.511+2.791－1.632解：已知：例1：支水準的內(nèi)業(yè)計算BM1CAB+0.511+2.791－47例2：閉合水準的內(nèi)業(yè)計算BM1AB2+0.5114+2.791－1.632點號站數(shù)觀測值改正數(shù)改正后高差高程∑＋0.004＋0.008＋0.008＋0.515＋2.799－1.62419.43119.94622.74521.121BM1ABBM2244＋0.511＋2.791－1.63210＋1.670＋0.020＋1.690fh=1.670－(21.121－19.431)=－20(mm)fh允=±31(mm)例2：閉合水準的內(nèi)業(yè)計算BM1AB2+0.5114+2.7948

例：已知水準點IV1的高程H始=21.453m，IV2點的高程H終=25.006m，求各點平差后高程。123n1=5h1=3.748n2=10h2=-12.365n3=6h3=11.430n4=4h4=0.715IV1IV2例2：水準測量的內(nèi)業(yè)計算例：已知水準點IV1的高程H始=21.45349（1）高差閉合差的計算fh=h測-（H終-H始）=3.528-（25.006-21.453）=-0.025mfh允=10n=50mm，合格。（2）高差閉合差的調(diào)整

i=-fh×ni/[n]

1=0.0052=0.0103=0.0064=0.004檢核計算：

i=-fh例2：（1）高差閉合差的計算fh=h測-（H終-H始）f50（3）計算各點改正后的高差HIV1=21.453mH1=HIV1+h1′

=25.206mH2=H1+h2′

=12.851mH3=H2+h3′

=24.287mHIV2=H3+h4

′

=25.006m=已知高程

h1′=h1+

1h2′=

h2+

2h3′=

h3+

3h4

′=

h4+

4（4）計算各點的高程例2：（3）計算各點改正后的高差HIV1=21.453mH151BM.A143結(jié)構(gòu)實驗室機電實驗室二、普通水準測量實習（實驗二）2普通水準測量閉合路線圖已知：,分別測定1、2、3、4四點的高程。

BM.A143二、普通水準測量實習（實驗二）2普通水準測量閉52外業(yè)注意幾點：架儀器要注意前后視距大致相等尺墊只在轉(zhuǎn)點處使用讀數(shù)前要精平后視完畢轉(zhuǎn)向前視，一定要重新精平再讀數(shù)，（切記不能動腳螺旋）視線要小于100米外業(yè)注意幾點：架儀器要注意前后視距大致相等53水準測量實習外業(yè)記錄BM1TP1測站測點后視讀數(shù)前視讀數(shù)高差高程

BM11.563+0.57719.431TP10.986TP11.762－0.066?A1.828校核∑a=∑b=∑a

－∑b

=

∑h=1122A3.3252.814+0.511+0.511水準測量實習外業(yè)記錄BM1TP1測站測點后視讀數(shù)前視讀數(shù)高54水準測量的內(nèi)業(yè)計算BM1BM2AB2+0.5114+2.7914－1.632點號站數(shù)觀測值改正數(shù)改正后高差高程∑＋0.004＋0.008＋0.008＋0.515＋2.799－1.62419.43119.94622.74521.121BM1ABBM2244＋0.511＋2.791－1.63210＋1.670＋0.020＋1.690fh=1.670－(21.121－19.431)=－20(mm)fh允=±31(mm)水準測量的內(nèi)業(yè)計算BM1BM2AB2+0.5114+2.7955第二章水準測量2.1水準測量原理2.2水準儀及其使用2.3水準測量方法2.4水準測量高程計算2.5水準儀的檢查和校正2.6水準測量誤差分析第二章水準測量2.1水準測量原理56儀器豎軸圓水準器軸水準管軸視準軸水準儀的幾何軸線有：★圓水準軸L0L0★長水準管軸LL★視準軸CC★豎軸VV儀器豎軸圓水準器軸水準管軸視準軸水準儀的幾何軸線有：★圓水準57水準儀的檢驗和校正水準儀滿足的軸線條件圓水準器軸∥儀器的豎軸，即L0L0∥VV。水準管軸∥視準軸，即LL∥CC。(主要條件)十字絲橫絲⊥豎軸VV。檢校目的：使儀器的各軸系滿足應有的幾何條件。水準儀的檢驗和校正水準儀滿足的軸線條件檢校目的：58一、圓水準器的檢校檢校目的：當圓水準管氣泡居中時，儀器的豎軸基本上處于鉛垂位置。

L0L0∥VV?檢驗方法：轉(zhuǎn)動三個腳螺旋使圓水準器的氣泡居中，然后將望遠鏡旋轉(zhuǎn)180o，如果仍然居中，說明滿足此條件。如果氣泡偏離中央位置，則需校正。校正方法：轉(zhuǎn)動腳螺旋，使氣泡向中間移動偏離量的一半，然后用改正針校正氣泡，使其居中。一、圓水準器的檢校檢校目的：檢驗方法：59檢校原理檢校原理60二、望遠鏡十字絲橫絲的檢校檢校目的：當儀器的豎軸處于鉛垂位置時，橫絲應處于水平位置。橫絲⊥豎軸VV？檢驗方法：整平儀器，瞄準墻上的固定點，水平微動，固定點是否離開十字絲橫絲。如果偏離十字絲橫絲，則需校正。校正方法：撥正十字絲環(huán)。二、望遠鏡十字絲橫絲的檢校檢校目的：檢驗方法：61三、長水準管的檢校檢驗方法：（1）在比較平坦的地面上，相距約40~60m左右的地方打兩個木樁或放兩個尺墊作為固定點A和B。檢驗時先將水準儀安置在距兩點等距離處，在符合氣泡居中的情況下，分別讀取A、B點上的水準尺的讀數(shù)a1和b1，求得高差h1=a1-b1。（h1不含有該項誤差的影響）（2）將儀器搬至B點附近（相距約3米處），在符合氣泡居中的情況下，對遠尺A和近尺B，分別讀得讀數(shù)a2和b2，求得第二次高差h2=a2-b2。若h2=h1，說明儀器的水準管平行于視準軸，無需校正。若h2

h1，則水準管軸不平行于視準軸，h2與h1的差值大于3mm，需要校正。檢校目的：使長水準管軸平行于視準軸，提供水平視線。LL∥CC？三、長水準管的檢校檢驗方法：（2）將儀器搬至62ρ

〞

=180÷3.1415926×60×60＝206265〞D1D2h1ABiiiaa1

a2a2′bb1b2x1x2檢驗原理ρ〞=180÷3.1415926×60×60＝2062663校正方法:

算出遠尺的正確讀數(shù)a2′，a2′=h1+b2。轉(zhuǎn)動微傾螺旋，令遠尺A上讀數(shù)恰為a2′，此時視線已水平，而符合氣泡不居中，用校正針撥動水準管上、下兩校正螺絲，使氣泡居中，這時水準管軸就平行于視準軸。校正方法

松上緊下松下緊上校正方法:校正方法松上緊下64第二章水準測量2.1水準測量原理2.2水準儀及其使用2.3水準測量方法2.4水準測量高程計算2.5水準儀的檢查和校正2.6水準測量誤差分析第二章水準測量2.1水準測量原理65水準測量的誤差來源及注意事項儀器誤差觀測誤差外界條件的影響水準測量的誤差來源及注意事項儀器誤差661、儀器誤差儀器校正不完善的誤差

例如殘留i角誤差，測量時使儀器的前后視距相等，即可消除這項誤差。實際工作中要求前后視距差總和盡量的小。調(diào)焦誤差

當前后視距相等時，轉(zhuǎn)向時就不需調(diào)焦或只需做少量調(diào)焦，即可減小該誤差.1、儀器誤差儀器校正不完善的誤差調(diào)焦誤差67水準標尺零點不等的誤差

水準尺由于長期使用,其底部受到磨損，產(chǎn)生零點誤差。兩根標尺的零點誤差之差，稱為一對標尺的零點差。在兩個測站的觀測高差之和中，這種誤差的影響就抵消了。所以，水準路線的每個測段應盡量安排成偶數(shù)站，以減小一對標尺零點差的影響。水準標尺零點不等的誤差682、觀測誤差整平誤差一般認為,利用符合水準器整平儀器的誤差約為，所以整平誤差引起的讀數(shù)誤差為：

D為水準儀到標尺的距離

所以，觀測時應控制視距的長度小于100m，同時應注意整平儀器。2、觀測誤差整平誤差D為水準儀到標尺的距離69照準誤差設人眼的分辨率為60秒，望遠鏡的放大倍率為V，視距長度為D，則照準誤差為:

所以測量時應注意控制視距長度，減小該誤差的影響.照準誤差所以測量時應注意控制視距長度，減小該70ba水準尺傾斜的誤差

當水準尺傾斜時,其讀數(shù)比垂直豎立時大，且視線越高誤差越大。估讀誤差其大小與厘米分格的寬度，十字絲的粗細，望遠鏡的放大倍率和視距長度等有關(guān)。所以各等級水準測量對上述方面各有要求ba水準尺傾斜的誤差估讀誤差713、外界條件的影響儀器垂直位移的影響后前前后法取平均3、外界條件的影響儀器垂直位移的影響后前前后法72尺墊垂直位移的影響發(fā)生在遷站過程中，用往返測取平均可減弱該誤差。地球曲率的影響儀器安置在AB中點時,可消除該項誤差