四等水准测量与导线测量技术.ppt

1、2012年7月一、四等水准测量一、四等水准测量u水准测量原理u水准测量的仪器和工具u水准测量的外业实施u水准测量的检核u水准测量的成果整理u水准测量的误差u水准测量规范高程测量概述高程测量概述1.1.高程测量高程测量 测定地面点高程的工作（测高差定高程测高差定高程）2.2.高程测量的方法高程测量的方法水准测量水准测量用水准仪进行高程测量的工作。是高程测量的主要方法使用仪器：水准仪水准仪 水准仪的主要功能是能指出一条水平视线。水准仪的主要功能是能指出一条水平视线。其它高程测量方法：其它高程测量方法：三角高程测量,气压高程测量，GPS测量3.3.高程系统高程系统 我国国家高程系统：黄海高程系我国国

2、家高程系统：黄海高程系 19561956年黄海高程系年黄海高程系 (水准原点水准原点 H=72.289H=72.289米）米）我国国家高程基准：我国国家高程基准：1985年年国家国家高程基准高程基准(水准原点水准原点 H=72.260H=72.260米米)4.4.水准测量的等级水准测量的等级 （1 1）国家分一、二、三、四等、图根（按精度要求、）国家分一、二、三、四等、图根（按精度要求、控制范围）控制范围）（2 2）城市分二、三、四等、图根）城市分二、三、四等、图根ab水平视线水平视线前进方向前进方向A B大地水准面大地水准面HAHB hAB水水准准尺尺水水准准尺尺（一）（一）水准测量原理水准

3、测量原理高差高差=后视读数后视读数-前视读数：前视读数：1.11.1、水准测量原理、水准测量原理1.1.1原理内容：原理内容：求待定点高程的方法：求待定点高程的方法：高差法高差法：HBHA+hABHA+(a-b)视线高法视线高法：HB（HA+a）-bHi-b1.1.21.1.2 连续高程测量连续高程测量当地面上A、B两点的距离较远，两点的高差太大，安置一次仪器不能测定其高程时，就需要增设若干个临时的立尺点，作为传递高程的过渡点，称为转点转点，用ZD表示，分段测量高差，取各分段高差的总和。hAB=h1+h2+hn =(a1-b1)+(a2-b2)+(an-bn)=a-bhAB1.2水准面曲率（地

4、球曲率）对水准测量的影响水准面曲率（地球曲率）对水准测量的影响结论：结论：在进行水准测量时，总是把仪器安置在进行水准测量时，总是把仪器安置在离前、后视点大致等距的地点在离前、后视点大致等距的地点。2.水准仪2.12.1水准仪水准仪按精度划分精度划分：DS05 DS1 DS3 DS10 型号下标：其中D表示“大地”，S表示“水准仪”，数字表示精度，毫米数，表示 1公里水准测量的中误差(由仪器引起的)。水准仪构造构造：望远镜与视差 水准器 基座DS3 水准仪外型（二）（二）仪器和工具仪器和工具2.1.12.1.1望远镜与视差望远镜与视差测量望远镜及十字丝测量望远镜及十字丝上丝上丝下丝下丝竖竖丝丝横

5、丝横丝望远镜的十字丝望远镜的十字丝视距丝视距丝n视准轴：十字丝分划中心与物镜光心的连线。视准轴：十字丝分划中心与物镜光心的连线。n物镜的作用：把目标成象（拉近）。物镜的作用：把目标成象（拉近）。n目镜的作用：把十字丝（和目标象）放大。目镜的作用：把十字丝（和目标象）放大。十字丝固定不动。为了让仪器适用于不同视力的人，目镜十字丝固定不动。为了让仪器适用于不同视力的人，目镜可以前后调节，称为可以前后调节，称为目镜调焦目镜调焦。n调焦镜的作用：使远近不同的目标都能成象于十字丝面上。调焦镜的作用：使远近不同的目标都能成象于十字丝面上。移动调焦镜称为移动调焦镜称为物镜调焦。物镜调焦。n视差：如果目标象没

6、有落在十字丝面上，则当观测员的眼睛视差：如果目标象没有落在十字丝面上，则当观测员的眼睛上下左右移动时，会感到目标象与十字丝之间有相对错动。上下左右移动时，会感到目标象与十字丝之间有相对错动。这种现象称为这种现象称为视差视差。视差影响瞄准的精度。视差影响瞄准的精度。消除视差消除视差方法与方法与经纬仪消除视差方法一样。经纬仪消除视差方法一样。测量望远镜测量望远镜视差 视差：视差：产生原因：望远镜内目标成像平面与十字丝平面未重合。现象：现象：观测时，改变眼睛与目镜的相对位置，观测时，改变眼睛与目镜的相对位置，十字丝与目标的像有十字丝与目标的像有相对移动相对移动。消除视差的步骤：消除视差的步骤：目镜调

7、焦，使十字丝最清晰；目镜调焦，使十字丝最清晰；物镜调焦，使目标像最清晰，且无视差。物镜调焦，使目标像最清晰，且无视差。直到眼睛上下移动，读数不变为止。直到眼睛上下移动，读数不变为止。水准器圆水准器 灵敏度 8/2mm 用于仪器粗平 管水准器 灵敏度20/2mm 用于仪器精平圆水准器用来指示竖轴是否竖直。管水准器用来指示视准轴是否水平。2.1.2水准器水准器n水准器分圆形和管形两种n管水准器是个玻璃容器，其纵剖面上内侧呈圆弧形。刻划线对称中点处的切线就是水准管轴。“气泡居中”即水准管轴水平。n圆水准器是个玻璃容器，上面有同心圆的刻划。上盖的内表面是圆球形，同心圆圆心处的曲率半径就是圆水准器的轴。

8、“气泡居中”即水准器的轴垂直。n水准管的精度：n管子内壁光滑，液体与内壁的附着力小，则气泡对倾斜反映的灵敏度高n曲率半径大，格值小则精度高n气泡长，两端清晰，读数误差小则精度高格值格值是相邻分划线之间的弧所对的圆心角。水准管圆弧2mm所对的圆心角称为水准管分划值。气泡中心偏移零点2mm，轴线所倾斜的角值，称为圆水准器的分划值n符合棱镜系统符合棱镜系统把水准气泡两端成象在一起便于观察。n若直接用肉眼观察则n因为玻璃有厚度，斜视时会产生视差n要同时观察气泡的两端才能判断气泡是否居中n用符合棱镜系统符合棱镜系统观察，可以避免上述缺点。判断“气泡居中”的精度约可提高一倍。10)(521tttmm符合棱

9、镜系统的精度：为气泡的格值肉眼观察的精度：2.22.2水准尺、尺垫水准尺、尺垫 直尺直尺：双面(黑、红)水准尺，尺常数4.687m4.687m、4.787m4.787m，用 于三等以下水准路线测量。塔尺塔尺：可伸缩，伸足为3米、5米，用于一般工程测量。尺垫尺垫：转点立尺用。零点差零点差二.水准仪使用2.3水准仪的使水准仪的使 用用操作程序与方法 安置粗平瞄准(精平)读数 安置安置时考虑前、后视等距(原因）；粗平粗平时掌握“左手大拇指法”；瞄准瞄准时包括消除视差；在精平精平状态下(符合气泡符合时)读数；读数读数估读至毫米。符合气泡符合尚未符合符合气泡符合，符合气泡符合，水准管轴与视水准管轴与视线

10、水平线水平左手大拇指法“左手大拇指法左手大拇指法”整平：气泡移动的方向整平：气泡移动的方向与左手大拇指转动脚螺旋的方向一致。与左手大拇指转动脚螺旋的方向一致。a ab bc c粗平的操作粗平的操作普通水准尺普通水准尺水准尺的分划不是线划式而是区格区格式式的。区格的边缘是分划的位置，区格内的小数“估读”。区格式分划便于从远处观察并读数。读数bc瞄准与读数 a070807086226622614711471（三）水准测量的方法及成果整理（三）水准测量的方法及成果整理3.1水准点和水准线路水准点和水准线路3.1.1水准点（水准点（Bench Mark）为为了统一全国的高程系统和满足各种测量的了统一全

11、国的高程系统和满足各种测量的需要埋设的高程点需要埋设的高程点1.永久性、临时性永久性、临时性（与转点的区别与转点的区别）2.点之记：点之记：图、编号、高程图、编号、高程2.水准路线3.1.2水准路线定义三种水准路线的布置形式（三种水准路线的布置形式（注注：高差总合的理论值：高差总合的理论值）TBM1BM.ABM.ATBM2TBM3TBM41.闭合水准路线2.附合水准路线BM.ABM.ABM.BBM.BTBM1TBM2TBM33.支水准路线BM.ABM.ATBM1TBM21.水准测量的方法3.2水准测量的外业实施 BMABMB1.444 1.324TP2h2=+0.1201.8220.876TP

12、3h3=+0.9461.8201.435TP4h4=+0.3851.4221.304h5=+0.118前进方向1.1341.677TP1h1=-0.5433.2.1普通水准测量水准测量记录表普通水准测量的记录水准测量记录表 水 准 尺 读 数 测 站 点 号 后 视 前 视 高 差 h米 视 距 改 正 后 高 差 高 程 H米 12345BMA 1.134TP1 1.677 -0.543TP1 1.444 TP2 1.324 +0.120TP2 1.822 TP3 0.876 +0.946TP3 1.820TP4 1.435 +0.385TP4 1.422 BMB 1.304 +0.118

13、7642 6616 +1.02661626061585761616162计算检核a1b1a2b2h1=a1-b1h2=a2-b2h1-h2f=5mm3.2.2四等水准测量四等水准测量1.两次仪器高法两次仪器高法已知已知HA A，求，求HB B测站检核水准测量记录（两次仪器高法）2、双面尺法双面尺法已知已知HA，求，求HB（主要方法）（主要方法）a1b1a2b2h1=a1-b1h2=a2-b2h1-h2f=5mm1）用途：加密国家高程控制网；小地区地形测量中首级高程控制网；用途：加密国家高程控制网；小地区地形测量中首级高程控制网；工程建设中建立高程施工控制网。工程建设中建立高程施工控制网。2）观

14、测步骤：（1）后前前后（黑、黑、红、红）（2）后后前前（黑、红、黑、红）测站检核水准测量记录（双面尺法）（四）水准测量检核（四）水准测量检核 4.14.1计算检核计算检核计算检核计算检核 两点高差等于各转点之间高差的代数和，两点高差等于各转点之间高差的代数和，也等于后视读数之和减去前视读数之和。也等于后视读数之和减去前视读数之和。4.24.2测站检核测站检核测站检核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超限。差超限。1.1.两次仪器高法两次仪器高法在每个测站上一次测得两转点间在每个测站上一次测得两转点间的高差后，改变一下水准仪的高度，再次测量两的高差后，

15、改变一下水准仪的高度，再次测量两转点间的高差。转点间的高差。2.2.双面尺法双面尺法利用双面水准尺分别由黑面和红面读利用双面水准尺分别由黑面和红面读数得出的高差，扣除一对水准尺的常数差后，两数得出的高差，扣除一对水准尺的常数差后，两个高差之差小于个高差之差小于5mm 5mm 时可认为合格。时可认为合格。4.34.3成果检核成果检核成果检核成果检核 4.3.1 4.3.1附合水准路线附合水准路线附合水准路线附合水准路线理论上在两已知高程水准点间所测得理论上在两已知高程水准点间所测得各站高差之和应等于起迄两水准点间高程之差。如果各站高差之和应等于起迄两水准点间高程之差。如果它们不能相等，其差值称为

16、高程闭合差。它们不能相等，其差值称为高程闭合差。4.3.2 4.3.2闭合水准路线闭合水准路线闭合水准路线闭合水准路线在闭合水准路线上亦可对测量成果进在闭合水准路线上亦可对测量成果进行检核。对于闭合水准路线，因为它起迄于同一个点，行检核。对于闭合水准路线，因为它起迄于同一个点，所以理论上全线各站高差之和应等于零。如果高差之所以理论上全线各站高差之和应等于零。如果高差之和不等于零，则其差值即和不等于零，则其差值即 h h就是闭合水准路线的高程就是闭合水准路线的高程闭合差。闭合差。4.3.3 4.3.3水准支线水准支线水准支线水准支线水准支线水准支线水准支线水准支线必须在起终点间用往返测进行检必须在起终点间用往返测进行检核。理论上往返测所得高差的绝对值应相等，但符号核。理论上往返测所得高差的绝对值应相等，但符号相反，或者是往返测高差的代数和应等于零。如果往相反，或者是往返测高差的代数和应等于零。如果往返测高差的代数和不等于零，其值即为水准支线的高返测高差的代数和不等于零，其值即为水准支线的高程闭合差。程闭合差。（五）水准测量的内业（五）水准测量的内业5.1容许高程闭合差容许高程闭合差，用F