第2講-水準測量補充.ppt

水準測量原理 利用水準儀提供水平視線 讀取水準尺的讀數(shù) 測定兩點間的高差 有已知點高程推求未知點高程 如圖 hAB a bHB HA hAB 大地水準面 Hi b HB HA hAB 前進方向 高差法 Hi HA aHB Hi b 視線高法 A B 當a b時 hAB為正 B高于A 當a b時 hAB為負 B低于A a 高差法 利用高差計算高程 安置一次儀器測定一個前視點高程時采用 視線高法 利用視線高計算高程 安置一次儀器測定多個前視點高程時采用 水準測量所使用的儀器 工具 水準儀水準尺尺墊 一 水準儀1 水準儀的等級DS05 DS1 DS3 DS10 DS20D 大地測量儀器S 水準儀數(shù)字 表示儀器的精度 即每公里往 返測得高差中數(shù)的中誤差 mm 水準儀的作用是提供一條水平視線 工程測量中常使用DS3型水準儀 該儀器標稱精度為 3mm km 二 一個測站的水準測量工作 A B a b 1 安置儀器于AB之間 立尺于A B點上 2 粗略整平 3 瞄準A尺 精平 讀數(shù)a 記錄1 568m 4 瞄準B尺 精平 讀數(shù)b 記錄1 471m 5 計算 hAB a b 1 568 1 471 0 115m即B點比A點高0 115m hBA hAB 0 115m 即A點比B點低0 115m 三 概念1 測站 測量儀器所安置的地點 2 水準路線 進行水準測量時所行走的路線 3 后視 水準路線的后視方向 4 前視 水準路線的前視方向 5 視線高程 后視高程 后視讀數(shù) 6 視距 水準儀至標尺的水平距離 7 水準點 水準測量的固定標志 8 水準點高程 指標志點頂面的高程 9 轉折點 水準測量中起傳遞高程作用的中間點 水準點 一 連續(xù)水準測量當兩點相距較遠或高差較大時 需連續(xù)安置水準儀測定相鄰各點間的高差 最后取各個高差的代數(shù)和 可得到起終兩點間的高差 B 如圖 A B兩水準點之間 設3個臨時性的轉點 h1 a1 b1h2 a2 b2h3 a3 b3h4 a4 b4hAB h1 h2 h3 h4 A B兩點高差計算的一般公式 hAB n 為測站數(shù) 例 注意 為保證高程傳遞的準確性 在相鄰測站的觀測過程中 必須使轉點保持穩(wěn)定 高程不變 A TP1 TP2 TP3 2 142 B 1 258 0 928 1 235 1 672 2 074 HA 123 446m HB 大地水準面 前進方向 ATP1 TP1TP2 TP2TP3 TP3B 2 142 1 258 0 884 0 928 1 235 0 307 1 664 1 431 0 233 1 672 2 074 0 402 計算檢核 6 4065 998 a b 0 408 0 408 0 408 123 446 123 854 水準測量手簿 已知 一 測站檢核目的 保證前后視讀數(shù)的正確 方法 變動儀器高法 雙面尺法 1 變動儀器高法在同一測站上變動儀器高 10cm左右 兩次測出高差 等外水準測量其差值 h 6mm 取其平均值作為最后結果 2 雙面尺法采用黑紅面的水準尺 利用雙面的零點差檢核觀測質量 二 計算檢核目的 檢核計算高差和高程計算是否正確 檢核條件 如上表所示 等式條件成立 說明計算正確 二 成果檢核 水準測量時 一般將已知水準點和待測水準點組成一條水準路線 在水準測量的施測過程中 測站檢核只能檢核一個測站上是否存在錯誤或誤差是否超限 計算檢核只能發(fā)現(xiàn)每頁計算是否有誤 對一條水準路線來講必須進行成果檢核 1 水準路線的布設形式附合水準路線 見圖1 閉合水準路線 見圖2 支水準路線 見圖3 BMA BMB 1 2 3 4 圖1 1 2 3 圖3 BMA 1 2 3 4 圖2 BMA 2 檢核的主要內容閉合差 觀測值與理論值的差值 高差閉合差就是高差的觀測值與理論值之差 用fh表示 即fh h測 h理限差 規(guī)范 規(guī)定的的高差閉合差的允許值 用fh允表示 等外水準測量要求 平地 fh允 40 mm L 水準路線的長度 單位km 山地 fh允 12 mm n 水準路線的測站數(shù) 要求 fh fh允 3 不同形式水準路線fh的計算附和水準路線 h測 h1 h2 h3 hn h理 H終 H始fh h測 h理 h測 H終 H始 閉合水準路線 h測 h1 h2 h3 hn h理 0fh h測 h理 h測支水準路線 h測 h往 h返 h理 0fh h測 h理 h往 h返 一 附合水準路線的內業(yè)計算如圖為一符合水準路線 A B為已知水準點 HA 65 376m HB 68 623m點1 2 3為待測水準點 各測段高差 測站數(shù) 距離見下圖 1 計算閉合差 2 檢核 故其精度符合要求 3 計算改正數(shù)分配原則 按與測段距離 或測站數(shù) 成正比 并反其符號改正到各相應的高差上 得改正后高差 按距離 按測站數(shù) 以第1測段為例 測段改正數(shù)為 檢核 4 計算改正后高差 檢核 以第1測段為例 改正后的高差為 5 計算高程 如 檢核 否則說明高程計算有誤 備注 1 2 3 4 A1 2 3 B 1 08 1 575 1 212 2 036 1 414 1 742 2 216 1 446 5 850 3 315 輔助計算 0 012 0 014 0 016 0 026 0 068 1 563 2 022 1 758 1 420 3 247 65 376 66 939 68 961 67 203 68 623 附合水準測量成果計算表 已知 已知 二 閉合水準路線成果計算1 計算閉合差 2 檢核 3 計算高差改正數(shù) 閉合水準路線的計算與附合水準路線基本相同 4 計算改正后高差 5 計算各測點高程 三 支水準路線成果計算 1 1 計算閉合差 2 檢核 故精度符合要求 3 計算高差 取往 返測絕對值的平均值 其符號與往測相同 4 計算高程 H1 186 785 1 386 185 399m HA 186 785m 誤差來源 儀器誤差 觀測誤差 外界條件的影響 一 儀器誤差1 儀器校正后的殘余誤差 主要是i角誤差 前后視距相等可消除 2 水準尺誤差 包括刻劃不準 尺長變化 尺身彎曲等誤差 作業(yè)前必須檢驗 前后視尺交替使用 測站數(shù)為偶數(shù)可減弱或消除 二 觀測誤差1 視差 仔細調焦可消除 2 讀數(shù)誤差 減小視線長度 讀數(shù)認真果斷 3 水準器泡居中誤差 符合后立即讀數(shù) 4 水準尺傾斜的影響 認真扶尺 氣泡居中 三 外界條件的影響1 儀器下沉 踩緊腳架 減少觀測時間 2 尺墊下沉 尺墊踩實 往返測取中數(shù) 3 地球曲率和大氣折光 前后視距相等可消除 4 大氣溫度和風力 打傘遮陽 選擇好的天氣 水準儀的檢驗和校正 微傾式水準儀的主要軸線見圖 它們之間應滿足的幾何條件是 1 圓水準器軸應平行于儀器的豎軸 2 十字絲的橫絲應垂直于儀器的豎軸 3 水準管軸應平行于視準軸 檢驗方法 當圓水準器軸與豎軸不平行時 它們相差一個 角 首先轉動腳螺旋使圓氣泡居中 如圖a 這時圓水準器軸處于鉛垂位置 但豎軸與鉛垂方向偏離一個 角 將圓水準器繞儀器軸旋轉 此時圓氣泡偏離中心 如圖 b 其偏離的值為 一 圓水準器軸平行豎軸 二 十字絲橫絲垂直于豎軸 檢驗方法 整平儀器后 瞄準墻上一固定點 擰緊水平制動螺旋 轉動水平微動螺旋 如 點始終在十字絲橫絲上移動 則說明十字絲橫絲垂直于豎軸 若M點偏移十字絲橫絲如圖 d 則十字絲橫絲不垂直于豎軸 那么必須進行校正 三 水準管軸應平行于視準軸 當水準管軸和視準軸不平行時 它們之間形成一個i角 水準尺離水準儀距離越遠 讀數(shù)誤差也越大 當儀器的前視距離與后視距離相等時 則根據(jù)后視讀數(shù)減前視讀數(shù)求得高差不受影響 檢驗方法 在平坦地面上選擇 兩點 米 安置儀器于 中點 測出 兩點間的正確高差h 然后將儀器搬到距離 點 米處 當氣泡居中時讀取 尺讀數(shù)為 這時由于水準儀距 尺很近 因此忽略角的影響 即將 當作視線水平時的讀數(shù) 如視準軸與水準管軸平行 則 尺上讀數(shù)應為 如果實際 尺上的讀數(shù)不與上式求得的b應值相等 則說明視準軸不平行于水準管軸 三 水準管軸應平行于視準軸 一 儀器誤差 1 儀器校正后殘差2 調焦誤差3 水準尺誤差 二 觀測誤差 1 整平誤差2 照準誤差3 估讀誤差4 水準尺豎立不直誤差 三 外界條件影響 1 儀器 水準尺下沉誤差2 地球曲率 大氣折光影響3 溫度 風力影響 二 高程控制測量 一 選點 布網(wǎng)要求控制測量布網(wǎng)原則 有高級到地級 從整體到局部逐級控制加密 逐級加密 國家高程控制網(wǎng) 一 二 三 四等 城市高程控制網(wǎng) 二 三 四等 首級高程控制網(wǎng)一般要求布設成閉合環(huán)形 加密時可布設成附合路線和結點圖形 小地區(qū)高程控制網(wǎng) 三 四等及圖根水準 各級高程控制網(wǎng)均采用水準測量 高山地區(qū)可采用三角高程測量 三 四等水準的主要技術要求 L為往返測段 附合或環(huán)繞的水準路線長度 單位為km n為測站數(shù) 觀測順序 三等水準測量后 黑 前 黑 前 紅 后 紅 四等水準測量后 黑 后 紅 前 黑 前 紅 對儀器安置和觀測時應符合規(guī)范要求 如 儀器與前后水準尺盡量安置在一條直線上 同一測站觀測時一般不得調焦兩次 僅當實現(xiàn)長度小于10米 前后視距小于1米時 可在觀測前后標尺時調焦 在連續(xù)各測站安置水準儀的腳架時 應使腳架的兩個腳平行于水準路線方向 第三個腳至于線路的左側或右側 四等水準測量記錄表 1 4687 4787 后 前 后 前 后 前 后 前 1426 0955 1211 5898 0 47 1 0801 0361 44 0 0581 5369 1 0 630 0 529 1 0 630 2 3 1 3 1 4687 4787 二 三角高程測量 三角高程測量原理 A B兩點間的高差 若用測距儀測得斜距 直覘A B 反覘B A 對向觀測 三角高程測量 三角高程測量原理 取雙向觀測的平均值得 可見從理論上取雙向觀測平均值 可以消除地球曲率和大氣折光的影響 不等精度觀測加權平均 相同的觀測條件下測得的觀測量為等精度觀測 相同觀測條件 如圖 E點的高程 如圖雖然每測站 每公里為同精度觀測 但由于各已知點到觀測點的水準路線長不同 測站數(shù)不同 使從不同的觀測路線獲得的E點高程的精度出現(xiàn)差異 廣州工業(yè)大學工程測量精品課程 武漢大學測繪學院數(shù)字測圖精品課程 華東交通大學測量學精品課程 精品課程網(wǎng)站包含的內容 教案 課件 PPT 教學錄像 習題 試卷 參考書目 1 卞正富 測量學 第一版中國農業(yè)出版社 20022 王儂過靜郡 現(xiàn)代普通測量學 清華大學出版社20013 覃輝 土木工程測量 同濟大學出版社 20054 潘正風 數(shù)字測圖原理與方法 武漢大學出版社 2003 參考期刊 測繪類期刊 1 測繪學報chxb 2 武漢大學學報 信息科學版wuj 3 測繪通報chtb 4 測繪科學5 測繪工程6 測繪與空間地理信息 作業(yè)1 某地位于東經(jīng)114 18 34 北緯28 38 05 試計算 1 該地在6 帶 3 帶的帶號 及所在投影帶的中央子午線經(jīng)度 2 該點在三度投影帶中央子午線以西235819 732