水准测量原理及方法.ppt

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1、高程测量的方法高程测量的方法水准测量水准测量三角高程测量三角高程测量CHAPTER 2 水水 准准 测测 量量气压高程测量气压高程测量GPS高程测量高程测量A：后视点，后视点，a：后视读数；后视读数；B：前视点，前视点，b：前视读数。前视读数。a计算高程的方法：计算高程的方法：高差法高差法：hAB=a-b;HB=HA+hAB 视线高程法视线高程法 ：HI=HA+a HB=HI-b2-1 水准测量原理水准测量原理HA平均海水面平均海水面水平视线水平视线hABHIHB?ABb前进方向前进方向利用仪器提供水平视线，利用仪器提供水平视线，测定地面上两点间的高差，测定地面上两点间的高差，推算待测点的高程

2、推算待测点的高程水准仪按精度分精密水准仪 DS05 DS1普通水准仪 DS3 DS10 2-2 水准测量的仪器和工具水准测量的仪器和工具一、DS3型水准仪的构造望远镜望远镜水准器水准器基基 座座目镜目镜物镜调焦螺旋物镜调焦螺旋物镜物镜左右微左右微动螺旋动螺旋水平制水平制动螺旋动螺旋脚螺旋脚螺旋准星准星微倾螺旋微倾螺旋 视准轴（视准轴（CC）：）：十字丝交点与望远十字丝交点与望远镜物镜光心的连线镜物镜光心的连线 组成：由物镜、对光透镜组成：由物镜、对光透镜 十字丝分划板十字丝分划板 和目镜等部分组成。和目镜等部分组成。十字丝作用：瞄准目标时的读数基准线。十字丝作用：瞄准目标时的读数基准线。望远镜

3、的作用望远镜的作用:瞄准远方的目标瞄准远方的目标2、望远镜、望远镜1、基、基 座座 性能指标：性能指标：放大率放大率3、水 准 器L0L0二、水准尺和尺垫二、水准尺和尺垫1、水准尺、水准尺直尺直尺折尺折尺塔尺塔尺尺底起始刻划：尺底起始刻划：黑面：黑面：0m红面：红面：4.687m or 4.787m2、尺垫：三角形、半圆形；铸铁制造、尺垫：三角形、半圆形；铸铁制造 作用：标志转点位，防止土质下沉作用：标志转点位，防止土质下沉2-3 水准仪的使用2 2、转点（、转点（TPTPi i/ZD/ZDi i)：传递高程的过渡点传递高程的过渡点 作用：传递高程作用：传递高程 （无固定点位，无须计算其高程）

4、（无固定点位，无须计算其高程）1 1、水准点水准点（Bench MarkBench Mark）：）：已知高程点已知高程点 作用：统一全国的高程系统作用：统一全国的高程系统 满足各种测量需要满足各种测量需要 引测其它点的高程引测其它点的高程 种类：永久性种类：永久性 临时性临时性一、水准点、转点的概念一、水准点、转点的概念2-2-4 4 水准测量的外业水准测量的外业二、水准测量的实施二、水准测量的实施 h1=a1-b1 h2=a2-b2 h3=a3-b3 h4=a4-b4 hAB=h=a-b HB=HA+hAB第第 1 站：站：第第 2 站：站：第第 3 站：站：第第 4 站：站：a1b1a2b

5、2a3b3a4b41234ABTP1TP2TP3测站测站测站测站测点测点测点测点后视后视后视后视读数读数读数读数前视前视前视前视读数读数读数读数高差高差高差高差(m)(m)高程高程高程高程(m)m)备注备注备注备注1 1A A146714670.3430.34327.35427.354已知已知已知已知TP1TP1112411242 2TP1TP113851385-0.289-0.289TP2TP2167416743 3TP2TP2186918690.9260.926TP3TP3094309434 4TP3TP3142514250.2130.213TP4TP4121212125 5TP4TP41

6、3671367-0.365-0.365B B1732173228.18228.182计算校核计算校核计算校核计算校核 7513 -6685 =0.828 7513 -6685 =0.828（一）测站校核（一）测站校核、变仪器高法、变仪器高法 (两次成果之差两次成果之差5mm)、双面尺法、双面尺法三、水准测量的检核三、水准测量的检核（二）计算校核（二）计算校核、附合水准路线、附合水准路线 h=h测测-（H终终-H始始)fh允允、支水准路线、支水准路线 h=h往往+h返返fh允允AB123A12、闭合水准路线、闭合水准路线 高差闭合差：高差闭合差：h=h测测fh允允h2A1234h1h3h4h5（

7、三）成果校核（路线校核）（三）成果校核（路线校核）精度要求：精度要求：fh允允=式中：式中：L-路线长度，以路线长度，以km计。计。n-测站总数。测站总数。支：支：L、n 以单程计。以单程计。2-2-5 5 水准测量的内业水准测量的内业闭闭合合、附附合合水水准准路路线线第i待测点的高程：Hi=Hi-1+hi正平差高差平差高差平差高差平差高差闭合差、闭合差、闭合差、闭合差、计算点的计算点的计算点的计算点的高程高程高程高程支水准路线例题例题AB123点号测站数hi 测（m)改正数(m)hi 正(m)高程(m)备注A12+2.785-0.010+2.77556.345已知159.12018-4.36

8、9-0.016-4.385254.73513+1.980-0.011+1.969356.70411+2.345-0.010+2.335B59.039已知54+2.741-0.047+2.694fh=2.741-(59.030-56.345)=+0.047m实验一、二实验一、二1、内容：水准仪的认识和使用 闭合水准路线测量2、要求：（1）每人独立观测完成一条水准路线，设待测点12个，测站总数n4（2）3、仪器安排1台/4人；水准尺一付；尺垫一付；记录板一只实实验验室室排球场N 待测点待测点 已知点已知点HBMi=10m二、水准仪应满足的条件二、水准仪应满足的条件1、LLVV2、十字丝横丝十字丝横

9、丝VV3、LLCC 主条件主条件2-8 微倾式水准仪的检验与校正微倾式水准仪的检验与校正一、水准仪的一般检查一、水准仪的一般检查三、检验与校正三、检验与校正1、LLVV的检校的检校方法和步骤：方法和步骤：方法和步骤：方法和步骤：（1 1）检验：用脚螺旋整平仪器，）检验：用脚螺旋整平仪器，）检验：用脚螺旋整平仪器，）检验：用脚螺旋整平仪器，转动仪器转动仪器转动仪器转动仪器180180，若气泡居中，不，若气泡居中，不，若气泡居中，不，若气泡居中，不需要校正，否则，需要校正。需要校正，否则，需要校正。需要校正，否则，需要校正。需要校正，否则，需要校正。（2 2）校正：用校针拨动圆水准管）校正：用校针

10、拨动圆水准管）校正：用校针拨动圆水准管）校正：用校针拨动圆水准管校正螺丝，使气泡向中间移动偏校正螺丝，使气泡向中间移动偏校正螺丝，使气泡向中间移动偏校正螺丝，使气泡向中间移动偏离量的一半，再用脚螺旋整平仪离量的一半，再用脚螺旋整平仪离量的一半，再用脚螺旋整平仪离量的一半，再用脚螺旋整平仪器，反复器，反复器，反复器，反复1 1、2 2、两步，直到条件、两步，直到条件、两步，直到条件、两步，直到条件满足为止。满足为止。满足为止。满足为止。L LL LV VV VV VV VL LL L（1 1）原理：若条件满足，）原理：若条件满足，）原理：若条件满足，）原理：若条件满足，精平仪器后，横丝扫过精平仪

11、器后，横丝扫过精平仪器后，横丝扫过精平仪器后，横丝扫过的面是水平面。的面是水平面。的面是水平面。的面是水平面。（2 2）检验：让横丝的一）检验：让横丝的一）检验：让横丝的一）检验：让横丝的一端对准固定点端对准固定点端对准固定点端对准固定点A A，微动微动微动微动视线，若视线，若视线，若视线，若A A始终在横丝始终在横丝始终在横丝始终在横丝上移动，则条件成立，上移动，则条件成立，上移动，则条件成立，上移动，则条件成立，不需要校正，否则，需不需要校正，否则，需不需要校正，否则，需不需要校正，否则，需要校正。要校正。要校正。要校正。（3 3）校正）校正）校正）校正方法和步骤：方法和步骤：方法和步骤：

12、方法和步骤：2、十字丝横丝十字丝横丝VV的检校的检校(a)(b)护盖护盖3 3、LLCCLLCC的检校的检校（5 5）校正）校正）校正）校正转动微倾螺旋转动微倾螺旋转动微倾螺旋转动微倾螺旋使使使使A A尺读数尺读数尺读数尺读数为为为为:a a2 2正正正正=h h h hABABABAB正正正正+b b b b2 2 2 2用拨针拨动校正螺丝，用拨针拨动校正螺丝，用拨针拨动校正螺丝，用拨针拨动校正螺丝，使长水准管气泡居中使长水准管气泡居中使长水准管气泡居中使长水准管气泡居中反反反反复几次，直至条件满足为复几次，直至条件满足为复几次，直至条件满足为复几次，直至条件满足为止。止。止。止。abhAB

13、（1 1 1 1）准备场地）准备场地）准备场地）准备场地 在平坦地上标定在平坦地上标定在平坦地上标定在平坦地上标定A A A A、B B B B，约为约为约为约为80808080m m m m，C C C C为为为为AB AB AB AB 的中点。的中点。的中点。的中点。（2 2 2 2）测）测）测）测h h h hABABABAB正正正正=a a1 1-b-b1 1（3 3）在）在）在）在B B附近约附近约附近约附近约3 3mm处，测得处，测得处，测得处，测得a a2 2,b b2 2读数读数读数读数（4 4）计算）计算）计算）计算a a2 2正正正正 ，a a2 2正正正正=h h h h

14、ABABABAB正正正正+b b b b2 2 2 2检查：检查：检查：检查：a=|aa=|a2 2-a-a2 2正正正正|55mmmm，不需校正，否则校正。不需校正，否则校正。不需校正，否则校正。不需校正，否则校正。a2正正实验三：实验三：1、内容：水准仪的检校、内容：水准仪的检校2、要求：按序检查仪器应满足的几何条件、要求：按序检查仪器应满足的几何条件3、仪器安排：、仪器安排：1台台/2人；水准尺一付；人；水准尺一付；尺垫一付；记录板一只；皮尺一把尺垫一付；记录板一只；皮尺一把2-9 水准测量误差分析水准测量误差分析一、误差来源：一、误差来源：（1）仪器不够完善）仪器不够完善（2）观测者感

15、觉的限制）观测者感觉的限制（3）外界条件的变化）外界条件的变化二、误差分析二、误差分析1、仪器误差：、仪器误差：1）校正残余误差）校正残余误差 2）对光误差（）对光误差（对光透镜非线形运动）对光透镜非线形运动）对光透镜非线形运动）对光透镜非线形运动）3）水准尺误差）水准尺误差（零点不准）（零点不准）（零点不准）（零点不准）3、外界条件的影响、外界条件的影响（1）仪器垂直位移）仪器垂直位移 “后、前、前、后后、前、前、后”（2）尺垫垂直位移）尺垫垂直位移 “往返观测取中数往返观测取中数”（3）温度影响）温度影响 “撑伞遮阳撑伞遮阳”（4）地球曲率及大气折光影响）地球曲率及大气折光影响AB水平视线

16、1c12c2f1f2D后D前f1 f2D后D前地球曲率与大气折光影响习题：习题：P29：1、2、5、6、9、10、11、12 2-7 2-7 自动安平水准仪、电子水准仪简介自动安平水准仪、电子水准仪简介一、自动安平水准仪一、自动安平水准仪（DSZDSZ3 3）补偿器补偿器管水准器、微倾螺旋，管水准器、微倾螺旋，补偿角：补偿角：881010二、电子（数字）水准仪二、电子（数字）水准仪 电子电子(数字数字)水准仪是集水准仪是集电子、光学、图像处理、计电子、光学、图像处理、计算技术于一体的水准仪。算技术于一体的水准仪。1 1、望远镜、望远镜2 2、铟钢、铟钢RABRAB标尺标尺3 3、电子水准仪的主

17、要特点：、电子水准仪的主要特点：1 1）精度高（电子读数）精度高（电子读数0.4mm/km 0.4mm/km，人工读，人工读数数1.0mm/km 1.0mm/km）2 2）自动化程度高）自动化程度高3 3）较强的储存功能）较强的储存功能4 4）菜单和按键操作功能丰富）菜单和按键操作功能丰富6-5 三、四等水准测量三、四等水准测量一、高程控制网一、高程控制网 由国家测绘部门在全国范围统一建立由国家测绘部门在全国范围统一建立的高程系统。的高程系统。(）分为：分为：1956黄海高程系黄海高程系 1985国家高程基准国家高程基准 关系：关系：H85=H56-0.029m1985年国家高程基准1956年

18、黄海高程系废黄河零点吴淞零点0.0289m0.1829m1.8228m江苏境内各新旧高程系统的关系沿地质构造稳定和沿地质构造稳定和坡度平缓的交通线坡度平缓的交通线布满全国，构成网布满全国，构成网状。路线全长为状。路线全长为 93 93 000000多公里，有多公里，有 100100个闭合环，环长为个闭合环，环长为80080015001500公里公里 国家一等水准网国家一等水准网在一等水准网上在一等水准网上加密，一般沿铁加密，一般沿铁路、公路和河流路、公路和河流布设，环长为布设，环长为300300700700公里，公里，有有822822个闭合环，全个闭合环，全长为长为 137 000137 00

19、0多多公里公里二等水准网二等水准网加密加密三等、四等水准网三等、四等水准网它是确定地形海拔高程的坐标系统，它是确定地形海拔高程的坐标系统，按等级和精度分为一、二、三、四按等级和精度分为一、二、三、四等网。目前提供使用的等网。目前提供使用的8585国家高程国家高程系统共有水准点系统共有水准点114041114041个，水准路个，水准路线长度为线长度为416619.1416619.1公里。公里。（一）（一）三、四等水准测量技术要求三、四等水准测量技术要求 项项项项 目目目目等等等等级级级级使使使使用用用用仪仪仪仪器器器器高差闭合差的限高差闭合差的限高差闭合差的限高差闭合差的限差（差（差（差（mm)

20、mm)视线视线视线视线长度长度长度长度（m)m)视线高视线高视线高视线高度度度度前后前后前后前后视距视距视距视距离差离差离差离差（m)m)前后前后前后前后视距视距视距视距离累离累离累离累积差积差积差积差（m)m)黑红黑红黑红黑红面读面读面读面读数差数差数差数差（mmmm)黑红黑红黑红黑红面所面所面所面所测高测高测高测高差之差之差之差之差差差差（mmmm)附合、附合、附合、附合、闭合路闭合路闭合路闭合路线线线线往返测往返测往返测往返测 三三三三DSDS3 3 6565三丝能三丝能三丝能三丝能读数读数读数读数 2 2 5 52 23 3 四四四四DSDS3 3 8080三丝能三丝能三丝能三丝能读数

21、读数读数读数 3 3 10103 35 5注：注：1.L为水准路线长度，以为水准路线长度，以km计计 2.K为路线或测段长度，以为路线或测段长度，以km计计表表6-11二、二、三四等水准测量三四等水准测量1、安置仪器、安置仪器2、先黑：、先黑：读后视尺黑面：下、上、中（读后视尺黑面：下、上、中（a黑黑）读前视尺黑面：下、上、中（读前视尺黑面：下、上、中（b黑黑）3、后红：、后红：读前视尺红面：中（读前视尺红面：中（b红红）读后视尺红面：中（读后视尺红面：中（a红红）将上述读数分别对应填入记录手簿将上述读数分别对应填入记录手簿（二）观测方法（二）观测方法双面尺法双面尺法 观测顺序：观测顺序：“先

22、黑后红先黑后红”“后后前前后后前前”先先黑黑后后红红(三三)计算与校核计算与校核1、视距部分：、视距部分：D后后=（下丝（下丝-上丝）上丝）100 65m、80m D前前=（下丝（下丝-上丝）上丝）100 65m、80m要求：要求：D=|D后后-D前前|2m、3m D 5m、10m2、高差部分：、高差部分：要求：要求：|K+黑黑-红红|2mm、3mm|h|=|h黑黑-（h红红0.100m)|3mm、5mm a-b=h a、b计算校核计算校核 fh测的调整同2-5测测站站点号点号 后后尺尺下下前前尺尺下下方方向向尺尺号号水准尺读数水准尺读数K+K+黑黑-红红mmmm高差高差中数中数(m)m)备备

23、 注注上上上上黑面黑面mm红面红面mmD D后后D D前前D D D D1 1BMBM1 1ZDZD1 1142614260.7740.774后后1 1前前2 212111211599859980 0+0.6250+0.6250K1K14.7874.787K2K24.6874.687099509950.3260.3260580586 6527352730 043.143.143.043.0+0.625+0.625+0.725+0.7250 0+0.1+0.1+0.1+0.12 2ZD1ZD1ZD2ZD21812181205700570后后2 2前前1 115541554624162410 0+

24、1.2435+1.243512961296005200520311031150975097+1+151.651.651.851.8+1.243+1.243+1.144+1.144-1-1-0.2-0.2-0.1-0.1 每每页页校校核核：169.5 169.6 29.291-24.935 =+2.17802169.5 169.6 29.291-24.935 =+2.17802：D D末末=-0.1=-0.1m hm h黑黑+h h红红=+4.356=+4.356：D D总总=339.1=339.1mm实验四实验四1、内容：、内容：四等水准测量四等水准测量2、要求：、要求：路线形成闭合水准路线，

25、路线形成闭合水准路线，线路上设置线路上设置12个待测点，个待测点，测站数测站数4每组完成每组完成2组有效数据成果组有效数据成果排球场N 待测点待测点 已知点已知点HBMi=10maABDiDtgavh6-6 三角高程测量三角高程测量 地面起伏较大地面起伏较大一、原理：一、原理：如图，已知如图，已知A点的高程：点的高程：HA AB的距离为：的距离为：D 求测：求测：B点高程点高程HB 计算公式：计算公式：h+v=Dtga+ih=Dtga+i-vHB=HA+hi二、曲率、折光等因素的影响二、曲率、折光等因素的影响1、单向观测、单向观测(AB）1）D300m 忽略忽略f 2）D300m 加改正数加改正数f 2、对向观测（、对向观测（AB）消减消减f的影响的影响当当hAB+hBA4cm/100m 时时则：则：h正正=1/2（hAB-hBA)3、S1m 减少大气折光和地面反射光的影响减少大气折光和地面反射光的影响4、形成闭合、附合路线形式、形成闭合、附合路线形式 便于成果校核便于成果校核