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水准测量的原理.doc
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水准测量的原理.doc
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水准测量的原理
一、几种常见的水准测量方法
1.几何水准测量(简称水准测量);
2.三角高程测量;
3.气压高程测量(物理高程测量)。
二、水准测量原理
水准测量是利用水平视线来求得两点的高差。例如图 2-1 中,为了求出 A、B 两点的
高差
AB
h
,在 A、B 两个点上竖立带有分划的标尺——水准尺,在 A、B 两点之间安置可提
供水平视线的仪器——水准仪。当视线水平时,在 A、B 两个点的标尺上分别读得读数 a
和 b,则 A、B 两点的高差等于两个标尺读数之差。即:
bah
AB
(2-1)
如果 A 为已知高程的点,B 为待求高程的点,则 B 点的高程为:
ABAB
hHH
(高差法) (2-2)
读数 a 是在已知高程点上的水准尺读数,称为“后视读数”;b 是在待求高程点上的水准
尺读数,称为“前视读数”。高差必须是后视读数减去前视读数。高差
AB
h
的值可能是正,也
可能是负,正值表示待求点 B 高于已知点 A,负值表示待求点 B 低于已知点 A。此外,高
差的正负号又与测量进行的方向有关,例如图 2-2 中测量由 A 向 B 进行,高差用
AB
h
表
示,其值为正;反之由 B 向 A 进行,则高差用
BA
h
表示,其值为负。所以说明高差时必须
标明高差的正负号,同时要说明测量进行的方向。
图 2-1
由图 2-1 可以看出,B 点高程还可以通过仪器的视线高程 H
i
来计算,即
H
i
=H
A
+a (2-3)
H
B
=H
i
-b (仪高法) (2-4)
三、转点、测站
当两点相距较远或高差太大时,则可分段连续进行,从图 2-2 中可得:
bahh
bah
bah
bah
AB
nnn
222
111
(2-5)
- 考试资料
- -
图 2-2
从公式 2-5 就可以看出来:
1.每一站的高差等于此站的后视读数减去前视读数;
2.起点到闭点的高差等于各段高差的代数和,也等于后视读数之和减去前视读数之
和。通常要同时用
h
和
ba
进行计算,用来检核计算是否有误。
图 2-2 中,我们把进行观测中每安置一次仪器观测两点间的高差,称为测站。立标
尺的点 1、2、…称为转点,那转点的特点:一、传递高程,转点上产生的任何差错,都会
影响到以后所有点的高程;二、既有前视读数又有后视读数,它们在前一测站先作为待求
高程的点,然后在下一测站再作为已知高程的点。
当然水准测量的目的不是仅仅为了获得两点的高差,而是要求得一系列点的高程,例
如测量沿线的地面起伏情况。
§2-2 水准仪和水准尺
水准仪
水准仪是进行水准测量的主要仪器,它可以提供水准测量所必需的水平视线。目前通
用的水准仪从构造上可分为两大类:即利用水准管来获得水平视线的水准管水准仪,其主
要形式称“微倾式水准仪”;另一类是利用补偿器来获得水平视线的“自动安平水准仪”。此外,
尚有一种新型水准仪——电子水准仪,它配合条纹编码尺,利用数字化图像处理的方法,
可自动显示高程和距离,使水准测量实现了自动化。
我国的水准仪系列标准分为 DS
05
、DS
1
、DS
3
和 DS
20
四个等级。D 是大地测量仪器的
代号,S 是水准仪的代号,均取大和水两个字汉语拼音的首字母。角码的数字表示仪器的
精度。其中 DS
05
和 DS
1
用于精密水准测量,DS
3
用于一般水准测量,DS
20
则用于简易水
准测量。
DS
3
微倾式水准仪的构造
在一般水准测量中使用较广的 DS
3
型微倾式水准仪,它由下列三个主要部分组成:
望远镜 它可以提供视线,并可读出远处水准尺上的读数。
测量仪器上的望远镜还必须有一个十字丝分划板,它是刻在玻璃片上的一组十字丝,
被安装在望远镜筒内靠近目镜的一端。水准仪上十字丝的图形如图 2-5 所示,水准测量
中用它中间的横丝或楔形丝读取水准尺上的读数。十字丝交点和物镜光心的连线称为视准
轴,也就是视线。视准轴是水准仪的主要轴线之一。
- 考试资料
- -
(a) (b)
图 2-5
为了能准确地照准目标或读数,望远镜内必须同时能看到清晰的物像和十字丝。为此
必须使物像落在十字丝分划板平面上。为了使离仪器不同距离的目标能成像于十字丝分划
板平面上,望远镜内还必须安装一个调焦透镜。观测不同距离处的目标,可旋转调焦螺旋
改变调焦透镜的位置,从而能在望远镜内清晰地看到十字丝和所要观测的目标。
望远镜的性能衡量指标:放大率、分辨率、视场角、亮度等
水准器 用于指示仪器或视线是否处于水平位置。
水准器是用以置平仪器的一种设备,是测量仪器上的重要部件。水准器分为管水准器
和圆水准器两种:
(1) 管水准器 又称水准管,是一个封闭的玻璃管,管的内壁在纵向磨成圆弧形,其半
径可自 0.2m 至 100m。管内盛酒精或乙醚或两者混合的液体,并留有一气泡(图 2-6)。
管面上刻有间隔为 2mm 的分划线,分划的中点称水准管的零点。过零点与管内壁在纵向
相切的直线称水准管轴。当气泡的中心点与零点重合时,称气泡居中,气泡居中时水准管
轴位于水平位置。
图 2-6
为了提高气泡居中的精度,在水准管的上面安装一套棱镜组(图 2-7),使两端各有半
个气泡的像被反射到一起。当气泡居中时,两端气泡的像就能符合。故这种水准器称为符
合水准器,是微倾式水准仪上普遍采用的水准器。
图 2-7
(2)圆水准器 是一个封闭的圆形玻璃容器,顶盖的内表面为一球面,半径可自 0.12m
至 0.86m,容器内盛乙醚类液体,留有一小圆气泡(图 2-8)。容器顶盖中央刻有一小圈,
小圈的中心是圆水准器的零点。通过零点的球面法线是圆水准器的轴,当圆水准器的气泡
- 考试资料
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