2第二章_+水准测量.ppt
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1、2019/7/6,1,第二章 水准测量,一、水准测量原理 水准测量的原理是借助水准仪提供的水平视线,配合水准尺测定地面上两点间的高差,然后根据已知点的高程来推求未知点的高程。 如图21所示,已知A点高程为HA,要测出B点高程HB,在A、B两点间安置一架能提供水平视线的仪器水准仪,并在A、B两点各竖立水准尺,利用水平视线分别读出A点尺子上的读数及B点尺子上的读数b,则A、B两点间的高差为,如果测量是由AB的方向前进,则A点称为后视点,B点称为前视点,a及b分别为后视读数和前视读数,两点间的高差就等于后视读数减去前视读数。如果B点高于A点,则高差为正,反之,高差为负。,第一节 水准测量原理,HAB
2、= a-b (21),2019/7/6,2,二、计算高程的方法 (一)由高差计算高程 B点(未知点)的高程等于A点(已知点)的高程加上两点间的高差。 即 HB=HA+HAB=HA+(a-b) (22) (二)由视线高程计算高程 由图21可知,A点高程加后视读数等于仪器视线的高程,设视线高程为Hi,即Hi=HA+a则B点高程等于视线高程减去前视读数, 即 HB=Hi-b=(HA+a)-b (23),第一节 水准测量原理,2019/7/6,3,第二节 水准仪和水准尺,一、水准仪 主要由望远镜、水准器及基座三个部分组成。水准仪通过基座与三脚架连接,支承在三脚架上。基座上装有一个圆水准器。下面有三个脚
3、螺旋,用以粗略整平仪器。望远镜一侧装有管状水准器,其下端装有一个能使望远镜作微小上下仰俯动作的微倾螺旋,转动微倾螺旋,管水准器随望远镜上下仰俯,当气泡居中时,望远镜中的视线便呈水平位置,以简化精密整平仪器的工作。水准仪在水平方向转动,是由一个水平制动螺旋和水平微动螺旋来控制的。,2019/7/6,4,(一)望远镜 1望远镜:是用来瞄准远方目标的,主要作用是使目标成像清晰、扩大视角,以精确照准目标。 2构成:物镜、十字丝分划板、调焦镜、目镜等。 3 种类:由于物镜调焦构造不同,望远镜有外对光望远镜和内对光望远镜两种。 4 成像原理:目标通过物镜及调焦凹透镜的作用,在十字丝面上形成一个倒立的小实像
4、,再经过目镜的放大作用,使目标的像和十字丝同时放大成虚像。 5 放大倍率:放大的虚像的视角与用眼睛直接看到目标大小的视角的比值,用V表示。 它是鉴别望远镜质量的主要指标,一般1830倍,2019/7/6,5,6 对光螺旋的作用:调节物镜与目镜筒的相对位置,使物像清晰。 7目镜螺旋的作用:调节目镜位置,使我们能够看清十字丝。 8视准轴:十字丝交点和物镜光心的连线称为视准轴。 9 视距丝:用于视距测量。 10水平制动及微动螺旋:在水平方向制动与微动望远镜。 11 微倾螺旋:使望远镜上下微动。 12内对光望远镜的优点:内对光望远镜,转动对光螺旋时,对光凹透镜前后移动,进行调焦。这种望远镜的优点是:密
5、封性好,灰尘、潮气不易侵入;镜筒短。使用方便;对光时物镜位置不变,仪器稳定,目前测量仪器上的望远镜都是内对光式的。,2019/7/6,6,(二)水准器 水准仪上的水准器是用来指示视线是否水平或竖轴是否竖直的。水准器分圆水准器和长水准器两种。,2.长水准管和望远镜连在一起,供精确调平视线之用。由于气泡较轻,恒处于管的最高处。水准管圆弧的中点,称为水准管零点;过水准管零点的切线LL称为水准管轴。当气泡两端与零点成对称,,3.水准管分划值:水准管上每2mm弧长所对的圆心角称为水准管分划值。它是水准管性能的指标,分划值越小,水准管越灵敏,用来整平仪器的精度越高。,1.圆水准器一般装在基座上,作粗略整平
6、、使竖轴竖直之用。,称为气泡居中,这时水准管轴水平。如果水准管轴与望远镜的视准轴平行,气泡居中时,视准轴就处于水平位置。,2019/7/6,7,(一)、水准尺:水准尺按尺面分为单面尺和双面尺两种;按尺形分为直尺、折尺、塔尺等三种。 1直尺: 黑面尺:底端起始数为0 红面尺:底端起始数为4687mm或4787mm。 直尺必须成对使用。用以检核读数。 2折尺:单面尺,一般长4m。 3塔尺:双面尺,一般3m或5m,底端起始数均为0。,(三)基座 二、水准尺与尺垫,(二)尺垫: 立尺前先将尺垫用脚踩实,然后竖立水准尺于半圆球体顶上,它的作用在于防止水准尺下沉及尺子转动时不改变其高程。,2019/7/6
7、,8,第三节 水准测量的方法 一、一个测站的水准测量工作 (一)安置仪器 首先在A、B两点上各竖立一根水准尺,然后尽可能在距两水准尺等远处设置测站。张开三脚架,使其高度适当,架头大致水平,并牢固地架设在地面上。从箱中取出仪器牢固地连接在三脚架上。,2019/7/6,9,(二)、粗略整平 粗平的工作是通过旋转脚螺旋使圆水准器的气泡居中。 操作方法如图所示,气泡偏离在a位置,先用双手按箭头所指方向相对地转动脚螺旋1和2,使气泡移到图中(b)所示位置,然后再单独转动脚螺旋3,使气泡居中。,在粗平过程中,气泡移动的方向与左手大拇指转动脚螺旋的方向一致。,2019/7/6,10,1调节目镜:根据观测者的
8、视力,转动目镜调节螺旋,使十字丝看得十分清晰。 2初步瞄准:松开制动螺旋,转动望远镜,利用望远镜上的缺口和准星,瞄准水准尺,瞄准后拧紧制动螺旋。 3对光和瞄准:转动物镜对光螺旋,使尺面的像看得十分清楚。转动望远镜微动螺旋,使十字丝对准尺面中央。,4清除视差: 瞄准目标时,应使尺子的像落在十字丝平面上,否则当眼睛靠近目镜上下微微晃动时,可发现十字丝横丝在水准尺上的读数也随之变动,这种现象称为十字丝视差。如图所示,消除的方法是再仔细地反复交替调节目镜和物镜对光螺旋,使读数不变为止。,(三)、瞄准水准尺,2019/7/6,11,(四)、精平与读数 望远镜瞄准水准尺后,读数前必须转动微倾螺旋,使水准管
9、气泡居中,达到视线水平,才能读数。读数后再检查气泡是否居中,否则应重新调整,再次读数。应该注意,读完读数后,仪器转到前视方向,仍要利用微倾螺旋调整水准管气泡居中,再进行读数。,2019/7/6,12,二、复合水准测量 当地面上两点相距较远或高差较大时,安置一站仪器难以测得两点的高差,因此,必须依图214所示,在A、B两点之间增设若干临时立尺点。把A、B分成若干测段,逐段测出高差,最后由各段高差求和,得出A、B两点间高差。,h1=a1-b1 h2=a2-b2 hn=an-bn,将各式相加,得A、B两点的高差hAB B点高程HB为 HB=HA+hAB,2019/7/6,13,由上式可以看出,A、B
10、两点的高差等于中间各段高差的代数和,也等于所有后视读数之和减去所有前视读数之和,可作为每一页记录手簿的计算校核。这两个数如果不等,则说明计算有错误,需要重算。 水准测量中的转1、转2、转n等临时立尺点,是用来传递高程的,称为转点。在转点上不仅有前视读数,还有后视读数。一个测站工作结束后,仪器搬到下一测站,转点的位置丝毫不能动,否则就不能传递高程,因此,转点上应使用尺垫,以防止尺子下沉及转动时改变高度。,2019/7/6,14,第四节 水准测量的校核方法 一、水准测量的精度要求 不同等级的水准测量有不同的精度要求,对于普通水准测量的规定是:fh允=10 mm或40 mm 式中L为水准路线的长度,
11、以km计;n测站数。 二、水准测量的校核方法 水准测量的校核方法可分为测站校核和路线校核。,(一)测站校核 对每一测站的高差进行校核,称为测站校核,其方法有: 1双仪高法:在每一测站上测出高差后,在原地改变仪器的高度,重新安置仪器,再测一次高差。如果两次测得的高差之差在限差之内,则取其平均数作为这一测站的高差结果,否则需要重测。在普通水准测量中,该限差规定为10mm。,2019/7/6,15,2双仪器法:在两测点之间同时安置两台仪器,分别测得两点的高差进行比较,结果处理方法同上。 3双面尺法:测时不改变仪器高度,采用双面尺的红、黑两面两次测量高差,以黑面高差为准,红面高差与黑面高差比较,若红面
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