第2讲 水准测量补充PPT讲稿.ppt

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1、第1页，共48页，编辑于2022年，星期一水准测量原理：利用水准仪提供水平视利用水准仪提供水平视线，读取水准尺的读数，线，读取水准尺的读数，测定两点间的高差，有已测定两点间的高差，有已知点高程推求未知点高程。知点高程推求未知点高程。如图：如图：h hABAB=a =a b b H HB B=H=HA A+h+hABAB大地水准面HibHBHAhAB前进方向高差法高差法Hi=HA+aHB=Hi-b视线高法视线高法AB当当a b时，时，hAB 为正，为正，B高于高于A；当当a b时，时，hAB 为负，为负，B低于低于A。a第2页，共48页，编辑于2022年，星期一 高差法高差法：利用高差计算高程。

2、：利用高差计算高程。（安置一次仪器测定一个前视点高程时采用）（安置一次仪器测定一个前视点高程时采用）视线高法视线高法：利用视线高计算高程。：利用视线高计算高程。（安置一次仪器测定多个前视点高程时采用）（安置一次仪器测定多个前视点高程时采用）水准测量所使用的仪器、工具：水准测量所使用的仪器、工具：水准仪水准仪 水准尺水准尺 尺垫尺垫第3页，共48页，编辑于2022年，星期一一、水准仪1 1、水准仪的等级、水准仪的等级 DS DS0505、DSDS1 1、DSDS3 3、DSDS1010、DS DS2020 D D大地测量仪器大地测量仪器 S S水准仪水准仪 数字数字 表示仪器的精度，即每公里往、

3、返表示仪器的精度，即每公里往、返 测得高差中数的中误差（测得高差中数的中误差（mmmm）。）。水准仪的作用是提供一条水平视线；水准仪的作用是提供一条水平视线；工程测量中常使用工程测量中常使用DSDS3 3型水准仪，该仪器型水准仪，该仪器 标称精度为标称精度为33mmmm/kmkm。第4页，共48页，编辑于2022年，星期一二、一个测站的水准测量工作ABab1 1、安置仪器于、安置仪器于ABAB之间，之间，立尺于立尺于A A、B B点上；点上；2 2、粗略整平；、粗略整平；3 3、瞄准、瞄准A A尺，精平、读数尺，精平、读数a a，记录记录1.568m1.568m；4 4、瞄准、瞄准B B尺，精

4、平、读数尺，精平、读数b b，记录记录1.471m1.471m；5 5、计算：、计算：h hABAB=a =a b=1.568-1.471=0.115m b=1.568-1.471=0.115m 即即B B点比点比A A点高点高0.115m0.115m。h hBA BA=h hABAB=0.115m 0.115m，即，即 A A点比点比B B点低点低0.115m0.115m。第5页，共48页，编辑于2022年，星期一三、概念1 1、测站：测量仪器所安置的地点。、测站：测量仪器所安置的地点。2 2、水准路线：进行水准测量时所行走的路线。、水准路线：进行水准测量时所行走的路线。3 3、后视：水准路

5、线的后视方向。、后视：水准路线的后视方向。4 4、前视：水准路线的前视方向。、前视：水准路线的前视方向。5 5、视线高程：后视高程、视线高程：后视高程+后视读数。后视读数。6 6、视距：水准仪至标尺的水平距离。、视距：水准仪至标尺的水平距离。7 7、水准点水准点：水准测量的固定标志。：水准测量的固定标志。8 8、水准点高程：指标志点顶面的高程。水准点高程：指标志点顶面的高程。9 9、转折点：水准测量中起传递高程作用的中间点。、转折点：水准测量中起传递高程作用的中间点。水准点第6页，共48页，编辑于2022年，星期一一、连续水准测量 当两点相距较远或高差较大时，需连续安置水准仪测定相当两点相距较

6、远或高差较大时，需连续安置水准仪测定相邻各点间的高差，最后取各个高差的代数和，可得到起终两邻各点间的高差，最后取各个高差的代数和，可得到起终两点间的高差。点间的高差。B如图：如图：A A、B B两水准点之间，设两水准点之间，设3 3个临时性的转点。个临时性的转点。h1=a1-b1 h2=a2-b2 h3=a3-b3 h4=a4-b4 h1=a1-b1 h2=a2-b2 h3=a3-b3 h4=a4-b4 h hABAB=h1+h2+h3+h4=h1+h2+h3+h4ATP1TP2TP3a1b1a2b2a3b3a4b4b2b4AA、B B两点高差计算的一般公式：两点高差计算的一般公式：h hAB

7、AB=n n为测站数为测站数第7页，共48页，编辑于2022年，星期一例：例：注意：为保证高程传递的准确性，在相邻测站的观测过注意：为保证高程传递的准确性，在相邻测站的观测过程中，必须使转点保持稳定（高程不变）。程中，必须使转点保持稳定（高程不变）。ATP1TP2TP32.142B1.2580.9281.2351.6641.4311.6722.074HA=123.446mHB大大 地地 水水 准准 面面前进方向前进方向第8页，共48页，编辑于2022年，星期一测测站站点号点号 水准尺读数水准尺读数后视（后视（a a）前视（前视（b b）高差高差 （m m）高程高程（m m）备备注注 ATP1T

8、P1TP2TP2TP3 TP3 B 2.142 1.258+0.884 0.928 1.235-0.307 1.664 1.431+0.233 1.672 2.074-0.402计算计算检核检核 6.406 5.998测测站站点号点号 水准尺读数水准尺读数后视（后视（a a）前视（前视（b b）高差高差 （m m）高程高程（m m）备备注注 ab0.4080.408 0.408123.446123.854水 准 测 量 手 簿已知第9页，共48页，编辑于2022年，星期一（一）、测站检核（一）、测站检核 目的：保证前后视读数的正确。目的：保证前后视读数的正确。方法：方法：变动仪器高法、双面尺法

9、变动仪器高法、双面尺法1 1、变动仪器高法、变动仪器高法 在同一测站上在同一测站上变动仪器高（变动仪器高（10cm10cm左右）左右），两，两次测出高差；等外水准测量其差值次测出高差；等外水准测量其差值|h|6mm，取其平均值作为最后结果。取其平均值作为最后结果。2 2、双面尺法双面尺法 采用黑红面的水准尺，利用双面的采用黑红面的水准尺，利用双面的零零点差点差检核观测质量。检核观测质量。第10页，共48页，编辑于2022年，星期一（二）、计算检核（二）、计算检核 目的：检核计算高差和高程计算是否正确。目的：检核计算高差和高程计算是否正确。检核条件：检核条件：如上表所示：如上表所示：等式条件成立

10、，说明计算正确。等式条件成立，说明计算正确。第11页，共48页，编辑于2022年，星期一二、成果检核 水准测量时，一般将已知水准点和待水准测量时，一般将已知水准点和待 测水准点组成一条水准路线；测水准点组成一条水准路线；在水准测量的施测过程中，测站检核在水准测量的施测过程中，测站检核 只能检核一个测站上是否存在错误或误只能检核一个测站上是否存在错误或误 差是否超限；差是否超限；计算检核只能发现每页计算是否有误；计算检核只能发现每页计算是否有误；对一条水准路线来讲必须进行成果检核。对一条水准路线来讲必须进行成果检核。第12页，共48页，编辑于2022年，星期一1 1、水准路线的布设形式、水准路线

11、的布设形式 附合水准路线（见图附合水准路线（见图1 1）闭合水准路线（见图闭合水准路线（见图2 2）支水准路线（见图支水准路线（见图3 3）BMABMB1234图图1123图图3BMA1234图图2BMA第13页，共48页，编辑于2022年，星期一2 2、检核的主要内容、检核的主要内容闭合差：观测值与理论值的差值。闭合差：观测值与理论值的差值。高差闭合差就是高差的观测值与理论值之差；高差闭合差就是高差的观测值与理论值之差；用用f fh h表示，即表示，即 f fh h=h=h测测-h-h理理限差：规范规定的的高差闭合差的允许值；限差：规范规定的的高差闭合差的允许值；用用f fh h允允表示。表

12、示。等外水准测量要求：等外水准测量要求：平地：平地：f fh h允允40 40 （mmmm）L L水准路线的长度，单位水准路线的长度，单位kmkm。山地：山地：f fh h允允12 12 （mmmm）n n水准路线的测站数。水准路线的测站数。要求：要求：f fh h f fh h允允 第14页，共48页，编辑于2022年，星期一3 3、不同形式水准路线、不同形式水准路线f fh h的计算的计算 附和水准路线：附和水准路线：h测测=h1+h2+h3+hn h理理=H终终 H始始 fh=h测测-h理理=h测测-（H终终 H始始）闭合水准路线：闭合水准路线：h测测=h1+h2+h3+hn h理理=0

13、 fh=h测测-h理理=h测测 支水准路线支水准路线：h测测=h往往+h返返 h理理=0 fh=h测测-h理理=h往往+h返返 第15页，共48页，编辑于2022年，星期一（一）附合水准路线的内业计算（一）附合水准路线的内业计算 如图为一符合水准路线：如图为一符合水准路线：A、B为已知水准点，为已知水准点，HA=65.376m，HB=68.623m点点1、2、3 为待测水准点，各测段高差、测站数、为待测水准点，各测段高差、测站数、距离见下图：距离见下图：AB123前进方向第16页，共48页，编辑于2022年，星期一1 1、计算闭合差：、计算闭合差：2、检核：、检核：故其精度符合要求。故其精度符

14、合要求。第17页，共48页，编辑于2022年，星期一3、计算改正数、计算改正数 分配原则：分配原则：按与测段距离（或测站数）成正比，并反其符按与测段距离（或测站数）成正比，并反其符号改正到各相应的高差上，得改正后高差。号改正到各相应的高差上，得改正后高差。按距离：按距离：按测站数：按测站数：以第以第1测段为例，测段改正数为：测段为例，测段改正数为：检核：检核：第18页，共48页，编辑于2022年，星期一4、计算改正后高差、计算改正后高差检核检核：以第以第1 1测段为例测段为例，改正后的高差为：，改正后的高差为：5、计算高程、计算高程如：如：检核检核：否则说明高程计算有误。否则说明高程计算有误。

15、第19页，共48页，编辑于2022年，星期一备注测段 点名 距离 km测站数实测高差 m改正数 m改正后的高差 m高程 m1234567891234A123B1.0 8 +1.5751.2 12 +2.0361.4 14 -1.7422.2 16 +1.4465.8 50 +3.315辅助计算-0.012-0.014-0.016-0.026-0.068+1.563+2.022-1.758+1.420+3.24765.37666.93968.96167.20368.623附合水准测量成果计算表附合水准测量成果计算表已知已知第20页，共48页，编辑于2022年，星期一（二）闭合水准路线成果计算（二

16、）闭合水准路线成果计算 1、计算闭合差：、计算闭合差：2、检核：、检核：3、计算高差改正数：、计算高差改正数：闭合水准路线的计算与附合水准路线基本相同。闭合水准路线的计算与附合水准路线基本相同。4、计算改正后高差：、计算改正后高差：5、计算各测点高程：、计算各测点高程：第21页，共48页，编辑于2022年，星期一（三）支水准路线成果计算11、计算闭合差：、计算闭合差：2、检核：、检核：，故精度符合要求。故精度符合要求。3 3、计算高差（、计算高差（取往、返测绝对值的平均值，其符取往、返测绝对值的平均值，其符号与往测相同号与往测相同）4、计算高程、计算高程H1=186.785-1.386=185

17、.399m(HA=186.785m)An=16站站第22页，共48页，编辑于2022年，星期一误差来源：仪器误差 +观测误差 +外界条件的影响 一、仪器误差 1、仪器校正后的残余误差主要是i角误差。（前后视距相等可消除）2、水准尺误差 包括刻划不准、尺长变化、尺身弯曲等误差。（作业前必须检验，前后视 尺交替使用、测站数为偶数可减弱或消除）第23页，共48页，编辑于2022年，星期一二、观测误差二、观测误差 1、视差（、视差（仔细调焦仔细调焦可消除）可消除）2、读数误差（、读数误差（减小视线长度、读数认真果断减小视线长度、读数认真果断）3、水准器泡居中误差（、水准器泡居中误差（符合后立即读数符合

18、后立即读数）4、水准尺倾斜的影响（、水准尺倾斜的影响（认真扶尺、气泡居中认真扶尺、气泡居中）三、外界条件的影响三、外界条件的影响 1、仪器下沉（、仪器下沉（踩紧脚架、减少观测时间踩紧脚架、减少观测时间）2、尺垫下沉（、尺垫下沉（尺垫踩实、往返测取中数尺垫踩实、往返测取中数）3、地球曲率和大气折光（、地球曲率和大气折光（前后视距相等前后视距相等可消除）可消除）4、大气温度和风力（、大气温度和风力（打伞遮阳、选择好的天气打伞遮阳、选择好的天气）第24页，共48页，编辑于2022年，星期一水准仪的检验和校正微倾式水准仪的主要轴线见图，它们之间应满足的几何条件是：1.圆水准器轴应平行于仪器的竖轴；2.

19、十字丝的横丝应垂直于仪器的竖轴；3.水准管轴应平行于视准轴。第25页，共48页，编辑于2022年，星期一检验方法检验方法 ：当圆水准器轴与竖轴不平行时，它们相差一个：当圆水准器轴与竖轴不平行时，它们相差一个 角。首先转动脚螺旋使圆气泡居中，如图角。首先转动脚螺旋使圆气泡居中，如图a)a)这时圆水准器轴这时圆水准器轴处于铅垂位置，但竖轴与铅垂方向偏离一个处于铅垂位置，但竖轴与铅垂方向偏离一个 角。将圆水准角。将圆水准器绕仪器轴旋转器绕仪器轴旋转，此时圆气泡偏离中心，如图，此时圆气泡偏离中心，如图(b)(b)，其偏离的值为其偏离的值为。一、圆水准器轴平行竖轴一、圆水准器轴平行竖轴 第26页，共48

20、页，编辑于2022年，星期一二、十字丝横丝垂直于竖轴二、十字丝横丝垂直于竖轴二、十字丝横丝垂直于竖轴二、十字丝横丝垂直于竖轴 检验方法：整平仪器后，瞄准墙上一固定点，拧紧水平制检验方法：整平仪器后，瞄准墙上一固定点，拧紧水平制动螺旋，转动水平微动螺旋，如点始终在十字丝横丝上移动螺旋，转动水平微动螺旋，如点始终在十字丝横丝上移动，则说明十字丝横丝垂直于竖轴。若动，则说明十字丝横丝垂直于竖轴。若 M M 点偏移十字丝横丝点偏移十字丝横丝如图如图(d)(d)，则十字丝横丝不垂直于竖轴，那么必须进行校正。，则十字丝横丝不垂直于竖轴，那么必须进行校正。第27页，共48页，编辑于2022年，星期一三、水准

21、管轴应平行于视准轴三、水准管轴应平行于视准轴三、水准管轴应平行于视准轴三、水准管轴应平行于视准轴当水准管轴和视准轴不平行时，它们之间形成一个当水准管轴和视准轴不平行时，它们之间形成一个 i i角。角。水准尺离水准仪距离越远，读数误差也越大。当仪器的前视距离与后视距离相等水准尺离水准仪距离越远，读数误差也越大。当仪器的前视距离与后视距离相等时，则根据后视读数减前视读数求得高差不受影响。时，则根据后视读数减前视读数求得高差不受影响。检验方法：在平坦地面上选择、两点（检验方法：在平坦地面上选择、两点（米），安置仪器于中点，米），安置仪器于中点，测出、两点间的正确高差测出、两点间的正确高差h h。然后

22、将仪器搬到距离点米处，当气泡居。然后将仪器搬到距离点米处，当气泡居中时读取尺读数为中时读取尺读数为，这时由于水准仪距尺很近，因此忽略角的影响，即将，这时由于水准仪距尺很近，因此忽略角的影响，即将当作视线水平时的读数，如视准轴与水准管轴平行，则尺上读数应为当作视线水平时的读数，如视准轴与水准管轴平行，则尺上读数应为 第28页，共48页，编辑于2022年，星期一 如果实际尺上的读数不与上式求得的如果实际尺上的读数不与上式求得的b b应应值相等，则说明视准值相等，则说明视准轴不平行于水准管轴。轴不平行于水准管轴。那么那么当当 时必须进行校正。时必须进行校正。三、水准管轴应平行于视准轴三、水准管轴应平

23、行于视准轴三、水准管轴应平行于视准轴三、水准管轴应平行于视准轴第29页，共48页，编辑于2022年，星期一一、仪器误差一、仪器误差1 1、仪器校正后残差、仪器校正后残差 2 2、调焦误差、调焦误差 3 3、水准尺误差、水准尺误差二、观测误差二、观测误差1 1、整平误差、整平误差 2 2、照准误差、照准误差 3 3、估读误差、估读误差 4 4、水准尺竖立不直误差、水准尺竖立不直误差三、外界条件影响三、外界条件影响1 1、仪器、水准尺下沉误差、仪器、水准尺下沉误差 2 2、地球曲率、大气折光影响、地球曲率、大气折光影响3 3、温度、风力影响、温度、风力影响第30页，共48页，编辑于2022年，星期

24、一二、高程控制测量二、高程控制测量（一）选点、布网要求 控制测量布网原则：有高级到地级、从整体到局部逐级控制加密、逐级加密。国家高程控制网：一、二、三、四等。国家高程控制网：一、二、三、四等。城市高程控制网：城市高程控制网：二、三、四等。首级高程控制网一般要求布设成闭合环形，加密时可布设成附合路线和结点图形。小地区高程控制网：三、四等及图根水准小地区高程控制网：三、四等及图根水准 各级高程控制网均采用各级高程控制网均采用水准测量、水准测量、高山地区可采用高山地区可采用三三 角高程测量角高程测量。第31页，共48页，编辑于2022年，星期一第32页，共48页，编辑于2022年，星期一水准测量的实

25、施程序：水准网的设计 选点 埋石 观测 平差计算和成果表的编制选点应遵循如下原则：1、水准线路应尽量沿坡度小的道路布设，以减弱前后视折光误差的影响，避免跨越河流、湖泊、沼泽等障碍物。2、水准线路若与高压线或地下电缆平行，则应使水准路线远离输电线、电缆50米，以避免电磁波对水准测量的影响。3、水准网应尽可能布设为环形网或结点网，个别情况下可布设附合水准路线。水准点间距：一般地区24km，城市建筑区和工业区1 2km。4、水准网应与国家水准点联测，并考虑便于进一步加密。5、水准路线避开土质松软地区，埋设在铁路、公路旁时，应距离铁路50米外，公路20米外。第33页，共48页，编辑于2022年，星期一

26、三、四等水准的主要技术要求三、四等水准的主要技术要求等等级级水准仪水准仪 型号型号视线视线长度长度m前后前后视距视距差差m m前后视前后视距累积距累积差差m视线离地视线离地面最低高面最低高度度m 基本分划、基本分划、辅助分划辅助分划（黑红面）（黑红面）读数差读数差mm 基本分划、辅基本分划、辅助分划（黑红助分划（黑红面）高差之差面）高差之差mm 三三四四DS1DS3DS310075 100356100.30.22.03.01.05.03.01.5L为往返测段、附合或环绕的水准路线长度（单位为为往返测段、附合或环绕的水准路线长度（单位为km）,n为测站数。为测站数。等等级级水准仪水准仪 型号型号

27、水准尺水准尺线路长线路长度度kmkm与已知与已知点联测点联测附合成附合成 环线环线观测次数观测次数每千米高差中每千米高差中误差误差mm往返较差、附合或环线闭合差往返较差、附合或环线闭合差平地平地mm山地山地mm三三四四DS1DS3DS3因瓦因瓦双面双面双面双面50501616往返各往返各一次一次往返各一次往返各一次往返各一次往返各一次往返各一次往返各一次往一次往一次往一次往一次610第34页，共48页，编辑于2022年，星期一观测顺序：三等水准测量 后（黑）前（黑）前（红）后（红）四等水准测量 后（黑）后（红）前（黑）前（红）对仪器安置和观测时应符合规范要求，如：仪器与前后水准尺尽量安置在一条

28、直线上 同一测站观测时一般不得调焦两次，仅当实现长度小于10米，前后视距小于1米时，可在观测前后标尺时调焦。在连续各测站安置水准仪的脚架时，应使脚架的两个脚平行于水准路线方向、第三个脚至于线路的左侧或右侧。第35页，共48页，编辑于2022年，星期一黑黑面面尺尺红红面面尺尺第36页，共48页，编辑于2022年，星期一四等水准测量记录表四等水准测量记录表146874787后前后后-前前后前后后-前前备注测站编号后尺下丝上丝前尺后视距（m）视距差（m）前视距（m）累积差（m）方向 及尺号标 尺 读 数黑 面 红 面黑+K减红高差中数下丝上丝点名AB1426095512115898047.10801

29、036144.005815369-1+0.630+0.529+1+0.630AB2+3.1+3.1BC46874787第37页，共48页，编辑于2022年，星期一AB大地水准面大地水准面DHAhABHBDtanvi二、三角高程测量二、三角高程测量 三角高程测量原理三角高程测量原理A A、B B两点间的高差：两点间的高差：若用测距仪测得斜距：若用测距仪测得斜距：直觇直觇 A-B A-B、反觇、反觇 B-A B-A 对向观测对向观测第38页，共48页，编辑于2022年，星期一三角高程测量三角高程测量三角高程测量三角高程测量 三角高程测量原理三角高程测量原理 取双向观测的平均值得：可见从理论上取双向

30、观测平均值，可以消除地球曲率和大气折光的可见从理论上取双向观测平均值，可以消除地球曲率和大气折光的影响。影响。第39页，共48页，编辑于2022年，星期一 不等精度观测加权平均不等精度观测加权平均相同的观测条件下测得的观测量为等精度观测相同观测条件第40页，共48页，编辑于2022年，星期一L1=1.52kmL2=1.43kmL3=1.51kmL4=1.62km如图：E点的高程第41页，共48页，编辑于2022年，星期一L1=1.52kmL2=1.43kmL3=1.51kmL4=1.62km 如图虽然每测站、每公里为同精度观测，但由于各已知点到观测点的水准路线长不同，测站数不同，使从不同的观测

31、路线获得的E点高程的精度出现差异。第42页，共48页，编辑于2022年，星期一广州工业大学工程测量精品课程http:/ 武汉大学测绘学院数字测图精品课程http:/ 测量学第一版 中国农业出版社，20022、王侬 过静郡现代普通测量学 清华大学出版社2001 3、覃 辉土木工程测量 同济大学出版社，20054、潘正风数字测图原理与方法武汉大学出版社，2003第44页，共48页，编辑于2022年，星期一参考期刊参考期刊测绘类期刊1、测绘学报 2、武汉大学学报信息科学版 3、测绘通报 4、测绘科学 5、测绘工程 6、测绘与空间地理信息 第45页，共48页，编辑于2022年，星期一作业1：某地位于东

32、经1141834，北纬283805试计算 （1）该地在6带、3带的带号，及所在投影带的中央子午线经度。（2）该点在三度投影带中央子午线以西235819.732 m,计算该点在高斯克吕格直角坐标系中的Y坐标。（3）该地在1：10万地形图上的图号是多少？（请分别写出国际分幅、国家基本比例尺分幅的图号）第46页，共48页，编辑于2022年，星期一闭合水准路线高差观测如图，已知A点高程HA=41.20m，观测数据如图所示（环内单位为m的为两点高差，环外单位为km为两点距离），计算B、C、D、E点的高程。AD-1.418m1km3km2km+2.057m-2.452m+0.778m3.5kmBC+1.011m2.5kmE作业：2第47页，共48页，编辑于2022年，星期一如图：由五个水准点组成附合水准路线，已知BM1高程为H1=204.286m，H2=208.579m,每两点间测站数和高差观测值如下图，根据图中数据计算A、B、C三点高程作业：3第48页，共48页，编辑于2022年，星期一