水準(zhǔn)儀使用方法及原理PPT課件

1、2. 水準(zhǔn)測量觀測方法 （1）高差法： 在M、N兩點(diǎn)間安置水準(zhǔn)儀，在M、N兩點(diǎn)分別豎立水準(zhǔn)尺，利用水準(zhǔn)移的水平視線分別讀取M點(diǎn)、N點(diǎn)上的讀數(shù)a、b，則兩點(diǎn)的高差為則則N點(diǎn)的高程點(diǎn)的高程HN為為 a：后視讀數(shù)：后視讀數(shù)(后視觀測后視觀測讀數(shù)讀數(shù))；b：前視讀數(shù)前視讀數(shù)( (前視觀測前視觀測讀數(shù)讀數(shù)) )。M M：后視點(diǎn)后視點(diǎn)N N：前視點(diǎn)前視點(diǎn)永遠(yuǎn)是后視減前視bahMNMNMNhHH第1頁/共28頁（2）視線高法（單站多測法） 安置一次儀器可以測算多個(gè)點(diǎn)高程的方法。首先算出水準(zhǔn)儀的視線高程Hi，然后分別計(jì)算出各個(gè)點(diǎn)的高程：bj為第為第j個(gè)前視點(diǎn)的讀數(shù)，個(gè)前視點(diǎn)的讀數(shù)，Hj為第為第j個(gè)前視點(diǎn)的高程

2、。個(gè)前視點(diǎn)的高程。這種方法常用于路線縱這種方法常用于路線縱斷面測量。斷面測量。大地水準(zhǔn)面大地水準(zhǔn)面MjbjHMHjHi大地水準(zhǔn)面大地水準(zhǔn)面MjbjHMHjHiaHHMijijbHH(j=1,2,3,)aHHMijijbHH(j=1,2,3,)第2頁/共28頁3. . 連續(xù)水準(zhǔn)測量（路線水準(zhǔn)測量） 應(yīng)用前提：兩待測點(diǎn)之間距離較遠(yuǎn)、高差較大，或中間有障礙。方法：加設(shè)若干個(gè)臨時(shí)立尺點(diǎn)（稱為轉(zhuǎn)點(diǎn)ZD），依此測定相鄰兩個(gè)點(diǎn)的高差，取各高差的代數(shù)和即得到起終兩個(gè)點(diǎn)的高差。則則M、N兩點(diǎn)的高差為兩點(diǎn)的高差為 niiniiniiMNbahh111),.,3 , 2 , 1(ni iiibah第3頁/共28頁4

3、. 提高精度的觀測方法“中間法”觀測：各測站前、后視線長度大致相等第4頁/共28頁2.2 水 準(zhǔn) 儀1. 水準(zhǔn)儀：提供水平視線（平行大地水準(zhǔn)面）的設(shè)備2. 水準(zhǔn)儀類型：（1）微傾式水準(zhǔn)儀 （2）自動安平水準(zhǔn)儀 （3）電子水準(zhǔn)儀3. 水準(zhǔn)儀的表示方法（國產(chǎn)儀器） DSn：D表示大地測量S表示水準(zhǔn)儀，n為數(shù)字表示儀器精度，數(shù)值n越小,表示儀器精度越高。如DS0.5,表示每公里往返測量高差中數(shù)的偶然中誤差小于或等于0.5mm 第5頁/共28頁4. 常用水準(zhǔn)儀的等級劃分及主要用途一般工程一般工程水準(zhǔn)測量水準(zhǔn)測量國家三四等水國家三四等水準(zhǔn)測量及一般準(zhǔn)測量及一般工程水準(zhǔn)測量工程水準(zhǔn)測量國家二等測國家二等測

4、量及其他精量及其他精密水準(zhǔn)測量密水準(zhǔn)測量國家一等水國家一等水準(zhǔn)測量及地準(zhǔn)測量及地震測量震測量主要用途主要用途儀器精度儀器精度DS10DS3DS1DS0.5儀器系列型號儀器系列型號一般工程一般工程水準(zhǔn)測量水準(zhǔn)測量國家三四等水國家三四等水準(zhǔn)測量及一般準(zhǔn)測量及一般工程水準(zhǔn)測量工程水準(zhǔn)測量國家二等測國家二等測量及其他精量及其他精密水準(zhǔn)測量密水準(zhǔn)測量國家一等水國家一等水準(zhǔn)測量及地準(zhǔn)測量及地震測量震測量主要用途主要用途儀器精度儀器精度DS10DS3DS1DS0.5儀器系列型號儀器系列型號mm5 . 0mm1mm3mm10第6頁/共28頁5. 水準(zhǔn)儀的主要結(jié)構(gòu)組成水準(zhǔn)儀的主要結(jié)構(gòu)組成主要為三部分：主要為三部

5、分：（1）望遠(yuǎn)鏡望遠(yuǎn)鏡 （2）水準(zhǔn)器水準(zhǔn)器 （3）基座基座其中望遠(yuǎn)鏡為主要組成部分。下圖為其中望遠(yuǎn)鏡為主要組成部分。下圖為WILD NAK-0X型型水準(zhǔn)儀（由北京測繪儀器廠組裝）水準(zhǔn)儀（由北京測繪儀器廠組裝）目鏡目鏡目鏡對光螺旋目鏡對光螺旋物鏡對光螺旋物鏡對光螺旋物鏡物鏡水平微調(diào)螺旋水平微調(diào)螺旋腳螺旋腳螺旋準(zhǔn)星準(zhǔn)星第7頁/共28頁6. 望遠(yuǎn)鏡組成及其成像原理望遠(yuǎn)鏡由望遠(yuǎn)鏡由物鏡、目鏡、對光凹透鏡和十字絲物鏡、目鏡、對光凹透鏡和十字絲四個(gè)四個(gè)主要部分組成。主要部分組成。成像原理：成像原理：目標(biāo)經(jīng)過物鏡和對光凹透鏡的作用，目標(biāo)經(jīng)過物鏡和對光凹透鏡的作用，在鏡筒內(nèi)造成倒立、縮小的實(shí)像，通過調(diào)節(jié)對光在

6、鏡筒內(nèi)造成倒立、縮小的實(shí)像，通過調(diào)節(jié)對光凹透鏡，就可以使像清晰地成在十字絲平面上。凹透鏡，就可以使像清晰地成在十字絲平面上。（望遠(yuǎn)鏡的放大倍數(shù)望遠(yuǎn)鏡的放大倍數(shù)）視準(zhǔn)軸視準(zhǔn)軸第8頁/共28頁 目鏡的作用：放大，人眼經(jīng)過目鏡，可以看到目標(biāo)的小實(shí)像與十字絲一起放大了的虛像。 十字絲的作用：提供照準(zhǔn)目標(biāo)的標(biāo)準(zhǔn)。其中心交點(diǎn)和物鏡光心的連線稱為視準(zhǔn)軸，即視線。玻璃片上的上、下短絲稱為視距絲。水準(zhǔn)測量就是當(dāng)視線水平時(shí)，用中間橫絲截取水準(zhǔn)尺讀數(shù)。 視準(zhǔn)軸：十字絲中央交點(diǎn)和物鏡 光心的連線 （水準(zhǔn)儀四條軸線 之一） 豎軸：望遠(yuǎn)鏡底部與基座相連的 軸的中心線。 （水準(zhǔn)儀四條軸 線之一）視距絲視距絲橫絲橫絲第9頁/

7、共28頁7. 水準(zhǔn)器（1）水準(zhǔn)器的用途： 衡量視線是否水平、豎軸是否鉛垂的標(biāo)志。（2）水準(zhǔn)器種類：水準(zhǔn)盒及水準(zhǔn)管水準(zhǔn)盒用于粗調(diào)整平，水準(zhǔn)管則用于精密整平第10頁/共28頁（3）水準(zhǔn)盒軸線：水準(zhǔn)盒頂面中心（水準(zhǔn)盒零點(diǎn)）的球面法線（水準(zhǔn)儀四條主要軸線之一）（4）水準(zhǔn)管軸線： 過水準(zhǔn)管圓弧中心點(diǎn)（水準(zhǔn)管零點(diǎn)）與頂面圓弧內(nèi)壁相切的直線（水準(zhǔn)儀四條主要軸線之一）（5）水準(zhǔn)器靈敏度： 用分劃值表示，即當(dāng)氣泡移動2mm時(shí)，水準(zhǔn)盒（管）軸相應(yīng)傾斜的角度第11頁/共28頁8. 水準(zhǔn)尺用途：用于水準(zhǔn)測量的目標(biāo)點(diǎn)觀測種類：塔尺和板尺兩種。塔尺是可以伸縮的 塔尺一般長3米，由三節(jié)組成。板尺一般2米。水準(zhǔn)尺的刻度與標(biāo)注

8、：第12頁/共28頁精度比較：板尺精度高于塔尺。用 途：板尺一般常用于三、四等水準(zhǔn)測量，而塔尺則用于等外水準(zhǔn)測量。 使用注意事項(xiàng)：使用前應(yīng)認(rèn)清尺子刻劃線與數(shù)字之間的位置關(guān)系，是否為正、倒數(shù)字，尺底的數(shù)值。對于塔尺，當(dāng)使用兩節(jié)以上時(shí)應(yīng)注意兩節(jié)接口位置是否對準(zhǔn)、卡簧是否卡住。第13頁/共28頁2.3 水準(zhǔn)儀使用方法儀器安放整平 對光照準(zhǔn)消除視差照準(zhǔn)讀數(shù)三角架腳螺旋目、物鏡對光螺旋腳架張開角度勿太大或太小不可對準(zhǔn)太陽水平微調(diào)螺旋刻度大小正、倒像注意：如何辨別及消除視差？第14頁/共28頁用腳螺旋整平儀器第15頁/共28頁 視差存在的根本原因：目標(biāo)像和十字絲分劃板不重合！第16頁/共28頁水準(zhǔn)尺讀數(shù)方

9、法：2.375m第17頁/共28頁2.4 水準(zhǔn)測量的實(shí)施1. 水準(zhǔn)點(diǎn)及其選擇 水準(zhǔn)測量必須要有已知水準(zhǔn)點(diǎn)（即其高程已知的點(diǎn)，用BM表示，如BM0、BM1等）水準(zhǔn)點(diǎn)選擇：結(jié)合測區(qū)內(nèi)水準(zhǔn)點(diǎn)的分布情況、被測點(diǎn)的分布以及地形地勢情況、所采取的路線形式選擇。水準(zhǔn)點(diǎn)類型：永久性和臨時(shí)性水準(zhǔn)點(diǎn)制成：依永久性及臨時(shí)性水準(zhǔn)點(diǎn)而制做。第18頁/共28頁2. 水準(zhǔn)路線布置（1）閉合水準(zhǔn)路線 高差閉合差：（2）附合水準(zhǔn)路線 高差閉合差：附合水準(zhǔn)路線附合水準(zhǔn)路線閉合水準(zhǔn)路線閉合水準(zhǔn)路線3測hfh)(始終測HHhfh第19頁/共28頁（3）支水準(zhǔn)路線：從一水準(zhǔn)點(diǎn)出發(fā)，沿線測量各待定點(diǎn)，其線路既不閉合到原來的已知點(diǎn)，也不附

10、合到另一已知點(diǎn)。而是通過往返觀測來檢查觀測差。理論上往返高差應(yīng)為絕對值相等而符號相反。（4）結(jié)點(diǎn)水準(zhǔn)網(wǎng)：由若干條單水準(zhǔn)路線相互連接而成的圖形?？煞譃楦胶纤疁?zhǔn)網(wǎng)及獨(dú)立水準(zhǔn)網(wǎng)。 往 測返支支 水水 準(zhǔn)準(zhǔn) 路路 線線測往 測返支支 水水 準(zhǔn)準(zhǔn) 路路 線線測往 測返支支 水水 準(zhǔn)準(zhǔn) 路路 線線往 測返支支 水水 準(zhǔn)準(zhǔn) 路路 線線測返往hhfh第20頁/共28頁3. 水準(zhǔn)測量施測 （1）觀測與記錄：采用連續(xù)水準(zhǔn)路線測量方法進(jìn)行測量。點(diǎn)與點(diǎn)之間的距離大小取決于通視條件、讀數(shù)清晰度以及保證視線在尺子范圍內(nèi)，一般為50100米。注意：待測點(diǎn)必須要立尺觀測。對每一測站分別記錄后視讀數(shù)及前視讀數(shù)。注意：記錄方法第

11、21頁/共28頁（2）測量結(jié)果校核 1）計(jì)算校核：檢查計(jì)算結(jié)果有無錯(cuò)誤：高差計(jì)算結(jié)果；采用公式是否正確等。 2）測站校核：對每一站的觀測和記錄都及時(shí)地在現(xiàn)場進(jìn)行校核。校核方法有：變動儀器高法、雙面尺法或雙儀器法； 3）路線校核：根據(jù)計(jì)算的閉合差，與規(guī)定的允許誤差比較，判斷觀測精度是否合格。 平地 (L 為水準(zhǔn)路線總長度km） 山地 (n為測站總數(shù)）)(40容mmLfh)(12容mmnfh第22頁/共28頁4. 水準(zhǔn)測量的高程計(jì)算（1）高差閉合差計(jì)算 計(jì)算閉合差及閉合差允許值，寫在“路線校核”欄內(nèi)。（2）高差閉合差分配及高程計(jì)算 當(dāng)導(dǎo)線閉合差滿足技術(shù)要求時(shí)，可進(jìn)行閉合差分配。分配的原則：改正數(shù)v

12、與測站數(shù)n（或路線長度L）成正比，與閉合差反號，即 各點(diǎn)高程值 H0：已知點(diǎn)的高程，Hi為改正前的高程值。nfvh每站11)(ijiivHH每站第23頁/共28頁2.5 水準(zhǔn)測量的誤差來源及削減措施儀器誤差（水準(zhǔn)儀、水準(zhǔn)尺）觀測誤差（視差、估讀、氣泡、尺傾斜）外界條件影響（設(shè)備下沉、地球曲率、大氣折光等） 1. 校正儀器 2. 偶數(shù)測站數(shù)觀測 1. 消除視差 2. 相同人觀測 3. 嚴(yán)格調(diào)平儀器 4.立尺豎正 1. 往返觀測取平均 2. 控制前后視點(diǎn)距離 3. 選擇良好氣候觀測 4.視線盡量高于地面第24頁/共28頁2.6 水準(zhǔn)儀校驗(yàn) 1. 水準(zhǔn)儀軸線幾何關(guān)系（1）水準(zhǔn)盒軸平行豎軸；（2）十字

13、絲橫絲垂直豎軸；（3）水準(zhǔn)管軸平行視準(zhǔn)軸。第25頁/共28頁2. 檢驗(yàn)方法：（1）檢驗(yàn)水準(zhǔn)盒軸與豎軸是否平行： 調(diào)平水準(zhǔn)盒氣泡居中，然后旋轉(zhuǎn)望遠(yuǎn)鏡180度，若氣泡依然居中則兩軸平行。（2）檢驗(yàn)十字絲橫軸與豎軸是否垂直： 將十字絲橫絲左端對準(zhǔn)某一目標(biāo)，旋轉(zhuǎn)水平微動螺旋使目標(biāo)移到十字絲的右端，若目標(biāo)依然位于十字絲橫絲上則表明兩軸垂直。（3）檢驗(yàn)水準(zhǔn)管軸是否平行視準(zhǔn)軸： 在已知高差的兩點(diǎn)間架設(shè)儀器，并使儀器距兩點(diǎn)之間的距離懸殊，首先在其中一個(gè)點(diǎn)立尺觀測讀數(shù)a，并根據(jù)a計(jì)算出儀器對另一點(diǎn)的應(yīng)該讀數(shù)b。然后對其進(jìn)行觀測讀數(shù)得b，利用b、b及兩測點(diǎn)之間的距離DMN可以計(jì)算出兩軸線的夾角 (單位為秒) ， 若 大于20秒 不平行。第26頁/共28頁2.7 其它用于水準(zhǔn)測量的儀器1.精密水準(zhǔn)儀光學(xué)測微器+精密水準(zhǔn)尺2.自動安平水準(zhǔn)儀