测量学土木.pptx
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1、1v本章要求教学重点:水准测量原理、水准测量的外业施测及内业成果计算。教学目的:水准仪的构造、检验和校正方法及水准测量的误差来源及相应的消减措施。掌握水准测量原理、水准仪的使用、水准测量的方法及成果整理。教学难点:水准仪的检验和校正方法。2第一节 高程测量概述一、高程测量的定义二高程测量的方法 1水准测量:利用水平视线来测量两点之间的高差。由于此方法施测简单,且精度较高,所以是高程测量中最主要的方法,被广泛应用于高程控制测量、工程勘测和各项施工测量中。2三角高程测量:通过测量两点之间的水平距离或倾斜距离和倾斜角,然后利用三角公式计算出两点间的高差。此方法适用于地形起伏比较大的地区,其精度低于水
2、准测量。3三水准点及其等级 1水准点(Bench Mark),工程上常用BM来标记。2国家水准点分为四个等级,即一、二、三、四等水准点。4一等水准测量水准测量:仅在国家等级中存在仅在国家等级中存在作为国家的高程控制作为国家的高程控制,建立统一的高程基准建立统一的高程基准;科学研究科学研究(地壳形变、地面沉降、精密测量)地壳形变、地面沉降、精密测量)二等水准测量水准测量:作为大城市的高程控制;地面沉降;精密工程测量作为大城市的高程控制;地面沉降;精密工程测量三、四等三、四等水准测量水准测量:作为小地区的高程控制;普通工程测量作为小地区的高程控制;普通工程测量图根水准(普通水准)图根水准(普通水准
3、)5第二节第二节 水准测量原理水准测量原理一、基本原理一、基本原理A AB Ba ab bH HA AH HB Bh hABAB=?大地水准面大地水准面 利利用用水水准准仪仪提提供供的的一一条条水水平平视视线线,借借助助水水准准尺尺来来测测定定地地面面两点间的两点间的高差高差,由已知点高程推算未知点高程。由已知点高程推算未知点高程。高差高差=后视读数后视读数-前视读数前视读数 h hABAB=a-b=a-b若若A A点为已知高程点,点为已知高程点,B B点高程为:点高程为:H HB B=H HA A+h hABAB =H HA A+(+(a-b)a-b)6hAB=abHB=HA+hAB当ab时
4、,hAB为正,B高于A;当ab时,hAB为负,B低于A。高差法视线高法7l如果由AB测高差,则用hAB表示;由BA测高差,则用hBA 表示;l 高差法:利用高差计算高程。(安置一次仪器测定一个前视点高程时采用)l视线高法:利用视线高计算高程。(安置一次仪器测定多个前视点高程时采用,常用于纵断面测量、土石方测量、工程放样)9二、连续水准测量:当两点相距较远或高差太大时,可在沿线加设若干作为临时传递高程的点,称为转点。在两点间连续地多次安置仪器所进行的水准测量。TP1TP2TP3a1b1a2a3b3a4b2b4A如图:A、B两水准点之间,设3个临时性的转点。h1=a1-b1 h2=a2-b2 h3
5、=a3-b3 h4=a4-b4 hAB=h1+h2+h3+h4A、B两点高差计算的一般公式:hAB=n为测站数10第三节第三节 水准测量的仪器及其使用水准测量的仪器及其使用一、水准测量的仪器一、水准测量的仪器1 1、水准仪的种类、水准仪的种类 按构造分:按构造分:(1 1)微倾式水准仪:微倾式水准仪:利用水准管来获得水平视线。利用水准管来获得水平视线。(2 2)自动安平水准仪:自动安平水准仪:利用补偿器来获得水平视线。利用补偿器来获得水平视线。(3 3)电子水准仪电子水准仪 按精度分:按精度分:DSDS0505 、DSDS1 1 、DSDS3 3 、DSDS1010 11D大地测量仪器 S水准
6、仪数字 表示仪器的精度,毫米数,即1公里往返测得高差中数的中误差(mm)。DS05 和DS1 用于精密水准测量,DS3 用于一般水准测量,DS10 则用于简易水准测量。工程测量中常使用DS3型水准仪,该仪器 标称精度为3mm/km。12二、水准尺和尺垫1、水准尺(leveling staff)双面尺:一面为黑白相间称“黑面尺”,另一面为红白相间称“红面尺”。两根尺的黑面都以尺底为零,而红面的尺底分别为4.687m 和4.787m。直尺必须成对使用。用以检核读数。用于三、四等水准测量。塔尺:双面尺,用两节或三节套接在一起,能伸缩,携带方便。一般尺长为3m或5m。用于等外水准测量。折尺:单面尺,一
7、般长4m。13普通水准尺水准尺的普通水准尺水准尺的分划不是线划式而是分划不是线划式而是区格式的。区格的边区格式的。区格的边缘是分划的位置,区缘是分划的位置,区格内的小数格内的小数“估读估读”。区格式分划便于从。区格式分划便于从远处观察并读数。远处观察并读数。14 2.尺尺垫垫(staff(staff plate)plate)仅在转点竖立水准尺时使用,防止点位移动和水准尺下沉。15 三、三、DS3DS3微倾式水准仪的构造微倾式水准仪的构造 作用:为测量高差提供一条水平视线 组成:望远镜、水准器、基座161准星2水准管3照门4目镜5圆水准器6圆水准器校正螺丝7脚螺旋8三角底板9水平制动螺旋10调焦
8、螺旋11物镜12水平微动螺旋13微倾螺旋17CC图图21 1、望远镜、望远镜(telescope)(telescope)作用:提供视线,用来瞄准远处的水准尺进行读数物镜物镜十字丝分划板十字丝分划板目镜调焦螺旋目镜调焦螺旋物镜调焦螺旋物镜调焦螺旋调焦透镜调焦透镜目镜目镜 视准轴:十字丝交点与物镜光心的连线,即视线。视准轴:十字丝交点与物镜光心的连线,即视线。18v十字丝分划板中丝(单丝或楔形丝):读取读数。视距丝:上、下短丝,用于测定仪器至标尺的距离。竖丝:用来精确照准目标(平分水准尺192、水准器(bubble)作用:整平仪器,使视准轴处于水平位置或竖轴竖直。(1)管水准器(bubbletub
9、e):用于精确整平,指示视准轴是否水平。水准管轴:过水准管零点所作圆弧面的纵切线LL。当气泡的中心点与零点重合时,称气泡居中,水准管轴水平.20式中 R水准管圆弧半径,单位:mm;206265。水准管的分划值:气泡中心偏离零点2mm所对的圆心角。越小,灵敏度越高。0点2mm水准管精度:一般=20/2mm 21符合水准器:把水准气泡两端成象在一起便于观察,目的是提高水准管气泡居中的精度符合气泡符合尚未符合 符合气泡符合,水准管轴与视线水平。判断“气泡居中”的精度约可提高一倍。微倾螺旋22(2)圆水准器(circular bubble)(circular bubble)作用:粗略整平,当圆水准器气
10、泡居中时,竖轴竖直。圆水准器轴:通过零点的球面法线。233)、基座(tribrach)作用:支撑仪器上部并连接脚架。望远镜水准器基座三脚架VV轴座脚螺旋连接板轴座:承托仪器上部脚螺旋:调节脚螺旋使圆水准器气泡居中连接板:连接三脚架组成24三、DS3微倾式水准仪的使用 安置粗平瞄准精平读数 1、安置仪器:脚架高度适中,目估架头大致水平,固定仪器。注意:检查脚架腿是否安置稳 固,脚架伸缩螺旋是否拧紧。25 2、粗略整平:用脚螺旋使圆水准器的气泡居中,使仪器竖轴大致铅直,从而视准轴粗略水平。规律:气泡移动方向与左手大拇指运动的方向一致。263、瞄准水准尺 目的:使目标和十字丝成像清晰。方法:初步瞄准
11、(用准星对准目标)目镜调焦(使十字丝清晰)物镜调焦(使目标成像清晰)精确瞄准(使纵丝对准目标)注意瞄准时消除视差!什么是视差?产生的原因?如何消除?27 视差:眼睛在目镜端上下移动时,十字丝与目标像有相对运动。产生原因:望远镜内目标像平面与十字丝分划板平面未重合,以致两者不能同时被看清。消除方法:重新仔细地进行目镜和物镜调焦对光,直到眼睛上下移动,读数不变为止。28微倾螺旋微倾螺旋4、精确整平目的:使水准管气泡居中,视准轴精确水平。方法:注视附合水准气泡观测窗,调节微倾螺旋,使气泡影像符合。295.读数 用十字丝的中丝在水准尺上读数。方法:米、分米看尺面注记,厘米数尺面格数,毫米估读。读数:由
12、小到大方向读。30725mm725mm6252mm6252mm1477mm1477mm bc a31四、自动安平水准仪自动安平水准仪不需要水准管和微倾螺旋,利用自动安平补偿器代替水准管,使视准轴水平。优点:1、视准轴自动安平;2、提高水准测量精度;3、减少操作步骤,提高工作效率。321 1、自动安平补偿器的原理、自动安平补偿器的原理2 2、自动安平水准仪的使用、自动安平水准仪的使用a a0 0a af fs sA A0 0A A3334一、水准路线的布设形式 附合水准路线 闭合水准路线支水准路线(4)水准网水准路线:进行水准测量时所行走的路线。123BMABMA1234BMABMB12343(
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