道路工程测量第2章水准测量课件.ppt
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1、v第第2章章 水准测量水准测量 学习内容2.1水准测量原理2.2水准测量的仪器和工具2.3微倾式水准仪的基本操作程序2.4水准测量的方法2.5水准仪的检验与校正2.6水准测量误差来源及其影响2.7自动安平水准仪与精密水准仪简介2.8本章小结与习题自测 返回目录 第三章结 束2 水准测量水准测量 2.1 2.3第第2章章 水准测量水准测量课课 题题(章章.节节)名名 称称本本 次次 授授 课课目目 的与要的与要 求求本本 次次 授授 课课重重 点与难点与难 点点水准测量原理水准测量原理认识水准仪的仪器结构认识水准仪的仪器结构了解了解 各各 部部 件件 的的 作用作用水准仪的使用水准仪的使用水准测
2、量方法。水准测量方法。水准仪的操作水准仪的操作手簿的记录计算方法手簿的记录计算方法第二章 水准测量u高程测量(高程测量(Height Measurement)方法分类)方法分类 高程高程(高差高差)测量是测量最基本的三项工作之一。测量是测量最基本的三项工作之一。v 根据使用仪器和施测方法的不同,可分为:根据使用仪器和施测方法的不同,可分为:v1、水准测量水准测量(leveling)最常用。最常用。v2、三角高程测量、三角高程测量(trigonometric leveling)常常用于全站仪、经纬仪测高程。用于全站仪、经纬仪测高程。v3、气压高程测量、气压高程测量(air pressure le
3、veling)v4、GPS测量。测量。(GPS leveling)第第2章章 水准测量水准测量 hAB=a b HB=HA+hABHi大地水准面bHAHBhAB高差法Hi=HA+aHB=Hi-b视线高法AB当a b时,hAB 为正,B高于A;当a 150m解决方法解决方法:在两点间设转点在两点间设转点,安置多次仪器安置多次仪器,进行连进行连续观测。续观测。如图示如图示不难看出:不难看出:111bah各测站所得高差:各测站所得高差:222bahnnnbahbabababahhnnAB)()()(2211hHHAB 返回目录下一节转点:传递高程的临时立尺点。转点:传递高程的临时立尺点。如图中如图中
4、 、等等2TP1TP测站:安置仪器的地方。测站:安置仪器的地方。返回2.2.水准测量的仪器与工具水准测量的仪器与工具(一)水准仪(level)组成组成DS3型水准仪水准仪望远镜望远镜水准器水准器基基 座座v水准仪的结构水准仪组成目镜目镜微倾螺微倾螺旋旋物镜调焦螺物镜调焦螺旋旋物镜物镜水平水平微动微动螺旋螺旋水平水平制动制动螺旋螺旋脚螺脚螺旋旋准星准星v水准仪的结构水准仪构造物镜物镜对光透镜对光透镜目镜目镜视准轴视准轴上丝上丝下丝下丝中丝中丝竖丝竖丝十字丝分划板十字丝分划板v。1.望远镜 图2-3所示v望远镜组成及作用1).望远镜是用来精确瞄准远处目标并对水准尺进行读数的。2).它主要由:物镜、
5、目镜、对光透镜和十字丝分划板组成。圆水准器圆水准器圆水准器轴圆水准器轴长水准管长水准管长水准管轴长水准管轴2.水准器1).是用以指示视线水平或竖轴是否竖直的装置。2).水准器又分为圆水准器和管水准器。气气泡泡LLv圆水准器v用以粗平仪器。v过零点的球面法线LL,称为圆水准器轴。v圆水准器轴LL平行于仪器竖轴VV。v气泡中心偏离零点2mm时竖轴所倾斜的角值,称为圆水准器的分划值。OLLv管水准器v管水准器(亦称水准管)用于精确整平仪器。v水准管上2mm圆弧所对的圆心角,称为水准管的分划值,水准管分划愈小,水准管灵敏度愈高,用其整平仪器的精度也愈高。DS3型水准仪的水准管分划值为20,记作20/2
6、mm。水准器水准仪v水准器 管水准器v为了提高水准管气泡居中的精度,采用符合水准器。水准仪v基座基座的作用是支承仪器的上部,并通过连接螺旋与三脚架连接。基座主要由轴座、脚螺旋、底板和三脚压板构成。转动脚螺旋,可使圆水准气泡居中。水准尺和尺垫v尺垫是由生铁铸成。一般为三角形板座,其下方有三个脚,可以踏入土中。尺垫上方有一突起的半球体,水准尺立于半球顶面。v尺的双面均有刻划,一面为黑白相间,称为黑面尺(也称主尺);另一面为红白相间,称为红面尺(也称辅尺)。v尺常数立尺点立尺点水准尺和尺垫 返回操作程序操作程序:安置仪器粗平粗平瞄准瞄准精平精平读数读数 2.3、水准仪的使用、水准仪的使用水准仪的使用
7、v安置仪器在测站上松开三脚架架腿的固定螺旋,按需要的高度调整架腿长度,再拧紧固定螺旋,张开三脚架将架腿踩实,并使三脚架架头大致水平。从仪器箱中取出水准仪,用连接螺旋将水准仪固定在三脚架架头上。图形:粗平的操作方法示意图图形:粗平的操作方法示意图 1233123122 2规律:规律:气泡移动方向与气泡移动方向与左手大拇指左手大拇指运动的方向一致。运动的方向一致。水准仪的使用缺口缺口准星准星水平微动螺旋水平微动螺旋水平制水平制动螺旋动螺旋对光螺旋对光螺旋消除视差消除视差v瞄准目标 粗瞄、对光、精瞄和消除视差水准仪的使用微倾螺旋微倾螺旋每次读中丝读数前都要精平每次读中丝读数前都要精平v精平使长水准管
8、气泡居中水准仪的使用(四)读数(四)读数 精平后,用十字丝的中丝在水准尺上读数。精平后,用十字丝的中丝在水准尺上读数。1 1方法:方法:米、分米看尺面上的注记,厘米数米、分米看尺面上的注记,厘米数尺面上的格数,毫米估读。尺面上的格数,毫米估读。2 2规律:规律:读数在尺面上由小到大的方向读。读数在尺面上由小到大的方向读。故仪器若成倒像的,从上往下读;若成正像,故仪器若成倒像的,从上往下读;若成正像,即从下往上读。即从下往上读。水准仪的使用1213111.251m0.717mv读数用中横丝读数图形:水准仪读数实例4 4.水准仪读数实例水准仪读数实例6.2526.2521.4771.4770.72
9、50.725 bc a2.4 水准测量的实施与成果整理一、水准点和水准路线一、水准点和水准路线 1.水准点水准点 用水准测量方法测定的高程控制点。用水准测量方法测定的高程控制点。水准点记为水准点记为BM(Bench Mark)。根据水准点的重要程度及使用时间可根据水准点的重要程度及使用时间可把水准点分为:把水准点分为:永久性水准点永久性水准点临时性水准点临时性水准点(1 1)永久性水准点)永久性水准点关键词语:永久保存,固定标志,国家关键词语:永久保存,固定标志,国家 等级等级(2 2)临时性水准点)临时性水准点关键词语:临时使用,简易标志关键词语:临时使用,简易标志 (3 3)水准点的)水准
10、点的“点之记点之记”便于以后使用查找,需绘制说明点位便于以后使用查找,需绘制说明点位的平面图,称之为点之记。的平面图,称之为点之记。教学楼教学楼BM5路 路78.56m78.56m136.78m136.78m88.66m88.66m实训大厦实训大厦 2.水准路线水准路线 水准测量施测时所经过的路线。水准测量施测时所经过的路线。水准路线的布设有单一水准路线和水水准路线的布设有单一水准路线和水准网,其中单一水准路线有三种布设形式:准网,其中单一水准路线有三种布设形式:(1 1)闭合水准路线)闭合水准路线 (2 2)附合水准路线)附合水准路线 (3 3)支水准路线)支水准路线(1)闭合水准路线)闭合
11、水准路线 从一个已知水准点从一个已知水准点BM3开始,沿各待开始,沿各待测高程点测高程点1、2、3等点进行水准测量,最等点进行水准测量,最后又回到原水准点后又回到原水准点BM3,这种水准路线称,这种水准路线称为闭合水准路线为闭合水准路线 BM3 (已知)(已知)h1h2h3h4h51234提出问题:提出问题:?理h结论:正是上述结论:正是上述 ,因此闭合水准路线才具检因此闭合水准路线才具检校功能。校功能。0理h(2)附合水准路线)附合水准路线 从一个已知水准点从一个已知水准点BM1开始,沿各待开始,沿各待测高程测高程C、D、E等点进行水准测量,最后等点进行水准测量,最后又回到原水准点又回到原水
12、准点BM2,这种水准路线称为,这种水准路线称为附合水准路线附合水准路线 12HHh理结论结论:因因 ,所以附合水准路线所以附合水准路线也具检校功能。也具检校功能。BM1(已知已知)BM2(已知已知)h1h2h3h4CDE(3)支水准路线)支水准路线 从已知高程的水准点从已知高程的水准点BM1出发,进行待定出发,进行待定高程水准点高程水准点A的的水准测量,这种既不闭合又不水准测量,这种既不闭合又不附合的水准路线,称为支水准路线。附合的水准路线,称为支水准路线。BM1Ah往往h返返 由于支水准路线不具检校功能,因此要进行往由于支水准路线不具检校功能,因此要进行往返测量,以资检核。返测量,以资检核。
13、AHACHBhAB大地水准面大地水准面二、水准测量的实施二、水准测量的实施 校园实训实例校园实训实例 已知水准点已知水准点BMA的高程的高程 HA48.145m,现欲测定,现欲测定B点的高程点的高程HB,由于,由于A、B两点相两点相距较远(或地势起伏较大),需分段设转点进行测距较远(或地势起伏较大),需分段设转点进行测量,具体施测步骤如下。量,具体施测步骤如下。BAHABHBhAB大地水准面大地水准面TP1h1后视点后视点前视点前视点(1)在已知高程的水准点在已知高程的水准点BMA,转点,转点 TP1上立尺,然后测站安置水准仪;上立尺,然后测站安置水准仪;前进方向前进方向2.0361.547测
14、站测点水准尺读数/m高差/m高程/m备注后视读数前视读数+-BMA48.145TP1 水准测量记录手册水准测量记录手册(2)瞄准点瞄准点A上水准尺上水准尺(后视尺后视尺),精平,精平 读数读数,并记录手册并记录手册,同样再瞄准同样再瞄准 TP1上水准尺,精平读数上水准尺,精平读数,也记录也记录手册手册;并计算两点间高差并计算两点间高差测站测点水准尺读数/m高差/m高程/m备注后视读数前视读数+-BMA2.03648.145TP1测站测点水准尺读数/m高差/m高程/m备注后视读数前视读数+-BMA2.03648.145TP1测站测点水准尺读数/m高差/m高程/m备注后视读数前视读数+-BMA2.
15、0360.48948.145TP11.547AHABHBhAB大地水准面大地水准面TP1h1后视点后视点前视点前视点前进方向前进方向测站测点水准尺读数/m高差/m高程/m备注后视读数前视读数+-BMA2.03648.145TP11.547AHABHChAB大地水准面TP1h1TP2前进方向前进方向2.0361.547后视点后视点前视点前视点后视点后视点前视点前视点(3)第第测站测完后测站测完后,将水准仪搬至将水准仪搬至站站点点,A点水准尺移至点水准尺移至TP2上立尺,上立尺,TP1TP1上水准尺上水准尺原地不动原地不动,只需翻转即可只需翻转即可;测站测点水准尺读数/m高差/m高程/m备注后视读
16、数前视读数+-BMA2.0360.48948.145TP11.547TP1TP2AHABHBhAB大地水准面TP1h1TP2前进方向h21.7431.436后视点前视点后视读数前视读数 水准测量记录手册水准测量记录手册(4)在在站上重复站上重复站操作步骤站操作步骤,读取读取 前、后视尺上读数前、后视尺上读数,并记录手册并记录手册,计算高差;计算高差;测站测点水准尺读数/m高差/m高程/m备注后视读数前视读数+-BMA2.0360.48948.145TP11.547TP11.743TP2测站测点水准尺读数/m高差/m高程/m备注后视读数前视读数+-BMA2.0360.48948.145TP11.
17、547TP11.743TP21.436测站测点水准尺读数/m高差/m高程/m备注后视读数前视读数+-BMA2.0360.48948.145TP11.547TP11.7430.307TP21.436AHABHBHAB大地水准面TP1TP3h1TP2前进方向h21.7431.436(5)重复上述过程重复上述过程,连续观测、记录,连续观测、记录,直终点直终点B结束。结束。AHABHBhAB大地水准面TP1TP4TP3h1TP2前进方向h21.7431.436A2.0361.5471.6761.034h31.2441.765h41.4181.889h5测站测点水准尺读数/m高差/m高程/m备注后视读数
18、前视读数+-BMABMA2.0360.48948.145(已知)TP11.547TP11.7430.307TP21.436TP21.6760.642TP31.034TP31.2440.521TP41.765TP41.1480.74148.321BMB1.889(待定)辅助计算 水准测量记录手册水准测量记录手册 对于记录表中的高差和高程必须进行计算对于记录表中的高差和高程必须进行计算校核。校核。校核内容如下:校核内容如下:测站测点水准尺读数/m高差/m高程/m备注后视读数前视读数+-BMABMA2.0360.48948.145(已知)TP11.547TP11.7430.307TP21.436TP
19、21.6760.642TP31.034TP31.2440.521TP41.765TP41.1480.74148.321BMB1.889(待定)7.8477.6711.4381.262辅助计算 a-b=7.847-7.761=+0.176 h=+1.438+(-1.262)=+0.176 故 a-b=h HB-HA=+0.176 水准测量记录手册水准测量记录手册 水准测量手薄见表2-1表表2-1 水准测量手薄水准测量手薄 测站测点后视读数前视读数高差高程备注AZ12.0731.5260.54750.118已知A点高程=50.118Z1Z21.6241.4070.217Z2Z31.6781.392
20、0.286Z3Z41.5951.4020.193Z4B0.9211.5030.58250.7797.8917.2301.2430.582计算检核 661.0ba661.0h661.0ABHH 水准测量应注意事项:1.水准仪到前后视水准尺的距离要大致相 等;2.水准尺要扶直,不能前后倾斜;3.不得涂改原始读数,保证记录干净整齐。三、水准测量内业计算内业计算前须对外业手册检查,检查无误后方可进行内业计算。高差闭合差及其允许值 水准路线中实测高差与理论高差的差值,称为高差闭合差。用 f fh h =hh测测-(H H终终-H-H始始)表示。例如:BM3 (已知)(已知)h1h2h3h4h512340
21、理h理实测hhhhhhh54321 根据高差闭合差概念根据高差闭合差概念 闭合水准路线:闭合水准路线:实测hhf同理:附和水准路线:支水准路线:不难看出,的大小反映水准测量成果的精度,要求 有一定限度。因此,测量规范规定,等外水准测量高差闭合差的允许值:返往hhhf)始终实测HHfhh(hfhf)为水准路线长度,(平坦地区允KmLLfh,40为测站数)(山岭地区允nnfh,12 2.高差闭合差改正计算 高差闭合差在允许范围之内时,即可进行高差闭合差的改正计算,即消除高差闭合差。改正原则与方法:按与测站数或测段长度成正比例的原则,将高差闭合差反号分配到各相应测段的高差上,得改正后高差。即:ihi
22、nnfvihiLLfv 式中式中 :vi 第第i测段的高差改正数(测段的高差改正数(mm););、水准路线总测站数与总长度;水准路线总测站数与总长度;、第测段的测站数与测段长度。第测段的测站数与测段长度。高差改正数的总和与高差闭合差大小相等,符号相高差改正数的总和与高差闭合差大小相等,符号相反。即反。即n LiniLhifv 3.改正后的高差计算 各测段改正后高差等于各测段观测高差加各测段改正后高差等于各测段观测高差加上相应的改正数,即上相应的改正数,即iiivhh测式中式中 第第 i 段的改正后高差(段的改正后高差(m)。)。ih 4.各点高程计算各点高程计算 由起点高程逐一推算出各点高程。
23、由起点高程逐一推算出各点高程。四、实例讲解四、实例讲解 一、附合水准路线的计算一、附合水准路线的计算 下图是一附合水准路线等外水准测量示意下图是一附合水准路线等外水准测量示意图,图,A、B为已知高程的水准点,为已知高程的水准点,HA72.536m,HB77.062m,1、2、3为待定高程的水准点。为待定高程的水准点。h+2.336mh8.653mh+7.357mh3.456mn16n210n38n46BMA123BMB4点号点号距离距离/km测站测站数数实测高差实测高差/m改正数改正数/mm改正后高差改正后高差/m高程高程/m点号点号备备注注123456789 辅助辅助 计算计算1填写观测数据
24、和已知数据h+2.336mh8.653mh+7.357mh3.456mn16n210n38n46BMA123BMB点号点号距离距离/km测站测站数数实测高差实测高差/m改正数改正数/mm改正后高差改正后高差/m高程高程/m点号点号备备注注123456789BMA 辅助辅助 计算计算点号点号距离距离/km测站测站数数实测高差实测高差/m改正数改正数/mm改正后高差改正后高差/m高程高程/m点号点号备备注注123456789BMA1 辅助辅助 计算计算点号点号距离距离/km测站测站数数实测高差实测高差/m改正数改正数/mm改正后高差改正后高差/m高程高程/m点号点号备备注注123456789BMA
25、12 辅助辅助 计算计算点号点号距离距离/km测站测站数数实测高差实测高差/m改正数改正数/mm改正后高差改正后高差/m高程高程/m点号点号备备注注123456789BMA123 辅助辅助 计算计算点号点号距离距离/km测站测站数数实测高差实测高差/m改正数改正数/mm改正后高差改正后高差/m高程高程/m点号点号备备注注123456789BMA 1234 辅助辅助 计算计算点号点号距离距离/km测站测站数数实测高差实测高差/m改正数改正数/mm改正后高差改正后高差/m高程高程/m点号点号备备注注123456789BMA 6 1234 辅助辅助 计算计算点号点号距离距离/km测站测站数数实测高差
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