水利工程测量357页PPT

工程测量任课教师：高飞合肥工业大学土木与水利工程学院测量工程系水利水电工程专业09级219.04.2020工程测量第4章角度测量§4.1角度测量原理§4.2经纬仪及角度观测§4.3电子经纬仪§4.4经纬仪的检验与校正§3.5角度测量误差分析及注意事项《现代普通测量学》工程测量第3章水准测量§3.1水准测量原理§3.2水准仪及其使用§3.3自动安平水准仪§3.4数字水准仪§3.5水准测量方法§3.6水准仪的检验与校正§3.7水准测量的误差分析及注意事项319.04.2020《现代普通测量学》工程测量第3章水准测量测量三项基本工作之一：高程测量高程测量：测量地面上各点高程的工作高程测量有下列几种方法：1.几何水准测量——是高程测量最主要的方法2.三角高程测量3.物理高程测量包括:气压高程测量、液体静力水准测量4.GPS高程测量419.04.2020《现代普通测量学》工程测量第3章水准测量•主要内容：水准测量原理、水准仪的构造及使用、水准测量的施测方法、水准仪的检验与校正。•主要目的：掌握水准测量原理、水准仪的使用，掌握地面点位高程测量过程，从而精确求出地面点高程。519.04.2020§3.1水准测量原理原理：利用水准仪提供的一条水平视线，借助水准尺来测定地面两点间的高差，从而由已知点的高程和测得的高差，求出待定点的高程。1.高差法:hAB=后视读数—前视读数，即：待定点B点的高程：bahABbaHhHHAABAB2.仪高法(视线高法):bHHaHHiBAi第3章水准测量619.04.2020§3.2水准仪及其使用水准测量所使用的仪器为水准仪，所使用的工具为水准尺和尺垫。水准仪按其精度划分为四个等级：精密水准仪DS05、DS1；普通水准仪DS3、DS10D—大地测量；S—水准仪；后面的数字代表仪器的测量精度（每公里往返测高差中数的中误差，即精度）。水准仪按其构造可分为四种：微倾式水准仪、自动安平水准仪、电子水准仪和数字水准仪目前，普通工程测量中最常用的水准仪是：DS3微倾式水准仪（或DS3自动安平水准仪）第3章水准测量719.04.2020一、DS3微倾式水准仪及其使用作用：为测量高差提供一条水平视线组成：望远镜、水准器、基座132765498101412131115161.微倾螺旋；2.分划板护罩；3.目镜；4.物镜调焦螺旋；5.制动螺旋；6.微动螺旋；7.底板；8.三角压板；9.脚螺旋；10.弹簧帽；11.望远镜；12.物镜；13.管水准器；14.圆水准器；15.连接小螺钉；16.轴座§3.2水准仪及其使用819.04.2020(1)望远镜由物镜、目镜、调焦透镜和十字丝分划板组成CC视准轴CC：物镜光心与十字丝交点的连线视准轴在测量时必须保持水平，也就是水平视线！§3.2水准仪及其使用919.04.2020（2）水准器水准器分为圆水准器和管水准器两种。管水准器—用来指示视准轴是否水平0点2mmRo•管水准器又称为长水准管•水准管分划值：是水准管表面2mm圆弧所对应的圆心角•水准管轴LL：过水准管零点所作圆弧面的纵切线LL2062652R§3.2水准仪及其使用1019.04.20202mm圆水准器—用来指示仪器竖轴是否竖直LL•圆水准器分划值：是圆水准器表面2mm圆弧所对应的圆心角•DS3水准仪水准器分划值通常为：长水准管圆水准器•圆水准器轴：过圆水准器零点所作圆球面的法线028LL§3.2水准仪及其使用1119.04.2020DS3水准仪常采用符合水准管系统——目的是提高水准管气泡居中的精度气泡符合尚未符合微倾螺旋符合气泡符合，水准管轴与视线水平§3.2水准仪及其使用1219.04.2020（3）基座•基座通过连接螺旋与三脚架相连•基座用于支承水准仪上部，水准仪旋转轴插入基座轴套可自由旋转•基座上的三个脚螺旋用于调节圆水准气泡•仪器竖轴VV：就是水准仪的旋转轴望远镜水准器基座三脚架VV§3.2水准仪及其使用1319.04.2020水准仪的主要构造特点水准仪的主要轴线：①视准轴CC②水准管轴LL③圆水准器轴④仪器竖轴VV必须满足的几何条件：①∥VV②十字丝横丝⊥VV③LL∥CCLLLL§3.2水准仪及其使用1419.04.20202.水准尺和尺垫（1）水准尺有单面尺、双面尺、塔尺三种（2）标准水准尺为一对双面尺，其中:A尺和B尺黑面0~3m;A尺红面4.687~7.687m,B尺红面4.787~7.787m。（3）尺垫半球形顶部用来竖立水准尺，并标志转点位置。§3.2水准仪及其使用1519.04.20203.水准仪的使用为测定A、B两点的高差，首先将水准仪安置在A、B两点之间，然后按以下四个步骤进行操作：（1）粗平（粗略整平）——目的是使仪器竖轴铅直调节三个脚螺旋使圆水准器气泡居中，气泡移动的方向始终与左手大拇指的运动方向一致。§3.2水准仪及其使用1619.04.2020（2）瞄准（瞄准水准尺）首先转动目镜调焦螺旋使十字丝清晰，转动望远镜瞄准水准尺，再转动物镜调焦螺旋使目标清晰。注意消除视差！什么是视差？产生的原因？如何消除？§3.2水准仪及其使用1719.04.2020微倾螺旋（3）精平（精确整平）在每次读数之前，都应注视符合水准气泡观测窗，转动微倾螺旋使水准管气泡居中，即符合水准器的两端气泡影像对齐，只有当气泡已经稳定不动而又居中的时候，水准管轴水平，视准轴亦水平，即提供了一条水平视线。§3.2水准仪及其使用1819.04.2020（4）读数（精确整平）仪器精确整平后，即可用十字丝横丝（即中丝）在水准尺上读数。读数按由小到大的方向，读出米、分米、厘米、并仔细估读毫米数。读数记录一般均不加小数点，读记四位数，以毫米为单位。黑面读数a=1274（mm）红面读数b=5958（mm）§3.2水准仪及其使用1919.04.2020§3.2水准仪及其使用2019.04.2020精密水准仪（DS05、DS1）主要用于国家一、二等水准测量(thefirstandsecondorderleveling)和高精度的工程测量中；例如建构筑物的沉降观测，大型桥梁工程的施工测量和大型精密设备安装的水平基准测量等。一、DS3微倾式水准仪及其使用二、精密水准仪及其使用§3.2水准仪及其使用第3章水准测量2119.04.2020•1)望远镜的放大倍数大，分辨率高，如规范要求DS1不小于38倍，DS05不小于40倍；•2)管水准器分划值为10″/2mm，精平精度高；•3)望远镜的物镜有效孔径大，亮度好；•4)望远镜外表材料一般采用受温度变化小的因瓦合金钢，以减小环境温度变化的影响；•5)采用平板玻璃测微器读数，读数误差小；•6)配备精密水准尺。§3.2水准仪及其使用二、精密水准仪及其使用1.精密水准仪的构造特点2219.04.2020•精密水准尺：是在木质尺身的凹槽内，引张一根因瓦合金钢带，其中零点端固定在尺身上，另一端用弹簧以一定的拉力将其引张在尺身上，以使因瓦合金钢带不受尺身伸缩变形的影响。•长度分划在因瓦合金钢带上，数字注记在木质尺身上，精密水准尺的分划值分为基辅分划（10mm）和奇偶分划（5mm）两种。•基辅分划差为：3.01550m二、精密水准仪及其使用2.精密水准尺（因瓦水准尺）§3.2水准仪及其使用2319.04.2020•下图就是新N3微倾式精密水准仪，其每km往返测高差中数的中误差为±0.3mm。为了提高读数精度，精密水准仪上设有平行玻璃板测微器。§3.2水准仪及其使用二、精密水准仪及其使用3．N3精密水准仪的使用2419.04.2020N3精密水准仪读数原理测微尺的读数通过光路成像在测微尺读数窗内。§3.2水准仪及其使用2519.04.2020旋转N3的平行玻璃板可以产生的最大视线平移量为10mm，它对应测微尺上的100个分格。测微尺上1个分格等于0.1mm，如在测微尺上估读到0.1分格，则可以估读到0.01mm。实际读数为：如下图的读数为148+0.655=148.655cm=1.48655m。N3精密水准仪测微尺的读数2619.04.2020自动安平水准仪不需要水准管和微倾螺旋，只有一个圆水准器，安置仪器时，只要使圆水准器的气泡居中后，借助一种“补偿器”的特别装置，使视线自动处于水平状态。自动安平水准仪§3.3自动安平水准仪第3章水准测量2719.04.2020一、自动安平水准仪的结构§3.3自动安平水准仪第3章水准测量2819.04.2020二、自动安平水准仪的补偿工作原理§3.3自动安平水准仪第3章水准测量tanfltantandf4fd2919.04.2020数字水准仪（digitallevels）是一种新型的智能化水准仪，又称为电子水准仪。它最大的特点是用CCD传感器代替眼睛对条码水准标尺读数，从而实现水准测量观测自动化。根据测量原理的不同，主要有：徕卡DNA系列采用相关法，蔡司（天宝）DiNi系列、索佳SDL系列都使用几何法，拓普康DL系列采用相位法和国产南方系列竖直水准仪等。目前数字水准仪高程测量的精度（每公里往返测高差中数的中误差）可达0.3mm/km，测距精度为测程为1.5m～100m，测量时间3秒，补偿精度0.2″，补偿工作范围15′。§3.4数字水准仪第3章水准测量mD001.03019.04.2020一、数字水准仪的构造望远镜基座—脚螺旋自动安平补偿器电子水准仪调焦螺旋制动、微动螺旋调焦发送器：计算概略视距值；补偿监视器：监测安平补偿器的工作状态分光镜：将物镜金进入的光分为可见光和红外光行阵探测器：识别水准尺上的条码，进行读数（电子水准仪）§3.4数字水准仪第3章水准测量3119.04.2020§3.4数字水准仪第3章水准测量二、数字水准仪的测量原理3219.04.2020§3.4数字水准仪第3章水准测量三、数字水准仪的特点数字水准仪是光电、图像和计算机技术于一体的新型的水准仪，有如下特点：1．无需人工读数，避免了人为误差；2．自动读数、显示、存储、传输，速度快，效率高；3．使用多个条码计算视线高和视距，精度高，数据可靠；4．自动改正测量误差。3319.04.2020§3.5水准测量方法一、水准测量的外业实施1.水准点——事先埋设标志在地面上，用水准测量方法建立的高程控制点(BenchMark),常以BM表示。水准点分为永久性和临时性两种，其顶部通常为凸起的半球面,用于放置水准尺。第3章水准测量3419.04.2020一、水准测量的外业实施2.待定点高程的测量和计算检核已知HA，求高程HB，中间临时放置标尺的过度点1，2….称为转点,起高程传递作用,常用TP表示，实测时转点上应使用尺垫。§3.5水准测量方法3519.04.2020•每测站高差：•各测站高差之和：•待定点B点高程：iiibahiiiABbahhABABhHH施测方法（动画）一、水准测量的外业实施2.待定点高程的测量和计算检核§3.5水准测量方法3619.04.2020普通水准测量记录表0.7182.20950.5831.2681.425ZD1∑a–∑b=5.358–3.867=1.491∑h=2.209–0.718=1.491HB–HA=51.491–50.000=1.491HB–HA=∑h=∑a–∑b(计算无误)计算检核3.8675.358Σ51.4910.346B50.6181.5811.219ZD351.3360.6720.863ZD2HA=50.000m50.0000.5830.7530.8731.851A–前视+后视备注高程（m）高差标尺读数（m）测点0.7183719.04.2020为保证每一测站的高差正确，或在误差允许范围之内，必须进行测站检核。测站检核有双仪高法和双面尺法（1）双面尺法：黑面读数高差：红面读数高差：红黑面高差之差：最后高差中数：（2）双仪高法：改变仪器高度10cm以上，测出两次高差，进行检核。黑黑黑bah红红红bahmmmmhhh5)100(红黑2)100(mmhh