2水准测量

nullnull §2.1 水准测量原理 §2.2 水准仪和水准尺 §2.3 水准测量方法 §2.4 水准测量成果计算 §2.5 水准仪的检验与校正 §2.6 水准测量误差及其消减方法null主要内容： 水准测量原理、水准仪的构造及使用、水准测量的施测方法、仪器的检验与校正。 主要目的： 使学生了解水准测量原理、测量工具，掌握地面点位高程测量过程，从而精确求出地面点高程。 重点内容： 水准测量原理、施测方法、成果计算。null高程测量概念 （Height Measurement） 根据已知点高程，测定该点与未知点的高差，然后计算出未知点的高程的方法。null高程测量的方法分类1、水准测量(leveling) 2、三角高程测量(trigonometric leveling) 3、气压高程测量(air pressure leveling) 4、GPS测量。(GPS leveling) null2.1 水准测量原理 利用水准仪提供水平视线，读取水准尺的读数，测定两点间的高差，有已知点高程推求未知点高程。如图：2.仪高法(视线高法):1.高差法null 例： 已知点A的高程为HA=52.623m，后视读数a=1.571m，前视读数b=0.685m，求B点高程。 根据高程测量原理： hAB = a －b =1.571－0.685 =0.886 m B点高程为： HB =HA+ hAB = 52.623＋0.886 = 53.509 mnull2.2 水准仪和水准尺1、水准仪的等级 DS05、DS1、DS3、DS10、 DS20 D—大地测量仪器 S—水准仪 数字 — 表示仪器的精度，即每公里往、返测得高差中数的中误差（mm）。 水准仪的作用是提供一条水平视线； 工程测量中常使用DS3型水准仪，该仪器标称精度为±3mm/km。null目镜水准管目镜圆水准器校正螺钉2、DS3型水准仪的构造主要由望远镜、水准器、基座三部分组成。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：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 结构：如图所示 精度：一般为 8＇~ 10＇/2mm （气泡中心偏离零点2mm 所对的圆心角）null ②管水准器 作用：精确整平 　 结构：如图所示 精度：一般τ= 20″/2mm 水准管的分划值τ： 气泡中心偏离零点2mm所对的圆心角。 公式： 分析： R越大，τ越小，灵敏度越高。 DS3 : R=20.6265米 τ=20″ null（3）基座 组成 轴座脚螺旋连接板轴座：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（1）常用的水准尺有双面尺、塔尺两种 （2）标准水准尺为一对双面尺， 其中:A尺和B尺黑面0~3m; A尺红面4.687~7.687m, B尺红面4.787~7.787m。（1）常用的水准尺有双面尺、塔尺两种 （2）标准水准尺为一对双面尺， 其中:A尺和B尺黑面0~3m; A尺红面4.687~7.687m, B尺红面4.787~7.787m。3.水准尺和尺垫（3）尺垫半球形顶部用来竖立水准尺，并标志转点位置。null4.水准仪的使用◆安置仪器 高度适中、架头大致水平，固定仪器。 1、粗略整平 目的： 使圆水准气泡居中， 视准轴粗略水平。 规律： 气泡移动方向与左手大拇指运动的方向一致。null2、瞄准水准尺 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。null3.精确整平转动微倾螺旋使符合水准管气泡符合，即成U形。null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。null4、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水准仪读数实例:090010930975null1.6871.6001.5171.4061.350null2.3 水准测量的实施 2.3.1水准点水准点：用水准测量的方法测定的高程控制点。(记为BM.) 水准点分：永久点、临时点。 点之记：记录水准点位的略图。null 2.3.2.水准路线1.闭合水准路线： 多用于面积较小的块状区域BMA12342.附和合水准路线： 多用于带状测区BMABMB1234null 2.3.2.水准路线3.支水准路线： 多用于水准点加密，等级较低 无检核条件4.水准网 多用于面积较大的测区213BMAnull 2.3.3.水准测量的施测多测站水准测量原理AB12hA1h2BhABh12hAB= ∑h = hA1+h12+h2B=(a1－b1)+(a2－b2)+(a3－ b3)=∑a－∑bnull 2.3.3水准测量的施测两次仪器高法a→←ba′ →← b′为进行测站检核，各测站的观测采用两次仪器高法或双面尺法。仪器变动高度大于10cmnull1134113416771677－0.5431011101115541554－0.543高差 /m－0.543平均高差 /m1444144413241324+0.1201624162415081508+0.116+0.1181822182208760876+0.9461710171007640764+0.946+0.946A123查看记录计算，点击相应数据和计算栏标题两次仪器高法记录计算null 2.3.3.水准测量的施测双面尺法双面尺法：是仪器高度保持不变，分别对尺子的黑面、红面进行观测。观测程序：后、后、前、前（黑、红、黑、红）null双面尺法记录计算(1)(2)(4)(3)(5)(6)(8)(7)(9)(10)(12)(11)(14)(13)(15)(16)(17)(18)14260995A123上丝下丝1211中丝5998中丝14261211099559980K+黑减 红高差中数0801080103710371058605865273527343.143.0+0.1+0.100+0625+0725+0.625后－前后视距视距差d前视距∑d2111173721861811192419986611678637.437.5后－前－0074－01750－1+1－0.074－0.1021111737192466112186181119986786null1.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；四等水准测量其差值|Δh |≤ 5mm， 取其平均值作为最后结果。 2.3.4.水准测量检核null 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。 保持仪器的高度不变，而立在前视点和后视点上的水准尺分别用黑面和红面各进行一次读数，测得两次高差，相互进行检核。若同一水准尺红面与黑面读数(加常数后)之差，不超过3mm；且两次高差之差，又未超过5mm,则取其平均值作为该测站的观测高差。否则，需要检查原因，重新观测。null（2）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。 nullBMA1234①. 闭合水准路线 对于闭合水准路线，因为它起迄于同一个点，所以理论上全线各站高差之和应等于零。即如果高差之和不等于零，则其差值即就是闭合水准路线的高程闭合差。即null② 、附合水准路线 水准测量从一个高级水准点开始，结束于另一高级水准点的水准路线。这种形式的水准路线，可使测量成果得到可靠的检核。 BMABMB1234 对于附合水准路线，理论上在两已知高程水准点间所测得各站高差之和应等于起迄两水准点间高程之差。即 如果它们不能相等，其差值称为高程闭合差，用表示。所以附合水准路线的高程闭合差为： null123图3BMA③.支水准路线 支水准路线必须在起终点间用往返测进行检核。理论上往返测所得高差的绝对值应相等，但符号相反，或者是往返测高差的代数和应等于零。即 如果往返测高差的代数和不等于零，其值即为水准支线的高程闭合差。即fh = ∑h测 - ∑h理= ∑h往+ ∑h返null 闭合差的大小在一定程度上反映了测量成果的质量。在各种不同性质的水准测量中，都规定了高差闭合差的限值即容许高差闭合差，用表示。一般图根水准测量的容许高差闭合差为： 平地 山地L—水准路线的长度，单位km n—水准路线的测站数 当实际闭合差小于容许闭合差时，表示观测精度满足要求，否则应对外业资料进行检查，甚至返工重测。null2.3.5 水准测量成果处理1.附合水准路线测量成果计算附合水准路线的计算（1）计算高差闭合差MN段实测值高差与MN两点已知高差的差值，称高差闭合差。 涵义：表达式：null附合水准路线的计算（2）高差闭合差的分配分配方法：将闭合差反号后，按与距离或测站数成正比分配于各测段。表达式：条件：闭合差不大于限差。1.附合水准路线测量成果计算null附合水准路线的计算（3）未知点高程计算表达式：计算检核：1.附合水准路线测量成果计算null2.闭合水准路线测量成果计算闭合水准路线的计算 闭合水准路线成果计算，除闭合差的计算形式与附合水准不同外，改正数的计算、改正后高差计算、待定点高程计算均与附合水准计算方法一样。闭合差的计算：null支线水准路线的计算 支线水准路线成果计算是取往返测高差的平均值，作为高差的最或是值（改正后高差），然后进行高程的计算。 高差闭合差是用往返测高差的差值进行与限差比较的。高差的计算：3.支水准路线测量成果计算null闭合水准路线高差闭合差按，若闭合差在容许值范围内，按上述附合水准路线相同的方法调整闭合差，并计算高程。nullnull水准测量成果计算实例+2.331+2.813-2.244+1.4301.62.11.72.0-8-11-8-10+2.323+2.802-2.252+1.42045.28647.60950.41148.15949.579A010203B∑7.4+4.330-37+4.2931.6+2.3312.1+2.8131.7-2.2442.0+1.430改正数 /m改正后高差 /m高程 /mHB - HA = 49.579 - 45.286 = + 4.293fh=∑h-(HB-HA) =+4.330-4.293 =+37mm