3水准测量

nullnull 第三章 水准测量 §3.1 水准测量原理 §3.2 DS3水准仪和水准测量的工具 §3.3 水准仪的使用 §3.4 水准测量的外业 §3.5 水准测量的内业计算 §3.6 其他水准仪简介null 地面点的位置是用平面坐标和高程来确定的。 测量地面点高程的工作，称为高程测量。 高程测量分类： 水准测量：是利用水准仪提供的水平视线测定两点间的高差，进而求得测点高程的。是高程测量中最基本、精度最高的一种方法，在国家高程控制测量、工程勘察和放样中得到广泛应用。 三角高程测量：是利用斜距和经纬仪测量的竖直角解算出高差，进而求得测点高程的方法。该法精度不高，适于山区低精度的高程测量。 气压高程测量：是根据大气压力随地面高程变化而改变的原理，用气压计测定测点高程的方法。该法无需通视，但精度最低。 其他高程测量：GPS高程测量……null§3.1 水准测量原理：要求： 已知A点高程，求解B点高程 思路： 在A，B上竖立标尺， 用水准仪指示一条水平视线 该视线在两尺上截得读数a和b 则B点高程HB？隐含 条件？null高差法：利用高差hAB计算高程。 应用特点：安置一次仪器测定一个前视点高程 视线高法：利用后视点视线高Hi计算高程。 应用特点：安置一次仪器测定多个前视点高程null1、水准仪的等级 DS05、DS1、DS3、DS10、 DS20 D—大地测量仪器 S—水准仪 数字 — 示仪器的精度，即每公里往、返 测得高差中数的中误差（mm）。 水准仪作用：提供一条水平视线§3.2 DS3水准仪和水准测量的工具一、水准仪null目镜水准管目镜圆水准器校正螺钉微动螺旋制动螺旋对光螺旋物镜准星缺口水准管圆水准器三脚架脚螺旋2、DS3型水准仪的主要由望远镜、水准器、基座三部分组成。构造微倾螺旋null（1）望远镜：用来瞄准远处的水准尺进行读数； 由物镜、目镜、十字丝分划板、调焦透镜、 调焦螺旋组成；放大率一般为25~30倍。视准轴CC：物镜中心 与十字丝交点的连线。null（2）水准器 水准器的作用：整平仪器， 使视准轴处于水平位置。 ①圆水准器 作用：粗略整平（指示竖轴） 结构：如图所示 精度： τ= 8＇~ 10＇/2mm 气泡中心偏离零点2mm所对应的圆心角null②管水准器 作用：精确整平（指示视准轴） 　结构：如图所示 精度：τ= 20″/2mm DS3 : R=20.6265米 τ=20″ 分析： R越大，τ越小，灵敏度越高。水准管轴LL：通过水准管零点作水准管圆弧的切线。null（3）基座轴座：承托仪器上部 脚螺旋：调节脚螺旋使圆水准器气泡居中 连接板：连接三脚架 组成 轴座脚螺旋连接板null3、水准仪的轴线及其应满足的条件1.四条轴线 视 准 轴 CC 水准管轴 LL 圆水准轴 L'L' 竖 轴 VV2. 应满足的三个条件 L'L'// VV 横丝⊥VV LL // CC null二、水准尺和尺垫 1、水准尺 塔 尺 ：可以伸缩，一般全长3m、5m， 用于等外水准测量。 双面尺：不可伸缩，一般全长3m， 尺常数4.687m、4.787m 用于三、四等水准测量。2、尺垫 仅在转点处竖立水准尺时使用， 防止点位移动和水准尺下沉。null§3.3 水准仪的使用 1、安置仪器 高度适中、架头大致水平，固定仪器。 2、粗略整平 目的： 使圆水准气泡居中， 视准轴粗略水平。 方法（如图所示）：null3、瞄准水准尺 目的：使目标和十字丝成像清晰。 方法：① 初步瞄准（用准星对准目标） ② 目镜调焦（使十字丝清晰） ③ 物镜调焦（使目标成像清晰） ④ 精确瞄准（使纵丝对准目标） 注意：瞄准时应消除视差。 视差：当目镜、物镜对光不够精细时，目标的影像 不在十字丝平面上，以致两者不能同时被看清。 消除方法：仔细进行目镜、物镜调焦。null4、精确整平 目的：使水准管气泡居中，视准轴精确水平。 方法：调节微倾螺旋，使气泡影像符合。null5、读数 用十字丝横丝在水准尺上按从小到大的方向读数，读取米、分米、厘米、毫米（估读数）四位数字。如图的读数 0.860m注意：读数前必须精平， 精平后立即读数。 null§3.4 水准测量外业工作 一、一个测站的工作ABab1、安置仪器于AB之间， 立尺于A、B点上； 2、粗略整平； 3、瞄准A尺，精平、读数a， 1.568m； 4、瞄准B尺，精平、读数b， 记录1.471m；5、计算：hAB = a – b = 1.568-1.471=0.115m 即B点比A点高0.115m。 hBA = – hAB= – 0.115m，即 A点比B点低0.115m。null二、相关概念 1、测站：测量仪器所安置的地点。 2、水准路线：进行水准测量时所行走的路线。 3、后视：水准路线的后视方向。 4、前视：水准路线的前视方向。 5、视距：水准仪至标尺的水平距离。 6、水准点：水准测量的固定标志。 7、 水准点高程：指标志点顶面的高程。 8、转折点：水准测量中起传递高程作用的中间点。水准点null三、连续水准测量 当两点相距较远或高差较大时，需连续安置水准仪测定相邻各点间的高差，最后取各个高差的代数和，可得到起终两点间的高差。B如图：A、B两水准点之间，设3个临时性的转点。 h1 =a1-b1 h2 =a2-b2 h3 =a3-b3 h4 =a4-b4 hAB= h1+h2+h3+h4 A、B两点高差计算的一般公式：hAB= =n—为测站数null例：注意：为保证高程传递的准确性，在相邻测站的观测过程中，必须使转点保持稳定（高程不变）。ATP1TP2TP32.142B1.2580.9281.2351.6722.074ⅠⅡⅣⅢHA=123.446mHB大 地 水 准 面前进方向nullⅣⅢ Ⅱ Ⅰ A TP1TP1 TP2TP2 TP3 TP3 B 2.142 1.258+0.884 0.928 1.235-0.307 1.664 1.431 +0.233 1.672 2.074 -0.402计算 检核Σ 6.406 5.998 ∑a－∑b＝0.4080.408 0.408123.446123.854水 准 测 量 手 簿已知null（一）、测站检核目的：保证前后视读数的正确。方法：变动仪器高法、双面尺法 1、变动仪器高法 在同一测站上变动仪器高（10cm左右），两 次测出高差；等外水准测量其差值|Δh |≤ 6mm， 取其平均值作为最后结果。 2、双面尺法 采用黑红面的水准尺，利用双面的零 点差检核观测质量。 四、水准测量检核nullnull（二）、计算检核 目的：检核计算高差和高程计算是否正确。 检核条件： 如上表所示：等式条件成立，说明计算正确。null(三)、成果检核 水准测量时，一般将已知水准点和待 　　 　 测水准点组成一条水准路线； 在水准测量的施测过程中，测站检核　 　 只能检核一个测站上是否存在错误或误　 　 差是否超限； 计算检核只能发现每页计算是否有误；　　 　 对一条水准路线来讲必须进行成果检核。 null1、水准路线的布设形式 附合水准路线（见图1） 闭合水准路线（见图2） 支水准路线（见图3）BMABMB1234图1123图3BMA1234图2BMAnull2、检核的主要内容 闭合差：观测值与理论值的差值。 高差闭合差就是高差的观测值与理论值之差； 用fh表示，即 fh=∑h测 - ∑h理 限差：《规范》规定的的高差闭合差的允许值； 用fh允表示。 等外水准测量要求： 平地： fh允≤±40 （mm） L—水准路线的长度，单位km。 山地： fh允≤±12 （mm） n—水准路线的测站数。 要求： fh≤ fh允 null3、不同形式水准路线fh的计算 附和水准路线： ∑h测=h1+h2+h3+ ······ + hn ∑h理=H终 – H始 fh = ∑h测 - ∑h理= ∑h测-（H终 – H始） 闭合水准路线： ∑h测= h1+h2+h3+ ······ + hn ∑h理= 0 fh = ∑h测 - ∑h理= ∑h测 支水准路线： ∑h测= ∑h往+ ∑h返 ∑h理= 0 fh = ∑h测 - ∑h理= ∑h往+ ∑h返 null§3.5 水准测量的内业计算 一、符合水准路线：A、B为已知水准点，HA =65.376m ， HB =68.623m 点1、2、3 为待测水准点，各测段高差、测站数、 距离见下图： null符合水准测量成果计算表null1、计算闭合差：2、检核：故其精度符合要求。null3、计算改正数 分配原则：按与测段距离（或测站数）成正比，并反其符号改正到各相应的高差上，得改正后高差。按距离：按测站数： 以第1测段为例，测段改正数为：检核：null4、计算改正后高差检核：以第1测段为例，改正后的高差为：5、计算高程如：检核：否则说明高程计算有误。null二、闭合水准路线成果计算 1、计算闭合差： 2、检核： 3、计算高差改正数： 闭合水准路线的计算与附合水准路线基本相同。 4、计算改正后高差： 5、计算各测点高程：null三、支水准路线成果计算11、计算闭合差：2、检核：，故精度符合要求。3、计算高差（取往、返测绝对值的平均值，其符号与往测相同）4、计算高程 H1=186.785-1.386=185.399m(HA=186.785m)null一、观测误差 1、视差（仔细调焦可消除） 2、读数误差（减小视线长度、读数认真果断） 3、水准器泡居中误差（符合后立即读数） 4、水准尺倾斜的影响（认真扶尺、气泡居中）二、外界条件的影响 1、仪器下沉（踩紧脚架、减少观测时间） 2、尺垫下沉（尺垫踩实、往返测取中数） 3、地球曲率和大气折光（前后视距相等可消除） 4、大气温度和风力（打伞遮阳、选择好的天气）补充： 水准测量的误差null一、精密水准仪主要用于一、二等水准测量和精密工程测量。特点： 1、结构精密、性能稳定、测量 精度高； 2、望远镜放大率不小于40倍； 3、水准管分划值为10"/2mm； 4、采用光学测微器读数，可直 接到0.1mm，估读到0.01mm； 5、配专用精密水准尺；操作方法与DS3水准仪基本相同。§3.6 其它水准仪null二、自动安平水准仪 自动安平水准仪利用自动安平补偿器代替 水准管，使视准轴水平。特点： 1、视准轴自动安平； 2、提高水准测量精度； 3、减少操作步骤， 提高工作效率。null三、激光水准仪 激光水准仪有水准仪、 激光器、电源等组成。特点： 1、视准轴为一束 红色可见光。 2、广泛应用于水平 场地的测设、 大型设备安装。 内置 激光器、电源null水准测量的内业计算 符合水准路线：A、B为已知水准点，HA =65.376m ， HB =68.691m 点1、2、3 为待测水准点，各测段高差、测站数、 距离见下图：