浅谈四等水准测量——测绘、测量毕业论文(设计)..pdf
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1、浅谈四等水准测量 目录 摘要 2 一、水准测量的基本原理. 3 (一)水准测量的概念 2 (二)高差及高程计算. 4 水准路线的布设形式. 4 (一)单一水准路线形式. 4 (二)水准网形式4 (三)水准点的布设. 5 三、四等水准测量. 6 (一)基本要求. 6 (二)观测程序. 6 (三)限差 . 6 四、仪器的使用和检验. 8 (一)水准仪的构造. 8 (二)水准仪应满足的几何条件. 9 (三)水准仪的检验. 9 五、实例 . 10 (一)测区概况. 10 (二)技术设计. 10 (三)作业方法. 11 (四)计算成果及评价. 13 六、误差来源及消除方法. 15 (一)仪器误差. 15
2、 (二)观测误差. 15 (三)外界条件的影响. 15 结束语 17 参考文献 . 18 致谢 19 辽宁水利职业学院毕业论文摘要 -1- 摘要 在测量工作中, 要确定地面点的空间位置, 经常要确定地面点的高程。 我们 把确定地面点高程的测量工作称为高程测量。高程测量是测量任务中的一部分, 其中,水准测量是高程测量中精度最高,用途最广、一种普遍采用的方法,是确 定建筑工程地面点高程的方法之一。 实施测量过程中,要求测量人员要精心操作、 以高度负责认真的态度来对待测量工作,养成良好的操作习惯。 下面将会配合千 缘财富商汇的实例简单进行介绍。 辽宁水利职业学院毕业论文第一章水准测量的基本原理 -2
3、- 一、水准测量的基本原理 水准测量的基本原理是根据几何关系,利用仪器提供的水平视线观测立在两 点上的水准尺以测定两点间的高差。如图1-1 所示,在需要测定高差的A、B两 点上分别立上水准尺,在A、B两点的中点安置可获得水平视线的仪器,水平视 线在 A、B两尺上的截尺数分别为a、b,由于 AB距离很短,地球曲率影响可忽 略不计,则 A、B两点的高差为 若水准测量是沿着AB方向前进,则 A点称为后视点,其竖立的标尺称为后 视标尺,读数值 a 称为后视读数; B点称为前视点, 其竖立的标尺称为前视标尺, 读数值 b 称为前视读数。当 B点高程比 A点高时,前视读数 b比后视读数 a 要小, 高差为
4、正;当 B 点比 A点低时,前视读数b 比后视读数 a 要大,高差为负。 图 1- 1 (一)水准测量的概念 辽宁水利职业学院毕业论文第一章水准测量的基本原理 -3- 水准测量是利用水准仪提供水平视线,对竖立在两个地面点上的水准尺进行 读数,从而计算两点间的高差,进而计算高程的一种测量方法。 (二)高差及高程计算 如图 1-1 所示,沿 AB方向前进, A点为后视点, B点为前视点,两点间的高 差等于后视读数减去前视读数。如果A点的高程为已知,则 B点的高程为 辽宁水利职业学院毕业论文第二章水准路线的布设形式 -4 二、水准路线的布设形式 水准路线布设形式有单一水准路线形式和水准网形式两种。
5、(一)单一水准路线形式 单一水准路线形式有三种,即符合水准路线、闭合水准路线和支水准路线。 附和水准路线。 从一个高级水准点出发, 沿一条路线进行施测, 以测定待定 水准点的高程, 最后测到另外一个已知高程点上,这样的观测路线形式称为附和 水准路线。 闭合水准路线。 从一个高级水准点出发, 沿一条路线进行施测, 以测定待定 水准点的高程, 最后仍回到原来的已知点上,从而形成一个闭合环线, 这样的观 测路线形式称为闭合水准路线。 支水准路线。 从一个高级水准点出发, 沿一条路线进行施测, 以测定待定水 准点的高程,其路线既不闭合又不附和,这样的观测路线形式称为支水准路线。 (二)水准网形式 若干
6、条单一水准路线相互连接构成结点或网状形式,称为水准网。 图 2-2 (三)水准点的布设 为了统一全国的高程系统和满足各种测量的需要,测绘部门在全国各地埋设并测定了很 多高程点,这些点称为水准点(Bench Mark) ,简记为BM。水准测量通常是从水准点引测其 它点的高程。 水准点有永久性和临时性两种。国家等级水准点一般用石料或钢筋混凝土制成, 辽宁水利职业学院毕业论文第二章水准路线的布设形式 -5 深埋到地面冻结线以下。在标石的顶面设有用不锈钢或其它不易锈蚀材料制成的半球状标 志。有些水准点也可设置在稳定的墙脚上,称为墙上水准点。 建筑工地上的永久性水准点一般用混凝土或钢筋混凝土制成,临时性
7、的水准点可用地面 上突出的坚硬岩石或用大木桩打入地下,校顶钉以半球形铁钉。 埋设水准点后, 应绘出水准点与附近固定建筑物或其它地物的关系图,在图上还要写明 水准点的编号和高程,称为点之记, 以便于日后寻找水准点位置之用。水准点编号前通常加 BM 字样,作为水准点的代号。 辽宁水利职业学院毕业论文第三章四等水准测量 -6- 三、四等水准测量 (一)基本要求 进行测量首先要有一对双面水准尺,其中K值相差 100mm ,视线最低高度要 保证三丝都能读数。 三等水准测量与四等水准测量在观测顺序与精度要求方面有 着差别。三、四等水准测量主要技术要求如图4-1 所示: 等级 路线长度 /km 水准仪水准尺
8、 观 测 次 数 往返较差、附合 或环线闭合差 与已知点联 测 符合或环 线 平地 /mm山地 /mm 三50 DS1因瓦 往返各一次 往一次 124 DS3双面 往返各一 次 四 16DS3 双面往返各一次往一次 206 等级水准仪 视线 长度 /m 前后 视距差 /m 前后视距 累积差 /m 视线高度 黑面、红面 读数之差 /mm 黑面、红面 所测高差之差 /mm 三 DS1100 36三丝能读数 1.01.5 DS3752.03.0 四DS3100510三丝能读数3.05.0 (二)观测程序 四等水准测量一般采用双面水准标尺和中丝测高法进行观测,并且每站按后 - 后- 前- 前和黑 -
9、红-黑-红的顺序进行观测。下面以四等水准测量为例介绍。 a 确定后视点、前视点 b 在两点之间安置仪器,前后视距差不大于3mm. c 照准后视尺黑面,按上中下的顺序读取三丝读数,并记录 d 照准后视尺红面,读取中丝读数,并记录 e 照准前视尺黑面,按上中下的顺序读取三丝读数,并记录 f 照准前视尺红面,读取中丝读数,并记录 (三)限差 辽宁水利职业学院毕业论文第三章四等水准测量 -7- a 视距差 b 视距累积差 c 黑红面读数差 d 黑红面高差读数差 e fh)fh(山地) 辽宁水利职业学院毕业论文第四章仪器的使用和检验 -8- 四、仪器的使用和检验 (一)水准仪的构造 根据水准测量的原理,
10、水准仪的主要作用是提供一条水平视线,并能照准 水准尺进行读数。因此,水准仪构成主要有望远镜、水准器及基座三部分。 望远镜 DS3 水准仪望远镜主要由物镜、目镜、对光透镜和十字丝分划板所 组成。物镜和目镜多采用复合透镜组,十字丝 划板上刻有两条互相垂直的长线, 竖直的一条称竖丝, 横的一条称为中丝, 是为了瞄准目标和谈取读数用的。在中 丝的上下还对称地刻有两条与中丝平行的短横线,是用来测定距离的, 称为视距 丝。十字丝分划板是由平板玻璃圆片制成的,平板玻璃片装在分划板座上,分划 板座固定在望远镜筒上。 十字丝交点与物镜光心的连线,称为视准轴或视线。 水准测量是在视准轴水 平时,用十字丝的中丝截取
11、水准尺上的读数。 对光凹透镜可使不同距离的目标均能成像在十字丝平面上。再通过目镜, 便 可看清同时放大了的十字丝和目标影像。从望远镜内所看到的目标影像的视角与 肉眼直接观察该目标的视角之比,称为望远镜的放大率 。DS3级水准仪望远镜的 放大率一般为 28 倍。 水准器 :分为管水准器 和圆水准器 。水准器是用来指示视准轴是否水平或仪 器竖轴是否竖直的装置。 有管水准器和圆水准器两种。 管水准器用来指示视准轴 是否水平;圆水准器用来指示竖轴是否竖直。 管水准器又称水准管,是一纵向内壁磨成圆弧形的玻璃管,管内装酒精和 乙醚的混合液, 加热融封冷却后留有一个气泡。由于气泡较轻, 故恒处于管内最 高位
12、置。 水准管上一般刻有间隔为2mm 的分划线,分划线的中点 0,称为水准管零点。 通过零点作水准管圆弧的切线, 称为水准管轴。 当水准管的气泡中点与水准管零 点重合时,称为气泡居中;这时水准管轴工人处于水平位置。水准管圆弧2mm 所对的圆心角称为水准管分划值。安装在 DS3级水准仪上的水准管, 其分划值不 大于 20/2m。 微倾式水准仪在水准管的上方安装一组符合棱镜,通过符合棱镜的反射作 用,使气泡两端的像反映在望远镜旁的符合气泡观察窗中。若气泡两端的半像吻 合时,就表示气泡居中。若气泡的半像错开,则表示气泡不居中,这时,应转动 微倾螺旋,使气泡的半像吻合。 圆水准器圆水准器顶面的内壁是球面
13、,其中有圆分划圈,圆圈的中心为水 准器的零点。 通过零点的球面法线为圆水准器轴线,当圆水准器气泡居中时, 该 轴线处于竖直位置。当气泡不居中时,气泡中心偏移零点2mm ,轴线所倾斜的角 值,称为圆水准器的分划值,由于它的精度较低,故只用于仪器的概略整平。 辽宁水利职业学院毕业论文第四章仪器的使用和检验 -9- 基座 基座的作用是支承仪器的上部并与三脚架连接。它主要由轴座、脚螺 旋、底板和三角压板构成。 (二)水准仪应满足的几何条件 a 视准轴 水准管轴 b 圆水准器轴 竖轴 c 十字丝横丝竖轴 (三)水准仪的检验 1、圆水准器的检验 进行圆水准器检验的目的是:圆水准器轴是否平行于竖轴。所用的方
14、法是: 先用脚螺旋将圆水准器气泡居中, 然后将仪器旋转180 度, 若气泡仍在居中位置, 则表示此项条件已得到满足;否则,表面条件没有满足。 校正:校正工作可用装在圆水准器下面的校正螺旋钉来实现。 2、十字丝横丝的检验 进行十字丝横丝检验的目的是: 十字丝横丝是否垂直于竖轴。 使用的方法是: 整平仪器后, 将横丝一端照准远处一明显目标,然后旋转水平微动螺旋, 使目标 点移到横丝的另一端, 若目标点始终不离开横丝, 则表示横丝水平, 否则应进行 校正。 校正:旋开十字丝护盖, 松开十字丝环的四个固定螺旋丝中的相邻两个,旋转十 字丝环, 使横丝的一端移至其偏离位置的一半处,最后旋紧十字丝环的固定螺
15、丝, 旋上护盖。 3、i 角检验 进行 i 角检验的方法是:在平坦地面上选择80m 到 100m 的两点,在中点安 置仪器,测得两点间的高差,再将仪器搬到距后视点(或前视点)2m 到 3m 的 位置,再测得高差,量取两点间距离,通过i 角计算公式求的 i 角。 辽宁水利职业学院毕业论文第五章实例 -10- 五、实例 (一)测区概况 水准测量与地形图测绘都在千缘财富商汇内进行,由于学校整体建筑在低矮 破碎的丘陵地形上,各点之间相对高程不大,这给水准测量提供了一定的便利。 但就进行地形图测绘的局部区域来说,测区内树木,灌木较多,通视情况一般, 且多陡坎,沟渠的复杂地物,给我们并不熟练的地形图测绘带
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