[分享]水准仪操作指南及原理,详细!

发表于2019-11-19    285人浏览    1人跟帖    总热度:812  

水准仪操作指南及原理,详细!_1
水准仪操作指南及原理,详细!_2
DS3型水准仪的构造
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S3型水准仪的构造

一、水准测量原理
1. 水准测量基本原理
目的:测定两点的高差
仪器:水准仪
原理:利用水准仪提供的水平视线对竖立在两点之间的水准尺进行观测,并通过其中一个点(M点)的高程推算另一个点(N点)的高程。
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2. 水准测量观测方法
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 (1)高差法:在M、N两点间安置水准仪,在M、N两点分别竖立水准尺,利用水准移的水平视线分别读取M点、N点上的读数a、b,则两点的高差为


a:后视读数(后视观测读数);
b:前视读数(前视观测读数)。
M:后视点
N:前视点

(2)视线高法(单站多测法)
安置一次仪器可以测算多个点高程的方法。首先算出水准仪的视线高程Hi,然后分别计算出各个点的高程:
bj为第j个前视点的读数,Hj为第j个前视点的高程。
这种方法常用于路线纵断面测量。
3. 连续水准测量(路线水准测量) 
应用前提:两待测点之间距离较远、高差较大,或中间有障碍。
方法:加设若干个临时立尺点(称为转点ZD),依此测定相邻两个点的高差,取各高差的代数和即得到起终两个点的高差。
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则M、N两点的高差为 
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4. 提高精度的观测方法
“中间法”观测:各测站前、后视线长度大致相等

二、水准仪
1. 水准仪:提供水平视线(平行大地水准面)的设备
2. 水准仪类型:
(1)微倾式水准仪  
(2)自动安平水准仪 
(3)电子水准仪
3. 水准仪的表示方法(国产仪器)
DSn:D表示大地测量S表示水准仪,n为数字表示仪器精度,数值n越小,表示仪器精度越高。如DS0.5,,表示每公里往返测量高差中数的偶然中误差小于或等于0.5mm。
4. 常用水准仪的等级划分及主要用途
5.  水准仪的主要结构组成
主要为三部分:
(1)望远镜     (2)水准器      (3)基座
其中望远镜为主要组成部分。下图为WILD NAK-0X型水准仪
6.  望远镜组成及其成像原理
望远镜由物镜、目镜、对光凹透镜和十字丝四个主要部分组成。
成像原理:目标经过物镜和对光凹透镜的作用,在镜筒内造成倒立、缩小的实像,通过调节对光凹透镜,就可以使像清晰地成在十字丝平面上。
(望远镜的放大倍数)
目镜的作用:放大,人眼经过目镜,可以看到目标的小实像与十字丝一起放大了的虚像。
十字丝的作用:提供照准目标的标准。其中心交点和物镜光心的连线称为视准轴,即视线。玻璃片上的上、下短丝称为视距丝。水准测量就是当视线水平时,用中间横丝截取水准尺读数。
视准轴:十字丝中央交点和物镜光心的连线 (水准仪四条轴线之一)
竖轴:望远镜底部与基座相连的轴的中心线。(水准仪四条轴线之一)
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7. 水准器
(1)水准器的用途:
衡量视线是否水平、竖轴是否铅垂的标志。
(2)水准器种类:水准盒及水准管
水准盒用于粗调整平,水准管则用于精密整平。
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(3)水准盒轴线:
水准盒顶面中心(水准盒零点)的球面法线(水准仪四条主要轴线之一)。
(4)水准管轴线:
过水准管圆弧中心点(水准管零点)与顶面圆弧内壁相切的直线(水准仪四条主要轴线之一)。
(5)水准器灵敏度:
用分划值表示,即当气泡移动2mm时,水准盒(管)轴相应倾斜的角度。
8.水准尺
用途:用于水准测量的目标点观测
种类:塔尺和板尺两种。塔尺是可以伸缩的,塔尺一般长3米,由三节组成。板尺一般2米。
水准尺的刻度与标注:

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精度比较:板尺精度高于塔尺。
用    途:板尺一般常用于三、四等水准测量,而塔尺则用于等外水准测量。 
使用注意事项:使用前应认清尺子刻划线与数字之间的位置关系,是否为正、倒数字,尺底的数值。对于塔尺,当使用两节以上时应注意两节接口位置是否对准、卡簧是否卡住。

三、水准仪使用方法
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注意:如何辨别及消除视差?
用脚螺旋整平仪器
视差存在的根本原因:目标像和十字丝分划板不重合!
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四、水准测量的实施
1.水准点及其选择
水准测量必须要有已知水准点(即其高程已知的点,用BM表示,如BM0、BM1等)
水准点选择:结合测区内水准点的分布情况、被测点的分布以及地形地势情况、所采取的路线形式选择。
水准点类型:永久性和临时性
水准点制成:依永久性及临时性水准点而制做。

2. 水准路线布置
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附合水准路线
(3)支水准路线:从一水准点出发,沿线测量各待定点,其线路既不闭合到原来的已知点,也不附合到另一已知点。而是通过往返观测来检查观测差。理论上往返高差应为绝对值相等而符号相反。

(4)结点水准网:由若干条单水准路线相互连接而成的图形。可分为附合水准网及独立水准网。



3.  水准测量施测
(1)观测与记录:采用连续水准路线测量方法进行测量。点与点之间的距离大小取决于通视条件、读数清晰度以及保证视线在尺子范围内,一般为50~100米。注意:待测点必须要立尺观测。对每一测站分别记录后视读数及前视读数。
注意:记录方法
(2)测量结果校核
1)计算校核:检查计算结果有无错误:高差计算结果;采用公式是否正确等。
2)测站校核:对每一站的观测和记录都及时地在现场进行校核。校核方法有:变动仪器高法、双面尺法或双仪器法;
3)路线校核:根据计算的闭合差,与规定的允许误差比较,判断观测精度是否合格。
   
平地
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 (L 为水准路线总长度km)

山地
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(n为测站总数)

4.  水准测量的高程计算
(1)高差闭合差计算
计算闭合差及闭合差允许值,写在“路线校核”栏内。
(2)高差闭合差分配及高程计算
当导线闭合差满足技术要求时,可进行闭合差分配。分配的原则:改正数v与测站数n(或路线长度L)成正比,与闭合差反号,即
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各点高程值                                       

H0:已知点的高程,Hi为改正前的高程值。


五、水准测量的误差来源及削减措施
六、水准仪校验
水准仪轴线几何关系
  1. 水准盒轴平行竖轴
  2. 十字丝横丝垂直竖轴
  3. 水准管轴平行视准轴

检验方法:
  1. 检验水准盒轴与竖轴是否平行:调平水准盒气泡居中,然后旋转望远镜180度,若气泡依然居中则两轴平行。
  2. 检验十字丝横轴与竖轴是否垂直:将十字丝横丝左端对准某一目标,旋转水平微动螺旋使目标移到十字丝的右端,若目标依然位于十字丝横丝上则表明两轴垂直。
  3. 检验水准管轴是否平行视准轴:在已知高差的两点间架设仪器,并使仪器距两点之间的距离悬殊,首先在其中一个点立尺观测读数a,并根据a计算出仪器对另一点的应该读数b。然后对其进行观测读数得b’,利用b’、b及两测点之间的距离DMN可以计算出两轴线的夹角γ  (单位为秒) ,  若γ 大于20秒  不平行。

七、其它用于水准测量的仪器
1.精密水准仪
光学测微器+精密水准尺
2.自动安平水准仪
自动补偿装置,补偿视准轴出现轻微倾斜带领的误差。
3.电子水准仪(数字水准仪)
分光镜和探测器+条纹编码标尺+图象处理电子系统。自动读数、记录和计算。
4.激光水准仪
激光发射器,测定激光双程走时计算两点间的距离。
5.全站测量仪
光学理论+几何理论+计算机理论+计算方法。可在一个测站上同时测角(水平角和竖直角)和测距(斜距、水平距离和高差),并能自动计算出待测点的三维坐标。

本文来源:水利水电资料库
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 发表于2019-11-19   |  只看该作者      

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