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水準測量的原理 (维基百科)

水 準 儀  (維基百科,自由的百科全書)

水準儀,俗稱平水鏡,是一種測量工具,主要用於工地,用作量度水平面之用。

水準儀主要部份為望遠鏡,鏡的底部連著一個轉盤,使其能夠360度旋轉。轉盤之下有一塊三角板,板與盤之間的三角形位置,有三顆螺絲可以旋轉,用以調校望遠鏡的水平面。望遠鏡之上,有一個球面水平尺,可以初部粗略地調較水平面,還有小形水平尺較正水平面。


  

水準測量

§2-1 水準測量的原則
一、原理
利用水準儀建立一條水準視線,並於立在A,B兩點的水準尺上截取讀數a,b,則兩點高差
若A點高程已知,則稱為後視讀數,——前視讀數。
二、高程計算法
1、高差法
利用高差計算高程的方法
2、視線高程法
利用視線高程計算高程的方法
三、連續水準測量
當A、B兩點高差較大的相距較遠時,安置一次儀器不能測定兩點間的高差,可在沿A到B的水準路線中間增設ZD,依次連續地在兩個立尺點中間安置水準儀來測定各點間的高差,最後取各個測點的代數和。
轉點的概念
定義:起傳遞高程作用的臨時立尺點
特點:其上有兩個讀數,臨時選點
 
§2-2  光學水準儀及其操作
一、光學水準儀的構造
1、望遠鏡
1)組成;物鏡、目鏡、調焦速鏡,十分絲分劃板
2)作用:用來瞄準遠處目標和提供水準視線進行讀數。
視准軸——物鏡光心與十字絲交點的連線
放大率;從望遠鏡內所看到目標影像的視角與觀測者直接用眼睛觀察該目標的視角之比,一般約 20~30倍左右。
3)使用
目鏡對光——十字絲成像清晰
物鏡對光——目標成像清晰
清除視差——對光完成後,眼睛在目鏡後上下移動時,
目標和十字絲之間產生相對移動
現象:讀數上下晃動
原因:物象未成在十字絲平面上
清除方法:目鏡、物鏡仔細對光
2、水準器
1)水準管
零點:縱向圓弧的中心
LL:過零點與水準管圓弧相切的直線
水準管分劃值,水準管上相鄰兩分劃之間圓弧所對的圓心   角,即氣館每移動一格(2mm),水準管軸傾斜的角值,
成反比,則靈敏度越高。
作用:精平視線(只在LL方向氣泡居中)
2)符合水準器
由水準管和安置在上的一組符合棱鏡組成
作用:提高氣泡居中的精度
左邊氣泡移動的方向與右手大拇指移動方向一致
3)圓水準器
零點:氣泡居中的標誌
:過零點的法線
:氣泡以零點為圓心,向任意方向偏移2mm,水準器傾斜的角值,
作用:粗平儀器(氣泡在任一方向居中)
3、基座
軸座、腳螺旋,連接板組成
二、水準尺、尺墊
塔尺
直尺(雙面尺、單面尺)
黑面:(主尺)一致
紅面:(輔尺)
尺墊:生鐵鑄成,上部有半球狀的突出部分,用在傳遞高程作用的轉點上
三、水準儀的使用
1、粗平:調腳螺旋使用水準氣泡居中,豎曲船直
2、氣泡在左手大拇指移動方向一致
2、瞄準目鏡對光准量、照門、尺規三點一線
物鏡對象
3、精平
4、讀數
 
§2-3 水準測量的方法及成果整理
一、水準點
用水準測量的方法建立的高程控制點(BM)
均勻分佈在全國各地,起控制高程的作用
長期保留設地面標誌
二、水準路線
1、閉合
2、附合
3、支水準
三、水準測量的方法
1、觀測程式
2、表格記錄計算
鉛筆記錄,不准塗改,不准橡皮,不准轉抄
 

測站
測點
後視
前視
高差
1
A
1.625
 
0.628
2
 
1.784
0.997
0.573
3
 
0.660
1.211
-0.311
4
 
1.444
0.971
0.442
 
B
 
1.002
 
 
 
5.513
4.181
1.332

四、水準測量的校核
1、測站校核
檢查一個測站的錯誤,一個測站只測一次高差,高差是否正確無法知道,對一個測站重複效差的測定
變更儀高法
雙儀器
雙面尺
後紅=後黑+K
前丘=前黑+K
h丘=h黑
2、計算校核
用計算高差的總和檢驗各站高差計算是否正確。
3、成果校核
是水準測量消除錯誤,提高最後成果精度的重要措施
由於測量誤差的影響,使水準路線的實測效益與應有值不符,其差值稱閉合差。
閉合差=觀測值-理論值(真值、高精度值)
閉合:
附合:
支水準:
容許誤差:計算所得高差閉合差應在規定的容許範圍內,認為精度合格,
普通水準測量 
五、高差閉合差的調整與計算
通過高差閉合差的調整,來改正觀測高差所包含的誤差,用改正後的高差計算高程。
改正原則:按測站數(比路線長度)成正比,反長分配
步驟:
1、高差閉合差的計算
2、高差閉合差的調整
每站的改正數  
3、計算高程

測點
測站數
實測高差
改正數
改正高差
高程
1
8
1.234
0.009
1.243
200.000
2
6
0.345
0.006
0.351
 
3
5
-1.599
0.005
-1.594
 
1
 
 
 
 
 
 
19
-0.020
0.020
0
 

 
§2-4水準儀的檢校
檢驗:查明儀器各軸線是否滿足應有的幾何條件
校正:使儀器各軸線滿足應有的幾何條件
一、用水準軸平行於豎軸的檢驗
1、檢驗:調一
調節腳螺旋使圓水準氣泡居中,將儀器旋轉180°,如氣泡的居中,則條件滿足,否則要校正。
2、校正
調節腳螺旋,使氣泡向中心退回偏離值的一半,用校正針撥動圓水準下面的校正螺型,退回另一半。
3、校正原理
,兩者的交角為,當氣泡居中時,處於鉛垂方向,但W傾斜了一個角,當軸從I位置繞VV保持角旋轉180°至位置II時,則傾斜了2角,校正時,只改正一個,即氣泡退回偏離值的一半,使,另一半是VV傾斜所造成的,調節腳螺旋。
二、按照橫烈的檢校
1、檢驗:
調平儀器,用十字型交點精確瞄準遠處一清晰目標,固定水準制動螺旋,轉動水準微動螺旋使望遠鏡左右移動,如目標點始終沿著十字絲橫絲左右移動,則條件滿足。否則校正。
2、校正
放下目鏡端十字絲環外罩,用螺絲刀鬆開十字絲環的四個固定螺絲,轉動十字絲環,至中絲水準,校正好後固定四個螺絲,旋上十字絲環護罩。
三、儀器的檢校(角誤差)
1、檢驗
在相距60~80m的平坦地面選A、B兩點,打下木樁或設置尺墊,AB的中點C安置儀器,測得AB兩點的正確高差,將儀器搬至近尺端,讀近尺讀數a,遠尺讀數b讀,若
2、校正
的原因在於水準管一端的校正螺絲不等高引起的,轉動微傾螺旋,使十字絲橫絲對準B尺上應讀數b計,此時cc處於水準位置,但氣泡偏離了中心,用校正針撥動水準管一端上下兩個校正螺絲,升高或降低此端至氣泡居中。
 
§2—5 水準測量的誤差
一、儀器誤差
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