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《土木工程测量》第02章水准测量原理
第二章 水准测量 内容提要: §2-1 水准测量概述 §2-2 水准测量原理 §2-3 微倾式水准仪和水准尺 §2-4 水准测量的方法 §2-5 微倾式水准仪的检验和校正 §2-6 水准测量的误差分析 高程测量概念(Height Measurement) 根据已知点高程,测定该点与未知点的高差,然后计算出未知点的高程的方法。 水准点(Bench Mark) 通过水准测量方法获得其高程的高程控制点,称为水准点,一般用BM表示。有永久性和临时性两种。 §2-2 水准测量原理 2、距离较远或高差较大时高差计算: §2-3 微倾式水准仪和水准尺 1、望远镜(telescope) 十字丝分划板是用来准确瞄准目标用的,中间一根长横丝称为中丝,与之垂直的一根丝称为竖丝,在中丝上下对称的两根与中丝平行的短横丝称为上、下丝(又称观距丝)。 水准器用于置平仪器。水准器有管水准器(bubble tube)和圆水准器(circular bubble)两种。 圆水准器(circular bubble) :用于整平。 水准管(bubble tube) : 用于精平。 符合气泡对中 (2) 圆水准器 圆水准器的分划值,是顶盖球面上2mm弧长所对应的圆心角值,水准仪上圆水准器的角值为8′至15′(R=0.46~0.86m)。 圆水准器用于粗略整平仪器。 制造水准仪时,使圆水准器轴平行于仪器竖轴。旋转基座上的三个脚螺旋使圆水准气泡居中时,圆水准器轴处于竖直位置,从而使仪器竖轴也处于竖直位置。 二、水准尺和尺垫 水准尺(leveling staff) 水准尺分为直尺、塔尺和折尺,其中直尺又分单面分划和双面分划两种。 尺垫(staff plate) 放在转点上,以防水准尺下沉。 三、微倾式水准仪的使用 操作程序:联结—粗平—瞄准—精平—读数 1.安置水准仪 首先打开三脚架,安置三脚架要求高度适当、架头大致水平并牢固稳妥,在山坡上应使三脚架的两脚在坡下一脚在坡上。然后把水准仪用中心连接螺旋连接到三脚架上,取水准仪时必须握住仪器的坚固部位,并确认已牢固地连结在三脚架上之后才可放手。 2、粗平 粗平即粗略整平仪器。旋转脚螺旋使圆水准气泡居中,仪器的竖轴大致铅垂,使望远镜的视准轴大致水平。 (1)不论圆水准气泡在任何位置,先用任意两个脚螺旋使气泡移到通过圆水准器零点并垂直于这两个脚螺旋连线的方向上,如图(a)所示,如此可使仪器在这两个脚螺旋连线的方向处于水平位置。 图形:粗平的操作方法示意图 (2)然后单独用第三个脚螺旋使气泡居中,如图(b)所示如此使原两个脚螺旋连线的垂线方向亦处于水平位置,从而使整个仪器整平。如仍有偏差,可重复以上两步操作。 3、 瞄准 1.方法:先用准星器粗瞄,再用微动螺旋精瞄。 2、步骤 瞄准水准尺的操作由目镜对光、粗瞄、物镜对光、精瞄四个步骤组成,同时应注意消除视差。 (1)目镜对光:将望远镜对向明亮处,转动目镜调焦螺旋,使十字丝清晰; (2)粗瞄:松开照准部的制动螺旋,利用望远镜上的准星从外部瞄准水准尺,再旋紧制动螺旋; (3)物镜对光:旋转物镜调焦螺旋使尺像清晰,也就是使尺像落到十字丝平面上。 (4)精瞄:旋转微动螺旋使十字丝的竖丝对准水准尺。 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:反复交替调节目镜和物镜对光螺旋。 4、精平 5、读数 精平后,用十字丝的中丝在水准尺上读数。 1.方法:用十字丝中间的横丝读取水准尺的读数。从尺上可直接读出米、分米和厘米数,并估读出毫米数,每个读数必须有四位数。 米、分米看尺面上的注记,厘米数尺面上的格数,毫米估读。 2.规律:读数在尺面上由小到大的方向读。故仪器若成倒像的,从上往下读;若成正像,即从下往上读。 实验一 S3水准仪的认识与使用 任务: 熟悉水准仪的结构及操作方法 每人测二组数据,计算h判断高低。 方法: 两人立尺相距大约50m ,两人操作水准仪,水准仪立在两尺的中间,,测完两组数据之后互换。 注意事项: (1)服从老师安排,遵守实验室纪律; (2)领仪器时组长签名; (3)注意仪器安全,装箱要到位,上锁; (4)立尺时o点在下; (5)仪器与尺垫不要放在松软的地上,以防误差过大。 实验二 两点高差往返测量 一、问题:两点相矩较远,需多站连续观测 二、要求:1、掌握水准测量的方法 2、正确选择转点 三、测法: 1、实验任务 任选AB两点(注意位置),求B点高程 (假定) 往测
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