数字地形测量学课件第四章 水准测量与水准仪

与若B 点已之知间A点的的高高差程hAHBA，，于求是未B点知的点高B的程高为程HHBB:。首先测出A点
H B H A (a b)
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§4.1 水准测量原理与方法
注意事项：
1、高差符号 a>b，B点高于A点，hAB正 a<b，B点低于A点，hAB负
hAB hBA
按精度分为四个等级：DS05、DS1、DS3、DS10。 S3级和S10级水准仪称为普通水准仪，用于国家三、四等水准 及普通水准测量 S05级和S1级水准仪称为精密水准仪，用于国家一、二等精密 水准测量。
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§4.2 光学水准仪
水准仪系列 型号
每千米往返 测高差中数 偶然中误差
消除视差的方法：先目镜—使十字丝清晰 后物镜—使目标像清晰
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§4.2 光学水准仪
2、水准器
为了置平仪器，必须用水准器。水准器分为水准管和圆水 准器两种。
在水准管表面刻有2mm间隔的分划线，分划线与水准 管的圆弧中点O成对称，O点称为水准管的零点，通过零点 作圆弧的纵向切线，称为水准管轴。当气泡的中点与水准管 的零点重合时，称为气泡居中。通常，根据水准气泡两端与 水准管分划线的位置对称来判断水准管气泡是否精确居中。
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§4.1 水准测量原理与方法
为什么要进行水准测量？
水准测量是测定地面点高程的主要方法之一。水准测 量是使用水准仪和水准尺，根据水平视线测定两点之间 的高差，从而由已知点的高程推求未知点的高程。
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§4.1 水准测量原理与方法
一、水准测量原理
《数字地形测量学》
第四章 水准仪与水准测量
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《数字地形测量学》编写小组
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第四章 水准仪与水准测量
§4.1 水准测量原理与方法 §4.2 光学水准仪 §4.3 数字水准仪 §4.4 水准测量方法 §4.5 水准测量的误差分析 §4.6 水准仪的检验和校正
n1
n1 n1
(a b) a b
1
1
1
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§4.1 水准测量原理与方法
三、地球曲率和大气折光的影响
将地球曲率与大气折光对一根水准尺读数的联合影响用表示， 称之为球气差改正，简称两差改正。
当前、后视距离和相等时，则球气差改正互相抵消。一般可 根据水准测量的精度，将前后视距离之差限制在某一范围内， 使球气差改正忽略不计。
主要用途
DS05
DS1
0.5mm
国家一等水 准测量及地
震监测
1mm
国家二等 水准测量 及其他精 密水准测
量
DS3
3mm
国家三、 四等水准 测量及一 般工程水
准测量
DS10
1Βιβλιοθήκη Baidumm
一般工程水 准测量
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§4.2 光学水准仪
一、水准仪的基本部件
S3微倾式水准仪的外形和各部件名称，主要有望远镜、水 准器、基座三部分组成。
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§4.2 光学水准仪
圆水准器 圆水准器是将一圆柱形的玻璃
盒装嵌在金属框内，如图所示。与 水准管一样，盒内装有酒精或乙醚， 玻璃盒顶面内壁被磨成圆球面，中 央刻L'有L1' 一个小圆圈，它的圆心O是 圆水准器的零点，通过零点和球心 的连线（O点的法线），称为圆水 准轴。
微倾 螺旋
微动 螺旋
S3型水准仪
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§4.2 光学水准仪
1、望远镜-Telescope
视准轴——物镜光心与十字丝交点的连线CC1。
物
镜
中
调
丝
焦
上
丝
下
丝
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§4.2 光学水准仪
视差:
如果目标像与十字丝平面不重合，观测者的眼睛作上下 （或左右）移动时，就会发觉目标像与十字丝之间有相对移 动，这种现象称为“视差”。
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第四章 水准仪与水准测量
§4.1 水准测量原理与方法 §4.2 光学水准仪 §4.3 数字水准仪 §4.4 水准测量方法 §4.5 水准测量的误差分析 §4.6 水准仪的检验和校正
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§4.2 光学水准仪
水准仪——能够提供水平视线的仪器。
2、下标含义
hAB表示A点至B点的高差
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§4.1 水准测量原理与方法
视线高法：
B点的高程也可以利用水准仪的视线高程hi（也称为仪器
高程）来计算。
Hi HA a
H B H A a b Hi b
当安置一次水准仪根据 一个已知高程的后视点， 需求出若干个未知点的 高程时，用上式计算较 为方便，此法称为视线 高法，它在建筑工程施 工中经常应用。
hnB
an1
b n1
hAB hA1 h12 hnB
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§4.1 水准测量原理与方法
计算检核：
在实际作业中可先算出各测站的高差，然后取它们的 总和而得。再用后视读数之和减去前视读数之和来计算高 差，检核计算是否正确。
hAB (a1 b1 ) (a2 b2 ) (an1 bn1 )
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§4.1 水准测量原理与方法
一、水准测量方法
当A、B两点相距较远，或高差较大时，仅安置一次仪器
便不能测得它们的高差，这时需要加设若干个临时的立尺点， 作为传递高程的过渡点，称为转点。
每安置一次仪器，称为一个测站，而1、2、3、···、n等点 即为转点。
hA1 a1 b1 h12 a2 b2
当气泡居中时，圆水准轴就处 于铅垂位置。灵敏度较低，用于粗 略整平仪器，可使水准仪的纵轴大 致处于铅垂位置，便于用微倾螺旋 使水准管的气泡精确居中。
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§4.2 光学水准仪
二、自动安平水准仪
自动安平水准仪上没有水准管和微倾螺旋，使用时只需 将水准仪上的圆水准器的气泡居中，在十字丝交点上读得 的便是视线水平时应该得到的读数。因此，使用这种自动 安平水准仪可以大大缩短水准测量的工作时间。同时由于 水准仪整置不当、地面有微小的震动或脚架的不规则下沉 等等造成的视线不水平，可以由补偿器迅速调整而得到正 确的读数。