园林测量第二章水准测量模板

园林测量第二章水准测量•2.1水准测量原理•2.2水准测量仪器及其使用•2.3普通水准测量的方法•2.4水准测量的误差和注意事项第一节水准测量原理•水准测量的原理：是借助水准仪提供的水平视线，通过读取竖立在两点上的水准尺的读数，来测定地面两点之间的高差，然后根据其中一点的已知高程推算出未知点的高程。•所以，水准测量的实质就是测量高差。•如图所示，地面上有A和B两点，设A点的高程HA为已知。在A，B两点上各竖立一根水准尺，并在中间安置一台水准仪，利用水准仪提供的水平视线，分别在A，B两点的水准尺上读取读数a，b，那么，A，B两点的高差hAB为hAB=a-b•前进方向为A→B，A为后视点，B为前视点，a为后视读数，b为前视读数，则高差=后视读数－前视读数第一节水准测量原理Hi=HA+a=HB+bHB-HA=a-b=hABHB=HA+hABHB=HA+(a-b)HB=Hi-bHiHBHAhABba第一节水准测量原理•未知点B的高程HB为：HB=HA+hAB•将hAB=a-b带入后得：HB=HA+(a-b)•上式是直接利用高差计算高程的方法，称为高差法。•水准仪的水平视线高程为Hi=HA+a=HB+b•由此可得B点高程为HB=HA+(a-b)=Hi-b•上式是利用水准仪的水平视线来计算B点高程的，称为视线高程法。•当安置一次仪器需要测出多个前视点的高程时，应用视线高程法计算比较简便。比如在园林场地平整测量中，就经常采用该方法。第二节水准测量仪器及其使用•水准仪按结构可分为：微倾水准仪、自动安平水准仪、激光水准仪和数字水准仪。•水准仪按精度分为：DS05，DS1，DS3，DS10•D和S分别为“大地测量”和“水准仪”的汉语拼音的第一个字母；数字表示仪器的精度指标，即每千米往返测高差平均值的中误差的毫米数。•园林测量中一般用DS3和DS10水准仪。•本节主要介绍用AL25A型自动安平水准仪配合水准尺进行水准测量。一、AL25A型水准仪的基本构造粗瞄器目镜及目镜对光螺旋十字丝分划板调整螺钉护盖物镜物镜对光螺旋水平微动螺旋水平度盘脚螺旋底板一、AL25A型水准仪的基本构造(一)照准装置•包括望远镜及控制装置。•1.物镜•2.物镜对光螺旋•3.目镜•4.目镜对光螺旋•5.粗瞄器•6.水平微动螺旋•7.十字丝分划板•8.分划板调整螺钉护盖一、AL25A型水准仪的基本构造望远镜：•作用：瞄准目标、读取读数•包括：1物镜、2目镜、3调焦透镜、4十字丝分划板、5物镜对光螺旋、6目镜对光螺旋•十字丝分划板为一圆形平板玻璃，上面刻有相互垂直的细线，竖的细线称为纵丝，中间水平长横线称为横丝(也叫中丝)。纵丝用以精确瞄准目标，横丝用来读取水准尺上的读数。视距丝用于视距测量。•转动目镜对光螺旋可使十字丝清晰，转动物镜对光螺旋可使目标成像清晰。•望远镜视准轴C-C：物镜光心与十字丝交点的连线。观测时的水平视线就是视准轴水平时的延长线。一、AL25A型水准仪的基本构造(二)整平装置•整平装置能使水准仪获得水平视线。•1.水准器•(1)圆水准器•(2)反光镜(反光棱镜)•(3)圆水准器调整螺钉•（4）管水准器•（5）微倾螺旋•2.基座•(1)脚螺旋(3个)•(2)底板•(3)水平度盘•3.自动安平补偿器•交叉弹性吊丝悬挂梯形棱镜反光镜及圆水准器水平度盘指标线二、水准尺和尺垫(一)水准尺•水准尺一般用优质木材、铝合金或玻璃钢等伸缩性小、不易变形的材料制成。常用的水准尺有：•1.塔尺：一般由两节或三节套接而成，全长有3m和5m两种，尺的底部为零点。塔尺可以伸缩，便于携带。但是塔尺的尺面宽度越往上端越窄，野外风力大时较易弯曲，且接头处容易损坏，影响了尺长及测量精度，一般用于等外水准测量。•2.板尺:通常是长度为3m的双面尺，尺的一面称为黑面尺，另一面称为红面尺。双面尺应两根配对使用。黑面尺的低端起始读数都为0m，而红面尺的起始数字，一根为4.687m，一根为4.787m。二、水准尺和尺垫(二)尺垫•尺垫一般由铸铁或铁板制成，中间有一个突起的圆顶，下部有三个尖脚。•在水准测量时，将水准尺立于尺垫的圆顶上，可以防止水准尺下沉。•尺垫也可作为转点的标志。•转点：在水准测量中选定的临时立尺点，起传递高程的作用，这些点称为转点。三、水准仪的使用•DS3型水准仪的操作步骤：安置仪器，粗略整平，瞄准，精平与读数。•AL25A型自动安平水准仪的操作步骤：安置仪器，粗平，瞄准，读数。•(一)安置仪器打开三脚架，旋松脚架伸缩螺旋，伸开支脚到适当长度，旋紧伸缩螺旋，目估架头大致水平，稳定地架设到地面上。如果是松软的土地，需要踩实三脚架的尖脚。从仪器箱中取出水准仪放于架头上，适当旋紧中心连接螺旋，将仪器与三脚架连接起来。•(二)粗略整平简称粗平，即旋转脚螺旋使圆水准器气泡居中，使仪器竖轴竖直。操作方法如下：三、水准仪的使用(1)如果气泡在中线的左侧，用双手按箭头所指方向同时旋转脚螺旋①和②，使气泡向中间移动到圆水准器中线的位置。如果气泡在中线的右侧，则双手的旋转方向相反。(2)气泡到达第二图所示位置后，用左手按所指方向旋转脚螺旋③，使气泡居中(进入圆水准器中间的小圆圈)。如果气泡在第二图中红色虚线圆的位置，则左手旋转的方向相反。三、水准仪的使用圆水准器调整螺钉•要点：在粗平的过程中，气泡移动的方向与左手大拇指转动脚螺旋的方向一致。•用双手操作两个脚螺旋时，应同时向内或同时向外旋转，这样可加快气泡的移动速度。•粗平后，应通过反光镜查看气泡的位置，如不在中心，则需旋转脚螺旋进行调整。三、水准仪的使用(三)瞄准水准尺1.目镜调焦。将望远镜转向明亮处，转动目镜对光螺旋，使十字丝清晰。2.粗略瞄准。转动望远镜，利用粗瞄器瞄准水准尺。3.物镜调焦。转动物镜对光螺旋，使水准尺成像清晰。4.精确瞄准。转动水平微动螺旋，使十字丝的纵丝(竖丝)贴近水准的边缘或中央。5.消除视差。三、水准仪的使用视差•当观测者的眼睛在目镜端上下微动时，十字丝与目标影像有相对移动的现象称为视差。•产生的原因：目标的像与十字丝分划板不重合。•消除的办法：先把目镜调焦螺旋调好，使十字丝清晰；然后反复调整物镜对光螺旋。三、水准仪的使用(四)精平与读数•精平时，转动微倾螺旋，使符合水准气泡两个半边气泡吻合在一起。•读数时，应读取十字丝横丝与水准尺相交处的读数，并从下向上，从小到大读取，直接读米、分米、厘米，估读到毫米。课堂实训2-1水准仪的构造与使用一、目的熟悉水准仪的构造，初步掌握水准仪的使用方法。二、内容1.熟悉DS3水准仪的构造，主要部件的名称、作用及操作方法。2.练习水准仪的安置、粗平、瞄准和读数及高差计算的方法。三、仪器及工具•DS水准仪1台，水准尺1支，记录表格及笔。四、方法提示1.安置仪器后，对照实物说明各部件的名称、作用及使用方法。2.按照操作步骤进行，安置、粗平、瞄准、精平、读数。3.选择A、B两点，读取后视及前视读数，记录读数并计算高差。4.搬动仪器安置于另一位置，A、B两点位置不变，反复练习。课堂实训2-1水准仪的构造与使用五、注意事项1.水准尺要保持竖直，尺面要对正仪器。2.要消除视差，读取横丝读数，不要误读上丝或下丝。六、上交资料•每人上交一份实训报告。hAB=a-b第三节普通水准测量的方法•为科学研究、工程建设及测绘地形图的需要，我国已在全国范围内建立了统一的高程控制点，组成了高程控制网，并分成一、二、三、四共4个等级。以精度来说，一等最高，四等最低，低一级受高一级控制。•由于这些高程控制点的高程都是用水准测量的方法测定的，所以高程控制点也称为水准点，以BM表示。•为进一步满足园林工程勘测设计与施工和满足小范围地形测量的需要，以国家水准测量的三、四等水准点为起始点，再实施的水准测量称为普通水准测量，也称为等外水准测量。高程控制网第三节普通水准测量的方法一、一个测站的水准测量工作(一)测站水准测量工作在水准测量中，把安置水准仪的位置称为测站。1.安置仪器。尽量将仪器安置在两点中间，到两点距离大致相等。2.粗略整平。3.瞄准水准尺。4.读数与记录。5.高差与高程计算。【例2-1】假设HA=178.572m，观测得a=1.860m，b=1.413m，求B点的高程HB。解：hAB=a-b=1.860-1.413=0.447mHB=HA+hAB=178.572+0.447=179.019m第三节普通水准测量的方法(二)测站校核的方法•对每一站观测的数据进行校核，称为测站校核。•测站校核的常用方法有双仪高法和双面尺法。1.双仪高法。在同一测站上，用不同的仪器高度两次测定高差，两次仪器高度差大于10cm。当两次所测得的高差之差不超出±8mm时，符合精度要求，取两次高差的平均值作为该测站高差的结果，若超限则应重测。2.双面尺法。在同一测站上仪器高度不变，分别用水准尺的黑、红面各自测出两点之间的高差。若黑、红面算得的高差之差不超出±8mm，则取两次高差的平均值作为该测站的观测结果，否则应重测。第三节普通水准测量的方法二、复合水准测量在水准测量工作中，由于地面两点间距离较远或高差较大，安置一次仪器无法测出其高差，必须分段连续施测若干测站，把各站测得的高差累加取其代数和，才能得出两点间的高差，最后再由已知点高程推算出待测点的高程，这种水准测量方法称为复合水准测量。转点：在水准测量中选定的临时立尺点，起传递高程的作用，这些点称为转点，用TP表示。假设共安置了n次仪器，每安置一次仪器可测得一个高差hi，那么h1=a1－b1h2=a2－b2……=…………hn=an－bnh1+h2+…+hn=(a1+a2+…+an)－(b1+b2+…+bn)hAB=Σh=Σa－Σb二、复合水准测量【例2-2】下图是某一测段复合水准测量的观测实例示意图。设A点高程HA=48.268，求B点高程HB。将A点高程和图中数据填入计算表中。二、复合水准测量49.73149.26949.5990.554∑h=+0.909m∑a-∑b=+0.909mH终-H始=+0.909m0.5541.463∑b=6.982∑a=7.89149.1771.4230.8691.5470.1321.6791.3640.3301.6941.4120.3731.78548.8961.23648.2680.6281.864检核计算BMB4Ⅴ43Ⅳ32Ⅲ21Ⅱ1高程已知BMAⅠ－+前视后视备注高程/m高差/m水准尺读数/m点号测站普通水准测量手簿路线名称：BMA-BMB仪器型号：DS3日期：××年××月××月天气：晴观测者：×××记录者：×××检核计算者：×××计算无误三、水准路线成果校核•测站校核只能校核一个测站多测得的高差是否符合精度要求，对于一条水准路线来说，还不能证明它的总精度符合要求。随着测站数的增加和误差的积累，可能会使整体误差超限。因此还必须对整个水准路线的成果进行校核。•水准测量误差的容许范围(即精度要求)以fh容表示，如果测量的误差小于容许误差，则精度符合要求，否则需要查明原因，重新观测。•对于普通水准测量：fh容=±40mm(一般使用于平地观测)fh容=±12mm(一般使用于山地观测)其中L为水准路线长度的公里数，n为测站数。Ln水准路线的三种形式•1.附合水准路线：从已知的高程点出发，沿待测高程点进行水准测量，最后连测到(附合到)另一已知高程点上，这种路线称为附合水准路线。•2.闭合水准路线：从已知水准点A出发，沿着环形路线测定待测点高程，最后又回到起始水准点A上，这种路线称为闭合水准路线。•3.支水准路线：由已知水准点A开始，沿路线测定待测点的高程后，既没有回到起始水准点，也没有附合到其他已知水准点上，这种路线称为支水准路线。(一)附合水准路线1.计算高差闭合差如果观测过程中没有误差：Σh理=H终-H始由于测量误差的存在，实测的高差总和Σh测不等于理论值Σh理，其差值称为高差闭合差fh。fh=Σh测－Σh理=Σh测－(H终-H始)若高差闭合差在容许范围内，即|fh|≤|fh容|，就可以进行闭合差的调整，然后计算高程。(一)附合水准路线2.高差闭合差的调整