测量与地图学第二讲水准测量PPT.ppt
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hAB H B H A
视线高程法
▪ 在实际工作中，亦可利用水准仪的视线高Hi 来计算前视点B的高程。这一做法对安置一 次仪器，以一个已知高程点作后视，求取 多个前视点高程时，计算较为方便。
▪ Hi=HA+a ▪ HB=HA+(a-b）= Hi -b
转点(turning point) 、测站
当A、B两点相距较远或其高差较大时，往 往安置一次仪器不可能测定其间的高差值， 则必须在两点之间加设若干个临时的立尺点， 作为高程传递的过渡点（转点），并分段连 续安置仪器竖立水准尺，依次测定转点之间 的高差，每安置一次仪器，称为一个测站， 最后取其代数和，从而求得A、B两点间的高 差h。
水
准 尺
a
前进方向 水平视线
尺
b
2. B点的高程
hAB
H B H A hAB A
3.视线高程 HA
Hi HAa HB b
B HB=HA+hAB 大地水准面
注意：高差hAB本身可正可负。当a>b时，hAB值为
正；此时B点高于A点；当a<b时，hAB值为负，即B 点低于A点。
为避免计算中发生正负符号的错误，在求算高差 时，必须注意h的下标小字。例hAB是表示由已知 高程的A点推算至未知高程的B点的高差，
▪ hAB=h1+ h2+….+ hn =(a1-b1)+(a2-b2)+….+(an-bn) =a-b
▪ HB=HA+ hi
转点
测站
第二节 水准仪和水准尺
一、DS3水准仪(level)构造
水准仪主要由望远镜、水准器及基座三部 分构成。
水准仪操作螺旋
物镜对光螺旋：调节物镜与目镜筒的相对位置， 使物像清晰。
水准测量采用水准仪和水准尺根据水平视线测定两点 的高差，一般适用于平坦地区，是一种精密的高程测 量方法。
三角高程测量是用经纬仪(或电磁波测距仪)测量竖直 角和距离，用三角学的公式，计算两点间的高差，适 用于丘陵或山区。三角高程测量的精度较水准测量低。
气压高程测量是利用大气压与该气层距地面的高程(海 拔)成反比的原理(也就是大气压的水银柱高度随地面 高程增加而减少)，将两个气压计放在两个不同高程的 地点，同时读出气压，由其差数可以推算出两点的高 差。气压高程测量一般用于踏勘测量和路线勘测上， 其测量精度较前两种低。
十字丝分划板作用：准确瞄准目标
中间一根长横丝称为中丝(水平视线在尺上的 位置） ，与之垂直的一根丝称为竖丝，在中丝上 下对称的两根与中丝平行的短横丝称为上、下丝 （又称视距丝）。
水准测量时，用中丝在水准尺上进行前、后 视读数，用以计算高差；用上、下丝在水准尺上 读数，用以计算水准仪至水准尺的距离（视距）。
视距公式=（上丝读数-下丝读数）*100
ห้องสมุดไป่ตู้
2)种类
由于物镜调焦构造不同，望远镜分为：外对光望 远镜、内对光望远镜。
内对光望远镜通过转动对光螺旋，使对光凹透镜 前后移动，进行调焦。
内对光望远镜的优点：密封性好，灰尘、潮气不 易侵入；镜筒短，使用方便；对光时物镜位置 不变，仪器稳定。
目前测量仪器上的望远镜都是内对光式的。
目镜螺旋：调节目镜位置，使我们能够看清十字 丝。
水平制动及微动螺旋：在水平方向制动与微动望 远镜，精确瞄准目标。
微倾螺旋：使望远镜上下微动，精平。
1、望远镜(telescope)
精确瞄准远处目标和提供水平视线进行读数的设备。 目镜中可看到目标经放大后在十字丝分划板上成的像。
视准轴（视线）：十字丝分划中心与物镜光心的 连线。
第一节 水准测量原理
一.基本原理
利用水准仪 提供的“水平视 线”，测量两点 间高差，再由已 知点高程推算出 未知点高程。
水
准 尺
a
前进方向 水平视线
水 准 尺
b
A HA
hAB
B
HB=HA+hAB 大地水准面
A——后视点 a——后视读数
B——前视点 b——前视读数
水
1、A、B两点间高差
准
hAB a b
第二讲 水准测量
教学目标
（1）了解微倾水准仪的检验、校正的方法。
（2）熟悉水准测量误差和注意事项。
（3）掌握水准点、水准路线概念及水准测量原理，掌握DS3 水准仪和自动安平水准仪的构造及使用方法，掌握水准测量 的施测、记录和内业成果计算方法。
重点：
水准测量的施测、记录和计算方法， 水准测量内业成果计算
4） 视差及视差的消除
当望远镜瞄准目标后，眼睛在目镜处上下左 右作少量的移动，发现十字丝和目标有着 相对的运动，这种现象称为视差。
测量作业是不允许存在视差的，因为这说明 不能判明是否精确地瞄准了目标。
产生视差的原因：目标通过物镜之后的象没有与十字丝
分划板重合。
如图（a）和（b）所示：人眼位于中间位置时，十字 丝交点O与目标的象a点重合，当眼睛略为向上，O点又与 b点重合，当眼睛略为向下时，O点便与O点重合了。如果 连续使眼睛上下移动，就好象看到O点在目标的象上面运 动一样。图（c）是没有视差的情况。
难点： 水准测量内业成果计算
高程测量概念 （Height Measurement）
根据已知点高程，测定该点与未 知点的高差，然后计算出未知点的 高程的方法。
高程测量的方法分类
1、水准测量(leveling) 2、三角高程测量(trigonometric leveling) 3、气压高程测量(air pressure leveling) 4、GPS测量。(GPS leveling)
组成：物镜、目镜、调焦透镜、十字丝分划板、物镜 和目镜调焦螺旋等。
1)望远镜各组成部分的作用
物镜的作用：使目标成象（拉近）。 目镜的作用：把十字丝（和目标象）放大。
十字丝固定不动。为了让仪器适用于不同视力的 人，可用目镜调焦螺旋前后调节目镜----目镜调焦。 调焦透镜的作用：使远近不同的目标都能成象于十字 丝面上。通过物镜调焦螺旋移动调焦镜称为物镜调 焦。
3）望远镜成像原理
目标AB----物镜----倒立缩小的实像ab。 移动对光凹透镜，（不同距离的)目标成像在十字丝平面上， 目镜----放大十字丝和目标影像a′b′(正立或倒立虚像）
望远镜的放大率：通过望远镜看到的目标影像的视角与肉 眼直接观察该目标的视角之比。若望远镜目标影像的视角为
β，用肉眼直接观察视角是 α ，则放大率v= β/α 。DS3型 水准仪望远镜放大率为28倍。
视线高程法
▪ 在实际工作中，亦可利用水准仪的视线高Hi 来计算前视点B的高程。这一做法对安置一 次仪器，以一个已知高程点作后视，求取 多个前视点高程时，计算较为方便。
▪ Hi=HA+a ▪ HB=HA+(a-b）= Hi -b
转点(turning point) 、测站
当A、B两点相距较远或其高差较大时，往 往安置一次仪器不可能测定其间的高差值， 则必须在两点之间加设若干个临时的立尺点， 作为高程传递的过渡点（转点），并分段连 续安置仪器竖立水准尺，依次测定转点之间 的高差，每安置一次仪器，称为一个测站， 最后取其代数和，从而求得A、B两点间的高 差h。
水
准 尺
a
前进方向 水平视线
尺
b
2. B点的高程
hAB
H B H A hAB A
3.视线高程 HA
Hi HAa HB b
B HB=HA+hAB 大地水准面
注意：高差hAB本身可正可负。当a>b时，hAB值为
正；此时B点高于A点；当a<b时，hAB值为负，即B 点低于A点。
为避免计算中发生正负符号的错误，在求算高差 时，必须注意h的下标小字。例hAB是表示由已知 高程的A点推算至未知高程的B点的高差，
▪ hAB=h1+ h2+….+ hn =(a1-b1)+(a2-b2)+….+(an-bn) =a-b
▪ HB=HA+ hi
转点
测站
第二节 水准仪和水准尺
一、DS3水准仪(level)构造
水准仪主要由望远镜、水准器及基座三部 分构成。
水准仪操作螺旋
物镜对光螺旋：调节物镜与目镜筒的相对位置， 使物像清晰。
水准测量采用水准仪和水准尺根据水平视线测定两点 的高差，一般适用于平坦地区，是一种精密的高程测 量方法。
三角高程测量是用经纬仪(或电磁波测距仪)测量竖直 角和距离，用三角学的公式，计算两点间的高差，适 用于丘陵或山区。三角高程测量的精度较水准测量低。
气压高程测量是利用大气压与该气层距地面的高程(海 拔)成反比的原理(也就是大气压的水银柱高度随地面 高程增加而减少)，将两个气压计放在两个不同高程的 地点，同时读出气压，由其差数可以推算出两点的高 差。气压高程测量一般用于踏勘测量和路线勘测上， 其测量精度较前两种低。
十字丝分划板作用：准确瞄准目标
中间一根长横丝称为中丝(水平视线在尺上的 位置） ，与之垂直的一根丝称为竖丝，在中丝上 下对称的两根与中丝平行的短横丝称为上、下丝 （又称视距丝）。
水准测量时，用中丝在水准尺上进行前、后 视读数，用以计算高差；用上、下丝在水准尺上 读数，用以计算水准仪至水准尺的距离（视距）。
视距公式=（上丝读数-下丝读数）*100
ห้องสมุดไป่ตู้
2)种类
由于物镜调焦构造不同，望远镜分为：外对光望 远镜、内对光望远镜。
内对光望远镜通过转动对光螺旋，使对光凹透镜 前后移动，进行调焦。
内对光望远镜的优点：密封性好，灰尘、潮气不 易侵入；镜筒短，使用方便；对光时物镜位置 不变，仪器稳定。
目前测量仪器上的望远镜都是内对光式的。
目镜螺旋：调节目镜位置，使我们能够看清十字 丝。
水平制动及微动螺旋：在水平方向制动与微动望 远镜，精确瞄准目标。
微倾螺旋：使望远镜上下微动，精平。
1、望远镜(telescope)
精确瞄准远处目标和提供水平视线进行读数的设备。 目镜中可看到目标经放大后在十字丝分划板上成的像。
视准轴（视线）：十字丝分划中心与物镜光心的 连线。
第一节 水准测量原理
一.基本原理
利用水准仪 提供的“水平视 线”，测量两点 间高差，再由已 知点高程推算出 未知点高程。
水
准 尺
a
前进方向 水平视线
水 准 尺
b
A HA
hAB
B
HB=HA+hAB 大地水准面
A——后视点 a——后视读数
B——前视点 b——前视读数
水
1、A、B两点间高差
准
hAB a b
第二讲 水准测量
教学目标
（1）了解微倾水准仪的检验、校正的方法。
（2）熟悉水准测量误差和注意事项。
（3）掌握水准点、水准路线概念及水准测量原理，掌握DS3 水准仪和自动安平水准仪的构造及使用方法，掌握水准测量 的施测、记录和内业成果计算方法。
重点：
水准测量的施测、记录和计算方法， 水准测量内业成果计算
4） 视差及视差的消除
当望远镜瞄准目标后，眼睛在目镜处上下左 右作少量的移动，发现十字丝和目标有着 相对的运动，这种现象称为视差。
测量作业是不允许存在视差的，因为这说明 不能判明是否精确地瞄准了目标。
产生视差的原因：目标通过物镜之后的象没有与十字丝
分划板重合。
如图（a）和（b）所示：人眼位于中间位置时，十字 丝交点O与目标的象a点重合，当眼睛略为向上，O点又与 b点重合，当眼睛略为向下时，O点便与O点重合了。如果 连续使眼睛上下移动，就好象看到O点在目标的象上面运 动一样。图（c）是没有视差的情况。
难点： 水准测量内业成果计算
高程测量概念 （Height Measurement）
根据已知点高程，测定该点与未 知点的高差，然后计算出未知点的 高程的方法。
高程测量的方法分类
1、水准测量(leveling) 2、三角高程测量(trigonometric leveling) 3、气压高程测量(air pressure leveling) 4、GPS测量。(GPS leveling)
组成：物镜、目镜、调焦透镜、十字丝分划板、物镜 和目镜调焦螺旋等。
1)望远镜各组成部分的作用
物镜的作用：使目标成象（拉近）。 目镜的作用：把十字丝（和目标象）放大。
十字丝固定不动。为了让仪器适用于不同视力的 人，可用目镜调焦螺旋前后调节目镜----目镜调焦。 调焦透镜的作用：使远近不同的目标都能成象于十字 丝面上。通过物镜调焦螺旋移动调焦镜称为物镜调 焦。
3）望远镜成像原理
目标AB----物镜----倒立缩小的实像ab。 移动对光凹透镜，（不同距离的)目标成像在十字丝平面上， 目镜----放大十字丝和目标影像a′b′(正立或倒立虚像）
望远镜的放大率：通过望远镜看到的目标影像的视角与肉 眼直接观察该目标的视角之比。若望远镜目标影像的视角为
β，用肉眼直接观察视角是 α ，则放大率v= β/α 。DS3型 水准仪望远镜放大率为28倍。