专题二 水准测量原理（课件）-河南省职教高考《建筑工程测量》(高教版）专题复习讲练测

专题二 水准测量原理 《建筑工程测量》（高教版） 专题复习讲练测 依据河南省考纲编写 1 一.考纲解读 二.知识点梳理和重点概念复习 三.真题或常考题讲解 四.课内练习及讲评 五.内容归纳小结 目录 水准测量基本原理概念。 对比高差法和视线高法的适用场景和优缺点。 望远镜的组成部分，包括物镜、目镜、调焦透镜等，考查各部分的功能。 水准尺的类型（如塔尺和双面尺）及其刻度特点。 水准仪的使用步骤，给出水准尺的图像，要求考生读出数据。 一.考纲解读 常见考点： 一.考纲解读 01 1.根据给定的水准测量示意图或现场描述，准确分析视线、高差、已知高程和待求高程之间的关系。 02 3.对比自动安平水准仪和普通水准仪在使用上的特点和不同之处。 03 5.掌握选择水准仪安置点的原则，分析仪器安置高度不当可能对测量结果产生的影响。 考试要求： 05 2.区分圆水准器和管水准器，包括它们的灵敏度、分划值、在水准仪中的作用等。 4.阐述尺垫在水准测量中的作用，尤其是在转点处的重要性。 04 一.考纲解读 1 2 3 简述水准测量的原理，并画出简单示意图说明高差、后视读数和前视读数之间的关系 简答题 下列哪个是圆水准器的作用、自动安平水准仪与普通水准仪相比最大的优势是 选择题 高差等于什么读数减去什么读数、水准尺分为什么和什么两种类型 填空题 3 易考题型： 知识点思维导图 二.知识点梳理和重点概念复习 二.知识点梳理和重点概念复习 水准测量是利用水准仪提供的水平视线测定地面两点间的 高差，然后通过已知点的高程。求出未知点的高程。如图2-1 所示，设已知A点的高程为HA，欲测定B点的高程HB。在A、 B两点中间安置一台能够提供水平视线的仪器（这种仪器称为 水准仪），并在A、B两点上分别竖立有刻划的尺子（这种尺 子称为水准尺），根据水准仪提供的水平视线在A点水准尺上 的读数为a，在B点水准尺上的读数为b，则A、B两点间的高差为hAB=a-b。 设水准测量是由A点向B点进行的，如图2-1中的箭头所示，A点为已知高程点，则称A点为后视点，A点尺上的读数a为后视读数；B点为欲求高程点，则称B点为前视点，B点尺上的读数b为前视读数。高差等于“后视读数”减“前视读数”。 如果a>b，则高差hAB为正，表示B点比A点高；如果a<b，则高差hAB为负，表示B点比A点低。 水准测量原理 01 二.知识点梳理和重点概念复习 1.高差法 测得A、B两点高差hAB后，则B点的高程HB为HB= HA±hAB 2. 视线高法 如图2-1所示，B点的高程也可以通过水准仪的视线高程Hi计算，即 Hi =HA+a HB=Hi-b 计算待定点高程 02 二.知识点梳理和重点概念复习 水准仪的种类、型号很多，在建筑工程测量中一般使用DS水准仪，这种水准仪主要由望远镜、水准器和基座三部分组成，如图2-2所示。 DS3水准仪的构造 03 二.知识点梳理和重点概念复习 1.望远镜 望远镜的作用是瞄准远处目标，并对水准尺进行读数。它主要由物镜、对光透镜、十字丝分划板及目镜等组成，如图2-3所示。 （1）物镜对光螺旋—转动物镜对光螺旋可使对光透镜前后移动，从而使目标影像清晰。 （2）十字丝分划板—十字丝分划板是用来瞄准目标和读数的。十字丝分划板是安装在目镜筒内的一块平板玻璃，上面刻有互相垂直的长线，称为十字丝。竖直的一条 称为竖丝（又称纵丝），水平的一条称为横丝（又称中丝）。 在中丝的上、下刻有两条对称的短丝，称为视距丝，用于 测量仪器到目标的距离。十字丝交点和物镜光心的连线CC， 称为望远镜的视准轴。 （3）目镜对光螺旋—转动目镜对光螺旋，可使十字丝影像清晰。 DS3水准仪的构造 03 二.知识点梳理和重点概念复习 2.水准器 水准器的作用是整平仪器。水准器有圆水准器和管水准器两种。 （1）圆水准器 圆水准器(又称水准盒)用于粗略整平仪器。它是一个密封玻璃圆盒，里面有一圆形气泡，如图2-4所示。圆盒顶面内壁是一个球面，球面中心刻有一个分划圆圈，圆圈中心O，称为圆水准器零点。通过圆水准器零点的球面法线L'L'，称为圆水准器轴。当圆水准器气泡居中时，圆水准器轴处于铅垂位置。 （2）管水准器 管水准器（又称水准管）用于精确整平仪器。它是一个密封的玻璃管，里面有一长形气泡，如图2-5所示。水准管的内壁为圆弧形，水准管两端各刻有数条间隔为2mm的分划线，这些分划线的对称中心O，称为水准管的零点。 DS3水准仪的构造 03 二.知识点梳理和重点概念复习 水准尺用优质的木材或铝合金制成。常用的水准尺有塔尺和双面水准尺两种。 （1）塔尺 塔尺仅用于普通水准测量。塔尺全长3m或5m，由两节或三节套接而成。尺的底部为零点。尺上黑白（或红白）格相间，每格宽度为1cm或0.5cm，每分米注有数字，数字有正字和倒字两种，分米数上的红色或黑色圆点表示米数。 （2）双面水准尺 双面水准尺多用于三、四等水准测量。其长度为3m，两根尺为一对。尺的两雨均有刻划，一面为黑白相间称为黑面尺，一面为红白相闻称为红雨尽。两根尺中黑面尺底部均为零，红面尺底部。一根尺为4，667m；另一根为 4.787 m。 水准尺 04 二.知识点梳理和重点概念复习 水准仪使用操作的基本程序为安置仪器、粗略整平、瞄准水准尺、精确整平和读数。 1.安置仪器 （1）选好安置位置。 （2）打开三脚架并使其高度适中，用目估法使架 头大致水平。 （3）打开仪器箱取出仪器，用连接螺旋将水准仪 紧固地连接在三脚架上。 水准仪的使用 05 二.知识点梳理和重点概念复习 2.粗略整平 粗略整平就是通过调节脚螺旋，使圆水准器气泡居中，仪器竖轴大致铅直，达到视线粗略水平的目的。具体操作方法如下： （1）将圆水准器置于两个脚螺旋中间，如图2-9a所示，此时气泡未居中而位于a处；用两手相对转动1、2两个脚螺旋，使气泡移到b处，如图2-9b所示。 （2）转动脚螺旋3，使气泡居中，如图2-9c所示。 在整平过程中，气泡的移动方向与左手大拇指运动 方向一致。 水准仪的使用 05 二.知识点梳理和重点概念复习 3.瞄准水准尺 （1）目镜对光——将望远镜对向明亮背景，转动目镜对光螺旋，使十字丝影像清晰。 （2）初步瞄准——松开制动螺旋，转动望远镜，用望远镜筒上方的照门（又称缺口）和准星瞄准水准尺，然后紧制动螺旋。 （3）物镜对光——转动物镜对光螺旋，使水准尺的影像清晰。 （4）精确瞄准——转动微动螺旋，使水准尺影像的一侧靠近十字丝竖丝。 （5）消除视差——眼睛在目镜端上下微微移动，若发现十字丝的横丝在水准尺上的位置随之变动，这种现象称为视差。消除视差的方法是再仔细调节物镜对光螺旋，直至视差消除。 水准仪的使用 05 二.知识点梳理和重点概念复习 4.精确整平 通过气泡观察窗观察水准管气泡，用右手缓慢而均匀地转动微倾螺旋，使气泡两端的影像严密吻合，如图2-10所示。此时，视线即为水平视线。 5.读数 精确整平之后，应立即用十字丝的中丝在水准尺上读数。由于从望远镜中看到的水准尺影像是倒像，所以读数时，应从上往下、由小到大读取。先估读毫米，然后直接读出米、分米、厘米。如图2-11所示，其读数分别为 1.274 m、5.960 m、2.59m。对于成正像的望远镜，读数时应从下向上读取。 水准仪的使用 05 望远镜的作用是瞄准远处目标，并对水准尺进行读数。 水准测量所使用的仪器为水准仪，工具为水准尺和尺垫。 测定地面点高程的工作称为高程测量，水准测量是高程测量最常用的一种方法。 塔尺仅用于普通水准测量。塔尺全长3m或5m，由两节或三节套接而成。 03 02 01 读数时，应从上往下、由小到大读取。 04 05 二.知识点梳理和重点概念复习 重点概念复习： 17 1.水准仪望远镜的视准轴是（ ）。 A.物镜光心与目镜光心 B.目镜光心与十字丝交点 C.物镜光心与十字丝 交点 D.对光透镜与十字丝交点 三.常考习题练习与讲解 选择题 答案：C 解析：水准仪望远镜的视准轴是物镜光心与十字丝交点的连线。 2.转动水准仪目镜对光螺旋的最终目的是( )。 A.看清十字 B.看清远处目标 C.消除视差 D.前后移动对光透镜 三.常考习题练习与讲解 选择题 答案：A 解析：转动水准仪目镜对光螺旋的目的是使十字丝清晰。人眼的视力不同，通过调节目镜对光螺旋可以改变目镜的焦距，从而让不同视力的观测者都能看清十字丝。 3.在水准测量中转点的作用是传递（ )。 A.方向 B.高程 C.距离 D.角度 三.常考习题练习与讲解 选择题 答案：B 解析：转点在水准测量中起着传递高程的关键作用。当从一个已知高程点（如水准点）开始测量时，通过后视读数和前视读数的差值（高差）来计算高程的变化。在多个测站的连续测量中，转点的高程先通过前一个测站计算得到，然后作为下一个测站的后视点高程，以此类推，将高程传递下去，直到测量出所需的待定点高程。 4.水准仪在整平过程中，气泡的移动方向与（ ）运动方向一致。 A.右手食指 B.左平食指 C.右手拇指 D.左手拇指 三.常考习题练习与讲解 选择题 答案：C 解析：在水准仪整平过程中，对于大多数水准仪（采用符合水准器气泡观察），当使用脚螺旋调整时，气泡的移动方向与右手拇指的运动方向一致。 5.水准仪的操作步骤( )。 A.照准 粗平 精平 读数 B.粗平 照准 精平 读数 C.粗平 精平 照准 读数 D.照准 精平 读数 粗平 三.常考习题练习与讲解 选择题 答案：B 解析：水平仪操作的正确步骤是粗平、照准、精平、读数。 6.为了防止仪器下沉产生的误差应采取的观测措施是（ ）。 A.前前后后 B.后后前前 C.前后前后 D.后前前后 三.常考习题练习与讲解 选择题 答案：C 解析：在水准测量中，为了减弱仪器下沉误差对测量结果的影响，一般采用“前后前后”的观测顺序。 7.在水准仪测量中，注意前、后视距离相等可消除（ ）对高差的影响。 A.水准管轴不平行于视准轴 B.整平误差 C.温度变化 D.圆水准器轴不平行于竖直轴 三.常考习题练习与讲解 选择题 答案：A 解析：当水准管轴不平行于视准轴时，会产生一个i角误差。设水准管轴与视准轴在竖直面内的夹角为i，可以消除水准管轴不平行于视准轴对高差的影响。 8.水准测量时，视线高程是（ ）。 A.后视读数减前视读数 B.后视点高程加后视读数 C.前视点高程加后视读数 D.地面到水准仪目镜中心的高度 三.常考习题练习与讲解 选择题 答案：B 解析：视线高程（也称为仪器高程）的计算公式为Hi＝HA+a其中Hi是视线高程，HA是后视点高程，a是后视读数。 三.常考习题练习与讲解 判断题 1.塔尺上黑白（或红白）格相间，每格宽度为2cm或3cm。 （ ） 答案：错误。 解析：塔尺一般是由三节或四节套接而成，长度一般为3m或5m，尺面上黑白（或红白）格相间，每格宽度为1cm或0.5cm，而不是2cm或3cm，用于水准测量时读数能精确到厘米，估读到毫米。 三.常考习题练习与讲解 判断题 2.如果测站高差为正值，则后视立尺点位置高于前视立尺点位置。 （ ） 答案：错误。 解析：在水准测量中，后视读数是水准仪视准轴到后视点水准尺底部的垂直距离，前视读数是水准仪视准轴到前视点水准尺底部的垂直距离。由于后视读数大，意味着前视点位置高于后视点位置，而不是后视立尺点位置高于前视立尺点位置。 三.常考习题练习与讲解 判断题 3.高差等于后视读数减去前视读数。 （ ） 答案：正确。 解析：在水准测量中，高差是指两点之间的高程之差。设后视读数为a，前视读数为b，根据水准测量的原理，两点间的高差h=a - b。 三.常考习题练习与讲解 判断题 4.圆水准器用于粗略整平仪器。 （ ） 答案：正确。 解析：在水准测量中，仪器的粗略整平是通过调节脚螺旋使圆水准器的气泡居中来实现的。这一步操作可以使仪器竖轴大致处于竖直状态，为后续的精确整平打下基础。因为圆水准器的精度相对较低，所以它主要用于仪器的初步整平，即粗略整平。 三.常考习题练习与讲解 判断题 5.视差是由于十字丝平面与水准尺影像不重合引起的。 （ ） 答案：正确。 解析：存在视差会影响读数的准确性。因为如果不消除视差，当眼睛位置改变时，读数也会随之改变，这样就无法获取正确的水准尺读数，所以在水准测量中必须要消除视差，方法是反复调节目镜和物镜的焦距，使十字丝和目标影像都清晰且二者平面重合。 三.常考习题练习与讲解 填空题 答案：竖轴。 解析：这个竖轴是水准仪的重要几何轴线之一，它主要起到支撑仪器上部结构（包括望远镜、水准器等）的作用。在粗略整平过程中，通过调节脚螺旋使圆水准器气泡居中，此时竖轴大致处于竖直状态，为后续精确整平以及精确测量工作提供基础条件。 1.水准仪的 轴是通过圆水准器零点的法线。 三.常考习题练习与讲解 填空题 答案：黑、红。 解析：双面水准尺是水准测量中常用的工具。其中黑面尺底部的起始读数为零，红面尺底部的起始读数为4.687m（用于三、四等水准测量）或4.787m（用于等外水准测量）。 2.双面水准尺的 面尺底部为零， 面尺底部为4.687 m或4.787 m。 三.常考习题练习与讲解 填空题 答案：物镜对光、目镜对光。 解析：在水准测量中，当初步瞄准水准尺后，转动物镜对光螺旋，可以改变物镜的焦距，使目标的影像清晰地成像在十字丝平面上。目镜对光螺旋用于调节目镜焦距。通过转动目镜对光螺旋，可以使十字丝影像清晰，方便观测者能够清晰地看到十字丝。 3.转动 螺旋可使目标影像清晰，转动 螺旋可使十字丝影像清晰。 三.常考习题练习与讲解 填空题 答案：精确整平仪器、粗略整平仪器。 解析：在水准测量时，通过转动微倾螺旋，使管水准器气泡居中，此时水准管轴处于水平位置，由于视准轴与水准管轴平行，所以视准轴也处于水平状态，从而达到精确整平仪器的目的，为精确测量两点间的高差提供水平视线。 4.管水准器的作用是 ，圆水准器的作用是 。 三.常考习题练习与讲解 填空题 答案：左手大拇指。 解析：在使用水准仪进行粗略整平操作时，通过调节脚螺旋使圆水准器气泡居中。其规律是“左手大拇指法则”。 5.在粗略整平过程中，气泡的移动方向与 转动脚螺旋的方向一致。 三.常考习题练习与讲解 1.设A点为后视点，B点为前视点，A 点高程为106.127m，当后视读数为1.618m，前数为1.935m时，问高差hAB是多少?B点比A点高还是低?B点高程是多少? 计算题 三.常考习题练习与讲解 计算题 三.常考习题练习与讲解 2.利用高程为 110.365m 的水准点 A，欲测设出高程为 109.956m 的B点。若水准仪安置在 A、B 两点之间，A点水准尺读数为1.448m，那么B点水准尺读数为多少?A、B两点高差是多少? 计算题 三.常考习题练习与讲解 计算题 四.课内练习与讲解 答案：水准仪主要由望远镜、水准器和基座三部分组成。望远镜用于瞄准目标并读取水准尺读数；水准器包括圆水准器和管水准器，圆水准器用于粗略整平仪器，管水准器用于精确整平；基座支撑仪器上部，通过连接螺旋与三脚架相连，保证仪器稳定。 1.水准仪由哪几部分组成，各部分的作用是什么? 四.课内练习与讲解 答案：水准仪安置分为粗平与精平。粗平是先将三脚架大致水平放置并固定仪器，通过调节脚螺旋使圆水准器气泡居中。精平是在粗平基础上，转动微倾螺旋，使管水准器气泡两端的影像符合，从而使视准轴处于水平状态，完成水准仪的安置。 2.简述水准仪安置的操作过程。 四.课内练习与讲解 答案：首先用望远镜筒上方的照门和准星瞄准水准尺，进行初步瞄准。然后转动目镜对光螺旋，使十字丝清晰。接着转动物镜对光螺旋，让水准尺影像清晰。最后通过转动微动螺旋，使十字丝竖丝对准水准尺中间或边缘，完成精确瞄准。 3.在水准仪使用操作过程中的瞄准水准尺的具体操作程序。 四.课内练习与讲解 答案：一测站普通水准测量步骤如下：在测站安置水准仪，粗平。后视A点水准尺，读取后视读数a。前视B点水准尺，读取前视读数b。计算高差h=a - b。记录数据，包括后视读数、前视读数和高差。完成一测站测量后，搬移仪器，重复上述步骤进行下一测站测量。 4.由于 A、B两点相距较远，安置一次仪器不能测出两点间高差，必须分成若干测站来测，简述一测站普通水准测量的具体观测步骤。 四.课内练习与讲解 答案：首先要保证眼睛位于目镜正后方，避免产生视差。视差会使观测者看到的十字丝和水准尺影像不重合，导致读数错误。读取水准尺读数时，要注意读取十字丝横丝所截水准尺的读数，一般估读到毫米。对于塔尺，要注意读取的刻度是否连贯，有无跳格等情况。对于双面尺，要分别准确读取黑面和红面的读数，且注意黑面和红面读数的对应关系和计算规则。同时，要保持仪器稳定，避免在读取过程中仪器晃动。 5.详细描述水准仪精确整平后，瞄准水准尺进行读数时的注意事项。 五.课程小结 本节课全面学习了水准测量相关知识。首先，掌握了水准测量原理，通过水准仪提供水平视线，利用后视和前视读数求高差，进而计算待定点高程。在计算待定点高程方面，高差法和视线高法各有特点。对于 DS3水准仪，了解其望远镜、水准器、基座的构造和功能。望远镜用于瞄准和读数，水准器中的圆水准器粗略整平、管水准器精确整平，基座保证仪器稳定。自动安平水准仪无需精确整平，提高了效率。同时，认识了水准尺和尺垫的作用。水准尺是读数依据，尺垫用于稳定转点处的水准尺。在水准仪使用上，重点学习了安置仪器、粗略整平、瞄准、精确整平、读数这一系列操作，每个环节都对测量结果的准确性有着重要影响。这些知识为后续的水准测量实践奠定了坚实基础。 重点复习知识点： 计算待定点高程可以用高差法和视线高法。 水准器的作用是整平仪器。水准器有圆水准器和管水准器两种。 水准仪使用操作的基本程序为安置仪器、粗略整平、瞄准水准尺、精确整平和读数。 眼睛在目镜端上下微微移动，若发现十字丝的横丝在水准尺上的位置随之变动，这种现象称为视差。消除视差的方法是再仔细调节物镜对光螺旋，直至视差消除。 阅读相关教材和课堂笔记，梳理重点知识点和关键概念。制作复习提纲或思维导图，以帮助理清知识框架和内部逻辑。进行练习题和例题的练习，加深对知识的理解和应用。 五.课程小结 感谢观看 $$