第二章水准测量.docx

第二章水准测量.docx

《第二章水准测量.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《第二章水准测量.docx（14页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

第二章水准测量

第二章水准测量

第二章水准测量

第二章水准测量

4.1试题

4.1.1名词解释题

（1）视准轴

（2）水准管轴（3）圆水准器轴（4）水准管分划值（5）水准仪的仪器高程

4.1.2填空题

（1）水准仪粗平是旋转_____________________使__________________的气泡居中,目的是使___________________线铅垂，而精平是旋转__________使____________________，目的是使_______________________轴线水平。

（2）内对光望远镜的构造主要包括：

（a）___________（b）__________（c）________（d）__________。

（3）水准测量时，水准尺前倾会使读数变_______，水准尺后倾会使读数变________。

（4）水准测量时,把水准仪安置在距前、后尺大约相等的位置，其目的是为了消除____________________________________________________________。

（5）水准仪的构造主要包括：

（a）________________，（b）_______________，（c）_____________，（d）________________。

（6）水准测量转点的作用是___________________________________________，因此转点必需选在________________________________，通常转点处要安放___________________。

（7）水准仪水准管的灵敏度主要取决于_________________________，灵敏度还与___________________________________________________________有关。

（8）圆水准器整平操作时，第一次调两个脚螺旋使气泡大约处于__________________________________________________________上，第二次再调第三个脚螺旋使气泡居中，如此反复二、三次即可完成。

（9）水准测量时，调微倾螺旋使水准管气泡居中，望远镜视准轴也就水平，因仪器构造的前提条件是___________________________________________。

4.1.3是非判断题

（1）水准仪的水准管轴应平行于视准轴，是水准仪各轴线间应满足的主条件。

（）

（2）通过圆水准器的零点，作内表面圆弧的纵切线称圆水准器轴线。

（）

（3）望远镜对光透镜的作用是使目标能成象在十字丝平面上。

（）

（4）通过水准管零点所作圆弧纵切线称水准管轴。

（）

（5）水准测量中观测误差可通过前、后视距离等远来消除。

（）

（6）在一个测站水准测量过程中，如果读完后视水准尺后，转到前视水准尺时，发现圆气泡不居中，此时可以稍为调节脚螺旋，使圆气泡居中，接着再调微倾螺旋，使水准管器泡符合，最后读取前视读数。

（）

（7）水准管圆弧半径R愈大，则水准管分划值愈大，整平精度愈低。

（）

4.1.4单项选择题

（1）水准测量时，如用双面水准尺，观测程序采用“后-前-前-后”，其目的主要是消除

（a）仪器下沉误差的影响；（b）视准轴不平行于水准管轴误差的影响；

（c）水准尺下沉误差的影响；（d）水准尺刻划误差的影响。

（2）水准测量过程中，当精平后，望远镜由后视转到前视时，有时会发现符合水准气泡偏歪较大，其主要原因是

（a）圆水准器未检定好；（b）竖轴与轴套之间油脂不适量等因素造成的；

（c）圆水准器整平精度低；（d）兼有（b）、（c）两种原因。

（3）在一条水准路线上采用往返观测，可以消除

（a）水准尺未竖直的误差；（b）仪器升沉的误差；

（c）水准尺升沉的误差；（d）两根水准尺零点不准确的误差。

（4）水准仪安置在与前后水准尺大约等距之处观测，其目的是

（a）消除望远镜调焦引起误差；（b）视准轴与水准管轴不平行的误差；

（c）地球曲率和折光差的影响；（d）包含（b）与（c）两项的内容。

（5）双面水准尺的黑面是从零开始注记，而红面起始刻划

（a）两根都是从4687开始；

（b）两根都是从4787开始；

（c）一根从4687开始，另一根从4787开始；

（d）一根从4677开始，另一根从4787开始。

（6）水准测量时，长水准管气泡居中是说明

（a）视准轴水平，且与仪器竖轴垂直；（b）视准轴与水准管轴平行；

（c）视准轴水平；（d）视准轴与圆水准器轴垂直。

（7）从自动安平水准仪的结构可知，当圆水准器气泡居中时，便可达到

（a）望远镜视准轴水平；（b）获取望远镜视准轴水平时的读数；

（c）通过补偿器使望远镜视准轴水平。

（8）水准测量记录表中，如果∑h=∑a-∑b,则说明下列一项是正确的。

（a）记录；（b）计算；（c）观测。

（9）水准测量中的转点指的是

（a）水准仪所安置的位置；（b）水准尺的立尺点；

（c）为传递高程所选的立尺点；（d）水准路线的转弯点。

4.1.5问答题

（1）望远镜视差产生的原因是什么？

如何消除？

（2）水准测量时，前后尺轮换安置能基本消除什么误差？

试推导公式来说明其理由。

为了达到完全消除该项误差应采取什么测量措施？

（3）外对光望远镜与内对光望远镜有什么不同？

内对光望远镜有什么优点？

（4）水准仪上的圆水准器与管水准器的用途有何区别？

为什么必须安置这两套水准器？

（5）水准测量路线成果校核的方法有几种？

试简述之。

（6）水准仪的构造有哪些主要轴线？

它们之间应满足什么条件？

其中哪个条件是最主要的？

为什么它是最主要的？

（7）使用微倾水准仪进行水准测量时，为什么每次读数前都要调平管水准器？

（8）如果视准轴不平行于水准管轴，对尺上的读数有什么影响？

该项误差与仪器到尺子的距离有什么关系？

在什么条件下测得高差不受视准轴不平行于水准管轴的影响？

（9）水准测量作业，测站校核的方法有几种？

试具体说明。

（10）为什么水准测量检验校正中不要求水准管轴线垂直于仪器的竖轴？

（11）水准测量中产生误差的因素有哪些？

哪些误差可以通过适当的观测的方法或经过计算加以减弱以至消除？

哪些误差不能消除？

（12）在水准测量原理中，计算待定点高程有哪两种基本方法？

各适用于什么情况？

4.1.6计算题

（1）水准测量测定深沟底的高程，安置Ⅰ、Ⅱ两测站（见图4-1），在测站Ⅰ测得A点标尺读数为1.636m，B点标尺读数为4.956m。

在测站Ⅱ测得B点标尺读数为0.561m，C点标尺读数为4.123m，已知A点高程为100m，求得沟底C的高程为多少？

又问测站Ⅰ与测站Ⅱ的仪器视线高程为多少？

图4-1

（2）如下图（图4-2）所示进行支水准测量，已知A点高程为417.251m，观测数据均在图上注明，将数据填入表中，完成表中各拦计算并求P点高程。

测站

点号

后视读数

前视读数

高差

高程

检核

计算

图4-2

（3）设地面A、B两点间相距80m（如图4-3），水准仪安置在AB中点时，测得高差hAB=+0.228m；将水准仪移至离A点3m处，读取A点水准尺上中丝读数a′=1.695m，B尺上中丝读数b′=1.446m。

试求：

（a）水准管气泡居中时，视线图4-3

向上还是向下倾斜？

（b）i是多少？

（c）如何校正？

（4）如图4-4所示，A、B两点竖立水准尺，水准仪安置在M点，A尺上中丝读数a'M=1.355m，B尺上中丝读数b'M=1.455m；水准仪搬至N

点，A尺上读数a'N=1.585m，

B尺上读数b'N=1.485m。

（a）求A、B两点间的正确高差hAB=？

（b）判断水准管轴与视准轴是否平

行？

i＂=？

（c）如不平行，如何校正？

图4-4

（5）等外闭合水准测量，A为水点，已知高程和观测成果已列于表中。

试求各未知点高程。

点号

距离D

高差h

高差改正数v

改正后高差h+v

高程H

A

km

1.1

m

-2.101

m

75.189

1

0.8

+1.468

2

1.0

+1.469

3

0.9

-0.801

A

∑

fh=fh容=

=

（6）图根附合水准路线测量，A、B为已知水准点，已知高程和观测成果已列于表中。

试求各未知点高程。

点号

测站数n

高差h

高差改正数v

改正后高差h+v

高程H

A

8

m

-0.127

m

55.000

1

10

-1.260

2

12

+4.279

B

57.841

∑

fh=fh容=

=

（7）已知水准仪水准管的分划值τ=20"，当尺子离仪器75m时，为了使由于水准管气泡不居中而产生的读数误差不超过2mm，问气泡不能偏离中央几格？

4.1.7附加题

（1）什么是交叉误差?

它对水准测量有什么影响?

如何检校交叉误差?

4.2试题解答

4.2.1名词解释题

（1）通过物镜光心与十字丝交点的连线。

（2）通过水准管中点纵向圆弧的切线。

（3）通过水准管零点与水准器球心所作的直线。

（4）水准管相邻两个分划间弧长所对应的圆心角。

（5）水准仪视准轴至水准面的垂直距离。

4.2.2填空题

（1）脚螺旋圆水准器汽泡居中竖轴微倾螺旋水准管汽泡居中即符合视准轴

（2）物镜目镜调焦螺旋十字丝分划板

（3）大大

（4）视准轴不平行与水准管轴的误差、地球曲率及折光差引起的误差

（5）望远镜水准器托板基座

（6）传递测点的高程结实的地面上尺垫

（7）水准管分划值水准管的长度、水准管内壁光滑程度、液体的纯净程度、环境的温度等

（8）通过圆水准器中点垂直于该两脚螺旋连线的垂线上

（9）水准管轴与视准轴平行

4.2.3是非判断题

（1）√

（2）×（3）√（4）√（5）×（6）×（7）×

4.2.4单项选择题

（1）（a）

（2）（d）（3）（c）（4）（d）（5）（c）（6）（c）（7）（b）（8）（b）（9）（c）

4.2.5问答题

（1）产生视差的原因是观测目标的象平面与十字丝平面不重合。

消除的方法：

如果十字丝不够清晰，还需调目镜螺旋使十字丝清晰，然后反复调对光螺旋，使目标的象与十字丝平面重合，一边调对光螺旋，一边用眼睛上下移动，观察目标的象与十字丝是否有错动的现象，边调边观察直至没有错动现象为止，则视差消除了。

（2）能基本消除水准尺零点磨损造成的误差。

例如第一站测量，正确高差为h1，由于零点磨损，观测结果得不正确高差为h'1，设后尺A零点未磨损，前尺B零点磨损量为△。

则

第一站，A尺未磨损，B尺磨损△则h'1=a1-（b1+△）=h1-△

第二站，由于前后尺倒换，则h'2=（a2+△）-b2=h2+△

第三站前后尺又倒换，所以h'3=a3-（b3+△）=h3-△

照此继续下去。

从上列公式看出：

第一站高差测小一个△，第二站测大一个△，第三站又小一个△，全路线总高差为各站高差之和。

如果全路线布置成偶数测站，则可完全消除水准尺零点磨损造成的误差。

（3）内对光望远镜由物镜、目镜、十字丝及调焦透镜组成。

外对光望远镜没有调焦透镜，观测目标时靠物镜筒的伸缩来达到调焦的目的。

内对光望远镜的优点在于密封式的，灰尘不易进入。

由于有了调焦透镜，增加了放大倍率。

在相同放大倍率的情况下，内对光望远镜的镜筒比外对光望远镜的镜筒短。

（4）水准仪的圆水准器作粗平用，管水准器是精确整平视准轴用。

有了这两套水准器，就便于测站的安置与观测。

如果只有圆水准器，则视准轴不可能达到精确水平。

如果只有管水准器，由于它灵敏度高，用它来整平仪器就很费时，效率低。

（5）有三种：

第一种是往返观测，往返观测高差绝对值应相等，符号相反。

第二种将路线布置成闭合水准路线，因为闭合水准路线，按同一方向各段高差代数和应等于零，从而可校核测量的成果。

第三种布置成附合水准路线，从已知水准点开始，通过观测与计算，最后得到的另一水准点的高程，看其与已知的高程相差为多少。

上述三种方法中第三种为最好的一种方法。

（6）主要轴线有：

视准轴、水准管轴、圆水准器轴以及竖轴。

应满足条件是视准轴平行于水准管轴，圆水准器平行于竖轴，十字丝的横丝应垂直于竖轴。

其中视准轴平行于水准管轴是最主要的条件，因为只有满足这两条轴线相互平行的条件，观测时调水准管气泡居中，才能保证视准轴是水平的。

（7）因为水准测量在读数的一瞬间要求视准轴严格处于水平位置。

然而，当后视转为前视或前视转为后视时，由于仪器竖轴本身并非处于严格的铅垂状态，所以此时水准管的气泡又不居中了，只要在读数前调平水准管，视准轴才能为水平状态。

（8）视准轴不平行水准管轴，视准轴是向上倾的，尺上读数增加；向下倾的，尺上读数减少。

该项误差与仪器至尺子距离成正比例增加。

只有当后视距离与前视距离相等时，这项误差对高差无影响，因后视读数减前视读数时，误差消除掉。

（9）测站校核的方法：

①两次仪器高法：

第一次测得高差后，变动仪器高不小于10cm再测一次，求得高差进行比较，如果两次高差之差不超过某一规定，例如6mm，则说明测量合格。

③双面水准尺法，即用黑面与红面两面都读数，当黑面读数求得高差与红面读数求得高差不超过某一数值，则说明测量合格。

③双转点法，同一台仪器同时观测两个后视转点与两个前视转点。

在同一测站上，由双转点上求得仪器高程应相等。

（10）水准仪仪器处于铅垂位置是靠圆水准器居中完成的，由于圆水准器不精确，所以竖轴处于铅垂位置也仅是粗略的。

如果检校要求水准轴垂直于竖轴，视准轴也不是水平的。

实际上微倾水准仪的水准管轴通过微倾螺旋经常处于变动的情况，没有必要使水准管轴垂直于竖轴。

（11）有三大类：

第一类属仪器误差：

水准管轴不平行于视准轴误差可通过安量测站在前后尺等距处加以消除，零点磨损可通过安置偶数测站数，尺长有系统误差可在计算中加改正数，而刻划不准和尺面弯曲则无法消除其影响。

第二类观测误差，这类误差大多数具有偶然性。

而水准尺安置倾斜影响极大，解决办法是水准尺旁装上圆水准器。

第三类外界条件产生的误差，减小仪器下沉误差的影响，要用“后-前-前-后”的观测程序，解决尺垫下沉要用往返观测法。

减弱大气折光影响，则要选择合适的观测时间。

（12）高差法：

H2=H1+h12=H1+a-b适用于求一个点的高程,适用于路线测量。

仪高法（视线高法）：

H2=H1+a-b=Hi-b适用于求多个点的高程，适用于平整土地测量。

4.2.6计算题

（1）hAB=-3.320HB=100-30320=96.680

hBC=-3.560HC=96.680-3.562=93.118m

Ⅰ测站仪器视线高程=100+1.636=101.636

Ⅱ测站仪器视线高程=96.680+0.561=97.241m

（2）记录数据和计算结果列于下表

测站

点号

后视读数

前视读数

高差

高程

1

A

TP1

2.403

1.428

+0.975

417.251

418.226

2

TP1

TP2

0.621

1.375

-0.754

417.472

3

TP2

TP3

2.085

1.714

+0.371

417.843

4

TP3

P

0.714

1.643

-0.929

416.914

检核

计算

5.823

5.823-6.160=

6.160

-0.337

-0.337

-0.337

（3）解∶（a）hAB′=a′-b′=1.695-1.446=+0.249米

B尺上正确读数b=a′-hAB=1.695-0.228=1.467m>b′说明视线向下倾斜。

（b）Δh=hAB′-hAB=0.249-0.228=0.021m

i″=

=56.2″

（c）仪器在A点3米处，照准B尺使其读数为1.467，此时水准管不居中,然后用拨针调整水准管居中。

此项检验应反复进行，直到满足要求为止。

（4）解∶（a）h'AB=a'M-b'M=-0.100m,h"AB=a'N-b'N=0.100m

正确高差hAB=

=0.000m

（b）因为A尺正确的读数aN=b'N+hAB=1.485m≠a'N（1.585），a'N>aN，所以LL不平行于CC,视线向上倾斜。

△h=

=0.100

i″=

==+4′43″

（c）仪器在N点，用微倾螺旋使中丝对准A尺上正确读数aN=1.485m，然后调整水准管一端校正螺丝，使气泡居中。

此项检验校正反复进行，直到满足要求为止。

（5）见下表

点号

距离D

高差h

高差改正数v

改正后高差h+v

高程H

A

km

1.1

m

-2.101

m

-0.010

m

-2.111

m

75.189

1

73.078

0.8

+1.468

-0.008

+1.460

2

74.538

1.0

+1.469

-0.009

+1.460

3

75.998

0.9

-0.801

-0.008

-0.809

A

75.189

∑

3.8

+2.892

-0.035

0

fh=+0.035mfh容=

=±0.078m

（6）见下表

点号

测站数n

高差h

高差改正数v

改正后高差h+v

高程H

A

8

m

-0.127

m

-0.014

m

-0.141

m

55.000

1

54.859

10

-1.260

-0.017

-1.277

2

53.582

12

+4.279

-0.020

+4.259

B

57.841

∑

30

+2.892

-0.051

+2.841

+2.841

fh=2.892-2.841=+0.051mfh容=

=±0.066m

（6）误差2mm相应角度：

2×206265/75000=5.5″

汽泡不能偏离中心:

5.5/20=0.28格

4.2.7附加题

（1）望远镜视准轴与水准管轴都是空间直线，如果它们互相平行，那么无论是在竖直面上投影还是在水平面上投影都应该是平行的。

在竖直面上投影如果不平行产生的夹角称为i角，在水平面上投影如果不平行产生的夹角称交叉误差。

交叉误差不影响视准轴水平，但不同测站，交叉误差的大小又不相同，带有某种偶然性。

检验方法：

旋转望远镜使望远镜筒垂直于一对脚螺旋。

将水准管气泡居中，望远镜十字丝交叉点对准某个目标，然后旋转两个脚螺旋，使仪器向一侧倾斜，看气泡偏歪情况，再转脚螺，使仪器向另一侧倾斜，如果气泡异向离开，或同向离开距离明显不相等，则存在交叉误差，应校正。

校正时，应先分析水准管与视准轴在水平面上投影的关系，然后调节水准管上水平方向两个校正螺钉，使水准管轴在水平方向移动至气泡符合为止。