第2章高程測量xp

1、第第2章章 高程測量高程測量本章內容本章內容：高程測量方法、水準測量原理、：高程測量方法、水準測量原理、水準測量儀器、水準測量內外業(yè)、精密水水準測量儀器、水準測量內外業(yè)、精密水準儀簡介。準儀簡介。高程測量的定義高程測量的定義：測定地面點高程的工作，：測定地面點高程的工作，稱為高程測量。稱為高程測量。高程測量的方法高程測量的方法：水準測量法、三角高程：水準測量法、三角高程測量法、氣壓高程測量法、測量法、氣壓高程測量法、GPSGPS高程測量法。高程測量法。 2-1 2-1 水準測量原理水準測量原理 水平視線原理水平視線原理bhABHB？HAaABHi大地水準面2-1 2-1 水準測量原理水準測量原

2、理 1. 1. 測量原理測量原理如圖所示。已知如圖所示。已知H HA A，求，求H HB B?，F只需測高差?，F只需測高差h hABAB。因因h hABAB=H=HB B-H-HA A ，所以，所以H HB B=H=HA A+h+hABAB 測量測量h hABAB的方法如下：的方法如下： bhABHB？HAaABHi大地水準面2-1 2-1 水準測量原理水準測量原理 1. 1. 測量原理測量原理 在在A A、B B點分別立上帶有點分別立上帶有刻劃的尺子，稱該尺為水準尺?？虅澋某咦?，稱該尺為水準尺。 在在A A、B B中間安置一臺能夠提供水平視線中間安置一臺能夠提供水平視線的儀器，該儀器稱為水準儀

3、。的儀器，該儀器稱為水準儀。 水平視線在水平視線在A A、B B點立尺上的讀數為點立尺上的讀數為a a，b b 高差高差h hABAB=a-b =a-b bhABHB？HAaABHi大地水準面2-1 2-1 水準測量原理水準測量原理 2. 2. 幾個基本概念幾個基本概念 后視讀數后視讀數：已知高程點上立尺的讀數。：已知高程點上立尺的讀數。 前視讀數前視讀數：未知高程點上立尺的讀數。：未知高程點上立尺的讀數。 后視距離后視距離：儀器到后視點的距離。：儀器到后視點的距離。 前視距離前視距離：儀器到前視點的距離。：儀器到前視點的距離。 bhABHB？HAaABHi大地水準面2-1 2-1 水準測量原

4、理水準測量原理 3. 3. 高差符號分析高差符號分析高差高差h hABAB的符號：的符號：若若ab ab ，則，則h hABAB0 0 ，B B點比點比A A點高點高若若a=b a=b ，則，則h hABAB=0 =0 ，B B點與點與A A點同高點同高若若ab ab ，則，則h hABAB0 0 ，B B點比點比A A點低點低bhABHB？HAaABHi大地水準面2-1 2-1 水準測量原理水準測量原理 4. 4. 高程的計算高程的計算4.1 4.1 高差法高差法 H HB B=H=HA A + h + hABAB=H=HA A + (a-b) + (a-b)4.2 4.2 儀高法儀高法 設

5、儀器高為設儀器高為H Hi i = H = HA A + a + a ， 則則 H HB B=H=Hi i b bbhABHB？HAaABHi大地水準面2-2 2-2 水準測量的儀器和工具水準測量的儀器和工具水準測量所適用的儀器水準測量所適用的儀器水準儀水準儀水準測量所用的工具水準測量所用的工具水準尺、尺墊水準尺、尺墊水準儀的編號及精度水準儀的編號及精度DSDS或或S S，如，如S S0505、S S1 1、S S3 3、S S1010 2-2 2-2 水準測量的儀器和工具水準測量的儀器和工具1. S1. S3 3水準儀的構造水準儀的構造2-2 2-2 水準測量的儀器和工具水準測量的儀器和工具

6、1. S31. S3水準儀的構造水準儀的構造1.1 1.1 望遠鏡望遠鏡 望遠鏡由物鏡、目鏡、對光透鏡、十望遠鏡由物鏡、目鏡、對光透鏡、十字絲分劃板組成。字絲分劃板組成。 2-2 2-2 水準測量的儀器和工具水準測量的儀器和工具1. S31. S3水準儀的構造水準儀的構造1.1 1.1 望遠鏡望遠鏡十字絲分劃板：十字絲分劃板：視準軸視準軸：十字絲交點與：十字絲交點與物鏡光心的連線。物鏡光心的連線。豎絲橫絲視距絲2-2 2-2 水準測量的儀器和工具水準測量的儀器和工具1. S31. S3水準儀的構造水準儀的構造1.2 1.2 水準器水準器 圓水準器圓水準器圓水準器的作用：圓水準器的作用：用于粗平

7、。用于粗平。 2-2 2-2 水準測量的儀器和工具水準測量的儀器和工具1. S31. S3水準儀的構造水準儀的構造1.2 1.2 水準器水準器 管水準器管水準器水準管的作用：水準管的作用：精確整平視線。精確整平視線。 符合式水準器氣泡居中影象：符合式水準器氣泡居中影象：調節(jié)微傾螺旋，調節(jié)微傾螺旋，使氣泡成使氣泡成“U U”影象。影象。 2-2 2-2 水準測量的儀器和工具水準測量的儀器和工具1. S31. S3水準儀的構造水準儀的構造1.3 1.3 基座基座 支撐儀器和上部，并與三腳架支撐儀器和上部，并與三腳架相連接。相連接。 2-2 2-2 水準測量的儀器和工具水準測量的儀器和工具2. 2.

8、 水準尺和尺墊水準尺和尺墊2.1 2.1 水準尺水準尺水準尺水準尺：即水準測量使用的標尺。：即水準測量使用的標尺。水準尺分類水準尺分類：塔尺（：塔尺（2m2m、5m5m）、折）、折尺（兩折）、雙面尺（紅黑面）、尺（兩折）、雙面尺（紅黑面）、單面尺（黑面）單面尺（黑面）水準尺刻劃水準尺刻劃：5mm5mm、10mm10mm水準尺零點水準尺零點：0 0、46874687、478747872-2 2-2 水準測量的儀器和工具水準測量的儀器和工具2. 2. 水準尺和尺墊水準尺和尺墊2.2 2.2 尺墊尺墊 在轉點處放置水準在轉點處放置水準尺用的，呈三角形，上尺用的，呈三角形，上中部有半球體突出。中部有半

9、球體突出。尺墊的作用：尺墊的作用：放水準尺，放水準尺，防止水準尺下沉。防止水準尺下沉。2-3 2-3 水準儀的使用水準儀的使用1. 1. 安置儀器安置儀器2. 2. 粗略整平粗略整平 用圓水準器。用圓水準器。2-3 2-3 水準儀的使用水準儀的使用3. 3. 瞄準水準尺瞄準水準尺 目鏡對光，使十字絲目鏡對光，使十字絲清晰清晰 物鏡對光，使目標清物鏡對光，使目標清晰晰 消除視差消除視差 物像物像十字絲十字絲目鏡目鏡2-3 2-3 水準儀的使用水準儀的使用3. 瞄準水準尺瞄準水準尺 視差的概念：當眼視差的概念：當眼睛在目鏡端上下微睛在目鏡端上下微微移動時，十字絲微移動時，十字絲與目標影象有相對與目

10、標影象有相對移動的現象，這種移動的現象，這種現象稱為視差?，F象稱為視差。十字絲十字絲目鏡目鏡物像物像2-3 2-3 水準儀的使用水準儀的使用3. 3. 瞄準水準尺瞄準水準尺視差產生的原因：視差產生的原因：目目標成象平面與十字絲分標成象平面與十字絲分劃板平面不重合劃板平面不重合。消除視差的方法：消除視差的方法：仔仔細物鏡、目鏡對光，直細物鏡、目鏡對光，直到兩平面重合。到兩平面重合。 十字絲十字絲目鏡目鏡物像物像十字絲十字絲目鏡目鏡物像物像2-3 2-3 水準儀的使用水準儀的使用4. 4. 精平與讀數精平與讀數 符合氣泡居中，視線水平，開始讀數。符合氣泡居中，視線水平，開始讀數。讀數直讀讀數直讀c

11、mcm，估讀，估讀mmmm。如。如1.328 1.328 四位數，四位數，單位為米。或單位為米?；?3281328，單位為毫米。，單位為毫米。注意：注意：每次讀數前，符合氣泡均須符合。每次讀數前，符合氣泡均須符合。 2-4 2-4 水準測量的外業(yè)水準測量的外業(yè)1. 1. 水準點水準點1.1 1.1 定義定義 固定的、已知高程的點稱為水準點。固定的、已知高程的點稱為水準點。記作：記作：Bench Mark Bench Mark 簡稱簡稱BMBMBM2-4 2-4 水準測量的外業(yè)水準測量的外業(yè)1. 1. 水準點水準點1.2 1.2 分類分類永久性水準點：永久性水準點：國家級水準點或建筑工地國家級水

12、準點或建筑工地基準點。基準點。臨時性水準點：臨時性水準點：不需要長期保存的水準點。不需要長期保存的水準點。 2-4 2-4 水準測量的外業(yè)水準測量的外業(yè)2. 2. 水準路線的種類水準路線的種類 附合水準路線附合水準路線 閉合水準路線閉合水準路線 支水準路線支水準路線 水準網水準網BM1BM2BMA1234BMB122-4 2-4 水準測量的外業(yè)水準測量的外業(yè)3. 3. 水準測量的實施水準測量的實施 如圖所示。已知如圖所示。已知H HA A，求，求H HB B。2-4 2-4 水準測量的外業(yè)水準測量的外業(yè)3. 3. 水準測量的實施水準測量的實施 因因h hABAB較大，且較大，且ABAB之間距離

13、較遠，或其之間距離較遠，或其它因素，使設一站不能測出它因素，使設一站不能測出h hABAB，而必須設，而必須設置置n n站儀器才能將站儀器才能將H HA A傳遞到點傳遞到點B B，算出，算出H HB B。2-4 2-4 水準測量的外業(yè)水準測量的外業(yè)3. 3. 水準測量的實施水準測量的實施 觀測步驟如下：觀測步驟如下： 在離在離A A點點200200米米處選一點處選一點1 1； 在在A A、1 1中間安置水準儀，測得中間安置水準儀，測得A A、1 1所所立水準尺的讀數為立水準尺的讀數為a a1 1、b b1 1，并作好記錄，并作好記錄（如后面表中所記）；（如后面表中所記）； 2-4 2-4 水準

14、測量的外業(yè)水準測量的外業(yè)觀測步驟：觀測步驟： 1 1點的尺不動，點的尺不動，A A點的尺向前移，重復第點的尺向前移，重復第步，找出步，找出2 2點，將儀器移至點，將儀器移至1 1、2 2兩點中間，兩點中間，測得測得a a2 2和和b b2 2； 同法測至同法測至B B點。點。其中，其中，1 1、2 2、3 3等點，既有前視，又有后視，等點，既有前視，又有后視，稱為稱為轉點轉點。轉點的作用是：傳遞高程轉點的作用是：傳遞高程。 2-4 2-4 水準測量的外業(yè)水準測量的外業(yè)3. 3. 水準測量的實施水準測量的實施觀測記錄與計算觀測記錄與計算：4443222121111hbahhbahhbahBAnn

15、nhban站，則若有)ABhbah水準測量手薄水準測量手薄日期：日期： 儀器：儀器： 觀測：觀測：天氣：天氣： 地點：地點： 記錄：記錄： 測站測點水準尺讀數(m)高差(m)高程(m)備注ab+-A1.4670.34327.35411.3851.1240.28921.8691.6740.92631.4250.9430.213B1.21228.5476.1464.9531.4820.289輔助計算a-b=+1.193HB-HA-1.193h=+1.193三項檢核，核！2-4 2-4 水準測量的外業(yè)水準測量的外業(yè)4. 4. 水準測量的檢核水準測量的檢核4.1 4.1 計算檢核計算檢核計算三項檢核：

16、計算三項檢核：4.2 4.2 測站檢核測站檢核 變儀器高法變儀器高法 雙面尺法雙面尺法 測得兩次高差之較差在一定值內取均測得兩次高差之較差在一定值內取均值。如等外水準測量較差允許值為值。如等外水準測量較差允許值為6mm6mm。 ABHHhba應應2-4 2-4 水準測量的外業(yè)水準測量的外業(yè)4. 4. 水準測量的檢核水準測量的檢核4.3 4.3 成果檢核成果檢核 即檢查測量最終成果是否達到精度要求。即檢查測量最終成果是否達到精度要求。 閉合差與閉合差限差概念閉合差與閉合差限差概念閉合差：閉合差：即觀測高差與理論高差之差，用即觀測高差與理論高差之差，用f fh h表示。表示。理測hhfh2-4 2

17、-4 水準測量的外業(yè)水準測量的外業(yè)4. 4. 水準測量的檢核水準測量的檢核4.3 4.3 成果檢核成果檢核 閉合差與閉合差限差概念閉合差與閉合差限差概念閉合差限差：閉合差限差：高差閉合差允許的最大值，亦高差閉合差允許的最大值，亦稱允許閉合差，用稱允許閉合差，用f fh h容容表示。表示。2-4 2-4 水準測量的外業(yè)水準測量的外業(yè)4. 4. 水準測量的檢核水準測量的檢核4.3 4.3 成果檢核成果檢核 mmmm L L以以kmkm為單位的距離為單位的距離（支水準路線取單程距離）（支水準路線取單程距離）或或 mm nmm n測站數（支水準路線測站數（支水準路線取單程測站數）取單程測站數）檢核檢核

18、：若，：若， 則成果合格，否則應檢則成果合格，否則應檢查原因，必要時重測。查原因，必要時重測。 Lkfh1容nkfh2容容hhff2-4 2-4 水準測量的外業(yè)水準測量的外業(yè)4. 4. 水準測量的檢核水準測量的檢核 4.3 4.3 成果檢核成果檢核 閉合差計算閉合差計算附合水準路線附合水準路線 f fh h=h=h測測-h-h理理=h=h測測-( H-( H終終-H-H始始 ) )BM1BM22-4 2-4 水準測量的外業(yè)水準測量的外業(yè)4. 4. 水準測量的檢核水準測量的檢核 4.3 4.3 成果檢核成果檢核 閉合差計算閉合差計算閉合水準路線閉合水準路線 f fh h=h=h測測-h-h理理

19、=h=h測測-0=h-0=h測測BMA12342-4 2-4 水準測量的外業(yè)水準測量的外業(yè)4. 4. 水準測量的檢核水準測量的檢核 4.3 4.3 成果檢核成果檢核 閉合差計算閉合差計算支水準路線支水準路線 f fh h=|h=|h往往|-|h|-|h返返| | BMB122-5 2-5 水準測量的內業(yè)水準測量的內業(yè)1. 1. 附合水準路線閉合差的計算與調整附合水準路線閉合差的計算與調整 如圖所示。已知如圖所示。已知H HA A=56.345m=56.345m，H HB B=59.039m=59.039m及圖上所注觀測數據，試進行內及圖上所注觀測數據，試進行內業(yè)計算。計算步驟如下：業(yè)計算。計算

20、步驟如下： 0.8km121.3km181.1km130.7km11+2.785m-4.369m+1.980m+2.345m2-5 2-5 水準測量的內業(yè)水準測量的內業(yè)1. 1. 附合水準路線閉合差的計算與調整附合水準路線閉合差的計算與調整1.1 1.1 計算計算A A、B B兩點間的理論高差兩點間的理論高差hh理理 hh理理=H=HB B-H-HA A=2.694m=2.694m1.2 1.2 高差閉合差高差閉合差f fh h f fh h=h=h測測-h-h理理=+47mm=+47mm1.3 1.3 精度評定精度評定 因因 |f|fh h|f|fh h容容|=88mm|=88mm，所以成果

21、合格。，所以成果合格。2-5 2-5 水準測量的內業(yè)水準測量的內業(yè)ihinnfv1. 1. 附合水準路線閉合差的計算與調整附合水準路線閉合差的計算與調整1.4 1.4 閉合差的調整閉合差的調整分配原則分配原則：與閉合差相反符號，與測站數或：與閉合差相反符號，與測站數或距離成正比例分配。距離成正比例分配。設測段高差改正數為設測段高差改正數為v vi i ，則有：，則有：計算檢核計算檢核：v = -fv = -fh hihiLLfv2-5 2-5 水準測量的內業(yè)水準測量的內業(yè)5. 5. 計算改正后高差計算改正后高差h h改改 h h改改=h=h測測+v+v計算檢核計算檢核：hh改改 = h= h理

22、理 = H= HB B-H-HA A6. 6. 計算各點高程計算各點高程H H H Hi+1i+1=H=Hi i+h+hi,i+1i,i+1改改計算檢核計算檢核：H HA A+h+h改改 = H= HB B 附合水準線路內業(yè)計算表附合水準線路內業(yè)計算表測段測段點名點名距離距離(km)(km)測站數測站數h(mh(m) )V(mV(m) )H H改改(m)(m)H(mH(m) )1 12 23 34 45 56 67 78 81 1A A0.80.81212+2.785+2.785-0.010-0.010+2.775+2.77556.34556.345P1P159.12059.1202 21.3

23、1.31818-4.369-4.369-0.016-0.016-4.385-4.385P2P254.73554.7353 31.11.11313+1.980+1.980-0.011-0.011+1.939+1.939P3P356.70456.7044 40.70.71111+2.345+2.345-0.010-0.010+2.335+2.335B B59.03959.0393.93.95454+2.741+2.741-0.047-0.047+2.694+2.694輔助輔助計算計算fhfh = +47 mm n = 54 -fh/n = +47 mm n = 54 -fh/n = -0.87 mm = -0.87 mm ，因，因|f|fh h|f|fh h容容| | ， 故成果合格故成果合格 mmnfh885412122-5 2-5