1、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
2、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
3、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 Z
4、eiss Reni 002A 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;
5、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
6、镜光心的连线CC1 水准管轴:经过水准管零点的切线 L L1 纵轴:仪器旋转轴 V V1 圆水准轴:经过圆 水准管球面中 心的法线 L L1 水准仪轴线应满足的条件:(1)圆水准器轴平行 于仪器纵轴: LL1 V V1(2)十字丝的横丝 垂直于纵轴 (3)水准管轴平行 于视准轴: L L1 C C1 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。
7、(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6080m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
8、h2h 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(=10),气泡符合精度高;望远镜放大倍率大: V 3040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 WILD N3 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
9、的误差分析 水准测量测量误差主要有四种: 仪器轴系误差影响 仪器置平误差影响 水准仪下沉影响 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 202mm ,水准气泡偏离居中0.5格,则100m的视距引起读数误差: 1000.520/2062650.005m5mm 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