第3章水准测量与水准仪
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1、第第2章章 水准测量与水准仪水准测量与水准仪 水准测量原理水准测量原理 水准测量仪器水准测量仪器 水准测量方法水准测量方法 水准测量误差水准测量误差2.1 水准测量原理水准测量原理一、高程测量方法一、高程测量方法l 几何水准测量（几何水准测量（direct/spirit leveling）l 三角高程测量（三角高程测量（trigonometric leveling）l GPS高程测量高程测量l 若A点的高程已知，则B的高程为：A、B两点间的高差为 则B点的高程为： 大地水准面HAHBhABab前进方向后视尺前视尺ABABABhHHbahAB水平视线HibHbaHHiAB)(baHHAB二、水准
2、测量原理二、水准测量原理2.2 水准仪和水准尺水准仪和水准尺一、水准仪的基本结构 1. 水准仪的功能与分类水准仪的功能与分类n 水准仪的功能水准仪的功能 最基本功能是提供一条最基本功能是提供一条水平视线水平视线，进而获取两点间的高差；根据已知，进而获取两点间的高差；根据已知点与待定点之间的高差，将待定点放样到地面上。点与待定点之间的高差，将待定点放样到地面上。 水准仪的分类水准仪的分类l按精度分为：精密水准仪和普通水准仪（工程水准仪）按精度分为：精密水准仪和普通水准仪（工程水准仪）l按结构分为：微倾式准仪、自动安平水准仪、激光水准仪按结构分为：微倾式准仪、自动安平水准仪、激光水准仪l按原理分为
3、：光学水准仪和电子水准仪按原理分为：光学水准仪和电子水准仪n 水准仪的精度划分水准仪的精度划分 目前，我国按目前，我国按“每千米往返测高差中数的偶然中误差每千米往返测高差中数的偶然中误差”将水准仪分为四个等级，分别为将水准仪分为四个等级，分别为DS05DS05、DS1DS1、DS3DS3和和DS10DS10。 DS05DS05和和DS1DS1为精密水准仪，为精密水准仪， DS3DS3和和DS10DS10为普通水准仪。为普通水准仪。 D D 大地测量大地测量 S S 水准仪水准仪 0505、1 1、3 3、10 10 仪器的精度仪器的精度水准仪系列型号DS05DS1DS3DS10 每千米往返测高
4、差中数偶然中误差0.5mm1mm3mm10mm主要用途国家一等水准测量及地震监测国家二等水准测量及其他精密水准测量国家三、四等水准测量及一般工程水准测量一般工程水准测量2. 微倾水准仪的基本结构微倾水准仪的基本结构 微倾水准仪（微倾水准仪（title leveltitle level）的主要部件有）的主要部件有望远望远镜、水准器和基座（镜、水准器和基座（tribrachtribrach）。）。目镜水准管物镜调焦螺旋物镜水准管气泡观察窗目镜调焦水平制动螺旋水平微动螺旋微倾螺旋脚螺旋物镜二、测量望远镜（二、测量望远镜（telescope）的结构）的结构 测量仪器上的望远镜用于瞄准远处目标和读数。由
5、物镜、测量仪器上的望远镜用于瞄准远处目标和读数。由物镜、目镜、调焦透镜、十字丝分划板、物镜调焦螺旋和目镜调目镜、调焦透镜、十字丝分划板、物镜调焦螺旋和目镜调焦螺旋组成。焦螺旋组成。u视准轴视准轴：物镜光心与十字丝中心的连线，如图中：物镜光心与十字丝中心的连线，如图中CCCC1 1u视差视差（parallax）：）：眼睛在目镜后作上下或眼睛在目镜后作上下或左右微微移动时，物像与十字丝发生相对左右微微移动时，物像与十字丝发生相对移动的现象。移动的现象。视差严重影响照准的精确性，视差严重影响照准的精确性，因此必须加以消除。因此必须加以消除。三、水准器（三、水准器（bubble）1. 水准器的功能与类
6、别水准器的功能与类别u 水准器的功能水准器的功能 （1 1）使仪器的竖轴处于铅垂位置；）使仪器的竖轴处于铅垂位置； （2 2）使望远镜的视准轴位于水平位置；）使望远镜的视准轴位于水平位置； （3 3）使竖直度盘指标处于零位。）使竖直度盘指标处于零位。u 水准器的分类水准器的分类 圆水准器（圆水准器（ circular bubble ） 管水准器（管水准器（ bubble tube ）2. 圆水准器圆水准器 圆水准器是将一圆柱形圆水准器是将一圆柱形的玻璃盒装嵌在金属框内，的玻璃盒装嵌在金属框内，如图所示。盒内装有酒精或如图所示。盒内装有酒精或乙醚，玻璃盒顶面内壁被磨乙醚，玻璃盒顶面内壁被磨成圆球
7、面，中央刻有一个小成圆球面，中央刻有一个小圆圈，其圆心是圆水准器的圆圈，其圆心是圆水准器的零点，零点，通过零点的球面法线，通过零点的球面法线，称为圆水准轴称为圆水准轴。 当气泡居中时，圆水准当气泡居中时，圆水准轴处于铅垂位置。轴处于铅垂位置。 由于其灵敏度较低，只由于其灵敏度较低，只用于粗略整平仪器用于粗略整平仪器 。 3. 水准管水准管 水准管是一个内装酒精或乙醚并留有气泡的密封玻璃管，水准管是一个内装酒精或乙醚并留有气泡的密封玻璃管，其纵向内壁被磨成一定半径的圆弧面，外表面刻有其纵向内壁被磨成一定半径的圆弧面，外表面刻有2mm间隔间隔的分划线，的分划线，2mm所对的圆心角所对的圆心角称为水
8、准管称为水准管分划值，分划值，通过分划通过分划线的对称中心做水准管圆弧的纵切线，称为线的对称中心做水准管圆弧的纵切线，称为水准管轴水准管轴。 四、水准尺和尺垫四、水准尺和尺垫u 水准尺：水准尺： 三、四等水准测量或普通水三、四等水准测量或普通水准测量所使用的水准尺是用干燥木料或玻璃准测量所使用的水准尺是用干燥木料或玻璃纤维合成材料制成，一般长约纤维合成材料制成，一般长约34米，按其米，按其构造不同可分为构造不同可分为折尺、塔尺、直尺折尺、塔尺、直尺等数种。等数种。折尺可以对折，塔尺可以缩短，这两种尺运折尺可以对折，塔尺可以缩短，这两种尺运输方便，但用旧后的接头处容易损坏，影响输方便，但用旧后的
9、接头处容易损坏，影响尺长的精度，所以尺长的精度，所以三、四等水准测量规定只三、四等水准测量规定只能用直尺能用直尺。尺面每隔一厘米涂有黑白或红白。尺面每隔一厘米涂有黑白或红白相间的分格，每分米有数字注记。为倒像望相间的分格，每分米有数字注记。为倒像望远镜观测方便起见，注字常倒写。尺子底面远镜观测方便起见，注字常倒写。尺子底面钉以铁片，以防磨损。水准尺一般式样如右钉以铁片，以防磨损。水准尺一般式样如右图所示。图所示。 三、四等水准测量采用的尺长为三、四等水准测量采用的尺长为3m，以厘米为分划单位的区格式，以厘米为分划单位的区格式木质双面水准尺。双面水准尺的木质双面水准尺。双面水准尺的一面分划黑白相
10、间称为黑面尺一面分划黑白相间称为黑面尺（也叫主尺）。另一面分划红白（也叫主尺）。另一面分划红白相间称为红面尺（也叫辅助尺）。相间称为红面尺（也叫辅助尺）。黑面分划的起始数字为黑面分划的起始数字为“零零”，而红面底部起始数字不是而红面底部起始数字不是“零零”，一般为一般为4687mm或或4787mm。为使。为使水准尺能更精确的处于竖直位置，水准尺能更精确的处于竖直位置，可在水准尺侧面装一圆水准器。可在水准尺侧面装一圆水准器。u尺垫（尺台）尺垫（尺台） 作为转点用，系用生铁铸成，一般作为转点用，系用生铁铸成，一般为三角形，中央有一突起的圆顶，以为三角形，中央有一突起的圆顶，以便放置水准尺，下有三尖
11、脚可以插入便放置水准尺，下有三尖脚可以插入土中。土中。 在土质松软地区，可用尺桩。尺桩在土质松软地区，可用尺桩。尺桩长约长约30cm，粗约，粗约23cm，使用时打，使用时打入土中，比尺垫稳固。入土中，比尺垫稳固。 五、水准仪的使用五、水准仪的使用 安置水准仪、粗平、瞄准、精平和读数。安置水准仪、粗平、瞄准、精平和读数。1. 安置水准仪安置水准仪 在测站打开三脚架，高度适中，架头大致水平，稳固地架设在地面在测站打开三脚架，高度适中，架头大致水平，稳固地架设在地面上；将水准仪安放在三脚架头上并旋紧中心螺旋。上；将水准仪安放在三脚架头上并旋紧中心螺旋。2. 粗平粗平 首先用双手分别以首先用双手分别以
