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第一节程度丈量旨趣

程度丈量是行使一条程度视野,并借助程度尺,来测定大地两点间的高差,如此便可由已知点的高程阴谋出未知点的高程。

设后视A尺读数为a,前视B尺读数为b,则A、B两点高差为

高差法:

视野高法:

第二节程度丈量的仪器和用具

程度丈量所运用的仪器为程度仪,用具为程度尺和尺垫。

程度仪按其精度可分为DS05、DSl、DS3和DSl0等四个等第。开发工程丈量精深运用DS3级程度仪。是以,本章偏重讲解这类仪器。

一、程度仪的布局

遵循程度丈量的旨趣,程度仪的重要影响是供应一条程度视野,并能批准程度尺举行读数。是以,程度仪孕育重要希望远镜、程度器及基座三部份。

1.望远镜

DS3程度仪望远镜重要由物镜、目镜、对光透镜和十字丝分划板所构成。物镜和目镜多采取复合透镜组,十字丝分划板上刻有两条彼此笔直的长线,竖直的一条称竖丝,横的一条称为中丝,是为了对准指标和议取读数用的。在中丝的高低还对称地刻有两条与中丝平行的短横线,是用来测定间隔的,称为视距丝。十字丝分划板是由平板玻璃圆片制成的,平板玻璃片装在分划板座上,分划板座静止在望远镜筒上。

十字丝交点与物镜光心的连线,称为视准轴或视野。程度丈量是在视准轴程度时,用十字丝的中丝截汲程度尺上的读数。

对光凹面镜也许使不同间隔的指标均能成像在十字丝乎面上。再过程目镜,便可看清同时强调了的十字丝和指标影象。从望远镜内所看到的指标影象的视角与肉眼直接调查该目指标视角之比,称为望远镜的强调率。DS3级程度仅望远镜的强调率普遍为28倍。

2.程度器:分为管程度器和圆程度器。

程度器是用来批示视准轴能否程度或仪器竖轴能否竖直的安设。有管程度器和圆程度器两种。管程度器用来批示视准轴能否程度;圆程度器用来批示竖轴能否竖直。

(1)管程度器

又称程度管,是一纵向内壁磨成圆弧形的玻璃管,管内装酒精和乙醚的搀杂液,加热融封冷却后留有一个气泡。由于气泡较轻,故恒处于管内最高场所。

程度管上普遍刻有隔绝为2mm的分划线,分划线的中点0,称为程度管零点。过程零点做程度管圆弧的切线,称为程度管轴。当程度管的气泡中点与程度管零点重合时,称为气泡居中;这时程度管轴工人处于程度场所。程度管圆弧2mm所对的圆心角称为程度管分划值。安置在DS3级程度仪上的程度管,其分划值不大于20″/2mm。

微倾式程度仪在程度管的上方安置一组适合棱镜,过程适合棱镜的反射影响,负气泡两头的像响应在望远镜旁的适合气泡调查窗中。若气泡两头的半像符合时,就示意气泡居中。若气泡的半像错开,则示意气泡不居中,这时,应转移微倾螺旋,负气泡的半像符合。

(2)圆程度器

圆程度器顶面的内壁是球面,个中有圆分划圈,圆圈的中心为程度器的零点。过程零点的球面法线为圆程度器轴线,当圆程度器气泡居中时,该轴线处于竖直场所。当气泡不居中时,气泡中心偏移零点2mm,轴线所歪斜的角值,称为圆程度器的分划值,由于它的精度较低,故只用于仪器的约略整平。

(3)基座

基座的影响是文承仪器的上部并与三足架衔接。它重要由轴座、足螺旋、底板和三角压板孕育。

二、程度尺和尺垫

程度尺是程度丈量时运用的标尺。其原料诟谇直接影响程度丈量的精度。是以,程度尺需用不易变形且枯燥的优良木料制成;请求尺长安定,分划切确。罕用的程度尺有塔尺和双面尺两种。塔尺多用于等外程度丈量,其长度有2m和5m两种,用两节或三节套接在一同。尺的底部为零点,尺上诟谇格相间,每格宽度为1cm,有的为0.5cm,每一米和分米处均有注记。双面程度尺多用于三、四等程度丈量。其长度有2m和3m两种,且两根尺为一双。尺的两面均有刻画,一面为红白相间称红面尺;另—面为诟谇相间,称黑面尺(也称主尺),两面的刻画均为1cm,并在分米处注字。两根尺的黑面均由零开端;而红面,一根尺由4.m开端至6.m或7.m,另一根由4.m开端至6.m或7.m。

尺垫是在转点处安放程度尺用的,它用生铁铸成,普遍为三角形,中心有一崛起的半球体,下方有三个支足。历时将支足结实地插入土中,以防下落,上方崛起的半球形顶点做为建立程度尺和标识转点之用。

第三节程度仪的运用

程度仪的运用包罗仪器的安顿、大概整平、对准程度尺、精幽静读数等职掌环节。

一、安顿程度仪

翻开三足架并使高度适中,目估使架头大抵程度,反省足架腿能否安顿安定,足架伸缩螺旋能否拧紧,尔后翻开仪器箱掏出程度仪,置于三足架头上用衔接螺旋将仪器结实地固连在三足架头上。

二、大概整平

粗平是借助圆程度器的气泡居中,使仪器竖轴大抵铅垂,进而视准轴大概程度。在整平的进程中,气泡的挪动方位与左手大拇指行动的方位—致。

三、对准程度尺

首先举行目镜对光,即把望远镜对着豁亮的后台,转移目镜对光螺旋,使十字丝显然。再松开制动螺旋,转移望远镜,用望远镜筒上的照门和准星对准程度尺,拧紧制动螺旋。尔后从望远镜中调查;转移物镜对光螺旋举行对光,使指标显然,再转移微动螺旋,使竖丝对准程度尺。

当眼睛在目镜端高低略微挪动时,若觉察十字丝与指标影象有相对行动,这类形势称为视差。孕育视差的缘由是指标成像的平面和十字丝平面不重合。由于视差的存在会影响到读数的确实性,必需加以消除。消除的法子是从新子细地举行物镜对光,直到眼睛高低挪动,读数安定成止。此时,从目镜端见到十字丝与目指标像都相当显然。

四、精平与读数

眼睛过程位于目镜左方的适合气泡调查窗看程度管气泡,右手转移微倾螺旋,负气泡两头的像符合,即示意程度仪的视准轴已切确程度。这时,便可用十字丝的中丝在尺上读数。如今的程度仪多采取倒像望远镜,是以读数时应从小往大,即从上往下读。先估读毫米数,尔后报出悉数读数。

精幽静读数虽是两项不同的职掌环节,但在程度丈量的推行进程中,却把两项职掌视为一个全体;即精平后再读数,读数后还要反省管程度气泡能否全面适合。惟有如此,才略获得切确的读数。

 

第四节程度丈量外业做事

一、程度点(BenchMark)及程度丈量线路情势

为了统一天下的高程系统和知足种种丈量的需求,测绘部门在天下各地埋设并测定了不少高程点,这些点称为程度点(BenchMark),简记为BM。程度丈量时常是从程度点引测其余点的高程。程度点有永恒性和暂时性两种。国度等第程度点普遍用石料或钢筋混凝土制成,深埋到大地凝结线如下。在标石的顶面设有用不锈钢或其余不易锈蚀材料制成的半球状标识。有些程度点也可配置在安定的墙角上,称为墙上程度点。

开发工地上的永恒性程度点普遍用混凝土或钢筋混凝土制成,暂时性的程度点可用大地上优异的坚挺岩石或用大木桩打入地下,校顶钉以半球形铁钉。

埋设程度点后,应绘出程度点与四周静止开发物或其余地物的瓜葛图,在图上还要写明程度点的编号和高程,称为点之记,以便于往后寻求程度点场所之用。程度点编号前时常加BM字样,做为程度点的代号。

程度丈量线路情势重要有:并拢程度线路、附合程度线路和支程度线路。

二、程度丈量的推行

当欲测的高程点距程度点较远或高差很大时,就需求络续屡屡安顿仪器以测出两点的高差。为测A、B点高差,在AB线路上增长1、2、3、4、……等中心点,将AB高差分红多少个程度测站。个中心点仅起转达高程的影响,称为转点(TurningPoint),简写为TP。转点无静止标识,无需算出高程。

显然,每安顿一次仪器,便可测得一个高差,即

……………

将种种相加,得

则B点的高程为

三、程度丈量的检点

1.计划检点

B点对A点的高差即是各转点之间高差的代数和,也即是后视读数之和减去前视读数之和,是以,此式可用来做为计划的检点。但计划检点只可反省计划能否确实,不能检点察看和纪录时能否孕育差错。

2.测站检点

B点的高程是遵循A点的已知高程和转点之间的高差计划出来。若个中测错任何一个高差,B点高程就不会确实。是以,对每一站的高差,都必需选用办法举行检点丈量。

1)变动仪器高法:统一测站用两次不同的仪器高度,测得两次高差以彼此对比举行检点。

2)双面尺法:仪器高度安定,立在前视点和后视点上的程度尺离别用黑面和红面各举行一次读数,测得两次高差,彼此举行检点。

3.效果检点

测站检点只可检点一个测站上能否存在差错或过失超限。由于温度、风力、大气折光、尺垫下落和仪器下落比及外界前提引发的过失,尺了歪斜和估读的过失,以及程度仪自己的过失等,假使在一个测站上响应不很显然,但跟着测站数的增长使过失积聚,偶尔也会高出规定的限差。

1)附合程度线路检点

2)并拢程度线路检点

3)支程度线路检点

 

第五节程度丈量的内业

程度丈量外业式做竣事后,要反省手簿,再计划各点间的高差。经检点无误后,才略举行计划和调度高差并拢差。结尾计划各点的高程。

一、附合程度线路并拢差的计划和调度,附合程度线路效果计划。

1.高差并拢差的计划

高差并拢差可用来掂量丈量效果的精度,等外程度丈量的高差并拢差答应值,规定为

平川L为程度线路长度千米数

平川n为测站数

2.并拢差的调度

在统一条程度线路上,假如察看前提是雷同的,可觉得各站孕育的过失机缘是雷同的,故并拢差的调度按与测站数(或间隔)成正比反标识分派的准则举行。

3.高程计划

二、并拢程度线路并拢差的计划与调度

并拢程度线路各段高差的代数和应即是零,即

由于存在着丈量过失,肯定孕育高差并拢差

并拢程度线路高差并拢差的调度法子、答应值的计划,均与附合程度线路雷同。

第六节精细程度仪和程度尺

精细程度仪分类:1、微倾式精细程度仪,2、主动安平精细程度仪,3、数字精细程度仪。

第七节主动安平程度仪

对仪器请求:假使望远镜筒歪斜,视准轴仍程度。

例一:两个关键

十字丝悬吊在望远镜筒上,吊点位于物镜的光心。于是镜筒内的视准轴永恒处于铅垂场所

两片反光镜的夹角严峻即是45度,能把视准轴转90度后射出镜筒

假使镜筒歪斜,则十字丝中心偏离过物镜光心的程度线(准则场所)

主动安精安设的影响在于:

使十字丝经物镜射出的光线程度,好象十字丝移到准则场所上去了

或者使来自程度尺程度读数成象与十字丝中心,好象尺子程度读数的象移到十字丝中心上去了。

例一中十字丝是真实移到准则场所上去了。

第八节微倾式程度仪的检修与矫正

一、程度仪应知足的前提

遵循程度丈量旨趣,程度仪必需供应一条程度视野,才略确实地测出两点间高差。为此,程度仪应知足的好多前提是:

1)圆程度器轴L′L′应平行于仪器的竖轴VV;

2)十字丝的中丝(横丝)应笔直于仪器的竖轴;

3)程度管轴LL平行于视准轴CC。

二、检修与矫正

1.圆程度轴平行于仪器竖轴的检修与矫正

检修用足螺旋使圆程度器气泡居中,将仪器绕竖轴扭转度,即负气泡不居中,声明圆程度轴不平行于竖轴,而离开零点弧长所对应的圆心角为两倍的α。

矫正调度圆程度三个矫正螺丝,负气泡向居中场所挪动偏离量的一半。矫正做事普遍都难于一次完结,需一再举行直至仪器扭转就任何场所圆程度器气泡皆居中时为止。

2.十字丝横丝应笔直于仪器竖轴的检修与矫正

检修安顿仪器后,先将横丝一端对准一个显然的点状指标M,静止制动螺旋,转移微动螺旋,假使标识点M不离开横丝,解释横丝笔直于竖轴,不然需求矫正。

矫正用螺丝刀松开分划板座静止螺丝,转移分划板座,修正偏离量的一半。

3.视准轴平行于程度管轴的检修矫正

检修在S1处安顿程度仪,从仪器向双侧各量40米,定出等间隔的A、B两点,打木桩或安放尺垫标识之。

1)在S1处用变动仪高法,测出A、B两点的高差。若两次测得的高差之差不高出3mm,则取其平衡值hAB做为结尾成效。由于间隔相等,两轴不平行的过失△h可在高差计划中主动消除,故h值不受视准轴过失的影响。

2)安顿仪器于B点四周的S2处,离B点约3米左右,精平后读得B点程度尺上的读数为b2,因仪器离B点很近,两轴不平行引发的读数过失可粗心不计。故遵循b2和A、B两点的确实高差h算出A点尺上应有读数为

尔后,对准A点程度尺,读出程度视野读数,假使与相等,解释两轴平行,不然存在I角,其值为

关于DS3级微倾程度仪,I值不得大于20″。

矫正转移微倾螺旋使中丝对准A点尺上确实读数c2,此时视准轴处于程度场所,但管程度气泡肯定偏离中心。用拨针拨动程度管一端的上、下两个矫正螺丝,负气泡的两个半象适合。

第九节程度丈量的过失剖析

一、仪器过失

1.仪器矫正后的剩余过失

I角矫正剩余过失,这类影响与间隔成正比,只需察看时注重前、后视间隔相等,可消除或减轻此项的影响。

2.程度尺过失

由于程度尺刻画禁止确,尺长变动、蜿蜒等影响,程度尺必需过程检修才略运用。标尺的零点差可在一程度段中使测站为偶数的法子给以消除。

二、察看过失

1.程度管气泡居中过失

设程度管分划值为τ″,居中过失普遍为±0.15τ″,采取适合式程度器时,气泡居中精度可提升一倍,故园中过失为

2.读数过失

在程度尺上估读毫米数的过失,与人眼的分辩能耐、望远镜的强调倍率以及视野长度相关,时常按下式计划

3.视差影响

当视差存在时,十字丝平面与程度尺影象不重合,若眼睛调查的场所不同,便读出不同的读数,因此也会孕育读数过失。

4.程度尺歪斜影响

程度尺歪斜将使尺上读数增大。

三、外界前提的影响

1.仪器下落

由于仪器下落,使视野低落,进而引发高差过失。采取“后、前、前、后”的察看程序,可减轻其影响。

2.尺垫下落

假使在转点产生尺垫下落,将使下一站后视读数增大。采取往来察看,取平衡值的法子也许减轻其影响。

3.地球曲率及大气折光影响

用程度视野接替大地程度面地尺上读数孕育的过失为C,则

由于大气折光,视野并非是程度,而是一条弧线,弧线的曲率半径为地球半径的7倍,其折光量的巨细对程度读数孕育的影响为

折光影响与地球曲率影响之和为

假使前视程度尺和后视程度尺到测站的间隔相等,则在前视读数和后视读数中含有雷同的。如此在高差中就没有这过失的影响了。是以,放测站时要篡夺“先后视相等”

逼近大地的空气温度不平匀,于是空气的密度也不平匀。光线在密度不匀的介质中沿弧线宣扬。这称为“大气折光”。整体上说,白昼近大地的空气温度高,密度低,蜿蜒的光线凹面进取;黄昏近大地的空气温度低,密度高,蜿蜒的光线凹面向下。逼近大地的温度梯度大大气折光的曲率大,由于空气的温度不同岁月不同的处所从来处于变动当中。于是很难描画折光的规律。对策是防备用逼近大地的视野做事,尽管吹捧视野,用先后视等距的法子举行程度丈量

除了规律性的大气折光除外,尚有不规律的部份:白昼近大地的空气受热膨胀而飞腾,较冷的空气下落增长。是以,这边的空气处于频仍的行动当中,孕育不规定的湍流。湍流会使视野颤动,进而增长读数过失。对策是炎天正午普遍不做程度丈量。在沙地,水泥地……湍流强的地域,普遍只在上昼10点以前做程度丈量。高精度的程度丈量也只在上昼10点以行举行。

4,温度对仪器的影响

温度会引发仪器的部件涨缩,进而或者引发视准轴的构件(物镜,十字丝和调焦镜)相对场所的变动,或者引发视准轴相对与程度管轴场所的变动。由于光学丈量仪器是精细仪器,不大的位移量或者使轴线孕育几秒差错,进而使丈量成效的过失增大。

不平匀的温度对仪器的功用影响特别大。譬喻畴前线或后方日光晖映程度管,就可以负气泡“趋势太阳”---程度管轴的零场所转变了。

温度的变动不光引发大气折光的变动,况且当炎阳晖映程度管时,由于程度管自己和管内液体温度吹捧,气泡向着温度高的方位挪动,影响仪器程度,孕育气泡居中过失,察看时应注重撑伞遮阳。

本章小结

1.程度丈量是行使程度仪供应的程度视野来直接测定大地上各点间的高差,尔后遵循个中一点的高程阴谋出其余各点的高程。高差hAB=a—b,下角AB示意A点测向B点,a为A尺上的读数即后视读数,b为B尺上的读数即前视读数,于是高差具备正、负性(方位性)。

2.弄清下述一些根底观念:视准轴、望远镜强调率、程度轴、程度管分划值、视差等。

3.程度管的影响在于致使视野成程度场所,圆程度器的影响在于致使竖铀成竖直场所。安顿程度仪时,必需求使架头大抵与察看者身高相适应。要把握以左手大拇指为准的调度足螺旋使圆程度器居中的法子,读数时必然要消除视差,并使程度管气泡居中。转点处要放尺垫,其影响是防备程度尺的场所和高度产生变动。

4.在现实做事中,由于两点相距较远或高差较大时,必需安顿多少次仪器才略测得两点间的高差,这是一个测站上做事的反复络续应用,于是其特征是做事的络续性。转点在程度丈量顶用来转达高程的点,时常无须求该点高程,其上要放尺垫静止。转点的特征是既有前视读数,又有后视读数,它相关周全,于是要取舍结实的处所。

5.丈量做事普遍都在规定的纪录表格上照实地响应出测、算进程和成效,表格中有计划校核,∑a一∑b=∑h,这只解释计划无误,但不能响应丈量效果的诟谇。外业竣事后,举行高差并拢差的计划,在限差准许的局限内,即按程度线路长度或测站数举行调度,若高出限差,必需重测。高差修正后,可遵循已知点高程算出其余各欲求点的高程。

6.程度丈量时,将仪器放在距前、后视间隔相等处的宗旨、在于消除地球曲率、大气折光的影响和视准轴不平行于程度管轴剩余过失的影响。

7.在正式功课前,必需将仪器举行周全反省、检修和矫正,个中程度轴平行视准轴的检修与校恰是重要前提,如此才略保证供应一条程度的视野。在丈量中要注重剖析种种过失孕育的缘由,选用必然的法子举行消除或减轻,如此之书目保证丈量的精度。

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