水準測量原理及方法

關于水準測量原理及方法A：后視點，a：后視讀數(shù)；B：前視點，b：前視讀數(shù)。a計算高程的方法：高差法：hAB

=a-b;

HB=HA+hAB

視線高程法：HI=HA+aHB=HI-b§2-1水準測量原理HA平均海水面水平視線hABHIHB?ABb前進方向利用儀器提供水平視線，測定地面上兩點間的高差，推算待測點的高程第2頁,共46頁，2024年2月25日，星期天水準儀按精度分精密水準儀DS05DS1普通水準儀DS3DS10§2-2水準測量的儀器和工具一、DS3型水準儀的構造望遠鏡水準器基座第3頁,共46頁，2024年2月25日，星期天目鏡物鏡調(diào)焦螺旋物鏡左右微動螺旋水平制動螺旋腳螺旋準星微傾螺旋第4頁,共46頁，2024年2月25日，星期天②視準軸（CC）：十字絲交點與望遠鏡物鏡光心的連線①組成：由物鏡、對光透鏡十字絲分劃板和目鏡等部分組成。③十字絲作用：瞄準目標時的讀數(shù)基準線。④望遠鏡的作用:瞄準遠方的目標2、望遠鏡1、基座⑤性能指標：放大率第5頁,共46頁，2024年2月25日，星期天3、水準器L0L0第6頁,共46頁，2024年2月25日，星期天二、水準尺和尺墊1、水準尺直尺折尺塔尺尺底起始刻劃：黑面：0m紅面：4.687mor4.787m2、尺墊：三角形、半圓形；鑄鐵制造作用：標志轉(zhuǎn)點位，防止土質(zhì)下沉第7頁,共46頁，2024年2月25日，星期天§2-3水準儀的使用第8頁,共46頁，2024年2月25日，星期天2、轉(zhuǎn)點（TPi/ZDi)：傳遞高程的過渡點作用：傳遞高程（無固定點位，無須計算其高程）1、水準點（BenchMark）：已知高程點作用：統(tǒng)一全國的高程系統(tǒng)滿足各種測量需要引測其它點的高程種類：永久性臨時性一、水準點、轉(zhuǎn)點的概念§2-4水準測量的外業(yè)第9頁,共46頁，2024年2月25日，星期天二、水準測量的實施h1=a1-b1

h2=a2-b2

h3=a3-b3

h4=a4-b4hAB=h=a-

bHB=HA+hAB第1站：第2站：第3站：第4站：a1b1a2b2a3b3a4b41234ABTP1TP2TP3第10頁,共46頁，2024年2月25日，星期天測站測點后視讀數(shù)前視讀數(shù)高差(m)高程(m)備注1A14670.34327.354已知TP111242TP11385-0.289TP216743TP218690.926TP309434TP314250.213TP412125TP41367-0.365B173228.182計算校核7513-6685=0.828第11頁,共46頁，2024年2月25日，星期天（一）測站校核１、變儀器高法(兩次成果之差≤5mm)２、雙面尺法三、水準測量的檢核（二）計算校核第12頁,共46頁，2024年2月25日，星期天２、附合水準路線

?h=h測-（H終-H始)≤fh允３、支水準路線

?h=h往+h返≤fh允AB123A12１、閉合水準路線高差閉合差：?h=h測≤fh允h2A1234h1h3h4h5（三）成果校核（路線校核）第13頁,共46頁，2024年2月25日，星期天精度要求：fh允=式中：L----路線長度，以km計。

n----測站總數(shù)?！В篖、n以單程計。第14頁,共46頁，2024年2月25日，星期天§2-5水準測量的內(nèi)業(yè)

閉合、附合水準路線第i待測點的高程：Hi=Hi-1+hi正平差高差閉合差、計算點的高程第15頁,共46頁，2024年2月25日，星期天支水準路線第16頁,共46頁，2024年2月25日，星期天例題AB123點號測站數(shù)hi測（m)改正數(shù)(m)hi正(m)高程(m)備注A12+2.785-0.010+2.77556.345已知159.12018-4.369-0.016-4.385254.73513+1.980-0.011+1.969356.70411+2.345-0.010+2.335B59.039已知54+2.741-0.047+2.694∑fh=2.741-(59.030-56.345)=+0.047m第17頁,共46頁，2024年2月25日，星期天實驗一、二1、內(nèi)容：①水準儀的認識和使用②閉合水準路線測量2、要求：（1）每人獨立觀測完成一條水準路線，設待測點1~2個，測站總數(shù)n≥4（2）3、儀器安排1臺/4人；水準尺一付；尺墊一付；記錄板一只實驗室排球場N待測點已知點HBMi=10m第18頁,共46頁，2024年2月25日，星期天二、水準儀應滿足的條件1、L′L′∥VV2、十字絲橫絲⊥VV3、LL∥CC→主條件視準軸水準管軸支點微傾螺旋§2-8微傾式水準儀的檢驗與校正一、水準儀的一般檢查第19頁,共46頁，2024年2月25日，星期天三、檢驗與校正1、L′L′∥VV的檢校方法和步驟：（1）檢驗：用腳螺旋整平儀器，轉(zhuǎn)動儀器180°，若氣泡居中，不需要校正，否則，需要校正。（2）校正：用校針撥動圓水準管校正螺絲，使氣泡向中間移動偏離量的一半，再用腳螺旋整平儀器，反復1、2、兩步，直到條件滿足為止。L′L′VVVVL′L′第20頁,共46頁，2024年2月25日，星期天（1）原理：若條件滿足，精平儀器后，橫絲掃過的面是水平面。（2）檢驗：讓橫絲的一端對準固定點A，微動視線，若A始終在橫絲上移動，則條件成立，不需要校正，否則，需要校正。（3）校正方法和步驟：2、十字絲橫絲⊥VV的檢校(a)(b)護蓋第21頁,共46頁，2024年2月25日，星期天3、LL∥CC的檢校（5）校正

轉(zhuǎn)動微傾螺旋→使A尺讀數(shù)為:a2正=hAB正+b2

→用撥針撥動校正螺絲，使長水準管氣泡居中→反復幾次，直至條件滿足為止。abhAB（1）準備場地在平坦地上標定A、B，約為80m，C為AB的中點。（2）測hAB正=a1-b1（3）在B附近約3m處，測得a2,b2讀數(shù)（4）計算a2正，a2正=hAB正+b2

檢查：

△a=|a2-a2正|≤5mm，不需校正，否則校正。a2正第22頁,共46頁，2024年2月25日，星期天實驗三：1、內(nèi)容：水準儀的檢校2、要求：按序檢查儀器應滿足的幾何條件3、儀器安排：1臺/2人；水準尺一付；尺墊一付；記錄板一只；皮尺一把第23頁,共46頁，2024年2月25日，星期天§2-9水準測量誤差分析一、誤差來源：（1）儀器不夠完善（2）觀測者感覺的限制（3）外界條件的變化二、誤差分析1、儀器誤差：

1）校正殘余誤差

2）對光誤差（對光透鏡非線形運動）

3）水準尺誤差（零點不準）第24頁,共46頁，2024年2月25日，星期天第25頁,共46頁，2024年2月25日，星期天3、外界條件的影響（1）儀器垂直位移“后、前、前、后”（2）尺墊垂直位移“往返觀測取中數(shù)”（3）溫度影響“撐傘遮陽”（4）地球曲率及大氣折光影響第26頁,共46頁，2024年2月25日，星期天AB水平視線γ1c1γ2c2f1f2D后≈D前f1≈f2D后D前地球曲率與大氣折光影響第27頁,共46頁，2024年2月25日，星期天習題：P29：1、2、5、6、9、10、11、12

第28頁,共46頁，2024年2月25日，星期天§2-7自動安平水準儀、電子水準儀簡介一、自動安平水準儀（DSZ3）補償器→管水準器、微傾螺旋，補償角：8′～10′二、電子（數(shù)字）水準儀電子(數(shù)字)水準儀是集電子、光學、圖像處理、計算技術于一體的水準儀。第29頁,共46頁，2024年2月25日，星期天1、望遠鏡第30頁,共46頁，2024年2月25日，星期天2、銦鋼RAB標尺第31頁,共46頁，2024年2月25日，星期天3、電子水準儀的主要特點：1）精度高（電子讀數(shù)±0.4mm/km，人工讀數(shù)±1.0mm/km）2）自動化程度高3）較強的儲存功能4）菜單和按鍵操作功能豐富第32頁,共46頁，2024年2月25日，星期天§6-5三、四等水準測量一、高程控制網(wǎng)由國家測繪部門在全國范圍統(tǒng)一建立的高程系統(tǒng)。(Ⅰ~Ⅳ）分為：①1956黃海高程系②1985國家高程基準關系：H85=H56-0.029m第33頁,共46頁，2024年2月25日，星期天1985年國家高程基準1956年黃海高程系廢黃河零點吳淞零點0.0289m0.1829m1.8228m江蘇境內(nèi)各新舊高程系統(tǒng)的關系第34頁,共46頁，2024年2月25日，星期天沿地質(zhì)構造穩(wěn)定和坡度平緩的交通線布滿全國，構成網(wǎng)狀。路線全長為93000多公里，有100個閉合環(huán)，環(huán)長為800～1500公里國家一等水準網(wǎng)第35頁,共46頁，2024年2月25日，星期天在一等水準網(wǎng)上加密，一般沿鐵路、公路和河流布設，環(huán)長為300～700公里，有822個閉合環(huán)，全長為137000多公里二等水準網(wǎng)加密三等、四等水準網(wǎng)第36頁,共46頁，2024年2月25日，星期天它是確定地形海拔高程的坐標系統(tǒng)，按等級和精度分為一、二、三、四等網(wǎng)。目前提供使用的85國家高程系統(tǒng)共有水準點114041個，水準路線長度為416619.1公里。第37頁,共46頁，2024年2月25日，星期天（一）三、四等水準測量技術要求項目等級使用儀器高差閉合差的限差（mm)視線長度（m)視線高度前后視距離差（m)前后視距離累積差（m)黑紅面讀數(shù)差（mm)黑紅面所測高差之差（mm)附合、閉合路線往返測三DS3≤65三絲能讀數(shù)≤2≤523四DS3≤80三絲能讀數(shù)≤3≤1035注：1.L為水準路線長度，以km計

2.K為路線或測段長度，以km計表6-11二、三四等水準測量第38頁,共46頁，2024年2月25日，星期天1、安置儀器2、先黑：①讀后視尺黑面：下、上、中（a黑）②讀前視尺黑面：下、上、中（b黑）3、后紅：①讀前視尺紅面：中（b紅）②讀后視尺紅面：中（a紅）※將上述讀數(shù)分別對應填入記錄手簿（二）觀測方法雙面尺法觀測順序：“先黑后紅”“后后前前”先黑后紅第39頁,共46頁，2024年2月25日，星期天(三)計算與校核1、視距部分：D后=（下絲-上絲）×100≤65m、80mD前=（下絲-上絲）×100≤65m、80m要求：△D=|D后-D前|≤2m、3m∑△D≤5m、10m2、高差部分：要求：|K+黑-紅|

≤2mm、3mm

|△h

|=|

h黑-（h紅±0.100m)|

≤3mm、5mm

△a-△b=△h

△a、△b計算校核第40頁,共46頁，2024年2月25日，星期天第41頁,共46頁，2024年2月25日，星期天※fh測的調(diào)整同§2-5第42頁,共46頁，2024年2月25日，星期天測站點號后尺下前尺下方向尺號水準尺讀數(shù)K+黑-紅mm高差中數(shù)(m)備注上上黑面m紅面mD后D前△D∑△D1BM1～ZD114260.774后1前2121159980+0.6250K14.787K24.68709950.32605865273043.143.0