水準(zhǔn)測量儀器教學(xué)視頻

水準(zhǔn)測量儀器教學(xué)視頻第1頁，課件共53頁，創(chuàng)作于2023年2月§2.1

水準(zhǔn)測量原理：

利用水準(zhǔn)儀提供水平視線，讀取水準(zhǔn)尺的讀數(shù)，測定兩點間的高差，由已知點高程推求未知點高程。如圖：

hAB=a–bHB=HA+hAB大地水準(zhǔn)面HibHBHAhAB前進方向高差法Hi=HA+aHB=Hi-b視線高法AB當(dāng)a>b時，hAB為正，B高于A；當(dāng)a<b時，hAB

為負(fù)，B低于A。第2頁，課件共53頁，創(chuàng)作于2023年2月

高差法：利用高差計算高程。（安置一次儀器測定一個前視點高程時采用）

視線高法：利用視線高計算高程。（安置一次儀器測定多個前視點高程時采用）水準(zhǔn)測量所使用的儀器、工具：

水準(zhǔn)儀水準(zhǔn)尺尺墊返回第3頁，課件共53頁，創(chuàng)作于2023年2月§2.2DS3水準(zhǔn)儀和水準(zhǔn)測量的工具一、水準(zhǔn)儀1、水準(zhǔn)儀的等級

DS05、DS1、DS3、DS10、DS20

D—大地測量儀器

S—水準(zhǔn)儀

數(shù)字

—

表示儀器的精度，即每公里往、返測得高差中數(shù)的中誤差（mm）。水準(zhǔn)儀的作用是提供一條水平視線；工程測量中常使用DS3型水準(zhǔn)儀，該儀器標(biāo)稱精度為±3mm/km。第4頁，課件共53頁，創(chuàng)作于2023年2月目鏡水準(zhǔn)管目鏡圓水準(zhǔn)器校正螺釘微動螺旋制動螺旋對光螺旋物鏡準(zhǔn)星缺口水準(zhǔn)管圓水準(zhǔn)器三腳架腳螺旋2、DS3型水準(zhǔn)儀的構(gòu)造主要由望遠(yuǎn)鏡、水準(zhǔn)器、基座三部分組成。微傾螺旋第5頁，課件共53頁，創(chuàng)作于2023年2月（1）望遠(yuǎn)鏡：用來瞄準(zhǔn)遠(yuǎn)處的水準(zhǔn)尺進行讀數(shù)；

由物鏡、目鏡、十字絲分劃板、調(diào)焦透鏡、調(diào)焦螺旋組成；放大率一般為25~30倍。視準(zhǔn)軸：物鏡中心與十字絲交點的連線CC。第6頁，課件共53頁，創(chuàng)作于2023年2月圖2—3

內(nèi)調(diào)焦望遠(yuǎn)鏡構(gòu)造第7頁，課件共53頁，創(chuàng)作于2023年2月

內(nèi)調(diào)焦望遠(yuǎn)鏡成像原理第8頁，課件共53頁，創(chuàng)作于2023年2月成象原理：

目標(biāo)經(jīng)過物鏡及調(diào)焦透鏡的作用，在十字絲附近成一倒立實像，由于目標(biāo)離望遠(yuǎn)鏡的遠(yuǎn)近不同，轉(zhuǎn)動調(diào)焦螺旋令調(diào)焦透鏡在鏡筒內(nèi)前后移動，可使其實像恰好落在十字絲平面上，再通過目鏡將倒立的實像和十字絲同時放大，這時倒立的實像成為倒立而放大的虛像。第9頁，課件共53頁，創(chuàng)作于2023年2月十字絲分劃板（分上、下、中絲，用中絲讀取后視讀數(shù)a,前視讀數(shù)b，上、下絲為視距絲）第10頁，課件共53頁，創(chuàng)作于2023年2月（2）水準(zhǔn)器水準(zhǔn)器的作用：整平儀器，使視準(zhǔn)軸處于水平位置。①圓水準(zhǔn)器

作用：粗略整平結(jié)構(gòu)：如圖所示精度：一般為

8＇～

10＇/2mm

（氣泡中心偏離零點2mm

所對的圓心角）第11頁，課件共53頁，創(chuàng)作于2023年2月②管水準(zhǔn)器

作用：精確整平結(jié)構(gòu)：如圖所示精度：一般τ=20″/2mm

水準(zhǔn)管的分劃值τ：

氣泡中心偏離零點2mm所對的圓心角。公式：

分析：R越大，τ越小，靈敏度越高。

DS3:R=20.6265米τ=20″第12頁，課件共53頁，創(chuàng)作于2023年2月

符合管水準(zhǔn)器

第13頁，課件共53頁，創(chuàng)作于2023年2月符合水準(zhǔn)氣泡工作原理123第14頁，課件共53頁，創(chuàng)作于2023年2月（3）基座軸座：承托儀器上部腳螺旋：調(diào)節(jié)腳螺旋使圓水準(zhǔn)器氣泡居中連接板：連接三腳架組成

軸座腳螺旋連接板第15頁，課件共53頁，創(chuàng)作于2023年2月二、水準(zhǔn)尺和尺墊1、水準(zhǔn)尺塔尺：可以伸縮，一般全長3m、5m， 用于等外水準(zhǔn)測量。雙面尺：不可伸縮，一般全長3m，用于三、四等水準(zhǔn)測量。黑面起點為0，紅面起點為4687或4787。2、尺墊

僅在轉(zhuǎn)點處豎立水準(zhǔn)尺時使用，防止點位移動和水準(zhǔn)尺下沉。返回第16頁，課件共53頁，創(chuàng)作于2023年2月§2.3水準(zhǔn)儀的使用一、操作步驟1、安置儀器高度適中、架頭大致水平，固定儀器。

2、粗略整平目的：使圓水準(zhǔn)氣泡居中，視準(zhǔn)軸粗略水平。方法（如圖所示）：第17頁，課件共53頁，創(chuàng)作于2023年2月3、瞄準(zhǔn)水準(zhǔn)尺目的：使目標(biāo)和十字絲成像清晰。方法：①初步瞄準(zhǔn)（用準(zhǔn)星對準(zhǔn)目標(biāo)）②目鏡調(diào)焦（使十字絲清晰）③物鏡調(diào)焦（使目標(biāo)成像清晰）④精確瞄準(zhǔn)（使縱絲對準(zhǔn)目標(biāo)）注意：瞄準(zhǔn)時應(yīng)消除視差。視差：當(dāng)目鏡、物鏡對光不夠精細(xì)時，目標(biāo)的影像不在十字絲平面上，以致兩者不能同時被看清。消除方法：仔細(xì)進行目鏡、物鏡調(diào)焦。第18頁，課件共53頁，創(chuàng)作于2023年2月4、精確整平目的：使水準(zhǔn)管氣泡居中，視準(zhǔn)軸精確水平。方法：調(diào)節(jié)微傾螺旋，使氣泡影像符合。第19頁，課件共53頁，創(chuàng)作于2023年2月5、讀數(shù)用十字絲橫絲在水準(zhǔn)尺上按從小到大的方向讀數(shù)，讀取米、分米、厘米、毫米（估讀數(shù)）四位數(shù)字。如圖的讀數(shù)0.860m注意：讀數(shù)前必須精平，精平后立即讀數(shù)。第20頁，課件共53頁，創(chuàng)作于2023年2月二、一個測站的水準(zhǔn)測量工作ABab1、安置儀器于AB之間，立尺于A、B點上；2、粗略整平；3、瞄準(zhǔn)A尺，精平、讀數(shù)a，記錄1.568m；4、瞄準(zhǔn)B尺，精平、讀數(shù)b，記錄1.471m；5、計算：hAB=a–b=1.568-1.471=0.115m

即B點比A點高0.115m。

hBA=

–

hAB=–0.115m，即A點比B點低0.115m。第21頁，課件共53頁，創(chuàng)作于2023年2月三、概念1、測站：測量儀器所安置的地點。2、水準(zhǔn)路線：進行水準(zhǔn)測量時所行走的路線。3、后視a：水準(zhǔn)路線的后視方向。4、前視b：水準(zhǔn)路線的前視方向。5、視線高程：后視高程+后視讀數(shù)。6、視距：水準(zhǔn)儀至標(biāo)尺的水平距離。7、水準(zhǔn)點(BM)：水準(zhǔn)測量的固定標(biāo)志。8、水準(zhǔn)點高程：指標(biāo)志點頂面的高程。9、轉(zhuǎn)點（TP)：水準(zhǔn)測量中起傳遞高程作用的中間點。水準(zhǔn)點返回第22頁，課件共53頁，創(chuàng)作于2023年2月§2.4水準(zhǔn)測量的施測方法一、連續(xù)水準(zhǔn)測量

當(dāng)兩點相距較遠(yuǎn)或高差較大時，需連續(xù)安置水準(zhǔn)儀測定相鄰各點間的高差，最后取各個高差的代數(shù)和，可得到起終兩點間的高差。B如圖：A、B兩水準(zhǔn)點之間，設(shè)3個臨時性的轉(zhuǎn)點。

h1=a1-b1h2=a2-b2h3=a3-b3h4=a4-b4hAB=h1+h2+h3+h4ATP1TP2TP3a1b1a2b2a3b3a4b4b2b4AA、B兩點高差計算的一般公式：hAB==n—為測站數(shù)第23頁，課件共53頁，創(chuàng)作于2023年2月例：注意：為保證高程傳遞的準(zhǔn)確性，在相鄰測站的觀測過程中，必須使轉(zhuǎn)點保持穩(wěn)定（高程不變）。ATP1TP2TP32.142B1.2580.9281.2351.6641.4311.6722.074ⅠⅡⅣⅢHA=123.446mHB大地水準(zhǔn)面第24頁，課件共53頁，創(chuàng)作于2023年2月測站點號

水準(zhǔn)尺讀數(shù)后視（a）前視（b）高差（m）高程（m）備注ⅣⅢ

Ⅱ

Ⅰ

ATP1TP1TP2TP2TP3

TP3B

2.142

1.258+0.884

0.928

1.235-0.307

1.664

1.431

+0.233

1.672

2.074

-0.402計算檢核Σ

6.4065.998測站點號

水準(zhǔn)尺讀數(shù)后視（a）前視（b）高差（m）高程（m）備注

0.4080.408

0.408123.446123.854水準(zhǔn)測量手簿第25頁，課件共53頁，創(chuàng)作于2023年2月（一）、測站檢核目的：保證前后視讀數(shù)的正確。方法：變動儀器高法、雙面尺法1、變動儀器高法在同一測站上變動儀器高（10cm左右），兩次測出高差；其差值|Δh

|≤6mm，取其平均值作為最后結(jié)果。

即在每個測站安置兩次水準(zhǔn)儀，分別測定其高差（測得第一次高差后，升高或降低儀器高度10cm左右，再測一次高差），它的高差值的互差小于±6mm時即為符合精度要求。

第26頁，課件共53頁，創(chuàng)作于2023年2月（一）、測站檢核目的：保證前后視讀數(shù)的正確。方法：變動儀器高法、雙面尺法2、雙面尺法采用黑紅面的水準(zhǔn)尺，利用雙面的零點差檢核觀測質(zhì)量。觀測順序—后后前前即黑紅黑紅。國家等級測量為：后前后前（黑黑紅紅）。第27頁，課件共53頁，創(chuàng)作于2023年2月雙面尺法測站校核第28頁，課件共53頁，創(chuàng)作于2023年2月校核項目：①同一根水準(zhǔn)尺黑、紅面的讀數(shù)之差小于±4mm。②黑、紅面分別算出的高差之差小于±6mm。合格后，取其高差平均值為最后成果。第29頁，課件共53頁，創(chuàng)作于2023年2月（二）、計算檢核目的：檢核計算高差和高程計算是否正確。檢核條件：如上表所示：等式條件成立，說明計算正確。第30頁，課件共53頁，創(chuàng)作于2023年2月二、成果檢核

水準(zhǔn)測量時，一般將已知水準(zhǔn)點和待測水準(zhǔn)點組成一條水準(zhǔn)路線；在水準(zhǔn)測量的施測過程中，測站檢核只能檢核一個測站上是否存在錯誤或誤差是否超限；計算檢核只能發(fā)現(xiàn)每頁計算是否有誤；對一條水準(zhǔn)路線來講必須進行成果檢核。第31頁，課件共53頁，創(chuàng)作于2023年2月1、水準(zhǔn)路線的布設(shè)形式附合水準(zhǔn)路線（見圖1）閉合水準(zhǔn)路線（見圖2）支水準(zhǔn)路線（見圖3）AB1234圖1A123圖3A1234圖2第32頁，課件共53頁，創(chuàng)作于2023年2月2、檢核的主要內(nèi)容閉合差：觀測值與理論值的差值。高差閉合差就是高差的觀測值與理論值之差；用fh表示，即fh=∑h測

-∑h理限差：《規(guī)范》規(guī)定的的高差閉合差的允許值；用fh允表示。等外水準(zhǔn)測量要求：平地：fh允≤±40（mm）

L—水準(zhǔn)路線的長度，單位km。山地：fh允≤±12（mm）

n—水準(zhǔn)路線的測站數(shù)。要求：fh≤fh允

第33頁，課件共53頁，創(chuàng)作于2023年2月3、不同形式水準(zhǔn)路線fh的計算

附和水準(zhǔn)路線：∑h測=h1+h2+h3+······+hn∑h理=H終

–H始

fh=∑h測-∑h理=∑h測-（H終

–H始）

閉合水準(zhǔn)路線：∑h測=h1+h2+h3+······+hn∑h理=0fh=∑h測-∑h理=∑h測

支水準(zhǔn)路線：∑h測=∑h往+∑h返∑h理=0fh=∑h測-∑h理=∑h往+∑h返返回第34頁，課件共53頁，創(chuàng)作于2023年2月§2.5水準(zhǔn)測量的內(nèi)業(yè)計算一、符合水準(zhǔn)路線的內(nèi)業(yè)計算如圖為一符合水準(zhǔn)路線：AB123A、B為已知水準(zhǔn)點，HA=65.376m，HB=68.623m點1、2、3為待測水準(zhǔn)點，各測段高差、測站數(shù)、距離見下圖：前進方向第35頁，課件共53頁，創(chuàng)作于2023年2月備注測段

點名

距離

km測站數(shù)實測高差

m改正數(shù)

m改正后的高差

m高程

m123456789Σ1234A123B1.08+1.5751.212+2.0361.414-1.7422.216+1.4465.850+3.315輔助計算-0.012-0.014-0.016-0.026-0.068+1.563+2.022-1.758+1.420

+3.24765.37666.93968.96167.20368.623符合水準(zhǔn)測量成果計算表第36頁，課件共53頁，創(chuàng)作于2023年2月1、計算閉合差：2、檢核：故其精度符合要求。第37頁，課件共53頁，創(chuàng)作于2023年2月3、計算改正數(shù)

分配原則：按與測段距離（或測站數(shù)）成正比，并反其符號改正到各相應(yīng)的高差上，得改正后高差。按距離：按測站數(shù)：以第1測段為例，測段改正數(shù)為：檢核：第38頁，課件共53頁，創(chuàng)作于2023年2月4、計算改正后高差檢核：以第1測段為例，改正后的高差為：5、計算高程如：檢核：否則說明高程計算有誤。第39頁，課件共53頁，創(chuàng)作于2023年2月二、閉合水準(zhǔn)路線成果計算

1、計算閉合差：

2、檢核：

3、計算高差改正數(shù)：

閉合水準(zhǔn)路線的計算與附合水準(zhǔn)路線基本相同。

4、計算改正后高差：

5、計算各測點高程：第40頁，課件共53頁，創(chuàng)作于2023年2月三、支水準(zhǔn)路線成果計算A11、計算閉合差：2、檢核：，故精度符合要求。3、計算高差（取往、返測絕對值的平均值，其符號與往測相同）4、計算高程H1=186.785-1.386=185.399m(HA=186.785m)返回第41頁，課件共53頁，創(chuàng)作于2023年2月§2.6水準(zhǔn)儀的檢驗與校正一、水準(zhǔn)儀的主要軸線及應(yīng)滿足的條件主要軸線：視準(zhǔn)軸CC水準(zhǔn)管軸LL

儀器豎軸VV圓水準(zhǔn)器軸幾何關(guān)系：

圓水準(zhǔn)器軸//儀器豎軸

水準(zhǔn)管軸//視準(zhǔn)軸十字絲橫絲

豎軸視準(zhǔn)軸水準(zhǔn)管軸支點微傾螺旋第42頁，課件共53頁，創(chuàng)作于2023年2月二、水準(zhǔn)儀的檢驗和校正1、圓水準(zhǔn)器的檢驗和校正目的：使圓水準(zhǔn)器軸//儀器豎軸檢驗：①用腳螺旋使圓水準(zhǔn)器氣泡居中；②望遠(yuǎn)鏡旋轉(zhuǎn)180度。若氣泡仍居中，滿足要求；若氣泡不居中，需進行校正。校正：①用腳螺旋調(diào)氣泡偏離值的一半；②用圓水準(zhǔn)器的校正螺旋再調(diào)一半。

第43頁，課件共53頁，創(chuàng)作于2023年2月2、十字絲橫絲的檢校和校正目的：使十字絲橫絲

豎軸

檢驗：

①精平儀器，十字絲橫絲左邊對準(zhǔn)墻上標(biāo)志點p；②水平微動，p點在橫絲上移動，說明十字絲橫絲位置正確；否則需要校正。校正：

①松開十字絲的固定螺旋；

②微微轉(zhuǎn)動十字絲環(huán)座，至p點軌跡與橫絲重合；③擰緊十字絲的固定螺旋。P十字絲固定螺旋第44頁，課件共53頁，創(chuàng)作于2023年2月3、水準(zhǔn)管軸的檢驗與校正目的：使水準(zhǔn)管軸//視準(zhǔn)軸。檢驗：①在平坦地面選相距80m左右A、B兩點，置水準(zhǔn)儀于中點C，用變動儀器高法（兩次高差之差≤3mm）測定兩點之間的高差h0=a1-b1；

i角—

視準(zhǔn)軸與水準(zhǔn)管軸之間的夾角；前后視距相等可以消除。ABiia1a1b1CΔΔ第45頁，課件共53頁，創(chuàng)作于2023年2月②儀器搬A點附近，測得高差h=a2－b2；若h=h0，則水準(zhǔn)管軸//視準(zhǔn)軸；若h不等于h0，則存在i角。如圖：式中：DAB為AB兩點之間的距離

b2b2應(yīng)ABiiia1a1a2b1C2ΔΔΔ第46頁，課件共53頁，創(chuàng)作于2023年2月

對于DS3水準(zhǔn)儀，當(dāng)時，則需校正。3、校正①轉(zhuǎn)動微傾螺旋，使（此時視準(zhǔn)軸水平，水準(zhǔn)管氣泡不居中）。②調(diào)節(jié)水準(zhǔn)管校正螺絲，使符合氣泡居中。返回第47頁，課件共53頁，創(chuàng)作于2023年2月誤差來源：

儀器誤差

+觀測誤差

+外界條件的影響

一、儀器誤差

1、儀器校正后的殘余誤差—主要是i角誤差。（前后視距相等可消除）

2、水準(zhǔn)尺誤差—包括刻劃不準(zhǔn)、尺長變化、尺身彎曲等誤差。（作業(yè)前必須檢驗，前后視尺交替使用、測站數(shù)為偶數(shù)可減弱或消除）§2.7水準(zhǔn)測量的誤差及注意事項第48頁，課件共53頁，創(chuàng)作于2023年2月二、觀測誤差

1、視差（仔細(xì)調(diào)焦可消除）

2、讀數(shù)誤差（減小視線長度、讀數(shù)