(武汉大学)数字测图原理与方法课件-第四章

数字测图原理与方法

数 字 测 图 原 理 与 方 法

数字测图原理与方法第四章 水准测量和水准仪

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武汉大学测绘学院

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第4章 水准测量和水准仪 章数 字 测 图 原 理 与 方 法

4.1 水准测量原理与方法 4.2 水准仪和水准尺 4.3 水准测量外业施测 4.4 水准测量的误差分析 4.5 水准仪的检验和校正

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第4章 水准测量和水准仪 章 数 字 测 图 原 理 与 方 法4.1.1 水准测量原理

4.1 水准测量原理与方法水准测量是测定地面点高程的主要方法之一.水准测量是使用水准仪和水准尺, 根据水平视线测定两点之间的高差,从而由已知点的高程推求未知点的高程.

H B = H A + h AB设水准测量的 前进方向是由A点向 B点,则规定A点为 后视点,其水准尺 读数为a,称为后视 读数;B点为前视点, 其水准尺读数为b, 称为前视读数.则A, B两点间的高差为

h AB = a bH B = H A + ( a b)

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第4章 水准测量和水准仪 章 数 字 测 图 原 理 与 方 法

4.1 水准测量原理与方法

为了避免计算高差时发生正,负号的错误,在书写高差时必须注意下标的写法. 例如hAB是表示由A点至B点的高差;而hBA表示由B点至A点的高差,即

hAB = hBA

直接利用高差hAB计算B点高程的方法称为高差法 高差法. 高差法 利用仪器视线高程Hi计算B点高程的方法称为视线高法. 视线高法. 视线高法

Hi = HA+a HB=HA+(a-b)=Hi-b当安置一次水准仪,根据一个已知高程的后视点,需求出若干个未知点的高程时, 用上式计算较为方便,这在建筑工程中经常用到.

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第4章 水准测量和水准仪 章4.1.2 水准测量方法

4.1 水准测量原理与方法

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如果两点之间的距离较远,或高差较大时,仅安置一次仪器便不能测得它们的高 差,这时需要加设若干个临时的立尺点,作为传递高程的过渡点,称为转点.每安置 一次仪器,称为一个测站 .

高差hAB由下式算得:

h AB = (a1 b1 ) + (a 2 b2 ) + + (a n +1 bn +1 ) =

∑ (a b) = ∑ a ∑ b1 1 1

n +1

n +1

n +1

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第4章 水准测量和水准仪 章 数 字 测 图 原 理 与 方 法4.1.3 地球曲率和大气折光的影响

4.1 水准测量原理与方法

为了讨论地球曲率对水准尺上读数的影响,现把水准面看作圆球面.地球曲率 对水准尺上读数的影响分别用 p1,p2表示(称为球差改正). 由于大气折光的影响,实际视线不是水平直线,而是曲线.实际视线的形状十 分复杂,但当视线不太长时,可将其当做圆弧看待.大气折光的影响分别用f1, f2表 示(称为气差改正).

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第4章 水准测量和水准仪 章 数 字 测 图 原 理 与 方 法

4.1 水准测量原理与方法

4.1.3.1 地球曲率对一根水准尺上读数的影响设通过仪器中心I的水准面的半径为R,仪器至水准尺的弧长为S,仪器至水准 尺的切线长为t

,地球曲率对水准尺上读数的影响为p.得

S2 p= 2R4.1.3.2 大气折光对一根水准尺上读数的影响k R′ R k 设弯曲视线的曲率为 R' = ,此处k为折光系数.由于R′远远大于R,故k小于1, K 通常取平均值 k=0.11

R

S2 S2 =K f = R 2R 2( ) K地球曲率与大气折光对读数的联合影响用r表示,称为球气差改正,简称两差改正.

目录

hAB = (a b) (r1 r2 )

S2 r = p f = (1 K ) 2R

h AB = (a + f1 p1 ) (b + f 2 p 2 )当前,后视距离相等时,r1与r2互相抵消.

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第4章 水准测量和水准仪 章4.2 水准仪和水准尺

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4.2.1水准仪的基本部件水准仪系列型号 每千米往返测高差中 数偶然中误差 主要用途 DS05 ≤0.5mm DS1 ≤1mm DS3 ≤3mm DS10 ≤10mm

国家一等水准测量 及地震监测

国家二等水准 测量及其他精 密水准测量

国家三,四等水 准测量及一般工 程水准测量

一般工程水准测量

下图为一种S3微倾式水准仪的外形和各部件名称.它主要由望远镜,水准器和基座三 部分组成.

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第4章 水准测量和水准仪 章 数 字 测 图 原 理 与 方 法1.

4.2 水准仪和水准尺

4.2.2 测量望远镜的构造及其成像和瞄准原理

物镜;2.目镜;3.调焦透镜;4.十字丝分划板;5.物镜调焦螺旋; 6.目镜调焦螺旋;7.十字丝放大像

观测者的眼睛作上,下(或左,右)移动,若发觉目标像与十字丝之间有相对移 动,这种现象称为"视差". 消除视差的方法

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第4章 水准测量和水准仪 章4.2.3 水准器及其灵敏度

4.2 水准仪和水准尺

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4.2.3.1 水准管

水准管的零点 水准管轴 气泡居中 水准管分划值τ 水准管上两相邻分划线间 的圆弧(弧长为2mm)所对的圆心角,

τ ′′ =

2 ρ ′′ R

4.2.3.2 圆水准器圆心O是圆水准器的零点,通过零点和球心的连线(点的法 线),称为圆水准轴.目录

当气泡居中时,圆水准轴就处于铅垂位置.可使水准仪的 纵轴大致处于铅垂位置

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第4章 水准测量和水准仪 章4.2.4 带有光学测微器装置的水准仪

4.2 水准仪和水准尺

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S1型水准仪

N3精密水准仪

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第4章 水准测量和水准仪 章 数 字 测 图 原 理 与 方 法4.2.5 自动安平水准仪 4.2.5.1 自动安平水准仪的原理

4.2 水准仪和水准尺

1)在光路中装置—个"补偿器".使光线偏转而通过十字丝交点

f α = s β

β = 4α

适当地选择补偿器的位置,可使水平光线正好通过十字丝的交点.

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第4章 水准测量和水准仪 章 数 字 测 图 原 理 与 方 法 2)移动十字丝的"补偿"装置

4.2 水准仪和水准尺

视准轴始终是铅垂位置, 两个反光镜构成45度角, 视准轴经两次反射后射出望远镜的光 线必是水平光线.因此十字丝交点上始终 得到水平视线的渎数.

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第4章 水准测量和水准仪

章4.2.5.2 补偿器的补偿原理

4.2 水准仪和水准尺

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补偿器的具体结构类型有多种,但一般均采用吊挂光学零件的方法,借助重力的 作用达到视线自动补偿的目的.端 B 目镜 物镜端 A

α

γ

α

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第4章 水准测量和水准仪 章4.2.5.3 阻尼器

4.2 水准仪和水准尺

数 字 测 图 原 理 与 方 法(a) 空气阻尼器摆动杆 气缸体 小孔 活塞P摆动杆 磁铁 金属薄板

(b) 磁阻尼器

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第4章 水准测量和水准仪 章 数 字 测 图 原 理 与 方 法4.2.6水准尺和尺垫

4.2 水准仪和水准尺

区格式木质双面水准尺 因瓦水准尺 尺垫与尺桩