土木工程测量水准测量原理

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III
a2 II b2
a1 I b1
2
1
h2
h1
A
大地水准面
HA
an
bn
Байду номын сангаас
B
hAB hn
HB
hAB=h1+ h2+ + hn =(a1-b1)+(a2-b2)+ =a-b
+(an-bn)
§2-3 微倾式水准仪和水准尺 一、水准仪
★ 按精度分为: DS05 DS1 DS3 DS10
D指大地测量 S指水准仪 数字1、3等指每公里往返高差测量中误差

水平视线
HB H A hAB
A——后视点
a——后视读数
A
B——前视点
HA
b——前视读数
B hAB HB=HA+hAB
大地水准面
2、距离较远或高差较大时高差计算:
若A、B 两点间布设一些过渡点(转点)1、2、 3…,将其分为n段,则用水准仪分别测得各段高差 为h1, h2… hn,则有:
前进方向
3、基座
基座的作用是支承仪器的上部,用中心螺旋 将基座连接到三脚架上。基座主要由轴座、 脚螺旋、底板和三角压板构成。
二、水准尺和尺垫
❖ 水准尺(leveling staff)
水准尺分为直尺、塔尺和折尺,其 中直尺又分单面分划和双面分划 两种。
❖ 尺垫(staff plate)
放在转点上,以防水准尺下沉。
水准点(Bench Mark)
通过水准测量方法获得其高程的高程控制点,称为 水准点,一般用BM表示。有永久性和临时性两种。
水准点示意图
§2-2 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,从
而由已知点高程推算出未知点高程。
前进方向


1、距离较近时:
水 准a
尺 b
hAB a b
(3)气泡移动的方向始终和左手大拇指移动的方向 一致。
3、 瞄准
1.方法:先用准星器粗瞄,再用微动螺旋精瞄。
2、步骤
❖ 瞄准水准尺的操作由目镜对光、粗瞄、物镜对光、精瞄四个 步骤组成,同时应注意消除视差。
❖ (1)目镜对光:将望远镜对向明亮处,转动目镜调焦螺旋, 使十字丝清晰;
❖ (2)粗瞄:松开照准部的制动螺旋,利用望远镜上的准星 从外部瞄准水准尺,再旋紧制动螺旋;
❖ (2)然后单独用第三个脚螺旋使气泡居中,如图(b)所 示如此使原两个脚螺旋连线的垂线方向亦处于水平位置,从 而使整个仪器整平。如仍有偏差,可重复以上两步操作。
3
3
1
2
b
1
2
c
旋转脚螺旋方向与圆水准气泡移动方向的规律是: 左手拇指法则,或右手食指法则:
(1)先旋转两个脚螺旋,然后旋转第三个脚螺旋; (2)旋转两个脚螺旋时必须作相对地转动,即旋转 方向应相反。
❖ 符合气泡对中
水准管 (a)
气 泡 影 像
(b)
(c)
(2) 圆水准器
❖ 圆水准器的分划值,是顶盖球面 上2mm弧长所对应的圆心角值, 水准仪上圆水准器的角值为8′至 15′(R=0.46~0.86m)。
❖ 圆水准器用于粗略整平仪器。
❖ 制造水准仪时,使圆水准器轴平 行于仪器竖轴。旋转基座上的三 个脚螺旋使圆水准气泡居中时, 圆水准器轴处于竖直位置,从而 使仪器竖轴也处于竖直位置。
❖ 2、粗平
粗平即粗略整平仪器。旋转脚螺旋
使圆水准气泡居中,仪器的竖轴大
致铅垂,使望远镜的视准轴大致水
平。
❖ (1)不论圆水准气泡在任何位置,
3
先用任意两个脚螺旋使气泡移到通
过圆水准器零点并垂直于这两个脚
螺旋连线的方向上,如图(a)所
示,如此可使仪器在这两个脚螺旋 连线的方向处于水平位置。
1
2
a
图形:粗平的操作方法示意图
存在视差
没有视差
4、精平 1、方法:如图所示,调节微倾螺旋,使水准
管气泡成像抛物线符合。
.
2、说明:自动安平水准仪(compensator
level),不需进行精平。
5、读数
精平后,用十字丝的中丝在水准尺上读数。
1.方法:用十字丝中间的横丝读取水准尺的读数。从
尺上可直接读出米、分米和厘米数,并估读出毫米数, 每个读数必须有四位数。
三、微倾式水准仪的使用
操作程序:联结—粗平—瞄准—精平—读数
1.安置水准仪
首先打开三脚架,安置三脚架要求高度适当、架头大 致水平并牢固稳妥,在山坡上应使三脚架的两脚在坡下 一脚在坡上。然后把水准仪用中心连接螺旋连接到三脚 架上,取水准仪时必须握住仪器的坚固部位,并确认已 牢固地连结在三脚架上之后才可放手。
★ 按仪器构造分为: 微倾式水准仪 自动安平水准仪 激光水准仪 电子水准仪
DS3级微倾式水准仪的构造
水准仪的三个组成部分: 望远镜、水准器、基座
1、望远镜(telescope)
物镜 调焦透镜
目镜 十字丝分划板
视准轴:物镜光心与十字丝分划板中心的连线。
十字丝分划板
十字丝分划板是用来准确瞄准目标用的,中间一根长 横丝称为中丝,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 (又称观距丝)。
第二章 水准测量
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)
❖ (3)物镜对光:旋转物镜调焦螺旋使尺像清晰,也就是使 尺像落到十字丝平面上。
❖ (4)精瞄:旋转微动螺旋使十字丝的竖丝对准水准尺。
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:反复交替调节目镜和物镜对光螺旋。
存在视差
米、分米看尺面上的注记,厘米数尺面上的格数, 毫米估读。
2、水准器(bubble)
水准器用于置平仪器。水准器有管水准器(bubble tube)和圆水准器 (circular bubble)两种。
圆水准器(circular bubble) :用于整平。
水准管(bubble tube) : 用于精平。
① 管水准器 管水准器由玻璃圆管制成,其内壁磨 成一定半径R的圆弧,如图2-7所示。 将管内注满酒精或乙醚,加热封闭冷 却后,管内形成的空隙部分充满了液 体的蒸汽,称为水准气泡。因为蒸汽 的比重小于液体,所以,水准气泡总 是位于内圆弧的最高点。
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