水准仪测量高程的方法与步骤
内容:理解水准测量的基本原理;掌握 DS3 型微倾式水准仪、自动安平水准仪的构造特点、水准尺与尺垫;掌握水准仪的使用及检校方法;掌握水准测量的外业实施(观测、记录与检核)及内业数据处理(高差闭合差的调整)方法;了解水准测量的注意事项、精密水准仪与电子水准仪的构造及操作方法。
重点:水准测量原理;水准测量的外业实施及内业数据处理。
难点:水准仪的检验与校正。
§2、1 高程测量( Height Measurement )的概念
测量地面上各点高程的工作 , 称为高程测量。高程测量根据所使用的仪器与施测方法的不同,分为:
(1)水准测量 (leveling)
(2)三角高程测量 (trigonometric leveling)
(3)气压高程测量 (air pressure leveling)
(4)GPS 测量 (GPS leveling)
两拨§2、2 水准测量原理
一、基本原理
水准测量的原理就是利用水准仪提供的“水平视线”,测量两点间高差,从而由已知点高程推算出未知点高程。
a —— 后视读数 A —— 后视点
b —— 前视读数 B —— 前视点
1、A 、 B 两点间高差:
2、测得两点间高差 后,若已知 A 点高程 ,则可得B点的高程:。
3、视线高程:
4、转点 TP(turning point) 的概念:当地面上两点的距离较远,或两点的高差太大,放置一次仪器不能测定其高差时,就需增设若干个临时传递高程的立尺点,称为转点。
二、连续水准测量
如图所示,在实际水准测量中, A 、 B 两点间高差较大或相距较远,安置一次水准仪不能测定两点之间的高差。此时有必要沿 A 、 B 的水准路线增设若干个必要的临时立尺点,即转点(用作传递高程)。根据水准测量的原理依次连续地在两个立尺中间安置水准仪来测定相邻各点间高差,求与得到 A 、 B 两点间的高差值,有:
h 1 = a 1 － b 1
h 1 = a 1 － b 1
h 2 = a 2 － b 2
……
……
则: h AB = h 1 + h 2 +…… + h n = Σ h = Σ a － Σ b
结论: A 、 B 两点间的高差 等于后视读数之与减去前视读数之与。
§ 2、3 水准仪与水准尺
一、水准仪 (level)
如图所示,由望远镜、水准器与基座三部分组成。
DS3 微倾式水准仪 自动安平水准仪
1、望远镜 (telescope) ——由物镜、目镜与十字丝(上、中、下丝)三部分组成。
2、水准器 (bubble) 有两种:
圆水准器 (circular bubble) ——精度低,用于粗略整平;水准管 (bubble tube) ——精度高,用于精平。
特性:气泡始终位于高处,气泡在哪处,说明哪处高。
3、基座 (tribrach)
二、水准尺 (leveling staff)
水准尺主要有:单面尺、双面尺与塔尺。
1、尺面分划为 1cm ,每 10cm 处( E 字形刻划的尖端)注有阿拉伯数字。
2、双面尺的红面尺底刻划:一把为 4687mm ,另一把为 4787mm 。
三、尺垫 (staff plate)
放置在转点上,为防止观测过程中水准尺下沉。
四、 水准仪的使用
操作程序:粗平——瞄准——精平——读数
(一)粗平——调节脚螺旋,使圆水准气泡居中。
1、方法:对向转动脚螺旋 1 、 2 ——使气泡移至 1 、 2 方向的中间——转动脚螺旋 3 ,使气泡居中。
2、规律:气泡移动方向与左手大拇指运动的方向一致。
(二)瞄准
1、方法:先用准星器粗瞄,再用微动螺旋精瞄。
2、视差
概念:眼睛在目镜端上下移动时,十字丝与目标像有相对运动。
产生原因:目标像平面与十字丝平面不重合。
消除方法:仔细反复交替调节目镜与物镜对光螺旋。
(三)精平
1、方法:如图所示微倾式水准仪 (tilt level) ,调节微倾螺旋,使水准管气泡成像抛物线符合。
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