第五章精密水准测量和高程传递.pptVIP

第五章 精密水准测量和高程传递 精密水准测量 科技进步→高程测量精度要求提高→精密水准测量 应用范围：科学研究（地震监测、海底变化等） 工程领域（设备安装，如：高能加速器、核电 站等；精密工程、交通干线等） 高精度仪器、设备和先进的测量方法 跨江→测距三角高程 跨海→GPS水准法 高程传递→标高法、光电测距法 精密水准测量仪器 “左准绳，右规矩”→古代测定水平和取直的工具（立木作标记） 水准测量精度影响因素：置平、照准精度、标尺分化 标志 20世纪30年代→瑞士威尔特厂→N3水准仪 20世纪50年代→自动安平水准仪 20世纪80年代末→瑞士威尔特厂→数字水准仪NA2000 精密水准测量仪器 数字水准仪 精密水准测量仪器 精密水准测量仪器 数字水准仪主要有主机和条码标尺两部分组成 精密水准测量仪器 条码标尺：一般由宽度相等或不等的黑白条码按某种编 码规则进行有序排列而成（是各种数字水准仪的不同的关键） 主机：提供水平视线、自动补偿的机械部件和光学部件 目镜、物镜、补偿器、分光棱镜 数字部分操作控制、数据处理、显示、存储等 CCD传感器、数据处理软件、键盘显示器等 精密水准测量仪器 数字水准仪测量工作原理 在一定倾斜视线范围内利用仪器内部补偿器 进行自动调平 水准尺上某一段编码成像在望远镜中，经过 CCD传感器处理 仪器内部存储编码相比较分析对比，获得水平视线高的读数，通过光电二极管将电子信息转为测量信息 显示出来 精密水准测量仪器 数字水准仪（索加）编码原理 1 条码宽度分别为3mm、4mm、7mm、8mm、11mm、12mm；条码之间的中心距离为16mm 2 采用6进制和3进制编码，同时满足两种进制编码要求 3 将编码信息存入内存，供数据处理使用 精密水准测量仪器 解码→编码信号转换为测量信号 →将水准尺的伪随机码存入仪器内存中，作为基准信号 →标尺条码经过望远镜成像，在CCD传感器上形成测量信号 垂直放大率d， d=G/lm G 为标尺上相邻条码距离，lm为仪器内部伪条码距离 索加水准仪中l为8mm 根据数字水准仪成像原理：视距 s ，s=d*f （视距测量中D=Kl，相互对应） 精密水准测量仪器 视线高的计算方法 精密测量出每个条码所占的像素，计算出垂直放大率d 依3进制编码规则确定测量条码所代表的数字编码 与仪器内部存储的编码进行比较，得出每个标尺条码 的标尺高度得到初测值 根据式： h=d*b（精测值） b为第i个条码至电子视准轴的距离 取n个条码测量的平均值作为最后的测量结果 流体（液体）静力水准仪原理 原理：液体静力水准测量也称连通管测量，它是利用 相互连通的液面，在静力平衡时处于同一个水 准面而进行高程测量的方法 特点：测量精度高，可自动化测量。 应用领域：变形监测（大坝、核电站永久性观测的建筑物）以及很难进行水准测量或自动化观测要求场所。 流体（液体）静力水准仪原理 仪器形式：固定式或移动式仪器（移动式静力水准仪 适用于施工期测量，固定式静力水准仪适 用于竣工后构筑物的变形观测）。 测读方法：目视法、目视接触法、电子接触法和光电 记录法等（各种流体静力水准仪的结构 本质上的区别仅在于测定和读取连通管 中液面位置的方法不同）。 流体（液体）静力水准仪原理 流体（液体）静力水准仪原理 东江水力发电厂液体静力水准测量 精密水准仪的误差源及鉴定 数字水准仪的误差源 1 与主机有关的误差源 a 圆水准器位置不正确误差（水平面倾斜） b 补偿器误差：安置误差、滞后误差、剩余误差、磁致误差（自动安平问题导致水平视线倾斜） C 视准轴i角误差 D十字丝分划板竖丝与CCD传感器焦线不一致性误差 精密水准仪的误差源及鉴定 2 与条码尺有关的误差 a 尺底面误差 b 水准尺分化误差 3 与光电读数有关的误差 a 最小读数和进位误差 B 读数误差 精密水准测量测的实施 前期准备工作： 制定工作计划 （1）确定水准测量路线：根据精密水准测量特点以及地貌等