1、第二章第一講教學(xué)目標(biāo)： 使學(xué)生掌握水準(zhǔn)測(cè)量原理及如何操作水準(zhǔn)儀重點(diǎn)難點(diǎn)： 重點(diǎn)：水準(zhǔn)測(cè)量原理；難點(diǎn)： 視差的概念。教學(xué)內(nèi)容：第二章：水 準(zhǔn)測(cè)量高程測(cè)量的概念 根據(jù)點(diǎn)高程，測(cè)定該點(diǎn)與未知點(diǎn)的高差，然后計(jì)算出未知點(diǎn)的高程的 方法。即卩：H未=日已+h高程測(cè)量的方法分類 按使用的儀器和測(cè)量方法分為： 水準(zhǔn)測(cè)量 (leveling) 三角高程測(cè)量 (trigonometric leveling) 氣壓高程測(cè)量 (air pressure leveling) GPS 測(cè)量。 ( GPS leveling) § 2.1 水準(zhǔn)測(cè)量原理與儀器操作一根本原理水準(zhǔn)測(cè)量的原理是利用水準(zhǔn)儀提供的“水平視線

2、，測(cè)量?jī)牲c(diǎn)間高差，從而由 點(diǎn)高程推算出未知點(diǎn)高程。前進(jìn)方向a后視讀數(shù)A后視點(diǎn)b前視讀數(shù)B前視點(diǎn)1.A、B兩點(diǎn)間高差：hAB H b H a a bABHa2. 測(cè)得兩點(diǎn)間咼差hAB后，假設(shè)A點(diǎn)咼程HA，貝U可得B點(diǎn)的咼程3. 視線高程：已Ha a Hb b4.轉(zhuǎn)點(diǎn) TP(turning point)的概念。iihAB h a b結(jié)論：A、B兩點(diǎn)間的高差hAB等于后視讀數(shù)之和減去前視讀數(shù)之和二.儀器和工具(一)水準(zhǔn)儀(level)1. 望遠(yuǎn)鏡(telescope)由物鏡、目鏡和十字絲(上、中、下絲)三局部組成2 .水準(zhǔn)器(bubble)有兩種：圓水準(zhǔn)器(circular bubble)精度低，用

3、于粗略整平。水準(zhǔn)管(bubble tube)精度高，用于精平。特性：氣泡始終向高處移動(dòng)3基座 tribrach 二水準(zhǔn)尺 leveling staff 主要有單面尺、雙面尺和塔尺。1 ? 尺面分劃為 1cm, 每 10cm 處 E 字形刻劃的尖端注有阿拉伯?dāng)?shù)字。2. 雙面尺的紅面尺底刻劃：一把為 4687mm, 另一把為 4787mm 。三 尺墊 staff plate 放置在轉(zhuǎn)點(diǎn)上 , 為防止觀測(cè)過(guò)程中水準(zhǔn)尺下沉。三. 水準(zhǔn)儀的使用操作程序：粗平瞄準(zhǔn)精平讀數(shù)一粗平調(diào)節(jié)腳螺旋 , 使圓水準(zhǔn)氣泡居中。1. 方法：對(duì)向轉(zhuǎn)動(dòng)腳螺旋 1、 2使氣泡移至 1、2 方向的中間轉(zhuǎn)動(dòng)腳螺旋3, 使氣泡居中。2

4、. 規(guī)律：氣泡移動(dòng)方向與左手大拇指運(yùn)動(dòng)的方向一致。二瞄準(zhǔn)1 . 方法：先用準(zhǔn)星器粗瞄 , 再用微動(dòng)螺旋精瞄。2. 視差 概念：眼睛在目鏡端上下移動(dòng)時(shí) , 十字絲與目標(biāo)像有相對(duì)運(yùn)動(dòng)。 產(chǎn)生原因：目標(biāo)像平面 與十字絲平面不重合。 消除方法：仔細(xì)反復(fù)交替調(diào)節(jié)目鏡和物鏡對(duì)光螺旋。三精平1 、方法：如下圖微傾式水準(zhǔn)儀 tilt level , 調(diào)節(jié)微傾螺旋 , 使水準(zhǔn)管氣泡成像拋 物線符 合。2、說(shuō)明：假設(shè)使用自動(dòng)安平水準(zhǔn)儀 compensator leve , 儀器無(wú)微傾螺旋，故不需 進(jìn)行精平 工作。四 讀數(shù)精平后，用十字絲的中絲在水準(zhǔn)尺上讀數(shù)。1. 方法：米、分米看尺面上的注記，厘米數(shù)尺面上的格數(shù)，

5、毫米估讀2?規(guī)律：讀數(shù)在尺面上由小到大的方向讀。故對(duì)于望遠(yuǎn)鏡成倒像的儀器，即從上往下讀，望遠(yuǎn)鏡成正像的儀器，即從下往上讀。 舉例課后作業(yè)：教材第29頁(yè)習(xí)題1、2、3、4題。第二章第二講教學(xué)目標(biāo)：使學(xué)生掌握水準(zhǔn)路線的布設(shè)、水準(zhǔn)測(cè)量閉合差的分配。重點(diǎn)難點(diǎn)：水準(zhǔn)測(cè)量閉合差的分配教學(xué)內(nèi)容:§ 22普通水準(zhǔn)測(cè)量的實(shí)施及成果整理四水準(zhǔn)點(diǎn)(Bench Mark)BM，一般用表示。通過(guò)水準(zhǔn)測(cè)量方法獲得其高程的高程控制點(diǎn)，稱為水準(zhǔn)點(diǎn)有永久性和臨時(shí)性兩種。(見(jiàn)圖)五.水準(zhǔn)路線(leveling line)水準(zhǔn)路線依據(jù)工程的性質(zhì)和測(cè)區(qū)情況，可布設(shè)成以下幾種形式：1 閉合水準(zhǔn)路線(closed leveli

6、ng line)。由點(diǎn) BM1點(diǎn)BM12 附合水準(zhǔn)路線(annexed leveling line)。由點(diǎn) BM1 點(diǎn)BM2某一待定水準(zhǔn)點(diǎn) A。3.支水準(zhǔn)路線(spur leveling line)。 由點(diǎn)BM1已初高fil點(diǎn)C1檸河空廚覆走玄水隧躋些六.水準(zhǔn)測(cè)量的實(shí)施外業(yè)a觀測(cè)要求如圖，有：1水準(zhǔn)儀安置在離前、后視距離大致相等之處。“雙面尺法。3mmh黑2為及時(shí)發(fā)現(xiàn)觀測(cè)中的錯(cuò)誤，通常采用“兩次儀器高法或兩次儀器高法：高差之差 h-h' 5mm ;雙面尺法，紅黑面讀數(shù)差11S2. 水準(zhǔn)測(cè)量記錄表M鮎禹羞改it后離鋰底-Ct前桃1HIA1 134mh&TT-3.5A32TP11.

7、444rf21.324+a iso3rrzIBS?0. B7&+?,陀41 1 1 TT31.620TP4L435+UJ3855TF4P 1八42ZBHIBL304+a mbT.M2& .616+1 02&注意：1起始點(diǎn)只有后視讀數(shù)，結(jié)束點(diǎn)只有前視讀數(shù)，中間點(diǎn)既有后視讀數(shù) 又有前 視讀數(shù)。四. 水準(zhǔn)測(cè)量的成果處理內(nèi)業(yè)一計(jì)算閉合差： fhh 測(cè)h 理2 ?附合水準(zhǔn)路線： fhh測(cè)h里h 測(cè) H 終 H 始二分配高差閉合差1 ? 高差閉合差限差容許誤差對(duì)于普通水準(zhǔn)測(cè)量，有：fh 容 40 J Lfh 容12/n適用于平原區(qū)適用于山區(qū)式中，花 容 高差閉合差限差，單位： mm

8、L水準(zhǔn)路線長(zhǎng)度，單位：km ; n測(cè)站數(shù)2 ? 分配原那么： 按與距離 L 或測(cè)站數(shù) n 成正比，將高差閉合差反號(hào)分配到各段高差上 三計(jì)算各待定點(diǎn)高程用改正后的高差和點(diǎn)的高程，來(lái)計(jì)算各待定點(diǎn)的高程五. 水準(zhǔn)測(cè)量的成果實(shí)例【例】如圖為按圖根水準(zhǔn)測(cè)量要求施測(cè)某附合水準(zhǔn)路線觀測(cè)成果略圖。BM-A 和BM-B 為高程的水準(zhǔn)點(diǎn)，圖中箭頭表示水準(zhǔn)測(cè)量前進(jìn)方向，路線上方的數(shù)字為測(cè)得的兩點(diǎn)間的高差 以 m 為單位 ，路線下方數(shù)字為該段路線的長(zhǎng)度 以 km 為單 位，試計(jì)算 待定點(diǎn) 1、 2、3 點(diǎn)的高程。1 ?閉合水準(zhǔn)路線： fhh 測(cè) h 理解算如下:第一步計(jì)算高差閉合差：fhh測(cè)(H終H始)4.330 4

9、.293 37(mm)第二步計(jì)算限差：fh 容 40 . L 40 7.4108.8(mm)因?yàn)閨fh| fh容，可進(jìn)行閉合差分配。第三步計(jì)算每km改正數(shù)：V。-5mm/km第四步計(jì)算各段高差改正數(shù)：Vi V0 m。四舍五入后，使Vifh。故有：Vi=-8mm , V2=-11mm， V3=-8mm，V4=-10mm。第五步計(jì)算各段改正后高差后，計(jì)算1、2、3各點(diǎn)的高程。改正后高差=改正前高差+改正數(shù)ViH1=H BM-A +(h 什 Vi)=45.286+2.323=47.609(m)H2=H 1+(h 2+V2)=47.509+2.802=50.411(m)H3=H2+(h3+V3)=50

10、.311-2.252=48.159(m)Hbm-b =H3+(h4+V4)=48.059+1.420=49.579(m)可用EXCEL軟件計(jì)算如下列圖:ABCDEF1表小等夕卜水準(zhǔn)測(cè)量的成果外理2點(diǎn)名路線長(zhǎng)(km)觀測(cè)高差m)改正數(shù)(m)改正后高差(ni)咼程(rti)3BM-A45.翻 &411.62. 331-0.0082. 3234T. 609522.12, 813- 01052 802550, 41L5&3L7-2. 244-0. 0085-2. 252548.1597BM-B21.43-Cl. 011.4249.5798和7. a4.33-0. 0374. 29349

11、.579910閉合差:血0.037閉和差允時(shí)盲血0.10881181112km高差改正數(shù)m-0.005課后作業(yè)：教材第29頁(yè)習(xí)題& 7、& 9、10題教學(xué)目標(biāo):第二章第三講密水準(zhǔn)儀有初步的認(rèn)使學(xué)生掌握普通水準(zhǔn)儀的檢校方法、自動(dòng)安平水準(zhǔn)儀的使用，并對(duì)精 識(shí)。重點(diǎn)難點(diǎn)：重點(diǎn)難點(diǎn)：普通水準(zhǔn)儀i角的檢驗(yàn)與校正教學(xué)內(nèi)容：§ 2.3普通水準(zhǔn)儀的檢驗(yàn)與校正水準(zhǔn)儀軸線的幾何關(guān)系水準(zhǔn)儀軸線應(yīng)滿足的幾何條件是：1 ?水準(zhǔn)管軸LL/視準(zhǔn)軸CC2 ?圓水準(zhǔn)軸L L /豎軸VV3 .橫絲要水平即：丄豎軸 VV如下列圖所示：1-Hi-L% L'L'期檢驗(yàn)：氣泡居中后，再將儀器繞豎

12、軸180°看氣泡是否居中。，再用撥針撥動(dòng)三個(gè)“校正螺旋使氣泡居P,轉(zhuǎn)動(dòng)微動(dòng)螺旋，看P點(diǎn)是否沿著2個(gè)“校正螺絲二水準(zhǔn)儀的檢驗(yàn)與校正一圓水準(zhǔn)器的檢驗(yàn)與校正1.旋轉(zhuǎn)2.校正：用腳螺旋使氣泡向中央移動(dòng)一半 中。二十字絲橫絲的檢驗(yàn)與校正1 .檢驗(yàn)：見(jiàn)圖整平后，用橫絲的一端對(duì)準(zhǔn)一固定點(diǎn) 橫絲移動(dòng)。2 ?校正：旋下目鏡處的十字絲環(huán)外罩，轉(zhuǎn)動(dòng)左右三水準(zhǔn)管軸平行于視準(zhǔn)軸i角的檢驗(yàn)與校正1檢驗(yàn)：1平坦地上選 A、B兩點(diǎn)，約50m。2在中點(diǎn)C架儀，讀取ai> bi,得hi=ai-bi3在距B點(diǎn)約23m處架儀，讀取a2、b2,得h2=a2-b24假設(shè)h2工hi，那么水準(zhǔn)管軸不平行于視準(zhǔn)軸，有i角。因?yàn)?/p>

13、hi為正確高差b2的誤差可忽略不計(jì)，故有:h2 hiiD AB對(duì)于S3水準(zhǔn)儀，假設(shè)i角大于20時(shí)，需校正L D14腔2.校正 方法有二種：(1) 校正水準(zhǔn)管旋轉(zhuǎn)微傾螺旋，使十字絲橫絲對(duì)準(zhǔn) (a 2' =m+b2)，撥動(dòng)水準(zhǔn)管“校正螺絲，使水準(zhǔn)管氣泡居中。(2) 校正十字絲一一可用于自動(dòng)安平水準(zhǔn)儀保持水準(zhǔn)管氣泡居中，撥動(dòng)十字絲上下兩個(gè)“校正螺絲，使橫絲對(duì)準(zhǔn)32'。§ 2.4自動(dòng)安平、精密、電子水準(zhǔn)儀簡(jiǎn)介一. 自動(dòng)安平水準(zhǔn)儀 (compensator level )1 原理與普通水準(zhǔn)儀相比，在望遠(yuǎn)鏡的光路上加了一個(gè)補(bǔ)償器。 2 .使用一一粗平后，望遠(yuǎn)鏡內(nèi)觀察警告指示窗假設(shè)

14、全部呈綠 色，方可讀數(shù)；最好狀 態(tài)是指示窗的三角形尖頂與橫指標(biāo)線平齊。3 .檢校與精通水準(zhǔn)儀相比，要增加一項(xiàng)補(bǔ)償器的檢驗(yàn)，即：轉(zhuǎn)動(dòng)腳螺旋，看警告指示窗是否出現(xiàn)紅色；以此來(lái)檢查補(bǔ)償器是否失靈。二. 精密水準(zhǔn)儀(precise level )(每公里往返平均高差中誤差1mm) 1、精密水準(zhǔn)儀提供精確的水平視線和精確讀數(shù)；2、 精密水準(zhǔn)尺一一刻度精確(銦鋼帶水準(zhǔn)尺invar leveling staff )。3、讀數(shù)方法(1) 精平后，轉(zhuǎn)動(dòng)測(cè)微螺旋，使十字絲的楔形絲精確夾準(zhǔn)某一整分劃線。(2) 讀數(shù)時(shí)，將整分劃值和測(cè)微器中的讀數(shù)合起來(lái)。三數(shù)字水準(zhǔn)儀 ( digital level )及條紋碼水準(zhǔn)尺 ( coding level staff