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1、第二单元：水准仪及其使用、水准测量第四章 水准仪及其使用第五章 水准测量,水准测量原理水准测量的仪器与工具水准仪的使用水准测量的外业水准测量的内业实验与实习规定实验一:水准仪的使用和四等水准测量微倾水准仪的检验与校正水准测量的误差与注意事项,4-1 水准测量原理,水准测量的原理（图）转点、测站,水准测量原理（图）,后视读数 a前视读数 bA、B之间的高差B点高程视线高程,水准面曲率对水准测量的影响,当后视距与前视距相等时，可以不考虑水准面曲率对水准测量的影响。,转点、测站,4-2 4-3 4-4水准测量的仪器与工具,水准仪的分类按结构按精度水准仪的构造(图)水准测量的工具,水准仪的结构图,水准
2、仪的构造,望远镜视准轴、成像原理、物镜调焦、目镜调焦水准器水准管零点、水准管分划值、符合水准器基座,望远镜,成像原理,水准器,水准测量的工具,双面水准尺结构读数读数前必须在望远镜外仔细观察水准尺的注记方式。尺垫意义使用,4-5 水准仪的使用,微倾水准仪的使用安置仪器粗平：用脚螺旋将圆水准器调至居中，使仪器竖轴处于大致铅垂位置，从而视准轴粗略水平。气泡移动的方向与左手大拇指转动的方向一致。瞄准：消除视差影响，使望远镜瞄准水准尺。精平：转动微倾螺旋使符合水准器中线两端气泡影像重合。读数：每次读数前都必须使符合水准器中线两端气泡影像重合。,自动安平水准仪,在望远镜中加一个补偿装置，当视准轴虽已倾斜，
3、但通过物镜光心的水平光线经补偿装置后仍能通过十字丝交点。这种仪器能提高水准测量的速度；同时，由于水准仪整置不当、地面有微小的振动或脚架的不规则下沉等造成的视线不水平，可由补偿器调整得到正确的读数而提高水准测量的精度。补偿装置有两种形式：（1）在光路中装置一个“补偿器”，使光线偏转一个角而通过十字丝交点A，由于和的值都很小，若f.=s.成立，则能达到补偿的目的。（2）若能使十字丝移至位置B，也可达到“补偿”的目的。,博飞DZS3-1自动安平水准仪（外形）,1 望远镜物镜2 圆水准器3 粗瞄准器4 望远镜目镜5 保护盖6 堵盖7 脚螺旋8 调整螺钉9 指标10 微动手轮11 调焦手轮12 制动手轮
4、13 度盘,博飞DZS3-1自动安平水准仪（警告指示窗）,望远镜视场左端的小窗为警告指示窗。当仪器竖轴倾角在5以内（即补偿器正常有效工作范围内）时，警告指示窗全部呈绿色，当超过5时，窗内一端将出现红色，这时应重新安置仪器。当绿色窗口中亮线与三角缺口重合时，仪器处于铅垂状态，圆水准器气泡居中。,博飞DZS3-1自动安平水准仪（光学系统）,1、望远镜物镜 2、调焦透镜 3、补偿棱镜4、转像物镜 5、分划板 6、望远镜目镜7、警告指示板 8、底棱镜,数字水准仪（电子水准仪）,数字水准仪在望远镜中装置了一个由光敏二极管构成的行阵探测器。水准尺的分划用二进制代码分别代替厘米间隔的米制长度分划。行阵探测器
5、将水准尺上的代码图像用电信号传送信息处理机，信息经处理后即可求得水平视线的水准尺数值和视距值。数字水准仪可与计算机进行数据通讯。,思考题（1）,（1）在水准测量中，如何规定高差的正负号？高差的正负号说明什么问题？（2）水准仪的望远镜由哪几个主要部分组成？各有什么作用？（3）圆水准器和水准管的作用有何不同？符合水准器有什么优点？（4）什么叫视准轴？什么叫水准轴？在水准测量中，为什么在瞄准水准尺读数之前必须用微倾螺旋使水准管气泡居中？（5）什么叫视差？产生的原因是什么？如何检查它是否存在？怎样消除？（6）什么叫测站？什么叫转点？如何正确使用尺垫？（7）自动安平水准仪和数字水准仪有什么优点？,5-2
6、 5-3 水准测量的外业与内业,水准点用水准测量方法测定的高程控制点。永久性水准点临时性水准点水准测量的等级水准路线的拟订水准测量的施测水准测量的检核,水准测量的施测,单一水准路线的种类普通水准测量的施测三、四等水准测量的施测水准测量的内业,单一水准路线的种类,附合水准路线闭合水准路线支水准路线,普通水准测量的施测,将水准尺立于已知高程的水准点上作为后视，水准仪置于施测路线附近合适的位置，在施测路线的前进方向上取仪器到后视大致相等的距离放置尺垫，在尺垫上竖立水准尺作为前视，分别读取后视和前视读数，测定两点高差。第一站结束后，记录员招呼后尺员向前转移，并将仪器迁至第二站，此时第一站的前视点成为第
7、二站的后视点，重复至全部路线完成。,普通水准测量记录手簿,水准测量的检核,测站检核 改变仪器高法 双面尺法计算检核 两点之间的高差等于各测站高差的代数和，也等于各站后视读数之和减去前视读数之和。成果检核 附合水准路线 闭合水准路线 支水准路线,双面尺法,后视标尺黑面(上、下、中丝)前视标尺黑面（上、下、中丝）前视标尺红面（中丝）后视标尺红面（中丝）在读取中丝读数前一定要转动微倾螺旋使符合水准器符合。,三四等水准测量外业计算,三、四等水准测量外业计算,测站上的计算与校核高差部分：前尺、后尺黑红面读数差；黑红面高差之差视距部分：前视距、后视距、前后视距差观测结束后的计算与校核高差部分：后视红、黑面
8、读数总和与前视读数总和之差，应分别等于红、黑面高差之和。视距部分：后视距总和与前视距总和之差应等于末站视距累积差。若测站上有关观测限差超限，在本站检查发现后可立即重测，若迁站后检查发现则应从水准点或间歇点起重新测量。,水准测量的内业,水准路线高差闭合差计算支水准路线：附合水准路线：闭合水准路线：水准路线高差闭合差容许值的计算 水准路线高差闭合差随水准测量的等级不同而不同，与 或 成正比。参见P70-表5-4高差闭合差的分配将高差闭合差按测站数或距离成正比反号分配，求得各测段观测高差的改正数，加到相应的观测高差中。或高程计算用改正后的高差，从已知水准点开始，逐点推算各点高程，直至终点。终点的推算
9、高程应与已知高程相等。,实验和实习规定,测量仪器工具的借领和使用仪器工具的借领仪器的安装仪器的使用仪器的搬迁仪器的装箱测量工具的使用测量记录与计算规则,仪器工具的借领,1、在教师指定的地点凭学生证办理借领手续，以小组为单位领取仪器工具。2、借领时应该当场清点检查，实物与清单是否相符，仪器工具及其附件是否齐全，背带及提手是否牢固，脚架是否完好等。如有缺损，可以补领或更换。3、离开借领地点之前，必须锁好仪器箱并捆扎好各种工具；搬运仪器工具时，必须轻取轻放，避免剧烈震动。4、借出仪器工具之后，不得与其他小组擅自调换或转借。5、实验或实习结束，应及时收装仪器工具，送还借领处检查验收，消除借领手续。如有
10、遗失或损坏，应写出书面报告说明情况，并按有关规定给予赔偿。,仪器的安装,1、在三脚架安置稳妥之后，方可打开仪器箱。开箱前应将仪器箱放在平稳处，严禁托在手上或抱在怀里。2、打开仪器箱之后，要看清并记住仪器在箱中的安放位置，避免以后装箱困难。3、提取仪器之前，应用双手握住支架或基座轻轻取出仪器，放在三脚架上，保持一手握住仪器，一手去拧连接螺旋，然后旋紧连接螺旋使仪器与三脚架连接牢固。4、装好仪器之后，注意随即关闭仪器箱盖，防止灰尘和湿气进入箱内。严禁坐在仪器箱上。,仪器的使用,1、仪器安置之后，不论是否操作，必须有人看护，防止无关人员搬弄或行人车辆碰撞。2、在打开物镜盖时或在观测过程中，如发现灰尘
11、，可用镜头纸或软毛刷轻轻拂去，严禁用手指或手帕等物擦拭。3、转动仪器时，应先松开制动螺旋，再平稳转动。使用微动螺旋时，应先旋紧制动螺旋。4、制动螺旋应松紧适度，微动螺旋和脚螺旋不要旋到顶端，使用各种螺旋都应均匀用力。以免损伤螺纹。5、在野外使用仪器时，应该撑伞，严防日晒雨淋。6、在仪器发生故障时，应及时向指导老师报告，不得擅自处理。,仪器的搬迁,1、在行走不便的地区或远距离迁站时，必须将仪器装箱之后再搬迁。2、短距离迁站时，可将仪器连同脚架一起搬迁，其方法是：先取下垂球，检查并旋紧仪器连接螺旋，松开各制动螺旋使仪器保持初始位置(经纬仪望远镜对向度盘中心，水准仪物镜向后）；再收拢三脚架，左手握住
12、仪器基座或支架放在胸前，右手放在肋下，稳步行走。严禁斜扛仪器，以防碰摔。3、搬迁时，小组其他人员应协助观测员带走仪器箱和有关工具。,仪器的装箱,1、每次使用仪器之后，应及时清除仪器上的灰尘及脚架上的泥土。2、仪器拆卸时，应先将仪器脚螺旋调至大致同高的位置，再一手扶住仪器，一手松开连接螺旋，双手取下仪器。3、仪器装箱时，应先松开各制动螺旋，使仪器就位正确，试关箱盖确认放妥后，再拧紧制动螺旋，而后关箱上锁。若合不上箱口，切不可强压箱盖，以防压坏仪器。4、清点所有附件和工具，防止遗失。,测量工具的使用,1、钢尺的使用，应防止扭曲、打结和折断，防止行人踩踏或车辆碾压，尽量避免尺身着水。携尺前进时，应将
13、尺身提起，不得沿地面拖行，以防损坏刻划。用完钢尺，应擦净、涂油，以防生锈。2、皮尺的使用，应均匀用力拉伸，避免着水、车压。如果皮尺受潮，应及时晾干。3、各种标尺、花杆的使用，应注意防水防潮、防止受横向压力，不能磨损尺面刻划和漆皮，不用时安放稳妥。塔尺的使用，还应注意接口处的正确连接，用后及时收尺。4、测图板的使用，应注意保护板面，不得乱写乱扎，不能施以重压。5、小件工具如垂球、测钎、尺垫等，应用完即收，防止遗失。6、一切测量工具都应保持清洁，专人保管搬运，不能随意放置，更不能作为捆扎、抬担的它用工具。,测量记录与计算规则（1）,在测量手簿上书写前，应准备好硬性铅笔，同时熟悉表上各项内容的填写与
14、计算方法。记录观测数据前，应将表头的仪器型号编号、日期、天气、测站、观测者及记录者姓名等无一遗漏地填写完全。观测读数后，记录者应随即在测量手簿上的相应栏内填写，并复诵回报以资检核。不得另纸记录事后转抄。记录时要求字体端正清晰，数位对齐、数字齐全。字脚靠近底线；表示精度或占位的“0”均不能省略。观测数据的尾数不得更改，读错或记错后必须重测重记。如：角度测量时，秒级数字出错，应重测该测回；水准测量时毫米级数字出错，应重测该测站。,测量记录与计算规则（2）,6.观测数据的前几位若出错时，应用细横线划去错误的数字，并在原数字上方写出正确的数字。注意不得涂改已记录的数据，禁止连续更改数字。7.记录数据修
15、改后，都应在备注栏内写明原因（记错、测错、超限）。8.每站观测结束后，必须在现场完成规定的计算的检核，确认无误后方可迁站。9.数据运算应根据所取位数，按“4舍6入，5前单进双舍的规则进行凑整”。10.应该保持测量手簿的整洁，严禁在手簿上书写无关的内容。,实验一：水准仪的使用和四等水准测量,目的与要求了解博飞DZS3-1自动安平水准仪的基本构造，认清其主要部件的名称、性能和作用。练习水准仪的正确安置、瞄准和读数。掌握用双面水准尺进行四等水准测量的观测、记录、计算方法。熟悉四等水准测量的主要技术指标，掌握测站及水准路线的检核方法。计划与设备方法与步骤注意事项,5-4 水准仪的检验与校正,水准仪应满
16、足的条件（一）水准仪应满足的主要条件水准管的水准轴应与望远镜的视准轴平行望远镜的视准轴不因调焦而变动位置（二）水准仪应满足的次要条件圆水准器的水准轴应与水准仪的旋转轴平行十字丝的横丝应当垂直于仪器的旋转轴,水准仪的检验与校正顺序,检验与校正的顺序应按下述原则进行：前面检验的项目不受后面检验项目的影响。（一）圆水准器的水准轴应与水准仪的旋转轴平行的检验与校正（二）十字丝的横丝应当垂直于仪器的旋转轴的检验与校正（三）水准管的水准轴应与望远镜的视准轴平行,自动安平水准仪补偿器性能的检验,检验补偿器性能的一般原则是有意将仪器的旋转轴安置得不竖直，并测定两点之间的高差，使之与正确高差相比较。检验的一般方
17、法是将仪器安置在A、B两点连线的中点，设后视读数时视准轴向下倾斜，那么将望远镜转向前视时，由于仪器旋转轴是倾斜的，视准轴将向上倾斜。如果补偿器的补偿功能正常，无论视线下倾还是上倾都可读得水平视线的读数，测得的高差也是A、B点间的正确高差；如果补偿器性能不正常，由于前、后视的倾斜方向不一致，视线倾斜产生的读数误差不能在高差计算中抵消，因此测得的高差与正确的高差有明显的差异。,5-6 水准测量误差的主要来源,水准管气泡居中的误差水准管气泡居中的误差可取0.1，它在读数上引起的误差为在水准尺上的估读误差此项误差与望远镜的放大率和视距长度有关。水准尺竖立不直的误差影响较大，可用摆尺法或尺水准器使尺子立
18、直。仪器和尺子升沉的误差采用后黑-前黑-前红-后红的观测顺序，并取黑面高差和红面高差的平均值作为一测站的高差可削弱仪器升沉的影响；采用往返观测取平均的方法可削弱尺子升沉的影响。大气折射影响规定视线必须高出地面一定的高度，可减少此项误差。,思考题（2）,（1）单一水准路线可布设成哪三种形式？（2）怎样对三、四等水准测量的结果进行检核？（3）什么是水准路线高差闭合差？如何分配？（4）微倾水准仪有哪四条轴线？它们应满足什么关系？（5）微倾水准仪的检验和校正内容有哪些？在检验和校正的顺序上应遵循什么原则？（6）水准测量的主要误差来源有哪些？怎样减小或削弱这些误差？,作业,测量学实验实习与习题P88第1题 P115第6题P90第17题,
