水准测量教案

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授课班级: 第三章计4 学时

第三章水准测量

高程测量(Height Measurement)得概念

根据已知点高程,测定该点与未知点得高差,然后计算出未知点得高程得方法。

即: H

未=H

已

+h

高程测量得方法分类

按使用得仪器与测量方法分为:

水准测量(leveling) :精度最高。

三角高程测量(trigonometric leveling):利用经纬仪测量倾角再按三角函数解算出测点高程得方法。适用于山区。

气压高程测量(air pressure leveling):根据大气压力随地面高程变化而改变得原理,用气压计测定测点高程得方法,精度最低。

GPS 测量。(GPS leveling):利用GPS测定测点得高程。所测高程就是大地高。

大地高:从一地面点沿过此点得地球椭球面得法线到地球椭球面得距离

3、1 水准测量得原理

一. 基本原理

水准测量得原理就是利用水准仪提供得“水平视线”,测量两点间高差,从而由已知点高程推算出未知点高程。

a ——后视读数 A ——后视点

b ——前视读数 B ——前视点

1.A 、B 两点间高差:AB B A h H H a b =-=-

2.测得两点间高差h AB 后,若已知 A 点高程 H A ,则可得 B 点得高程。

B A AB H H h =+

3.视线高程: i A B H H a H b =+=+

4.转点 TP(turning point)得概念。

111i i i

AB h h a b ==-∑∑∑

结论:A 、B 两点间得高差h AB 等于后视读数之与减去前视读数之与。

注意:

A:高差得符号有正有负。当高差为正值时,表示前视点B 高于后视点A;当高差为负时,表示前视点B 低于后视点A 。

B:计算高差时,一定要用后视读数减去前视读数,次序不能颠倒。

3、2 水准测量得仪器与工具

一、水准仪(level)(拿仪器讲解)

1.望远镜(telescope)——由物镜、目镜与十字丝(上、中、下丝)三部分组成。

主要用途:用于提供一条视线,瞄准目标并在水准尺上读数。

2.水准器(bubble)有两种:

圆水准器(circular bubble)——精度低,用于粗略整平。

水准管(bubble tube)——精度高,用于精平。特性:气泡始终向高处移动。

作用:指示视准轴就是否水平或仪器竖轴就是否竖直

3.基座(tribrach)

作用:用来固定与粗略整平水准仪

二、水准尺(leveling staff)——主要有单面尺、双面尺与塔尺。

1.尺面分划为 1cm,每 10cm 处(E 字形刻划得尖端)注有阿拉伯数字。

2.双面尺得红面尺底刻划:一把为 4687mm,另一把为 4787mm。

三、尺垫(staff plate)

放置在转点上,为防止观测过程中水准尺下沉。

3、3 水准仪得使用

水准仪得使用

操作程序:安置仪器——粗平——瞄准——精平——读数

(一)安置水准仪

打开三脚架并使其高度适中,目估使架头大致水平,然后将三脚架尖踩入土中,将水准仪用中心螺旋固定于三脚架头上。

(二)粗平——调节脚螺旋,使圆水准气泡居中。

1.方法:对向转动脚螺旋 1、2——使气泡移至 1、2 方向得中间——转动脚螺旋 3,使气泡居中。

规律:气泡移动方向与左手大拇指运动得方向一致。

(三)瞄准

1.方法:先用准星器粗瞄,再用微动螺旋精瞄。

2.视差

概念:眼睛在目镜端上下移动时,十字丝与目标像有相对运动。

产生原因:目标像平面与十字丝平面不重合。

消除方法:仔细反复交替调节目镜与物镜对光螺旋。

(四)精平

1、方法:如图所示微倾式水准仪(tilt level),调节微倾螺旋,使水准管气泡成像抛物线符合。

2、说明:若使用自动安平水准仪(pensator level),仪器无微倾螺旋,故不需进行精平工作。

(五)读数——精平后,用十字丝得中丝在水准尺上读数。

1.方法:米、分米瞧尺面上得注记,厘米数尺面上得格数,毫米估读。

2.规律:读数在尺面上由小到大得方向读。故对于望远镜成倒像得仪器,即从上往下读,望远镜成正像得仪器,即从下往上读。(举例)

复习:水准测量原理、操作程序。

3、4 水准测量外业

一、水准点(Bench Mark) 通过水准测量方法获得其高程得高程控制点,称为水准点 BM,一般用表示。有永久性与临时性两种。

二、水准路线(leveling line)水准路线依据工程得性质与测区情况,可布设成以下几种形式:

1.闭合水准路线(closed leveling line)。由已知点 BM1——已知点 BM1

2.附合水准路线(annexed leveling line)。由已知点 BM1——已知点 BM2

3.支水准路线(spur leveling line)。由已知点 BM1——某一待定水准点 A

三、水准测量得实施(外业)

a) 观测要求如图,有:

(1)水准仪安置在离前、后视距离大致相等之处。

(2)为及时发现观测中得错误,通常采用“两次仪器高法”或“双面尺法”。

两次仪器高法:高差之差 h-h’ 5mm;