文档介绍：第三章水准测量
3-1 水准测量原理
3-2 水准测量的仪器和工具
3-3 水准仪的使用
3-4 水准测量的外业
3-5 水准测量的内业
3-6 数字水准仪简介
复习思考题
第三章水准测量
地面点的位置是用平面坐标和高程来确定的。测量地面上各点高程的工作,称为高程测量。高程测量可分为水准测量、三角高程测量和气压高程测量三类。
3-1 水准测量的原理
水准测量是利用一条水平视线,并借助水准尺,测定地面两点间的高差,这样就可由已知点的高程推算出未知点的高程。如图所示,欲测定A、B两点间的高差h,可在A、B两点上分别竖立带有刻划的水准尺,并在A、B两点之间安置一台能提供一条水平视线的水准仪。根据水准仪的水平视线,在A点尺上读数,设为a;在B点尺上读数,设为b;则A、B两点间的高差为:
hAB=a-b。
第三章水准测量
第三章水准测量
如果水准测量是由A到B进行的,如图中的箭头所示,由于A点为已知高程点,故A点尺上读数a称为后视读数;B点为欲求高程的点,则B点尺上读数b为前视读数。高差等于后视读数减去前视读数。
高差的符号有正有负。当高差为正值时,表示前视点B高于后视点A;当高差为负时,表示前视点B低于后视点A。所以计算高差时,一定要用后视读数减去前视读数,次序不能颠倒。
有了高差,就可根据A点高程求得B点高程,即:
HB=HA+hAB=HA+(a-b)
高程测量的实质就是测量高差。
另外还可通过仪器的视线高Hi计算B点的高程,即:
Hi=HA+a HB=Hi-b
第三章水准测量
3-2 水准测量的仪器和工具
水准测量所使用的仪器为水准仪,工具为水准尺和尺垫。
我国将水准仪按其精度划分为四个等级:DS05、DS1、DS3和DS10。字母D和S分别为“大地测量”和“水准仪”汉语拼音的第一个字母,其后面的数字代表仪器的测量精度。工程测量中广泛使用的是DS3级水准仪。
第三章水准测量
一、水准仪
水准仪是能够提供水平视线的仪器,主要由望远镜、水准器和基座三部分组成。
望远镜的主要用途是瞄准目标并在水准尺上读数。它包括物镜1、十字丝2、对光透镜3和目镜4等四个部分。十字丝是照准尺子和读数用的。它是刻在玻璃板上的两条相互垂直的细丝,竖向的一条称为竖丝,横向的一条长丝称为横丝(又称中丝),横丝上下还有两条对称的短丝是用来测量距离的,称为视距丝。十字丝中心(或称十字丝交点)和物镜和光心的连线,称为视准轴。
第三章水准测量
(二) 水准器
水准器是用来指示视准轴是否水平或仪器竖轴是否竖直的装置。水准器分为圆水准器和管水准器两种。圆水准器装在基座上,供粗略整平之用;管水准器装在望远镜旁,供精确整平视准轴之用。
管水准器又称水准管,是由一个内壁研磨成圆弧的玻璃管制成的。水准管上一般刻有间隔为2 mm的分划线,分划线的中点O,称为水准管零点。水准管内充满酒精或乙醚,中间有一气泡。通过零点作水准管圆弧的切线,称为水准管轴。当气泡两端对称于圆弧上中点O时,气泡即居中,此时水准管轴也就水平了。水准管上每2 mm分划所对应的圆心角,称为水准管分划值。分划值越小,则水准管越灵敏。
第三章水准测量
为了提高目估水准管气泡居中的精度,微倾式水准仪的水准管上方都装有由三块棱镜组成的复合棱镜系统。两个棱镜的侧面所在的平面通过水准管的纵轴线,第三块棱镜为45°的直角棱镜,其底为等腰直角三角形,一个直角面与左右两棱镜的侧面相靠或互相平行。它把水准管两端半个气泡的像,经过三次全反射,进入望远镜旁的放大镜内。如果气泡居中,则气泡两端的两个半边影像即合二为一,如果气泡不居中,则气泡的两个半边影像不符合。
第三章水准测量
二、水准尺
水准尺是水准测量时使用的标尺,是水准测量的重要工具之一,其质量的好坏将直接影响到水准测量的精度。因此,水准尺通常用干燥不易变形的木质材料或玻璃钢制成。地面水准测量常用的水准尺有直尺和塔尺两种。直尺按长度有2 m和3 m两种,塔尺的长度为5 m,尺上的刻划一般1 cm一格,并在分米处注记。塔尺多用于地形测量,双面尺多用于三、四等水准测量。双面尺的一面采用黑白相间刻划,称黑面尺或主尺,另一面采用红白相间刻划,称红面尺或副尺。双面尺必须成对使用,两根尺黑面的起始读数为零, m。