水准仪、经纬仪测量原理

第二章水准测量

本章主要介绍水准测量的原理，水准仪的基本构造、使用及检验校正方法，水准测量的实施及成果计算、检核，水准测量的误差影响和消除方法，简单介绍自动安平水准仪和数字水准仪。

高程测量

确定地面点高程所进行的测量工作。其方法可分为水准测量、三角高程测量和气压高程测量。

水准测量是高程测量中精度最高、用途最广、普遍采用的测量方法。

第一节水准测量的原理

一、定义及原理

1.定义

利用水准仪、水准尺测定地面两点之间高差和高程的测量。

2.原理

利用水准仪提供的水平视线，并借助水准尺，测定地面上两点间的高差，由已知点的高程通过高差传递推算出待测点的高程(如图所示)

水准仪安置在距A、B两点距离相等的地方

A、B两点立水准尺

利用水准仪提供的水平视线

在A尺上的读数a——称为后视读数。

在B尺上的读数b——称为前视读数。

由图得A、B两点高差

∴hAB=a-b

HB=HA+hAB=HA+a-b

当a＞b时，高差hAB为正，表示A点低于B点；反之，高差hAB为负，表示A点高于B点。

二、基本方法

1.高差法

已知：HA

求：HB

∵hAB=a-b

∴HB=HA+hAB

此方法适用于求一个前视点高程。

2.仪器高法

令Hi=HA+a——视线高程

则HB=Hi-bi

式中a为后视读数

b为前视读数

此方法适用于求多个前视点的高程。

三、复合水准测量

当D≤200m，设1个测站测量。

当两水准点间的距离较长或坡度较大时，需要设置转点(ZD)、多个测站，分段、连续测量。

转点

临时立尺点，作为传递高程的过渡点，如：ZD1、ZD2点

测站

每安置一次仪器称为一个测站，如：①、②、③位置

复合水准测量

(如图所示)

第一站h1=a1-b1

……

第n站h n=a n-b n

A、B两点间的高差为

h AB=Σh=h1+h2+...+h n(1)

Σh=Σa-Σb(2)

四、水准测量的分类

Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ等水准测量

等外水准测量(普通水准测量)

经纬仪使用方法

复习：经纬仪的使用方法、角度测量原理。

导入：如何根据角度测量原理用经纬仪进行水平角和竖直角测量。§3—4 水平角测量方法

一、水平角测量方法

1、盘左，盘右位置

盘左（正镜）——竖盘在望远镜左侧相对观测者而言

盘右（倒镜）——竖盘在望远镜右侧

用盘左位置测角前半测回一个测回

用盘右位置测角后半测回

左方目标 A

右方目标 C

2、用测回法观测水平角

前半测回用盘左位置瞄准左方目标A，使读

（正镜）角值β左数为0°00´00´´

一个测回瞄准右方目标C，读数

为38°25´18´´

后半测回用盘右位置瞄准右方目标C，读数

（倒镜）角值β右218°25´30´´

瞄准左方目标A，读数

180°00´06´´

计算：β左=38°25´18´´—0°00´00´´=38°25´18´´

β右=218°25´30´´—180°00´06´´=38°25´24´´

当|β左—β右|≤36´´精度符合要求

β=（β左+β右）/2=（38°25´18´´+38°25´24´´）/2

= 38°25´21´´

为减少度盘刻划不均匀误差的影响，要求每个测回将度盘变换180°/n角值如测2个测回，则个测回左方目标0°00´00´´第Ⅰ测回

起始读数分别为 90°00´00´´第Ⅱ测回

如测3个测回，则个测回左方目标0°00´00´´第Ⅰ测回

起始读数分别为 60°00´00´´第Ⅱ测回

120°00´00´´第Ⅲ测回

建筑工程测量要求 1个测回

大地测量要求 4～12个测回

注意：一定是起始读数，即左方目标的起始读数

用盘左、盘右观测取平均值可消除指标差影响

§3—5 竖直角测量方法

一、竖盘构造

1、竖盘随着望远镜转动而转动

2、指标不动。正确位置盘左90°00´00´´

盘右 270°00´00´´

3、竖盘注记不尽相同——基本形式为顺时针与逆时针注记

二、竖直角观测——也是采用测回法，用盘左、盘右观测

盘左瞄准目标M 调竖盘水准管气泡居中，读数为

一测回 71°44´12´´

盘右瞄准目标M 调竖盘水准管气泡居中，读数288°16´12´´计算：α左=90°-L=90°-71°44´12´´=18°15´48´´

α右=R-270°=288°16´12´´-270°=18°16´12´´

当|α左—α右|≤36´´精度符合要求

α=（α左+α右）/2=（ 18°15´48´´+18°16´12´´）/2

= 18°16´00´´

同理，如观测目标N点时

一测回盘左 L=114°03´42´´α左=90°-L=-24°03´42´´

盘右 R=245°56´54´´α右=R-270°=-24°03´06´´

|α左—α右|=36´´< 36´´∴α= -24°03´24´´

测竖直角与水平角的区别:

水平角:需有两个目标点,读取两个读数,差值为水平角值.