水準(zhǔn)儀及高程測量課件

第三章水準(zhǔn)儀及高程測量1第三章水準(zhǔn)儀及高程測量1高差是確定地面點位的三要素之一，一般是通過測量高差進而求得點的高程。1.水準(zhǔn)測量2.三角高程測量3.物理高程測量4.GPS高程測量高程測量可分為：高程測量---測量地面點高程的工作水準(zhǔn)測量---實質(zhì)是測定兩點之間的高差水準(zhǔn)測量是最基本,精度最高的一種方法。2高差是確定地面點位的三要素之一，一般是通過測量高差進地面點的高程位置BA大地水準(zhǔn)面假定水準(zhǔn)面B'相對高程HAHB'HAH'絕對高程hAB平均水海面驗潮站鉛垂線鉛垂線高差3地面點的高程位置BA大地水準(zhǔn)面假定水準(zhǔn)面B'我國的高程系統(tǒng)：水準(zhǔn)原點全國高程的起算點1956年黃海高程系（72.289m）目前我國統(tǒng)一采用:1985年國家高程基準(zhǔn)（72.260m）水準(zhǔn)原點H0驗潮站大地水準(zhǔn)面水海平面4我國的高程系統(tǒng)：水準(zhǔn)原點全國高程的起算點水準(zhǔn)原點H0驗潮埋設(shè)水準(zhǔn)點測繪部門在全國各地埋設(shè)并測定的高程點稱水準(zhǔn)點，用BM（BenchMark）表示。分永久性與臨時性2種。永久水準(zhǔn)點臨時水準(zhǔn)點5埋設(shè)水準(zhǔn)點永久水準(zhǔn)點臨時水準(zhǔn)點5

第一節(jié)水準(zhǔn)測量原理6第一節(jié)水準(zhǔn)測量原理6hAB=a-bHB=

HA+

hAB測量、計算兩點之間高差的方法:(后視讀數(shù)-前視讀數(shù))AB大地水準(zhǔn)面b水平視線HAHB=?hABa后尺前尺測量前進方向B前視點待測點后視讀數(shù)A后視點高程已知點前視讀數(shù)高差高程7hAB=a-bHB=HA+hABhAB有正負之分，hAB為正,說明B點比A點高，反之說明B點比A點低。

8hAB有正負之分，hAB為正,說明B點比A點高，反通常待測點B距離已知水準(zhǔn)點A較遠或高差很大，就需要分段測量，計算兩點高差，如下圖：

ABHAHBh1h2hAB大地水準(zhǔn)面9通常待測點B距離已知水準(zhǔn)點A較遠或高差很大，1.水準(zhǔn)儀的等級按精度分：S05、S1、S3、S10共4級。按構(gòu)造分：微傾式水準(zhǔn)儀、自動安平水準(zhǔn)儀、激光水準(zhǔn)儀和數(shù)字水準(zhǔn)儀。3.水準(zhǔn)尺與尺墊水準(zhǔn)測量時還需配套的工具有水準(zhǔn)尺和尺墊。2.微傾式水準(zhǔn)儀構(gòu)造望遠鏡、水準(zhǔn)器、托板、基座共4部分。第二節(jié)水準(zhǔn)測量的儀器與工具101.水準(zhǔn)儀的等級3.水準(zhǔn)尺與尺墊2.微傾式水準(zhǔn)儀構(gòu)造第二節(jié)☆S3級微傾水準(zhǔn)儀像片☆望遠鏡

水準(zhǔn)器托板

基座11☆S3級微傾水準(zhǔn)儀像片☆望遠鏡水準(zhǔn)器托板基座1自動安平水準(zhǔn)儀數(shù)字水準(zhǔn)儀微傾水準(zhǔn)儀激光水準(zhǔn)儀激光垂準(zhǔn)儀12自動安平水準(zhǔn)儀數(shù)字水準(zhǔn)儀微傾水準(zhǔn)儀激光水準(zhǔn)儀激光垂準(zhǔn)儀12水準(zhǔn)儀----提供一條水平視線13水準(zhǔn)儀----提供一條水平視線13望遠鏡視準(zhǔn)軸：物鏡光心與十字絲交點的連線。由物鏡、目鏡、十字絲組成14望遠鏡視準(zhǔn)軸：物鏡光心與十字絲交點的連線。由物鏡、目鏡、十字管水準(zhǔn)器用來指示視準(zhǔn)軸是否水平，圓水準(zhǔn)器用來指示儀器豎軸是否豎直。水準(zhǔn)器

｛管水準(zhǔn)器圓水準(zhǔn)器15管水準(zhǔn)器用來指示視準(zhǔn)軸是否水平，圓水準(zhǔn)器用來指示儀器1616☆水準(zhǔn)尺與尺墊☆

塔尺使用時水準(zhǔn)尺安放在尺墊的半球突出頂上雙面水準(zhǔn)尺468717☆水準(zhǔn)尺與尺墊☆塔尺使用時水準(zhǔn)尺安放在尺墊的半球突出頂上雙第三節(jié)水準(zhǔn)儀的使用(1)安置儀器(2)粗略整平（粗平）(3)瞄準(zhǔn)水準(zhǔn)尺目鏡對光，使十字絲清晰物鏡對光，使目標(biāo)清晰，并消除視差。(4)精確整平和讀數(shù)18第三節(jié)水準(zhǔn)儀的使用(1)安置儀器18☆用圓水準(zhǔn)器進行粗平☆左手大拇指的運動方向和氣泡運動的方向一致。兩手相對轉(zhuǎn)動通過水準(zhǔn)器零點與1、2兩腳螺旋連線的垂線19☆用圓水準(zhǔn)器進行粗平☆左手大拇指的運動方向和氣泡運動瞄準(zhǔn)水準(zhǔn)尺23420瞄準(zhǔn)水準(zhǔn)尺23420☆視差現(xiàn)象☆視差產(chǎn)生的原理圖a'aa"十字絲分劃板像平面21☆視差現(xiàn)象☆視差產(chǎn)生的原理圖a'aa"十字絲分劃板像平☆消除視差的步驟☆1、調(diào)目鏡螺旋使十字絲清晰；

2、反復(fù)調(diào)對光螺旋使目標(biāo)的像與十字絲平面重合，眼睛上下觀察兩者沒有錯動現(xiàn)象為止。23422☆消除視差的步驟☆1、調(diào)目鏡螺旋使十字絲清晰；消除視差a'aa"重新對光消除視差｛調(diào)目鏡調(diào)物鏡23消除視差a'aa"重新對光消除視差｛調(diào)目鏡23精確調(diào)平視線（精平）用微傾螺旋精確調(diào)平視線微傾螺旋24精確調(diào)平視線（精平）用微傾螺旋精確調(diào)平視線微傾螺旋24☆水準(zhǔn)尺讀數(shù)1☆23412325☆水準(zhǔn)尺讀數(shù)1☆23412325☆水準(zhǔn)尺讀數(shù)☆3223正像倒像26☆水準(zhǔn)尺讀數(shù)☆3223正像倒像26☆水準(zhǔn)尺讀數(shù)2☆27☆水準(zhǔn)尺讀數(shù)2☆27水準(zhǔn)儀使用步驟總結(jié)1.測站安置儀器：（測點上安置水準(zhǔn)尺）用中心螺旋把儀器與三腳架相連用腳螺旋粗略整平（粗平）2.瞄準(zhǔn)水準(zhǔn)尺：目鏡對光，使十字絲清晰。物鏡對光，使目標(biāo)清晰，并消除視差。3.精平：使用微傾螺旋，使水準(zhǔn)管氣泡居中。4.讀數(shù)：用十字絲橫絲在尺上讀數(shù)，從小向大讀。28水準(zhǔn)儀使用步驟總結(jié)1.測站安置儀器：（測點上安置水準(zhǔn)尺）28第四節(jié)水準(zhǔn)測量的外業(yè)埋設(shè)水準(zhǔn)點測繪部門在全國各地埋設(shè)并測定的高程點稱水準(zhǔn)點，用BM（BenchMark）表示。分永久性與臨時性2種。永久水準(zhǔn)點臨時水準(zhǔn)點29第四節(jié)水準(zhǔn)測量的外業(yè)埋設(shè)水準(zhǔn)點永久水準(zhǔn)點臨時水準(zhǔn)點29水準(zhǔn)路線：

①閉合路線②附合路線③支路線30水準(zhǔn)路線：30從水準(zhǔn)點BMA出發(fā)，沿環(huán)線逐站進行水準(zhǔn)測量，經(jīng)過各高程待定點，最后返回BMA點，稱為閉合水準(zhǔn)路線。(1)閉合水準(zhǔn)路線31從水準(zhǔn)點BMA出發(fā)，沿環(huán)線逐站進行水準(zhǔn)測量，經(jīng)過各高從一水準(zhǔn)點BMA出發(fā)，沿各待定高程點逐站進行水準(zhǔn)測量，最后附合到另一水準(zhǔn)點BMB上。(2)附合水準(zhǔn)路線32從一水準(zhǔn)點BMA出發(fā)，沿各待定高程點逐站進行水準(zhǔn)測若從一水準(zhǔn)點出發(fā)，既沒有符合到另一水準(zhǔn)點，也沒有閉合到原來的水準(zhǔn)點，就稱其為支水準(zhǔn)路線。(3)支水準(zhǔn)路線

返測P測往BM-A33若從一水準(zhǔn)點出發(fā)，既沒有符合到另一水準(zhǔn)點，也沒有閉合通常待定點離水準(zhǔn)點較遠或高差很大，就需要連續(xù)多次安置儀器才能測定兩點高差，例如下圖：

第1站：hA1

=a1-b1

第2站：h12

=a2-b2

第3站：h23

=a3-b3………第n站：hnB

=an-bn

-----------------∑h=hAB=∑a-∑b已知HA，則HB=HA+∑h測站：安置儀器的位置稱為測站轉(zhuǎn)點：兩站之間的立尺點，僅起高程傳遞作用，稱為轉(zhuǎn)點(ZD)。二、水準(zhǔn)測量方法34通常待定點離水準(zhǔn)點較遠或高差很大，就需要連續(xù)多次(1)變動儀器高法：在同一測站上用兩次不同的儀器高度，測得兩次高差進行校核，即第一次測得高差之后，改變儀器高度10cm以上重新安置儀器，再測一次。兩次測量高差之差不大于3—5mm。

紅黑雙面求得高差不得超過容許值，測得的高差之差不大于3—5mm（對等外級水準(zhǔn)測量）。(2)雙面尺法：在同一測站，儀器高度不變，黑面測得高差與紅面測得高差應(yīng)相等。配對的雙面水準(zhǔn)尺，紅面起點不是0，一面是4.687m，另一面是4.787m。水準(zhǔn)測量的檢核35(1)變動儀器高法：紅黑雙面求得高差不得超過容許值，測得ABHA已知未知HB大地水準(zhǔn)面ZD1a1b1ZD2a2b21A1.851ZD11.268+0.58321.452ZD20.699+0.753☆水準(zhǔn)測量外業(yè)動畫☆50.00050.583…...1.381測站測點水準(zhǔn)尺讀數(shù)后尺(a)前尺(b)高差(m)高程(m)平均高差(m)a1b1+0.5811.962+0.582…...…...…...…...…...…...36ABHA已知未知HB大地水準(zhǔn)面ZD1a1b1ZDABHA已知HB未知大地水準(zhǔn)面TP1a1b1TP2a2b2a3b3a4b4TP31A1.851ZD11.268+0.58321.452ZD20.699+0.75350.00050.583…...1.381測站測點水準(zhǔn)尺讀數(shù)后尺(a)前尺(b)高差(m)高程(m)平均高差(m)+0.5811.962+0.582…...…...…...…...…...…...…...…...34ZD3B51.33650.61851.491+0.753-0.718+0.87337ABHA已知HB未知大地水準(zhǔn)面TP1a1b1水準(zhǔn)測量的誤差包括水準(zhǔn)儀本身的儀器誤差、人為的觀測誤差以及外界條件的影響三個方面。三、水準(zhǔn)測量的注意事項38水準(zhǔn)測量的誤差包括水準(zhǔn)儀本身的儀器誤差、人為的觀測誤儀器誤差：①視線不水平②水準(zhǔn)尺誤差人為的觀測誤差：①水準(zhǔn)管氣泡居中誤差②讀數(shù)誤差③視差影響④水準(zhǔn)尺傾斜的影響外界條件的影響：①儀器下沉②尺墊下沉③地球曲率和大氣折光的影響

④大氣溫度和風(fēng)力的影響39儀器誤差：39山地平地由于測量有誤差實測高差值與實際（理論）高差值不相等，其差值為高差閉合差fh。測量誤差不可避免，容許有高差閉合差，閉合差容許值的單位為毫米mm。限差為：式中：L為路線的總長度（公里數(shù)）。n為路線上總測站數(shù)。

第五節(jié)水準(zhǔn)測量內(nèi)業(yè)40山地平地由于測量有誤差實測高差值與實際（理論）高差值閉合水準(zhǔn)路線的檢核條件為：一.水準(zhǔn)路線閉合差的計算41閉合水準(zhǔn)路線的檢核條件為：一.水準(zhǔn)路線閉合差的計算41如果高差閉合差，則為觀測合格。二.水準(zhǔn)路線閉合差的分配但是，閉合差要進行處理，方法是：加權(quán)平均將閉合差反符號分配到各測段高差中。計算改正數(shù)：各段改正后高差=實測高差+改正數(shù)42如果高差閉合差，則為觀測合格。二.H1=HA+h1改H2=H1+h2改………………

逐點推算三.水準(zhǔn)點高程的計算43H1=HA+h1改逐點推算三.水準(zhǔn)點高程的計算43水準(zhǔn)測量的誤差包括水準(zhǔn)儀本身的儀器誤差、人為的觀測誤差以及外界條件的影響三個方面。水準(zhǔn)測量的注意事項44水準(zhǔn)測量的誤差包括水準(zhǔn)儀本身的儀器誤差、人為的觀測誤儀器誤差：①視線不水平②水準(zhǔn)尺誤差人為的觀測誤差：①水準(zhǔn)管氣泡居中誤差②讀數(shù)誤差③視差影響④水準(zhǔn)尺傾斜的影響外界條件的影響：①儀器下沉②尺墊下沉③地球曲率和大氣折光的影響

④大氣溫度和風(fēng)力的影響45儀器誤差：45第六節(jié)

水準(zhǔn)測量新儀器介紹46第六節(jié)

水準(zhǔn)測量新儀器介紹46一、自動安平水準(zhǔn)儀自動安平水準(zhǔn)儀的特點是沒有管水準(zhǔn)器和微傾螺旋。在圓水準(zhǔn)氣泡居中的條件下，利用儀器內(nèi)部的自動安平補償器，就能獲得視線水平時的正確讀數(shù)，省略了精平過程。47一、自動安平水準(zhǔn)儀自動安平水準(zhǔn)儀的特點是沒有管水準(zhǔn)器國產(chǎn)DSZ3自動安平水準(zhǔn)儀每公里往返測量中誤差：±2.5〞補償安平精度±0.5〞補償工作范圍：±14〞48國產(chǎn)DSZ3自動安平水準(zhǔn)儀每公里往返測量中誤差：測量原理:是用傳感器代替觀測者的眼睛，從望遠鏡中看到水準(zhǔn)尺上“刻劃”的測量信號，由微處理器自動計算出水準(zhǔn)尺上的讀數(shù)及儀器至標(biāo)尺間的水平距離,數(shù)據(jù)在屏上顯示，并存貯。二、數(shù)字水準(zhǔn)儀49測量原理:是用傳感器代替觀測者的眼睛，從望遠鏡中看到505051515252天寶Dini12(蔡司)精密電子水準(zhǔn)儀53天寶Dini12(蔡司)精密電子水準(zhǔn)儀535454第七節(jié)

水準(zhǔn)儀的檢驗與校正55第七節(jié)

水準(zhǔn)儀的檢驗與校正55

CC//LLVV//L1L1十字絲橫絲⊥VV豎軸VV長水準(zhǔn)管軸LL視準(zhǔn)軸CCL1L1圓水準(zhǔn)器軸（1）水準(zhǔn)儀結(jié)構(gòu)應(yīng)該滿足的幾何條件：微傾式水準(zhǔn)儀的檢驗56CC//LLVV//L1L1十字1）圓水準(zhǔn)軸平行儀器豎軸的檢驗(1)目的：L′L′∥VV(2)檢驗：把儀器安置好，并用腳螺旋將氣泡居中，然后將儀器旋轉(zhuǎn)180o，看氣泡是否居中，如果氣泡仍居中，則條件滿足，否則，條件不滿足。571）圓水準(zhǔn)軸平行儀器豎軸的檢驗(1)目的：L′L′∥VV將儀器整平后，用十字絲一端對準(zhǔn)水平方向某一清晰目標(biāo)。用水平微動慢慢轉(zhuǎn)動望遠鏡，當(dāng)目標(biāo)移動到十字絲交點從一端移到另一端時，看目標(biāo)是否始終在十字絲上。2）十字絲橫絲垂直于儀器豎軸檢驗

瞄準(zhǔn)一點望遠鏡水平轉(zhuǎn)動后現(xiàn)象十字絲無誤差清況58將儀器整平后，用十字絲一端對準(zhǔn)水平方向某一清ABa'b'xxhAB正=a'－b'=(a＋x)－(b＋x)=a－bD后=D前ii3）水準(zhǔn)管軸平行于視準(zhǔn)軸的檢驗(2)檢驗：將儀器安置在某兩固定點中間。測出它們之間的正確高差。(1)目的：LL∥CChAB正59ABa'b'xxhAB正=a'－b'=(a＋x)將儀器放到某一立尺點（A）附近處，此時前后視距不相等，在兩尺上讀數(shù)分別為a′′、b′′，A、B兩點的高差hAB′為：

h′AB