《水利工程测量》PPT课件

《《水利工程测量》PPT课件》由会员分享，可在线阅读，更多相关《《水利工程测量》PPT课件（193页珍藏版）》请在装配图网上搜索。

1、水利工程测量,第1讲,2,前 言,课程的性质： 水利工程测量。专业基础课；工程建设的基本技术。 学习方式： 理论教学、实验教学、实习教学。 根据理论教学需要开展实验教学，完成必要的作业； 实习教学将作为独立课程在理论教学之后进行。,3,1、绪 论,目的和要求： 1、了解测量学的概念，水利工程测量的主要任务； 2、了解确定地面点位的方法； 3、了解测量的基本工作及基本原则。,4,1.1 水利工程测量的任务与作用,一、测量学的概念： 1、测量学是研究地球的形状、大小以及确定地面点之间相对位置的科学。 2、测量学的内容：测定和测设,5,测定：以测量技术测定地面点位置并用图象或图形和数据等形式表示出来

2、，这种技术过程称为测定，又称测图或测绘。,测设：利用测量技术把设计图上拟定的地面点测定到实地上，这种技术过程称为测设，或称为工程放样，简称放样。,6,二、水利工程测量的任务和作用,水利工程测量：是测量学的一个组成部分。它是研究水利工程在勘测设计、施工建设和运营管理阶段所进行的各种测量工作的理论、技术和方法的学科。 水利工程测量的任务： 勘测设计阶段：测图、用图； 施工建设阶段：进行放样和竣工测量； 工程运营阶段：变形观测。,7,水利工程测量在水利水电工程施工中的作用 作用：水利工程测量贯穿于建筑工程的始终，其工作质量直接影响到整个工程的质量和进度。 学习要求： 掌握测量的基本理论知识和基本技能

3、； 掌握常用测量仪器和工具的使用方法; 初步掌握小区域大比例尺地形图的测绘方法； 具有进行一般建筑施工测量的能力。,8,1.2 地球的形状和大小,地球的自然表面： 海洋71%，陆地29%； 不规则曲面，平均半径6371km； 珠峰8848.13m，马里亚那海沟11022m；,9,大地体,把地球总的形状看成是被海水包围的球体, 设想有一个不受风浪和潮汐影响的静止海水面，向陆地和岛屿延伸而形成的一个封闭曲面(大地水准面), 用它所包围的形体代表地球的形状和大小，这个形体称为大地体。,10,旋转椭球体：,由于大地体是不规则的形 体，因此，测量工作便取大小 与大地体非常接近的旋转椭球 体来描述地球,称

4、参考椭球体。 椭球体的参数： 长半径：a=6378140m； 短半径：b=6356755m 扁率：=(a-b)/a=1/298.257。 当测区面积不大时，可把 地球看成圆球,其半径为：R=6371km。,11,测量工作的基准面和基准线,水准面：任何自由静止的水面都是水准面，有无数个。 大地水准面：与平均海水面相吻合的水准面。 水准面特性：处处与铅垂线垂直。 铅垂线：某点的重力方向线。 水平线：与铅垂线正交的直线。 水平面：与铅垂线正交的平面或与水准面相切的平面。 测量工作的基准面和基准线：是大地水准面和铅垂线。,12,1.3 地面点位的确定,确定地面点位的方法： 可以用点在水准面或水平面上的

5、投影位置及到大地水准面的铅垂距离来确定，如图。,13,地面点的高程：绝对高程和相对高程,1、绝对高程：地面点 到大地水准面的铅垂 距离，简称高程，用H 表示。（海拔）,2、相对高程：地面点 到假定水准面的铅垂 距离，又称假定高 程，用H表示。,3、高差：地面两点之间的高程 之差，用h表示。 如图中，A、B两点的高差为:,高差的大小与高程起算面无关。,14,地面点的坐标,地理坐标（大地坐标） 高斯平直角坐标 独立平面直角坐标 （一）地理坐标（大地坐标）： 以参考椭球体面为基准面的球面坐标； 通常以大地经度和大地纬度表示； 用来表示该点在地球表面上的位置。,15,（二）高斯平面直角坐标系统,地理坐

6、标表示地面点的球面坐标，不能直接用于测图。 在我国采用高斯投影的方法，将球面上的点位投影到高斯投影面上，转换成平面直角坐标。（大区域内确定点平面位置） 1.高斯投影的几何意义： 1)沿N、S两极在参考椭球面均匀标出子午线(经线)和分带。 2)假想一个横椭圆柱面套在参考椭球面上。 3)地球表面投影到横椭圆柱面上。 4) 展开成高斯平面。,16,（1）沿N、S两极在参考椭球面均匀标出子午线(经线)和分带。,按经差L分带 边缘子午线 中央子午线,17,（2）假想一个横椭圆柱面套在参考椭球面上,18,（3）地球表面投影到横椭圆柱面上,地球的投影 红线为投影线 取出投影-剪开-压平,19,2.高斯平面的

7、特点,1)投影后的中央子午线NBS是直线，长度不变。 2)投影后的赤道ABC是直线，保持ABCNBS。 3)离开中央子午线的子午线投影是以二极为终点的弧线，离中央子午线越远，弧线的曲率越大，说明离中央子午线越远投影变形越大。,20,3.高斯平面直角坐标系的建立,建立规则: X轴是中央子午线的投影，向北为正； Y轴是赤道的投影，向东为正； 原点为中央子午线与赤道交点，用O表示； 四象限按顺时针顺序、排列。,21,高斯平面直角坐标表示地面点位置,如：x=2433586.693m， y=38514366.157m。 表示的意义: (1)表示点在高斯平面上至赤道的距离为 2433586.693m (2

8、)包括有投影带的带号、附加值500km 和实际坐标Y三个参数，即 y=带号N(或n)+500km+Yp 38 +500 + 14366.157m,由于我国位于北半球，x坐标均为正值，y坐标则有正有负，为了避免y坐标出现负值，将每带的坐标原点向西移500km，并在横坐标值前冠以带号。,22,全球高斯投影带高斯投影根据L逐带连续进行，全球连续逐带高斯投影展开成如下图的高斯平面。,L=6六度带中央子午线经度 Lo=6N-3 L=3三度带中央子午线经度 Lo=3n,23,投影带的中央子午线与编号,L=6六度带中央子午线经度Lo=6N-3 L=3三度带中央子午线经度Lo=3n 我国在大地坐标系中的经度位

9、置74135 六度带编号N在我国:在1323之间。 三度带编号n在我国:在2545之间。,24,当测区范围较小时（半径不大于10km的面积内），可 把测区的球面当平面看待，并在平面建立独立平面直角坐标 系，用平面直角坐标来确定点位。,（三）独立平面直角坐标：,25,（四）用水平面代替水准面的限度,地球表面曲率对测量工作的影响 1、对水平距离的影响（如图） （推导略） 其中， 将不同的D值代入上式得：,26,影响： 结论：在半径为10km的面积范围内进行距离测量时，可以不考虑地球曲率对其的影响，把水准面当作水平面看待。,27,高程误差：h=Bb-Bb =D2/2R 影响：当D=1Km时，h8cm

10、 ，影响很大。 结论：在高程测量中应考虑 地球曲率的影响，可通过改 正计算或采用正确的观测方 法，来消减影响。,2、对高程的影响,28,1.4 测量工作概述,地面点的空间位置是以投影平面上的坐标（x，y）和高程H决定的。 点的坐标一般是通过水平角测量和水平距离测量来确定的。 点的高程是通过测定高差来确定的。,29,1平面直角坐标的测定,如图所示，设A、B为已知坐标点，P为待定点。 首先测出了水平角和水平距离DAP，再根据A、B的坐标，即可推算出P点的坐标。,30,设A为已知高程点，P为待定点。 只要测出A、P之间的高差hAP，即可算出P点的高程。,2高程的测定,31,测量的三项基本工作： 高差

11、测量、角度测量、距离测量。 确定地面点的三个基本要素： 高差、水平角和水平距离。 测量工作的原则： 在布局上“从整体到局部”； 在工作顺序上“先控制后碎部”； 在测量精度上“由高级到低级”； 另外，还应“边工作边校核”。,32,小结:,1、概念：测量学、测定、测设、大地水准面、 高差、海拔、相对高程 2、理论：地面点位、“1985国家高程基准” 测量工作原则、三项基本工作 水平面替代水准面的限度,水利工程测量,第3讲,34,2.4水准测量的施测方法,目的和要求 1、了解水准测量的误差影响； 2、了解水准路线的布设形式； 3、掌握水准测量的观测、记录、计算、校核的方法。,35,一、水准点：用水准

12、测量的方法测定的高程控制点，记为BM。,有永久性水准点和临时性水准点两种。 永久性水准点：用砼预制而成，顶面嵌入半球的金属标志表示该水准点的点位。 临时性水准点：选在地面突出的坚硬岩石或房屋勒脚、台阶上，用红漆做标记，或用木桩打入地下，桩顶上钉上一半球形钉子作为标志。 埋设水准点后，须绘制说明点位的平面图，在图上注明水准点的编号和高程。,36,二、水准测量施测方法,当待测高程点距B已知水准点A较远或坡度较大时， 需在两点间加设若干个立尺点，作为传递高程的过渡点，称转点（TP）。 这些转点将测量路线分成若干段，然后依次安置仪器测出各段高差，求出hAB，计算出HB。 如下图中，已知水准点BM.A的

13、高程，求待测B的高程。,37,（一）观测方法（一个测站的观测顺序） 1、安置仪器于与后视（A）、前视（TP1）两点间的等距离处。 2、粗平仪器。 3、照准后视A，精平仪器，读取后视读数a1。 4、照准后视TP1，精平，读取后视读数b1，则第1站高差h1=a1-b1。 5、同法观测各站，求出各站高差。,38,2.142,0.928,1.235,1.664,1.431,1.672,2.074,6.406,5.998,+0.884,-0.307,+0.233,-0.402,0.408,123.854,后前=0.408,H终H始=0.408,1.258,123.139,124.023,124.256,

14、计算 检核,39,三、水准测量的检核,（一）计算检核：对记录表中每一页高差和高程计算进行的检核。 每安置一次仪器，就测得一个高差。即：,40,三、水准测量的检核,（二）测站检核：一个测站观测结果的检核。 变动仪高法：在同一测站上，通过改变仪器高（10）的方法测出两次高差，两次高差在容许范围之内（等外为6；四等为5），取其平均值作为该站的高差。 双面尺法：在同一测站上，仪器高度不变，用黑面、红面尺分别测出两次高差，两次高差之差在容许范围之内（等外为6；四等为5），取其平均值作为该站的高差。,41,三、水准测量的检核,（三）成果检核：对整个水准路线的成果的检核。 1、水准路线：水准测量所经过的路线

15、。 布设形式：闭合水准路线、附合水准路线、支水准路线。 2、水准路线的成果检核： 水准测量成果的精度是用高差闭合差来衡量的。 高差闭合差fh：观测高差值与理论高差值之差。,42,(1)闭合水准路线：从一水准点出发，沿各待定高程点进行水准测量，最后又回到原水准点，所形成的环形路线。,43,(2)附合水准路线：从一水准点出发，沿各待定高程点进行水准测量，最后附合到另一水准点上，所形成的路线。即在两个水准点间布设的水准路线。,44,(3)支水准路线：从一水准点出发，沿各待定高程点进行水准测量，末端仍为一未知点的水准路线。,45,3、水准测量的精度要求:,46,实验二 普通水准测量,一、目的要求 1、

16、进一步熟悉水准仪的使用方法； 2、初步掌握普通水准测量的观测、记录、计算方法； 3、每人独立完成一条闭合水准路线的观测，成果要合格。 二、实验步骤（见实验指导书） 计算检核： 高差闭合差： 容许闭合差: 判断观测结果是否合格： 当fhfh容，成果合格。,BM 100,TP1,TP2,第1站,第2站,第3站,要求观测成果合格上交实验报告后方可下课,水利工程测量,第四讲,48,1.585,1.389,1.456,1.532,1.689,4.506,4.491,-0.067,+0.239,-0.157,0.015,100.015,后前=0.015,H终H始=0.015,1.346,100.239,1

17、00.172,计算高差闭合差fh：,计算高差闭合差的容许值：,49,2.5 水准测量内业计算,目的及要求： 掌握水准测量的高程计算的方法 。 内业计算的主要内容： 调整高差闭合差，最后计算出各待定点的高程。,50,闭合水准路线成果计算 首先检查外业成果，并绘出水准路线外业图，再按以下步骤计算： （一）将高差、测站数、点号等数据填入计算表上； （二）计算高差闭合差： ； （三）计算高差闭合差容许值： （四）调整高差闭合差 1、调整原则：将闭合差fh以相反的符号，根据各测段路线的长度或测 站数按比例分配到各测段的高差上，得改正后高差。 2、高差调整数： 3、检核： （五）计算改正后高差： 检核：,

18、51,1,1,1,3,-0.157,+0.015,-0.005,-0.005,-0.005,-0.015,+0.234,-0.072,-0.162,0,100.234,100.162,100.000,与已知相符,+0.239,-0.067,52,1.1,0.7,0.9,0.8,1.3,4.8,+3.241,-0.680,-2.880,-0.155,+0.452,-0.022,+0.005,+0.003,+0.004,+0.004,+0.006,+0.022,+3.246,-0.677,-2.876,-0.151,+0.458,0,30.261,29.584,26.708,26.557,27.0

19、15,与已知相符,注意：1、改正数的符号只有一个， 与fh的符号相反； 2、改正后高差的代数和与理论值 或已知值之差在3mm内，可将其 分配给站数最多或段数最长的一段； 3、数字修约法：“四舍六入，五前 单进双不进”。,53,附合水准路线成果计算 首先检查外业成果，并绘出水准路线外业图，再按以下步骤计算： （一）将高差、测站数、点号等数据填入计算表上； （二）计算高差闭合差： ； （三）计算高差闭合差容许值： （四）调整高差闭合差 1、调整原则：将闭合差fh以相反的符号，根据各测段路线的长度或测 站数按比例分配到各测段的高差上，得改正后高差。 2、高差调整数： 3、检核： （五）计算改正后高差

20、： 检核：,54,1.0,1.2,1.4,2.2,5.8,+1.575,+2.036,-1.742,+1.446,+3.315,-0.012,-0.014,-0.016,-0.026,-0.068,+1.563,+2.022,-1.758,+1.420,+3.247,66.939,68.961,67.203,55,三、支水准路线成果计算 例：已知水准点A的高程为186.785m，往、 返测站16站，求1点的高程。 （一）计算高差闭合差： （二）计算高差闭合容许值： （三）计算改正后高差：取各测段往测和返测高差绝对值的平均值作为改正后高差，其符号以往测高差符号为准。 （四）计算待定点高程：,注意

21、：支水准路线在计算fh容时，路线总长L或测站总数N均按单程计。,56,16,-1.375,1.396,-1.386,185.399,水利工程测量,第5讲,58,2.4 水准仪的检验与校正,教学内容： 一、水准仪轴线及其应满足的条件 二、水准仪的检验与校正方法 圆水准器的检验与校正 十字丝的检验与校正 水准管轴的检验与校正,59,一、水准仪的轴线及其应满足的条件,2、各轴线间应满足的几何条件： LLVV 十字丝横丝VV CCLL（主要条件）,1、水准仪的轴线： 望远镜的视准轴CC、 水准管轴LL、 圆水准器LL、 仪器竖轴VV。,60,二、水准仪的检验与校正,（一）圆水准器的检验与校正 1、目的

22、：使LLVV。 2、检验方法： 用脚螺旋使圆气泡居中； 转动仪器180，若气泡仍然居 中，说明 满足条件否则 需校正。,3、校正方法： 用脚螺旋使气泡居中一半； 用校正工具拔动校正螺丝使气 泡居中，再转180，反复进行； 直到满足任何方向气泡均居中,61,二、水准仪的检验与校正,（二）十字丝的检验与校正 1、目的：十字丝横丝VV； 2、检验方法：用十字丝交点照准一点状目标M，转动水平微动螺旋，若M点不离开横丝，说明横丝VV，否则需校正。 3、校正方法：松开十字丝分划板座的固定螺丝，旋转目镜座使横丝水平，左右读数一致。,62,（三）水准管的检验与校正 1、目的：使LLCC。 2、检验方法：选相距

23、60m80m两点A、B，立尺。 （1）仪器安置在A、B中间测出正确高差。 方法：变换仪器高度，测得两次高差h1、h2（如图） 当LLCC时： h1=a1-b1； h2=a2-b2 当LL不平行于CC，设CC倾斜了i角（如图），引起读数误差，但 hAB并不受影响。 所以，当h1-h23mm时，取两次高差的平均值，作为AB两点 间的正确高差： hAB=(h1+h2)/2,h1=a1-b1 =(a1+)-(b1+) = a1- b1 h2=a2-b2 =(a2+)-(b2+) = a2- b2,63,(2)搬仪器到前视点B附近约3m处进行检验。 先读B尺读数b3，然后再读A点读数a3 由于仪器离B点

24、较近，由i角引起的b尺读数偏差可忽略，则b3b3。 又由hAB= a3-b3，可得：a3=b3+hAB（即A尺上的应读数） 当视准轴偏差a3 - a34mm时，不需校正。,校正方法 用微倾螺旋，使中丝对准远尺（A尺）的读数为应读数； 用校正针拔动水准管上、下校正螺丝，使水准管气泡居中。 此项工作反复进行，直到满足条件。,64,3、校正方法 用微倾螺旋，使中丝对准远尺（A尺）的读数为应读数a3； 用校正针拔动水准管上、下校正螺丝，使水准管气泡居中。 此项工作反复进行，直到满足条件。,65,2.7 水准测量的误差及注意事项,一、仪器误差：仪器结构的不完善引起的误差。 1、仪器校正后的残余误差 如：

25、视准轴与水准管轴不平行引起的误差 消除或削弱方法：观测中使前、后视距相等。 2、水准尺的误差： 水准尺刻划不准确、尺长变化、尺身弯曲等引起误差使用合格水准尺。 水准尺零点误差 测量中交替使用两根尺，并使每一测段的测站数为偶数。,66,2.7 水准测量的误差及注意事项,二、观测误差：观测者感觉器官的鉴别能力的限制引起的误差。 1、视差未消除引起的误差 仔细对光。 2、读数的误差 规定望远镜的放大倍数，控制视距长度。 3、水准管气泡居中误差 使气泡严格居中。 4、水准尺倾斜的误差 认真扶尺。,67,2.7 水准测量的误差及注意事项,三、外界条件误差：外界自然条件的影响引起的误差。 1、仪器下沉的误

26、差 将测站选在坚实的地面上、每站采用“后、前、前、后”的观测程序及尽可能减少一个测站的观测时间。 2、水准尺下沉的误差 采用往返测取中数等办法来减弱。 3、地球曲率和大气折光的误差 观测中使前、后视距离相等。 4、气候的影响 注意遮阳，防止阳光直射仪器；风力大时，停止观测。,水利工程测量,第6讲,69,角度测量,学习目标：在学习角度测量基本概念的基础上，明确经纬仪的结构原理，掌握经纬仪应用的基本方法，掌握水平角、 竖直角测量基本技术。 角度测量：分为水平角测量和竖直角测量，常用仪器是经纬仪。 水平角测量：用于确定点的平面位置。 竖直角测量：用于确定两点间的高差或或将倾斜距离 转化成水平距离。,

27、70,3.1水平角和竖直角测量原理,水平角测量原理： （一）水平角定义： 空间相交的两条直线（OA、 OB）在同一水平面的投影所夹的角， 用“”表示。 （二）水平角测量原理： 1、假设有一能安置成水平的顺时针方 向刻划的圆盘，其圆心处在过交点O 点的铅垂线上任意位置O上； 2、另外有一瞄准设备，能分别瞄准 A、B点，过OA、OB的竖直面与圆盘 的交线，在圆盘上的读数分别为a、b；,3、水平角计算公式： =b-a； 4、角值为0360,71,3.1水平角和竖直角测量原理,竖直角测量原理： （一）竖直角定义： 指在同一竖直面内，某一直线与水 平线之间的夹角，用表示。 竖直角有正负之分。 （二）竖直

28、角测量原理 1、假想在过O点的铅垂面上，安置一个 垂直圆盘，并令其中心过O点，该盘称 竖直度盘。 2、通过瞄准设备和读数装置可分别获得 目标视线的读数和水平视线的读数，则 竖直角为： =目标视线的读数-水平视线的读数,72,3.2 DJ6级光学经纬仪,一、光学经纬仪的基 本构造： 1、基座 2、度盘 3、照准部,73,3.2 DJ6级光学经纬仪,（一）基座部分： 1、轴座：用来支承仪器； 2、基座连接螺旋：用来连接轴座与脚架； 3、脚螺旋：用来整平仪器； 4、轴座固定螺旋：用来连接轴座和照准部； 5、圆水准器：用来粗平仪器。,74,3.2 DJ6级光学经纬仪,（二）水平度盘部分 水平度盘：用光

29、学玻璃制成的圆盘，其上刻有0360顺时针注记的分划线，用来度量水平角；测角时，不随照准部转动。 水平度盘转动装置：控制水平度盘的旋转，使度盘转到所需位置。 度盘变换手轮,75,3.2 DJ6级光学经纬仪,（三）照准部 照准部制动及微动螺旋 照准部水准管 望远镜 望远镜制动、微动螺旋 支架与横轴 竖直度盘竖盘指标水准管 竖盘指标水准管微动螺旋 读数显微镜 反光镜,76,3.2 DJ6级光学经纬仪,77,二、DJ6读数方法,（一）分微尺测微器及其读数方法 1、分微尺测微器 “H”或“”表示水平盘读数； “V”或“”表示竖直度盘读数。 每个读数窗里有一刻有分成60小格的分微尺，其长度为1，则每一小格

30、为1，可估读到0.1。,78,二、DJ6读数方法,2、读数方法： (1)先读取分微尺60小格区间内的度盘分划线的度数； (2)再读取分微尺0分划至该度分划所在分微尺上的分数； (3)计算以上二数之和为读数窗的角度读数()。 如图中： 水平度盘角度是： 21506.5(即2150630)， 竖直度盘角度是： 7852.4(即875224)。,79,3.3 经纬仪的使用,操作步骤：安置（对中、整平）瞄准读数。 一、经纬仪的安置：对中和整平 对中目的：使仪器中心与测站中心位于同一铅垂线上。 整平目的：使仪器的竖轴竖直，水平度盘处于水平。,80,一、经纬仪的安置,（一）准备工作： 调节脚架高度适中，将

31、三脚架 的三条腿等长； 打开三脚架使三个脚架的三个 脚大致呈等边三角形，并安置在 测站点的周围，使三个脚到测站 点的距离大致相等； 使架头大致水平，连接好仪器。,81,（二）对中和整平,光学对中： 移动脚架，光学对中 测站点； 方法：一个脚固定， 移另外两脚或将三脚架 做等距离平移。,步骤：光学对中粗平仪器精平仪器平移仪器,82,（二）对中和整平,粗平仪器：升降架腿使圆气泡居中（或使长气泡大致居中）；,83,（二）对中和整平 粗平仪器：升降架腿使圆气泡居中（或使长气泡大致居中）；,84,（二）对中和整平 粗平仪器：升降架腿使圆气泡居中（或使长气泡大致居中）；,85,（二）对中和整平 粗平仪器：

32、升降架腿使圆气泡居中（或使长气泡大致居中）；,86,（二）对中和整平 粗平仪器：升降架腿使圆气泡居中（或使长气泡大致居中）；,87,（二）对中和整平 粗平仪器：升降架腿使圆气泡居中（或使长气泡大致居中）；,88,（二）对中和整平 粗平仪器：升降架腿使圆气泡居中（或使长气泡大致居中）；,89,（二）对中和整平 精平仪器：用脚螺旋使长气泡居中。 步骤：先使照准部水准管与两个脚螺旋连线平行，相向转动这两个脚螺旋，使水准管气泡居中。,90,（二）对中和整平 精平仪器：用脚螺旋使长气泡居中。 步骤：先使照准部水准管与两个脚螺旋连线平行，相向转动这两个脚螺旋，使水准管气泡居中。,91,（二）对中和整平 精

33、平仪器：用脚螺旋使长气泡居中。 步骤：先使照准部水准管与两个脚螺旋连线平行，相向转动这两个脚螺旋，使水准管气泡居中。,92,（二）对中和整平 精平仪器：用脚螺旋使长气泡居中。 步骤：将照准部转90，使水准管与原先位置垂直，转动第三个脚螺旋使气泡居中。,93,（二）对中和整平 精平仪器：用脚螺旋使长气泡居中。 步骤：将照准部转90，使水准管与原先位置垂直，转动第三个脚螺旋使气泡居中。,94,（二）对中和整平 精平仪器：用脚螺旋使长气泡居中。 步骤：将照准部转90，使水准管与原先位置垂直，转动第三个脚螺旋使气泡居中。,95,（二）对中和整平 平移仪器：松开中心连接螺旋，直线平移仪器，光学对中测站点

34、；,反复进行、两项， 直到气泡在任何方向均居 中，且又光学对中为止。,96,三、瞄准 目镜调焦：使十字丝清晰； 初步瞄准：照门准星目标（三点一线），旋紧制动螺旋； 物镜调焦：使目标清晰，消除视差； 精确照准：旋转微动螺旋，使十字丝纵丝精确照准目标；,97,三、瞄准 目镜调焦：使十字丝清晰； 初步瞄准：照门准星目标（三点一线），旋紧制动螺旋； 物镜调焦：使目标清晰，消除视差； 精确照准：旋转微动螺旋，使十字丝纵丝精确照准目标；,98,三、瞄准 目镜调焦：使十字丝清晰； 初步瞄准：照门准星目标（三点一线），旋紧制动螺旋； 物镜调焦：使目标清晰，消除视差； 精确照准：旋转微动螺旋，使十字丝纵丝精确照

35、准目标；,99,实验：经纬仪的认识和使用 1、了解DJ6经纬仪的构造及功能； 2、初步掌握DJ6经纬仪使用方法； 3、完成两个方向间的水平角测量。,100,两方向间水平角测量方法： 1、安置仪器于测站O上； 2、按顺时针方向，先照准左方A目标，读取水平度盘读数a； 3、顺时针转动仪器照准B目标，读取水平度盘读数b； 4、水平角：=b-a； 5、各人所测角度之差应40。,101,照准左方目标A，水平度盘读数为：,2022.5即202230,照准右方目标B，水平度盘读数为：,578.8即570848,OA、OB两方向间的水平角： =b右-a左 =570848-202230 =364618,水利工程

36、测量,第8讲,103,3.6竖直角测量,目的要求： 了解竖直角概念及其测量原理； 掌握竖直角的观测及记录方法； 了解竖盘指标差的概念及计算方法。,104,竖直角测量原理 1、竖直角：指同一竖直面内倾斜视线与水平线之间的夹角。用“” 表示，角值范围：-90+90。 当倾斜视线在水平线之上时，为仰角，角值为0+90； 当倾斜视线在水平线之下时，为俯角，角值为；-900 2、竖直角测量原理： 利用望远镜瞄准目标点的倾斜视线读数与视线水平时在竖直度上 的读数之差，计算出竖直角。,105,二、竖直度盘的构造,1、构造： （1）竖盘指标水准管； （2）竖盘； （3）竖盘读数指标； （4）竖盘指标水准管微动

37、螺旋。,106,2、竖盘构造特点,竖盘是一个玻璃圆盘，按0360的分划注记，注记形式按度盘刻划顺序不同分为顺时针和逆时针两种类型。 图1,107,竖盘构造特点（竖盘装置应满足的条件）： 当竖盘水准管气泡居中，且望远镜视线水平时，竖盘读数指标所指的读数应为90的整倍数即90或270、0或180。 这些读数是视线水平时的读数，称始读数（L始、R始）。 例如：常用的DJ6（顺时针注记） 图2 在测量竖直角时，只要读出照准目标时读数，简称读数，即可求得竖直角。,108,三、竖直角计算公式,1、竖直角计算公式的确定 一般法则： 当抬高望远镜，竖盘读数减少时，则： =视线水平时读数（始读数）-照准目标时读

38、数 当抬高望远镜，竖盘读数增加时，则： =照准目标时读数-视线水平时读数（始读数） 2、常用的DJ6经纬仪（图2所示）的计算公式： 盘左位置：左=L始-L读=90-L读 盘右位置：右= R读-R始=R-270 一测回竖直角：=（左+右）/2=（R读-L读-180）/2,注：用同一仪器观测高处目标与观测低处目标的观测方法和计算公式完全一样,109,四、竖直角观测与计算,先按上述方法确定竖直角计算公式，然后按述步骤观测： 1、安置仪器于测站点上O； 2、盘左照准目标，使十字丝中丝切目标顶部，转动竖盘指标水准管微动螺旋使气泡居中，读竖盘读数L读，计算L； 3、盘右照准原目标相同部位，转动竖盘指标水准

39、管微动螺旋使气泡居中，读数R读，计算R； 4、计算一测回角值：=（L+R）/2=（R-L-180）/2； 5、计算竖盘指标差（见五）。,71 12 36,288 47 00,96 18 42,263 41 00,+18 47 24,+18 47 00,-6 18 42,-6 19 00,+18 47 12,-6 18 51,-12,-9,110,五、竖盘读数指标差,导入：在竖直角计算中，当视线水平、竖盘指标水准管气泡居中时，竖盘读数指标应处于正确位置，即正好指向90的整倍数，如90或270，但实际上这个条件往往不能满足。 1、竖盘指标差：当视线水平、竖盘指标水准管气泡居中时，竖盘读数指标偏离正

40、确位置（即竖盘读不是应读数90的整倍数），其偏离的角度称之，简称指标差，用x表示。x有正负，一般规定当竖盘读数指标偏离方向与竖盘注记方向一致时，取“+”号，反之取“-”。,111,2、例：如图 盘左时：=90+x-L=90-L + x =L+ x 盘右时：=R-(270+x)= R-270-x=R-x 一测回：=（+）/2=（R-L-180）/2=（R-L）/2 可见，的计算不受x的影响，故在竖直角测量中，用盘左、盘右的方法观测取平均值，可消除指标差对竖直角的影响。 计算指标差： 由-得：2x=R+L-360=R+L 则：x=(R+L-360)/2=(R+L)/2,水利工程测量,第9讲,113

41、,章节名称：3-6经纬仪的检验与校正 3-8角度测量差与注意事项 目的要求：了解经纬仪各轴线间应满足的几何条件； 掌握经纬仪的检验方法； 了解经纬仪测量的误差及消减方法。 教学重点：经纬仪的检验 教学难点：经纬仪的检验与校正 突破办法：现场演示并讲授、实验 教学过程：复习（5分） 1、经纬仪应满足的几何条件（10分） 2、经纬仪的检验与校正（40分） 3、经纬仪测量的误差及其消减方法 (20) 4、课堂小结及练习（15分）,114,3-6经纬仪的检验与校正,一、经纬仪应满足的几何条件 1、经纬仪的主要轴线：照准部的旋转轴(竖轴)VV、照准部水准管轴LL、望远镜的旋转轴（横轴）HH及视准轴CC。

42、 2、经纬仪应满足的几何条件： LLVV； 望远镜十字竖丝HH； CCHH； HHVV； 竖盘指标差为零； 光学对点器应正确：其光学 垂线与VV重合。,115,二、经纬仪的检验与校正 一般检查：检查仪器、脚架各部性能。 1、LLVV的检验与校正： 检验方法：粗平仪器，然后按90法精平仪器，再转动仪器180，若气泡不居中，则需校正。 校正方法：拔动水准管一端的校正螺丝，使气泡返回一半，剩下一半用脚螺旋使气泡居中。反复进行检验与校正直到气泡在任何方向均居中为止。,116,2、十字竖丝HH的检验与校正： 检验方法：用十字丝交点照准远处一清晰小点，转动望远镜的微动螺旋，若小点离开十字竖丝，则需校正。

43、校正方法：松开十字丝分划板座的固定螺丝，转动目镜简，使小点始终在竖丝上移动为止，然后上紧固定螺丝。,117,3、CCHH的检验与校正： 检验方法：盘左、盘右分别照准远处水平方向的一目标，分别读出水平盘读数L、R， 当 时，则需校正。 C视准轴误差，即视准轴不垂直于横轴所偏离的角度。 校正方法： 保持盘右位置，计算盘右时正确读数： 或 转动水平微动螺旋使水平度盘读数为R正（此时不照准目标） 松开十字丝目盖，校正十字丝照准原目标 反复进行，符合为止。,118,4、HHVV的检验与校正： 检验方法： 在离墙10-20m处安置仪器，在墙上选一高点P（竖直角大于30），在P点下方放平水准尺； 盘左、盘右

44、分别照准P点，固定照准部将望远镜放底对准水准尺，用竖丝在尺上读数分别为a、b，当|a-b|5mm时，不需校正，否则需校正。 校正方法： 转动照准部的微动螺旋照准a、b平均读数m点，抬高望远镜与P点同高，此进十字丝已离开P到P； 拔动横轴一端校正装置，使十字丝对准P点，反复进行。,119,5、竖盘指标差的检验与校正： 检验方法：整平仪器，盘左、盘右分别照准目标（用十字丝横丝照准目标的同一位置），使竖盘指标水准管气泡居中，分别读竖盘读数L、R，计算指标差x: 当x1时，不需校正，否则需校正。 校正方法： 计算盘右的正确读数（应读数）： ； 仪器仍照准目标，转动竖盘水准管微动螺旋，使竖盘读数由R改为

45、R正 ； 拔动竖盘指标水准管一端上、下校正螺丝，使气泡居中； 反复进行。 例：正镜L=853400，倒镜R=2743030，则,120,6、光学对点器的检验与校正： 检验方法： 将画有“十”字的白纸放在地上并移动对中对点器上的十字丝； 转动仪器180，应仍对中，若偏差大于1mm时，需校正。 校正方法：,水利工程测量,第10讲,122,第四章 距离测量与直线定向,章节名称：4.1钢尺量距 目的要求：掌握钢尺量距及其成果计算的方法。 教学重点：普通钢尺的量距方法 教学难点：钢尺量距及其成果计算的方法 突破办法：讲授法 教学过程：4.1钢尺量距量距工具（10分） 钢尺量距的一般方法（25分） 钢尺量

46、距的精密方法（10分） 尺长方程（10分） 钢尺量距成果整理（20分） 钢尺量距误差及注意事项（10分） 小结（5分）,123,第四章 距离测量与直线定向,学习目标：明确距离测量基本概念和原理，掌握钢尺量 距、普通视距测量的基本操作方法和成果计 算方法；明确直线定向和坐标方位角的基本概 念，及推算坐标方位角的方法。 距离测量：测量地面点之间的水平距离。 水平距离：地面上两点垂直投影到水平面上的直线距离。 测量方法：钢尺量距、视距测量、光电测距,124,一、量距工具 钢尺、标杆、测钎、垂球、弹簧秤、温度计,125,二、钢尺量距的一般方法 1、直线定线：当地面上两点间距离大于钢尺全长时，用钢尺一次

47、不能量完，需分成若干尺段进行丈量，量距前就需要在直线方向上标定若干个分段点，并竖立标杆或测钎以标明方向，这项工作称为直线定线。 方法：目估定线 经纬仪定线,126,2、平坦地面量距 定线 往返丈量：D=nl+q 式中：n整尺段数；l钢尺长度；l不足一整尺的余长。 为了检核和提高精度，需往返丈量，取平均值： 丈量精度：用相对误差K来衡量。 平坦地区：k1/3000；困难地区： k1/2000 当K满足精度要求，则A、B的距离取D平。,127,例：丈量A、B的水平距离，已知D往=213.41m， D返=213.35m，求丈量精度和丈量结果。 解： 满足精度要求 ，则丈量精度为DAB=213.38m

48、.,128,3、倾斜地面量距,平量法： 倾斜地面坡度变化不均匀时适用 定线； 从高到低方向丈量两次得D1、D2； 计算结果：,斜量法： 倾斜地面坡度变化均匀时适用 定线； 往返丈量倾斜距离L，并测出两点高差hAB 计算结果：,129,三、钢尺量距的精密方法： 1、定线：经纬仪定线。 2、量距：每段往返丈量三次，三次互差2mm； 每次丈量时，读出温度； 测定各桩顶间的高差 四、尺长方程：用来表示经过检定过的钢尺的长度。 式中：lt：温度为t时的钢尺实际长度； l0：钢尺的名义长度； l：尺长改正值，即温度在时钢尺全长改正数； ：钢尺膨胀系数，一般取 =1.2510-5 t0：钢尺检定时的温度；

49、t：量距时的温度。,130,五、钢尺量距成果整理 计算出每段改正后的尺段长度。 1、尺长改正: 2、温度改正： 3、倾斜改正： 4、每一尺段改正后的水平距离：,131,例：用尺长方程为lt=30m+0.0025m+1.2510-5(t-20) 30的钢尺实测A-B尺段，长度l=29.896m，A、B两点高差h=0.272m，测量时的温度t=25.8C，试求A-B尺段的水平距离。 1、尺长改正: = 0.0025m 2、温度改正： =0.0022m 3、倾斜改正： = -0.0012m 4、每一尺段改正后的水平距离： =29.900m,132,六、钢尺量距误差及注意事 1、尺长误差：钢尺的名义长

50、度和实际长度不符，产生尺长误差。尺长误差是积累性的，它与所量距离成正比。 2、温度误差：钢尺的长度随温度变化，丈量时温度与检定钢尺时温度不一致，或测定的空气温度与钢尺温度相差较大，都会产生温度误差。所以，精度要求较高的丈量，应进行温度改正，并尽可能用点温计测定尺温，或尽可能在阴天进行，以减小空气温度与钢尺温度的差值。 3、拉力误差：钢尺在丈量时所受拉力应与检定时拉力相同。如果拉力变化2.6kg，尺长将改变1 mm。一般量距时，只要保持拉力均匀即可。精密量距时，必须使用弹簧秤。 4、钢尺倾斜误差：用平量法丈量时，钢尺不水平，会使所量距离增大。对于30m的钢尺，如果目估尺子水平误差为0.5m（倾角

51、约1），由此产生的量距误差为4 mm。精密量距时，测出尺段两端点的高差，进行倾斜改正，可消除钢尺不水平的影响。 5、定线误差：丈量时钢尺偏离定线方向，将使测线成为一折线，导致丈量结果偏大，这种误差称为定线误差。 6、丈量误差：钢尺端点对不准、测钎插不准、尺子读数不准等引起的误差都属于丈量误差。这种误差对丈量结果的影响可正可负，大小不定。在量距时应尽量认真操作，以减小丈量误差。,水利工程测量,第11讲,134,章节名称：4.2普通视距测量 目的要求：掌握视距测量的方法、计算方法 教学重点：视距测量的方法 教学难点：视距测量的原理 突破办法：讲授、课堂作业、实验 课外作业：P76：5 教学过程：作

52、业讲评（10分） 1、视准轴水平时水平距离和高差公式（20分） 2、视准轴倾斜时水平距离和高差公式（25） 3、视距测量误差及注意事项（10分） 4、课堂作业及讲评（15分）小结（5分）,135,4.2 普通视距测量,一、普通视距测量的原理 普通视距测量：利用视距丝配合标尺，根据光学原理及三角测量的原理，用经纬仪同时测定仪器到立尺点间的水平距离和高差的一种方法。 测距精度：1/2001/300； 高差测量精度：每百米0.03m左右。,136,（一）视准轴水平时的距离与高差公式 1、水平距离公式： D = kl = 100l 式中：k视距乘常数，由上、下丝的间距决定，一般k=100 l下、上丝读

53、数之差称视距间隔或尺间隔 2、高差公式： h=iv 式中：i仪器高，桩顶到仪器水平轴的高度 v中丝在标尺上的读数,137,（二）视准轴倾斜时距离与高差公式 1、水平距离公式： D=Lcos=kl，而l=l cos D=kl cos2 2、高差公式： h=Dtan+i-v=(kl sin2+i-v)/2 令h=Dtan称高差主值， 则h= h+i-v 注： 当测量时使i =v， 则h=Dtan， 计算较简便。,138,（三）视距测量的观测步骤与计算 1、安置仪器在测站上； 2、量取仪器高i; 3、将视距尺立在欲测的点上，照准视距尺，使中丝截尺上某一整数v（或与仪器高相等的数），分别读取下、上、中

54、丝和竖盘读数（中丝不变，气泡居中）； 4、计算：D、h、h、H的值。 水平距离： D=kl cos2 高差主值： h=Dtan 高差： h= h+i-v 高程：H尺=H站+h 5、将观测结果和计算结果记在记录表上。,139,例：如图，在A点量取经纬仪高度i=1.400m，望远镜照准B点标尺，中丝、上丝、下丝读数分别为v=1.400m、b=1.242m、a=1.558m，竖盘读数L=9327。试求A、B两点间的水平距离和高差。 解：水平距离 尺间隔：l =ab=1.5581.242=0.316m 竖直角： =909327= -327 水平距离：D = kl cos2 =1000.316cos2

55、(-327)=31.49m 高差主值：h=Dtan=31.6tan(-327)=-1.90m 高差： h= h+i-v=-1.90+1.400-1.400=-1.90m,140,二、视距测量误差及注意事项 1、读数误差： 2、标尺不竖直误差： 3、外界条件的影响,水利工程测量,第12讲,142,章节名称：4.4直线定向 目的要求：掌握直线定向和坐标方位角的概念、 坐标方位角的推算教学 重点坐标：方位角的推算 教学难点：坐标方位角的推算 突破办法：讲授、课堂作业 课外作业：P76：10-12 教学过程：作业讲评（10分） 4.2直线定向（5分） 一、标准方向的种类（10分） 二、直线定向的表示方

56、法 1、方位角（10分） 2、象限角（10分） 三、三种方位角之间的关系（5分） 四、正、反坐标方位角（5分） 五、坐标方位角的推算（20分） 课堂练习（20分）,143,4.4 直线定向,直线定向：确定一直线的方向即确定直线与标准方向之间的角度关系。 一、标准方向的分类 1、真子午线方向：通过地面上某点并指地球南北极的方向。指向北极的称真北方向，指向南极的称真南方向。可用天文测量的方法测定。 2、磁子午线方向：磁针自由静止时，磁针轴线所指的方向。指向北方的称磁北方向，拽向南方的称磁南方向。可用罗盘仪测定。 3、坐标纵轴方向：平面直角坐标系的坐标纵轴（x）轴方向。,144,二、直线方向的表示方

57、法：常用方位角和象限角来表示直线方向。 1、方位角：从直线起点的标准方向北端起，顺时针方向量到直线的水 平夹角。 角值范围是0360。 由标准方向的不同，方位角有：真方位角（A）、磁方位角（Am）、坐标方位角（）。,145,2、象限角：从直线起点的标准方向北端或南端起，顺时针方向或逆时针量到直线的锐角，用R表示。角值范围是090。 3、坐标方位角和象限角的换算关系：（见下表）,146,三、三种方位角之间的关系 式中： 磁偏角，即真北方向与磁北方向的夹角； 子午线收敛角，即真北方向与坐标北方向的夹角。 四、正、反坐标方位角 一直线的正、反坐标方位角互差180， 即： 注：当计算结果大于360，则

58、应减360。,147,例：设已测得各直线的坐标方位角分别为 372525、1733730、2261820、3344855，试分别求出它们的象限角和反坐标方位角。 解： R1= 372525 1反= 372525+180= 2172525 R2=180 1733730=7 2230 2反= 1733730+180= 2533730 R3=2261820180=46 1820 3反= 2261820+180 = 46 1820 R4=360 3344855= 25 1140 4反= 3344855+180 = 154 4855,148,五、坐标方位角的推算 由已知坐标方位角的直线推出各直线的坐标方

59、位角 例：如图，已知直线12的坐标方位角12 及观测得水平角2、3，求23、34。 解： 图中2、3均为右角即位于推算方向右侧，同理可推出当2、3为左角时的公式。 故，坐标方位角的一般公式为,149,罗盘仪测定磁方位角,基本组成部分:罗盘盒，望远镜，基座。 罗盘盒：装有度盘、磁针。 望远镜视准轴与度盘0至180的连线平行，连线跟随望远镜转动。 测定磁方位角的方法: 1)安置罗盘仪和目标。罗盘仪在一地面点A对中整平。 2)瞄准目标。利用罗盘盒下方的制动微动机构，转罗盘仪的望远镜瞄准目标。 3)读数。磁针自由摆动正常，磁针静止所指的度数为磁方位角MAB。 4)返测磁方位角。,水利工程测量,第13讲

60、,151,章节名称：第5章测量误差的基本知识 目的要求：掌握测量误差的概念、测量误差的分类。 理解偶然误差与系统误差及特性。 了解衡量测量精度的标准和中误差的概念。 教学重点：测量误差、误差产生的原因、误差的特性 教学难点：偶然误差的特性，衡量测量精度的标准和中误差计算。 突破办法：讲授课外作业 教学过程：作业讲评（10分） 5.1测量误差概述（5分） 1、测量误差概念（10分） 2、测量误差的分类（20分） 5.2衡量精度的标准中误差（15分） 1、容许误差（15分） 2、相对误差（15分）,152,5.1 测量误差概述,测量误差： 测量对象的实际是客观存在的，称为真实值（真值）。 对未知量

61、进行测量的过程称为观测。每次观测所得的结果，称为观测值。 当对某未知量进行多次观测时，观测值之间往往存在一定的差异，这种差异实质上表现为观测值与其真值之间的差异，称为测量误差或观测误差。 设观测对象的真值为x ，观测值为l ，则观测值与真值的差值为真误差，简称误差，即= l - x 。 测量工作的实践表明，只要是观测值必然含有误差。 例：同一人用同一台经纬仪对某一角度观测若干个测回，各测回的观测 值均不相等； 粗差：即错误。是由于观测者操作错误或粗心大意所造成的，如读错记错数据、瞄错目标等，观测成果中是不允许存在的。 为了杜绝粗差，除认真仔细作业外，还必须采取必要的检核措施。 例：对距离进行往

62、返丈量，对角度重复观测。,153,一、测量误差来源 1、仪器误差：由于仪器制造和校正不完善引起的误差。 2、观测误差。 3、外界条件的影响。 以上三个方面通常称为观测条件。观测条件的好坏决定了观测质量的高低，观测条件相同所进行的各次观测称为等精度观测；观测条件不相同的各次观测，称为非等精度观测。,154,二、测量误差分类 按照对观测成果影响的性质不同，可分为系统误差和偶然误差。 1、系统误差： 定义：在相同观测条件下，对某一未知量进行一系列的观测，若误差出现的大小和符号均相同或按照一定的规律变化。这种性质的误差称系统误差。主要是由于测量仪器和工具构造不完善或校正后的剩余误差所引起。 例：设用一

63、把l0=30m，l实=30.003m的钢尺进行距离丈量，那么每量一整尺段就会产生3mm的误差，这种误差的大小、符号是固定的，误差的大小与所量距离成正比。 特性：累积性。 消除或减弱的方法： 采用计算改正的方法：如尺长误差和温度对尺长的影响； 采用一定的观测方法：如水准测量中采用前后视距相等的方法消除视准轴误差、横轴不垂直于竖轴的误差、度盘偏心差等的影响。,155,2、偶然误差 定义：在相同的观测条件下，对某量进行一系列观测，若误差出现的符号可正可负，数值可大可小，从表面看无任何规律性，这种性质的误差称之。其产生的原因往往是不固定的和难以控制的。 例：测角时的照准误差、估读误差等。 特性： 偶然

64、误差从表面上看，似乎没有任何规律，但随着对同一量观测次数的增加，呈现一定的统计规律性，且观测次数越多，规律越明显的。 例： 偶然误差的绝对值不会超过一定的限值。 绝对值小的误差比绝对值大的误差出现的机会多。 绝对值相等的正负误差出现的机会相等。 偶然误差的平均值随观测次数的增加而趋于零，即 消除或减弱的方法：无法消除，只能根据其特性来合理地处理观测数据，以减少偶然误差对测量成果的影响。,156,例：对一个三角形内角进行观测，由于观测存在误差，三角形各内角观测值之和 l 不等于其理论值180，其观测值与真值之差真误差 = l - x = l-180 ，现观测了96个三角形，按上式计算可得96个真误差，按其大小和一定的区间统计如下表：,