第章水准测量.ppt

第二章 水准测量 §2－1 水准测量原理 §2－2 水准测量的仪器与工具 §2－3 水准仪的使用 §2－4 水准测量外业 §2－5 水准测量内业 测定地面点高程的工作，称为高程测量。它是地面点定位的基本内容之一。 高程测量方法有水准测量、三角高程测量、GPS高程测量、气压高程测量等。工程上用得最多的是前两种。 本章介绍精度最高的水准测量。三角高程测量将在第6章介绍。 §2－1 水准测量原理 水准测量的基本原理是利用水准仪提供的水平视线在前后两把竖直的标尺上的读数之差来测定两点间的高差，再根据已知点高程计算待定点高程。 如图所示，A为已知高程点（即HA为已知），欲求B点的高程HB ，需测量A、B两点的高差hAB 。 在A、B两点上竖立水准标尺（尺上刻有标准长度的厘米分划，由下而上注记）；在A、B两点的中间位置安置一台能提供水平视线的仪器——水准仪。利用水准仪给出的水平视线分别在A、B两水准尺上读出读数a和b，则A、B两点间的高差为： hAB＝a－b 若水准测量是从A点开始向B点方向进行的，则称A为“后视点”，A点上的水准尺为“后尺”，a为“后视读数”；称B为“前视点”，B点上的水准尺为“前尺”，b为“前视读数”。 两点之间的高差等于后视读数减去前视读数。高差的符号有正有负。 当ab时，高差为正，B点高于A点；反之，高差为负，B点低于A点。 求得高差hAB之后，B点的高程为： HB ＝HA＋ hAB A，B两点相距较远时，中间设置转点(TP)，放置尺垫，进行连续的水准测量。 h1=a1－b1, h2=a2－b2, h3=a3－b3，……, hn=an－bn hAB= h1＋ h2 ＋ h3＋……＋ hn=Σ hi hAB=Σai－Σbi §2－2 水准测量的仪器与工具 水准测量所用的仪器是水准仪，配套工具有水准尺、尺垫等。 一. 水准仪 水准仪的主要功能是提供水平视线，并能照准水准尺进行读数。 水准仪按精度可分为DS05 、 DS1 、 DS3 和DS10四个等级。“D”、“S”是“大地测量”和“水准仪”汉语拼音的第一个字母；后面的数字指仪器每公里往返观测高差中数的中误差（mm）。 工程中常用的是DS3型水准仪，如下图所示。 水准仪主要由望远镜、水准器和基座三部分组成。另外还有水平制动、微动螺旋，微倾螺旋等。 1. 望远镜 望远镜用来照准水准尺并读取水准尺上的读数。 望远镜由物镜、目镜、调焦透镜和十字丝分划板组成，见下图。 物镜和目镜的位置固定，调焦透镜可通过螺旋前后移动。 十字丝分划板是物体的成像面，其上刻有两条互相垂直的细丝，称作竖丝和横丝（或中横丝），用来照准目标和读数；竖丝上的两条短横丝叫视距丝，用来测距离。 十字丝交点与物镜光心的连线叫做视准轴，又叫“水准视线”。 望远镜的成象原理—— 远处目标AB发出的光线经物镜及调焦透镜折射后，在十字丝分划板上形成一倒立的实像ab；通过目镜放大形成虚像ab，十字丝分划板也同时放大。 望远镜具有放大作用。放大率是指从望远镜内看物象的视角β与用肉眼直接看同一物体的视角α之比，也等于物镜与目镜的焦距之比。放大倍率通常为28倍以上。 2. 水准器 水准器用以置平仪器，使视准轴水平，或使竖轴处于铅直位置。 水准器有管水准器和圆水准器两种。管水准器又叫水准管或符合水准器，示平精度比圆水准器高。 （1）管水准器 管水准器用玻璃制成。由玻璃管开口的一端装入酒精和乙醚的混合液，经加热排去空气后将开口封闭，待液体冷却后管内形成一个空间，这个空间便是水准气泡。由于气泡比液体轻，故它总是会位于水准器的最高处。 水准器的顶面为弧面，在其中心位置刻有标志线。当水准器水平时，气泡位于标志中心，称作“气泡居中”。 水准器顶面中心处圆弧的切线LL叫水准管轴。 设计仪器时，LL垂直于仪器竖轴。 当水准气泡居中时，LL水平，从而使仪器竖轴处于铅直位置。 水准器的示平灵敏度与圆弧半径有关。 当标志线间距相同时，半径越大，灵敏度就越高。 管水准器的圆弧半径大，示平灵敏度高，置平精度高。格值τ（2mm刻划线对应的圆心角）小于20。 为了准确观察管水准器气泡居中的程度，在管水准器的上方安装了一组符合棱镜（图a），通过符合棱镜的反射作用，使气泡两端的影像A、B同时反映在目镜旁边的观察窗中。 气泡两端的影像错开（左右不齐），表示气泡不居中；影像吻合（左右对齐）时，表示气泡居中。 转动微倾螺旋可使气泡两端的影像吻合。 （2）圆水准器 圆水准器的圆弧半径较小，示平灵敏度和置平精度较低，格值τ约为8′，只能用于概略置平。 圆水准器顶面圆弧中心处的法线oo定义为圆水准器的轴线，简称圆水准轴。 圆水准轴平行于仪器竖轴。当圆水准气泡居中时，竖轴大致处于铅直位置。 3. 基座 水准仪的基座包括轴座、脚