第七章高程測量

第七章高程測量第一頁，共三十二頁，2022年，8月28日

測量地面上各點(diǎn)高程的工作被稱為高程測量。根據(jù)人們所使用儀器和施測方法的不同,高程測量又可分為水準(zhǔn)測量、三角高程測量、GPS高程測量等。第二頁，共三十二頁，2022年，8月28日§7.1水準(zhǔn)測量

§7.1.1水準(zhǔn)測量原理

根據(jù)水準(zhǔn)儀提供的水平視線在水準(zhǔn)尺上讀數(shù)。若后視讀數(shù)a，前視讀數(shù)b，則AB點(diǎn)的高差為:

第三頁，共三十二頁，2022年，8月28日當(dāng)A點(diǎn)高程HA已知時(shí)，則未知點(diǎn)高程HB為

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當(dāng)A、B兩點(diǎn)相距較遠(yuǎn)或其高差較大，必須在兩點(diǎn)之間加設(shè)若干個(gè)臨時(shí)的立尺點(diǎn)，作為高程傳遞的過渡點(diǎn)(轉(zhuǎn)點(diǎn))，并分段連續(xù)安置儀器、豎立水準(zhǔn)尺，依次測定轉(zhuǎn)點(diǎn)之間的高差，最后取其代數(shù)和，從而求得A、B兩點(diǎn)間的高差為:第五頁，共三十二頁，2022年，8月28日§7.1.2微傾水準(zhǔn)儀及水準(zhǔn)尺圖為S3型微傾式水準(zhǔn)儀的外形及各部件的名稱，主要由望遠(yuǎn)鏡、水準(zhǔn)器和基座三大部分構(gòu)成。第六頁，共三十二頁，2022年，8月28日1.望遠(yuǎn)鏡儀器上的望遠(yuǎn)鏡主要用于照準(zhǔn)目標(biāo)和讀數(shù)，由物鏡、目鏡、調(diào)焦透鏡、十字絲分劃板、物鏡調(diào)焦螺旋和目鏡調(diào)焦螺旋組成。

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2.水準(zhǔn)器

1)圓水準(zhǔn)器

2)管水準(zhǔn)器

3)符合水準(zhǔn)器第八頁，共三十二頁，2022年，8月28日第九頁，共三十二頁，2022年，8月28日3.水準(zhǔn)尺和尺墊水準(zhǔn)尺是水準(zhǔn)測量的主要工具，一般由優(yōu)質(zhì)木材和玻璃鋼制成。根據(jù)構(gòu)造有直尺、折尺和塔尺。直尺長為3m，折尺長為4或5m，塔尺長為3或5m。第十頁，共三十二頁，2022年，8月28日§7.1.3常規(guī)水準(zhǔn)儀的使用在使用水準(zhǔn)儀進(jìn)行測量時(shí)，其基本操作步驟為安置水準(zhǔn)儀、粗平、瞄準(zhǔn)、精平和讀數(shù)。1.安置水準(zhǔn)儀為測定兩點(diǎn)之間的高差，首先應(yīng)在兩點(diǎn)之間的測站上打開三腳架并按觀測者的身高調(diào)節(jié)三腳架的高度，然后在三腳架頭基本水平的條件下，再將儀器安置于腳架頭上。第十一頁，共三十二頁，2022年，8月28日2.粗平粗平的目的是利用圓水準(zhǔn)器的氣泡居中，使儀器豎軸豎直。第十二頁，共三十二頁，2022年，8月28日4.精平在讀取水準(zhǔn)標(biāo)尺上數(shù)字之前，應(yīng)轉(zhuǎn)動(dòng)微傾螺旋使管水準(zhǔn)氣泡居中，即使符合水準(zhǔn)器的兩端氣泡影像對齊。3.瞄準(zhǔn)步驟：粗瞄—制動(dòng)—調(diào)焦—微動(dòng)精瞄。

第十三頁，共三十二頁，2022年，8月28日5.讀數(shù)普通水準(zhǔn)測量只讀四位數(shù)字，即米、分米、厘米及毫米，并以毫米為單位。首先看好尺上的大數(shù)，然后再將全部數(shù)據(jù)報(bào)出。第十四頁，共三十二頁，2022年，8月28日§7.1.4水準(zhǔn)測量的方法1.水準(zhǔn)點(diǎn)第十五頁，共三十二頁，2022年，8月28日2.水準(zhǔn)路線

水準(zhǔn)路線一般布設(shè)為附合水準(zhǔn)路線、閉合水準(zhǔn)路線和支水準(zhǔn)路線。∑h理論＝HBM2-HBM1

∑h理論＝0

∑h往+∑h返＝0

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3.水準(zhǔn)測量的方法1）兩次儀器高法2)雙面尺法在每一測站上同時(shí)讀取每一把水準(zhǔn)尺的黑面和紅面分劃讀數(shù)，然后由前、后視尺的黑面讀數(shù)計(jì)算出一個(gè)高差，前、后視尺的紅面讀數(shù)計(jì)算出另一個(gè)高差每站儀器粗平后的觀測步驟如下：①瞄準(zhǔn)后視尺黑面分劃一精平一讀數(shù)；②瞄準(zhǔn)前視尺黑面分劃一精平一讀數(shù)；③瞄準(zhǔn)前視尺紅面分劃一精平一讀數(shù)；④瞄準(zhǔn)后視尺紅面分劃一精平一讀數(shù)。其觀測順序簡稱為“后一前一前一后”，對于尺面分劃來說，順序?yàn)椤昂谝缓谝患t一紅”。第十七頁，共三十二頁，2022年，8月28日第十八頁，共三十二頁，2022年，8月28日

4.水準(zhǔn)測量的成果處理1)高差閉合差的計(jì)算（1）附合水準(zhǔn)路線高差閉合差fh=∑h一(H終一H始)（2）閉合水準(zhǔn)路線高差閉合差fh=∑h（3）支水準(zhǔn)路線高差閉合差fh=∑h往+∑h返第十九頁，共三十二頁，2022年，8月28日fh容=±40(mm)2)高差閉合差的分配和待定點(diǎn)高程的計(jì)算

改正后的高差為?=hi+Vi第二十頁，共三十二頁，2022年，8月28日§7.1.5水準(zhǔn)測量誤差分析

在水準(zhǔn)測量時(shí)，由于受到儀器誤差、觀測誤差和外界因素的影響，必將使觀測結(jié)果產(chǎn)生誤差。為了減小這些誤差對觀測結(jié)果的影響，提高水準(zhǔn)測量精度，則應(yīng)從水準(zhǔn)測量儀器及方法出發(fā)，分析各種誤差來源及其對觀測成果的影響規(guī)律，并尋求消除或削弱這些誤差的方法或措施。第二十一頁，共三十二頁，2022年，8月28日1.儀器誤差

1）視準(zhǔn)軸與管水準(zhǔn)軸不平行誤差

第二十二頁，共三十二頁，2022年，8月28日第二十三頁，共三十二頁，2022年，8月28日2）水準(zhǔn)尺誤差水準(zhǔn)標(biāo)尺的刻畫不準(zhǔn)確、尺長變化及標(biāo)尺彎曲等因素，均將直接影響水準(zhǔn)測量結(jié)果的精度。因此，水準(zhǔn)標(biāo)尺必須經(jīng)過檢驗(yàn)合格后方可使用。如圖3-29所示，若2號標(biāo)尺因尺底磨損使得讀數(shù)增大，設(shè)其磨損量為，稱為水準(zhǔn)標(biāo)尺的零點(diǎn)差。則每一測站的高差應(yīng)為h1=a1–(b1-δ)=a1-b1+δh2=(a2–δ)-b2=a2-b2-δh3=a3–(b3-δ)=a3-b3+δh4=(a4–δ)-b4=a4-b4-δ第二十四頁，共三十二頁，2022年，8月28日第二十五頁，共三十二頁，2022年，8月28日2.觀測誤差水準(zhǔn)測量觀測誤差主要有管水準(zhǔn)器氣泡居中誤差、水準(zhǔn)尺數(shù)字估讀誤差、調(diào)焦誤差及水準(zhǔn)尺傾斜誤差。1）管水準(zhǔn)器氣泡居中誤差2）水準(zhǔn)尺數(shù)字估讀誤差3）調(diào)焦誤差

4)水準(zhǔn)尺傾斜誤差第二十六頁，共三十二頁，2022年，8月28日3.外界條件的影響1）水準(zhǔn)儀和水準(zhǔn)尺的升沉誤差第二十七頁，共三十二頁，2022年，8月28日2）大氣折光的影響大氣折光誤差是由于大氣密度的不均勻，使視線在大氣中穿過時(shí)發(fā)生折射成為曲線而產(chǎn)生的讀數(shù)誤差。一般情況下，視線離地面越近，其折射也就越大。故在等級水準(zhǔn)測量中，規(guī)定中絲讀數(shù)應(yīng)大于O.3m，以便消除或削弱大氣折光的影響。3）日照及風(fēng)力引起的誤差這種誤差是綜合性的，比較復(fù)雜。如日照將造成儀器各部分受熱不均而使軸線關(guān)系變化，風(fēng)大時(shí)則難以使儀器精平，它們都會(huì)給觀測成果帶來誤差。因此，在觀測時(shí)應(yīng)盡量選擇好的天氣，并給儀器打傘遮光以消除或削弱其影響。第二十八頁，共三十二頁，2022年，8月28日第二十九頁，共三十二頁，2022年，8月28日§7.2三角高程測量第三十頁，共三十二頁，2022年，8月28日1.三角高程原理當(dāng)用水準(zhǔn)測量方法測定A，B兩點(diǎn)間的高差hAB有困難時(shí)，可以利用圖中測得的斜距S、豎直角θ、儀器高i、標(biāo)桿高v，依下列公式求出hAB：hAB=S×cosθ+i一v當(dāng)已知A點(diǎn)的高程HA時(shí)，B點(diǎn)高程HB的計(jì)算公式為HB=HA+hAB=HA+Ssi