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1、水準儀的使用,1.使用原理,1. 水準測量基本原理 目的：測定兩點的高差 儀器：水準儀 原理：利用水準儀提供的水平視線對豎立在兩點之 間的水準尺進行 觀測 ，并通過其 中一個點（M點） 的高程推算另一 個點(N點)的高 程,2.觀測方法,1）高差法： 在M、N兩點間安置水準儀，在M、N兩點分別豎立水準尺，利用水準移的水平視線分別讀取M點、N點上的讀數(shù)a、b，則兩點的高差為,永遠是后視減前視,則N點的高程HN為 a：后視讀數(shù)(后視觀測讀數(shù))； b：前視讀數(shù)(前視觀測讀數(shù))。 M：后視點 N：前視點,2）視線高法（單站多測法） 安置一次儀器可以測算多個點高程的方法。首先算出水準儀的視線高程Hi，然
2、后分別計算出各個點的高程,bj為第j個前視點的讀數(shù)， Hj為第j個前視點的高程。 這種方法常用于路線縱 斷面測量,3.線路測量,應(yīng)用前提：兩待測點之間距離較遠、高差較大，或中間有障礙。 方法：加設(shè)若干個臨時立尺點（稱為轉(zhuǎn)點ZD），依此測定相鄰兩個點的高差，取各高差的代數(shù)和即得到起終兩個點的高差,則M、N兩點的高差為,4.提精度高的觀測方法 “中間法”觀測：各測站前、后視線長度大致相等,中間法觀測的作用,削弱水準管軸與視準軸不平行的儀器誤差,地球曲率和大氣折光的影響,對光透鏡運行誤差,1. 水準儀：提供水平視線（平行大地水準面）的設(shè)備 2. 水準儀類型： （1）微傾式水準儀 （2）自動安平水準儀
3、 （3）電子水準儀 3. 水準儀的表示方法（國產(chǎn)儀器） DSn：D表示大地測量S表示水準儀，n為數(shù)字表示儀器精度，數(shù)值n越小,表示儀器精度越高。如DS0.5,表示每公里往返測量高差中數(shù)的偶然中誤差小于或等于0.5mm,5.使用說明,4. 常用水準儀的等級劃分及主要用途,5. 水準儀的主要結(jié)構(gòu)組成 主要為三部分： （1）望遠鏡 （2）水準器 （3）基座 其中望遠鏡為主要組成部分。下圖為WILD NAK-0X型水準儀,6. 望遠鏡組成及其成像原理,望遠鏡由物鏡、目鏡、對光凹透鏡和十字絲四個主要部分組成。 成像原理：目標經(jīng)過物鏡和對光凹透鏡的作用，在鏡筒內(nèi)造成倒立、縮小的實像，通過調(diào)節(jié)對光凹透鏡，就
4、可以使像清晰地成在十字絲平面上。 （望遠鏡的放大倍數(shù),目鏡的作用：放大，人眼經(jīng)過目鏡，可以看到目標的小實像與十字絲一起放大了的虛像。 十字絲的作用：提供照準目標的標準。其中心交點和物鏡光心的連線稱為視準軸，即視線。玻璃片上的上、下短絲稱為視距絲。水準測量就是當視線水平時，用中間橫絲截取水準尺讀數(shù)。 視準軸：十字絲中央交點和物鏡 光心的連線 （水準儀四條軸線 之一） 豎軸：望遠鏡底部與基座相連的 軸的中心線。 （水準儀四條軸 線之一,7. 水準器,1）水準器的用途： 衡量視線是否水平、豎軸是否鉛垂的標志。 （2）水準器種類：水準盒及水準管 水準盒用于粗調(diào)整平，水準管則用于精密整平,3）水準盒軸線
5、：水準盒頂面中心（水準盒零點）的球面法線（水準儀四條主要軸線之一） （4）水準管軸線： 過水準管圓弧中心點（水準管零點）與頂面圓弧內(nèi)壁相切的直線（水準儀四條主要軸線之一） （5）水準器靈敏度： 用分劃值表示，即當氣泡移動2mm時，水準盒（管）軸相應(yīng)傾斜的角度,8. 水準尺,用途：用于水準測量的目標點觀測 種類：塔尺和板尺兩種。塔尺是可以伸縮的塔尺一般長3米，由三節(jié)組成。板尺一般2米。 水準尺的刻度與標注,精度比較：板尺精度高于塔尺。 用 途：板尺一般常用于三、四等水準測量，而塔尺則用于等外水準測量。 使用注意事項：使用前應(yīng)認清尺子刻劃線與數(shù)字之間的位置關(guān)系，是否為正、倒數(shù)字，尺底的數(shù)值。對于塔
6、尺，當使用兩節(jié)以上時應(yīng)注意兩節(jié)接口位置是否對準、卡簧是否卡住,對光照準 消除視差,照準讀數(shù),三角架腳螺旋,目、物鏡對光螺旋,水平微調(diào)螺旋,儀器 安放整平,腳架張開 角度勿太 大或太小,不可對準 太陽,刻度大小 正、倒像,注意：如何辨別及消除視差,6.使用方法,用腳螺旋整平儀器,視差存在的根本原因： 目標像和十字絲 分劃板不重合,水準尺讀數(shù)方法,2.375m,1. 水準點及其選擇 水準測量必須要有已知水準點（即其高程已知的點，用BM表示，如BM0、BM1等） 水準點選擇：結(jié)合測區(qū)內(nèi)水準點的分布情況、被測點的分布以及地形地勢情況、所采取的路線形式選擇。 水準點類型：永久性和臨時性 水準點制成：依照
7、永久性及臨時性水準點而制做,7.水準測量的實施,2. 水準路線的類型 （1）閉合水準路線 高差閉合差： （2）附合水準路線 高差閉合差,3,閉合水準路線,附合水準路線,3）支水準路線：從一水準點出發(fā)，沿線測量各待定點，其線路既不閉合到原來的已知點，也不附合到另一已知點。而是通過往返觀測來檢查觀測差。理論上往返高差應(yīng)為絕對值相等而符號相反,高差閉合差,3. 水準測量施測,1）觀測與記錄：采用連續(xù)水準路線測量方法進行測量。點與點之間的距離大小取決于通視條件、讀數(shù)清晰度以及保證視線在尺子范圍內(nèi)，一般為50100米。注意：待測點必須要立尺觀測。對每一測站分別記錄后視讀數(shù)及前視讀數(shù)。注意：記錄方法,2）
8、測量結(jié)果校核,1）計算校核：檢查計算結(jié)果有無錯誤：高差計算結(jié)果；采用公式是否正確等。 2）測站校核：對每一站的觀測和記錄都及時地在現(xiàn)場進行校核。校核方法有：變動儀器高法、雙面尺法或雙儀器法； 3）路線校核：根據(jù)計算的閉合差，與規(guī)定的允許誤差比較，判斷觀測精度是否合格。 平地 (L 為水準路線總長度km） 山地 (n為測站總數(shù),4. 水準測量的高程計算,1）高差閉合差計算 計算閉合差及閉合差允許值，寫在“路線校核”欄內(nèi)。 （2）高差閉合差分配及高程計算 當導線閉合差滿足技術(shù)要求時，可進行閉合差分配。分配的原則：改正數(shù)v與測站數(shù)n（或路線長度L）成正比，與閉合差反號，即 各點高程值 H0：已知點的
9、高程，Hi為改正前的高程值,5.水準路線測量成果表,1)閉合水準路線測量成果表,2)附合水準路線測量成果表,3)支水準路線測量成果表,1. 消除視差 2. 相同人觀測 3. 嚴格調(diào)平儀器 4.立尺豎正,儀器誤差（水準 儀、水準尺,觀測誤差（視差、 估讀、氣泡、尺傾斜,外界條件影響 （設(shè)備下沉、地球 曲率、大氣折光等,1. 校正儀器 2. 偶數(shù)測站數(shù)觀測,1. 往返觀測取平均 2. 控制前后視點距離 3. 選擇良好氣候觀測 4.視線盡量高于地面,8.誤差原因及消減措施,1. 水準儀軸線幾何關(guān)系 （1）水準盒軸平行豎軸； （2）十字絲橫絲垂直豎軸； （3）水準管軸平行視準軸,9.儀器校驗,2. 檢
10、驗方法： （1）檢驗水準盒軸與豎軸是否平行： 調(diào)平水準盒氣泡居中，然后旋轉(zhuǎn)望遠鏡180度，若氣泡依然居中則兩軸平行。 （2）檢驗十字絲橫軸與豎軸是否垂直： 將十字絲橫絲左端對準某一目標，旋轉(zhuǎn)水平微動螺旋使目標移到十字絲的右端，若目標依然位于十字絲橫絲上則表明兩軸垂直。 （3）檢驗水準管軸是否平行視準軸： 在已知高差的兩點間架設(shè)儀器，并使儀器距兩點之間的距離懸殊，首先在其中一個點立尺觀測讀數(shù)a，并根據(jù)a計算出儀器對另一點的應(yīng)該讀數(shù)b。然后對其進行觀測讀數(shù)得b，利用b、b及兩測點之間的距離DMN可以計算出兩軸線的夾角 (單位為秒) ， 若 大于20秒 不平行,10.其它用于水準測量的儀器,1.精密水準儀 光學測微器+精密水準尺 2.自動安平水準儀 自動補償裝置，補償視準軸出現(xiàn)輕微傾斜帶領(lǐng)的誤差。 3.電子水準儀（數(shù)字水準儀） 分光鏡和探測器+條紋編碼標尺+圖象處理電子系統(tǒng)。自動讀數(shù)、記錄和計算。 4.激光水準儀 激光發(fā)射器，測定激光雙程走時計算兩點間的距離。 5.全站儀 光學理論+幾何理論+計算機理論+計算方法?？稍谝粋€測站上同時測角（水平角和豎直角）和測距（斜距、水平距離和高差），并能自動計算出待測點的三維坐標
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