測量學項目二水準測量(3-6)

1、 項目二項目二 水準測量水準測量任務一、任務一、水準測量原理水準測量原理任務二、任務二、水準測量的儀器與工具水準測量的儀器與工具任務三、水準儀的使用任務三、水準儀的使用任務四、普通水準測量的施測方法及成果整理任務四、普通水準測量的施測方法及成果整理ABABHHhn 絕對高程絕對高程BAHH,AB大地水準面大地水準面AHBH假定水準面假定水準面AHBHn 相對高程相對高程BAHH ,ABABHHhn 高差高差ABABABHHHHh一、高程的概念一、高程的概念任務一任務一 水準測量原理水準測量原理二、高程測量二、高程測量 高程測量是測量工作的三項基本任務之一，通常確定點地面高程的方法有：水準測量和

2、三角高程測量。 水準測量是利用水平視線來測量兩點間的高差。由于水準測量的精度較高，所以是高程測量中最主要的方法。 三角高程測量是測量兩點間的水平距離或斜距和豎直角(即傾斜角)，然后利用三角公式計算出兩點間的高差。三角高程測量一般精度較低，只是在適當?shù)臈l件下才被采用。 GPS測高。任務一任務一 水準測量原理水準測量原理任務一任務一 水準測量原理水準測量原理三、水準測量的基本概念 1.基本原理 利用水準儀提供的一條水平視線，測定出地面兩點間的高差，然后根據(jù)已知點高程推求待定點高程。 2具體實現(xiàn) 利用水準儀提供的水平視線，對豎立在地面兩點上的水準尺上分別讀取水平視線的讀數(shù)，以測定兩點間的高差，從而由

3、已知點高程推算未知點的高程。（如圖所示）如圖，如圖，已知已知HA，求求HB？高差法：根據(jù)水準儀提供的水平視線在根據(jù)水準儀提供的水平視線在A A點水準尺上讀數(shù)為點水準尺上讀數(shù)為a a（后視讀數(shù)后視讀數(shù)），），B B點水準尺上讀數(shù)為點水準尺上讀數(shù)為b b（前視讀數(shù)前視讀數(shù)），則），則HB=HA+ hAB =HA+(a-b) hAB = HB HA = a-b 前進方向前進方向水平視線水平視線HAHBA后視尺后視尺前視尺前視尺bh hABAB大地水準面大地水準面B在計算高差在計算高差hAB時，一定要注意時，一定要注意hAB的下標：的下標： hAB表示表示A點至點至B點的高差。點的高差。AB ba 0

4、 ba 0A B 0低于同高高于bahAB任務一任務一 水準測量原理水準測量原理前進方向圖2.1大地水準面HA+aHAAaHBhABbB練習：圖中已知練習：圖中已知A點高程點高程HA=452.623m，后視讀，后視讀a=1.571m，前視讀數(shù)前視讀數(shù)b=0.685m，求，求B點高程。點高程。解：解：B點對于點對于A點高差：點高差：hAB=1.5710.685=0.886mB點高程為：點高程為：HB452.6230.886453.509m任務一任務一 水準測量原理水準測量原理四、水準面曲率對水準測量的影響理論上A、B間的高差應為： hAB=a-b=(a-aa)-(b-bb)其中： aa=Da2/

5、2R bb=Db2/2R代入上式得： hAB=a-b-(Da2-Db2)/2R水準測量又稱中間法水準測量。任務一任務一 水準測量原理水準測量原理五、連續(xù)水準測量當D200m或高差較小， 設1個測站當D 200m或高差較大時，設置轉(zhuǎn)點（TP）、測站，分段測量 第一站 第n站A、B兩點間的高差為 (1) (2)計算檢核 111bahnABhhhhh 21nnnbahbah任務一任務一 水準測量原理水準測量原理連續(xù)水準測量任務一任務一 水準測量原理水準測量原理任務二任務二 水準測量的儀器和工具水準測量的儀器和工具 一.水準儀的等級 DS05、DS1、DS3、DS10 D大地測量儀器 S水準儀 數(shù)字測

6、1Km高差的中誤差。 DS3型水準儀水準儀望遠鏡望遠鏡水準器水準器基基 座座二、水準儀的結構二、水準儀的結構任務二任務二 水準測量的儀器和工具水準測量的儀器和工具目鏡目鏡微傾螺微傾螺旋旋物鏡調(diào)焦螺旋物鏡調(diào)焦螺旋物鏡物鏡水平水平微動微動螺旋螺旋水平水平制動制動螺旋螺旋腳螺腳螺旋旋準星準星二、水準儀的結構二、水準儀的結構任務二任務二 水準測量的儀器和工具水準測量的儀器和工具物鏡物鏡對光透鏡對光透鏡目鏡目鏡視準軸視準軸上絲上絲下絲下絲中絲中絲豎絲豎絲十字絲分劃板十字絲分劃板 望遠鏡望遠鏡望遠鏡是用來精確瞄準遠處目標并對水準尺進行讀望遠鏡是用來精確瞄準遠處目標并對水準尺進行讀數(shù)的。數(shù)的。它主要由它主要

7、由: : 物鏡、目鏡、對光透鏡和十字絲分劃板物鏡、目鏡、對光透鏡和十字絲分劃板組成。組成。任務二任務二 水準測量的儀器和工具水準測量的儀器和工具圓水準器圓水準器圓水準器軸圓水準器軸長水準管長水準管長水準管軸長水準管軸 水準器水準器 是用以指示視線水平或豎軸是否豎直的裝置。是用以指示視線水平或豎軸是否豎直的裝置。 水準器又分為圓水準器和管水準器。水準器又分為圓水準器和管水準器。任務二任務二 水準測量的儀器和工具水準測量的儀器和工具氣氣泡泡LL 水準器水準器 圓水準器圓水準器 用以粗平儀器用以粗平儀器。任務二任務二 水準測量的儀器和工具水準測量的儀器和工具 水準器水準器 管水準器管水準器 用于精確

8、整平儀器。用于精確整平儀器。 為了提高水準管氣泡居中的精度，采用水準器。為了提高水準管氣泡居中的精度，采用水準器。任務二任務二 水準測量的儀器和工具水準測量的儀器和工具 基座基座 基座的作用是支承儀器的上部，并通過連接螺旋與基座的作用是支承儀器的上部，并通過連接螺旋與三腳架連接。三腳架連接。 基座主要由軸座、腳螺旋、底板和三腳壓板構成?；饕奢S座、腳螺旋、底板和三腳壓板構成。 轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)動腳螺旋腳螺旋，可使，可使圓水準氣泡圓水準氣泡居中。居中。任務二任務二 水準測量的儀器和工具水準測量的儀器和工具水準尺和尺墊：水準尺和尺墊： 尺墊是由生鐵鑄成。一般為尺墊是由生鐵鑄成。一般為三角形板座，其下方有

9、三個三角形板座，其下方有三個腳，可以踏入土中。尺墊上腳，可以踏入土中。尺墊上方有一突起的半球體，方有一突起的半球體，水準水準尺立于半球頂面。尺立于半球頂面。 尺的雙面均有刻劃，一面為尺的雙面均有刻劃，一面為黑白相間，稱為黑白相間，稱為黑面尺黑面尺（也（也稱主尺）；另一面為紅白相稱主尺）；另一面為紅白相間，稱為間，稱為紅面尺紅面尺（也稱輔（也稱輔尺）。尺）。 尺常數(shù)尺常數(shù)立尺點立尺點任務二任務二 水準測量的儀器和工具水準測量的儀器和工具水準尺和尺墊水準尺和尺墊任務二任務二 水準測量的儀器和工具水準測量的儀器和工具任務三任務三 水準儀的使用水準儀的使用1.安置儀器：安置三腳架和水準儀；安置儀器：安

10、置三腳架和水準儀；2.粗平：使圓水準器氣泡居中；粗平：使圓水準器氣泡居中；3.瞄準：粗瞄和精瞄；瞄準：粗瞄和精瞄；4.精平：使長水準管氣泡居中；精平：使長水準管氣泡居中；5.讀數(shù)：用中絲讀數(shù)；讀數(shù)：用中絲讀數(shù)；一、微傾式水準儀的基本操作程序一、微傾式水準儀的基本操作程序任務三任務三 水準儀的使用水準儀的使用1.安置儀器安置儀器 在測站上松開三腳架架腿的固定螺旋，按需要的高在測站上松開三腳架架腿的固定螺旋，按需要的高度調(diào)整架腿長度，再擰緊固定螺旋，張開三腳架將度調(diào)整架腿長度，再擰緊固定螺旋，張開三腳架將架腿踩實，并使架腿踩實，并使三腳架架頭大致水平。三腳架架頭大致水平。 從儀器箱中取出水準儀，用

11、連接螺旋將水準儀固定從儀器箱中取出水準儀，用連接螺旋將水準儀固定在三腳架架頭上在三腳架架頭上。任務三任務三 水準儀的使用水準儀的使用2.粗平粗平使圓水準器氣泡居中。b312c312 a13 2氣泡移動方向與氣泡移動方向與左手大拇指左手大拇指運動的方向一致。運動的方向一致。任務三任務三 水準儀的使用水準儀的使用缺口缺口準星準星水平微動螺旋水平微動螺旋水平制水平制動螺旋動螺旋對光螺旋對光螺旋消除視差消除視差3.瞄準目標瞄準目標粗瞄、對光、精瞄和消除視差任務三任務三 水準儀的使用水準儀的使用微傾螺旋微傾螺旋每次讀中絲讀數(shù)前都要精平每次讀中絲讀數(shù)前都要精平4.精平精平使長水準管氣泡居中任務三任務三 水

12、準儀的使用水準儀的使用1213111.251m0.717m5.5.讀數(shù)讀數(shù)用中橫絲讀數(shù)二、注意事項二、注意事項1.1.儀器放在三腳架頭上后，應立即把連接螺旋擰緊，以免儀器儀器儀器放在三腳架頭上后，應立即把連接螺旋擰緊，以免儀器儀器從三腳架上摔下來，并且做到人員不離開儀器；從三腳架上摔下來，并且做到人員不離開儀器；2.2.水準儀離前后視距盡量相等；水準儀離前后視距盡量相等；3.3.每次讀數(shù)，望遠鏡嚴格消除視差；水準管氣泡嚴格居中，讀數(shù)時，每次讀數(shù)，望遠鏡嚴格消除視差；水準管氣泡嚴格居中，讀數(shù)時，要仔細、果斷、迅速，大數(shù)不要讀錯，毫米要估讀正確；要仔細、果斷、迅速，大數(shù)不要讀錯，毫米要估讀正確；4

13、.4.記錄員聽到觀測員讀數(shù)后，要正確計入相應的位置，并要邊記邊記錄員聽到觀測員讀數(shù)后，要正確計入相應的位置，并要邊記邊回報數(shù)字，記錄應在規(guī)定的表格，不得轉(zhuǎn)抄；回報數(shù)字，記錄應在規(guī)定的表格，不得轉(zhuǎn)抄；5.5.記錄字體要清晰、端正，如果記錄錯誤，不準用橡皮擦，應在錯記錄字體要清晰、端正，如果記錄錯誤，不準用橡皮擦，應在錯誤數(shù)據(jù)上劃斜線后再重寫；誤數(shù)據(jù)上劃斜線后再重寫；6.6.每次高差必須當場計算，檢驗合格后，才可以通知觀測員搬站；每次高差必須當場計算，檢驗合格后，才可以通知觀測員搬站；7.7.轉(zhuǎn)點應選在土質(zhì)堅實的地方，立尺前，必須將尺墊踏實；轉(zhuǎn)點應選在土質(zhì)堅實的地方，立尺前，必須將尺墊踏實；8.8

14、.水準儀搬站時，作為前視點的立尺員，應保護好作為轉(zhuǎn)點的尺墊，水準儀搬站時，作為前視點的立尺員，應保護好作為轉(zhuǎn)點的尺墊，使不受碰動，保持穩(wěn)定。使不受碰動，保持穩(wěn)定。任務三任務三 水準儀的使用水準儀的使用 任務四任務四 水準測量的施測與成果整理水準測量的施測與成果整理 我國的水準測量按精度要求不同分為我國的水準測量按精度要求不同分為一、二、一、二、三、四等。三、四等。 一、二等水準測量稱為一、二等水準測量稱為精密水準測量精密水準測量； 三、四等水準測量稱為三、四等水準測量稱為普通水準測量普通水準測量。一、一、 水準點水準點 事先埋設標志在地面上，用水準測量方法建立的事先埋設標志在地面上，用水準測量

15、方法建立的高程控制點高程控制點(Bench Mark), 常以常以BM表示。表示。 水準點分為水準點分為永久性永久性和和臨時性臨時性兩種，其頂部通常為凸起的半球面兩種，其頂部通常為凸起的半球面, 用用于放置水準尺。于放置水準尺。 混凝土水準點標志圖（單位混凝土水準點標志圖（單位mm)墻角水準點標志圖（單位墻角水準點標志圖（單位mm) 任務四任務四 水準測量的施測與成果整理水準測量的施測與成果整理一、水準點一、水準點BM23BM24BM259.0m9.8m8.4mH2356.437mH2458.392mH2553.168m水準點的水準點的“點之記點之記”建筑工程水準點建筑工程水準點臨時性水準點臨

16、時性水準點 任務四任務四 水準測量的施測與成果整理水準測量的施測與成果整理單一單一水準路線水準路線附和附和水準路線水準路線閉合閉合水準路線水準路線支支水準路線水準路線水準網(wǎng)水準網(wǎng)二、水準路線二、水準路線水準路線是水準路線是水準測量施測時水準測量施測時所經(jīng)過的路線。所經(jīng)過的路線。 任務四任務四 水準測量的施測與成果整理水準測量的施測與成果整理二、水準路線二、水準路線 附和水準路線附和水準路線 從從已知高程的水準點已知高程的水準點BM1出發(fā)，沿待定高程的水準點出發(fā)，沿待定高程的水準點1、2、進進行水準測量，最后附合到行水準測量，最后附合到另一已知高程的水準點另一已知高程的水準點BM2所構成的水所構

17、成的水準路線，稱為附合水準路線。準路線，稱為附合水準路線。BM1BM2 任務四任務四 水準測量的施測與成果整理水準測量的施測與成果整理二、水準路線二、水準路線 閉合水準路線閉合水準路線 從從已知高程的水準點已知高程的水準點BM0出發(fā)，沿各待定高程的水準點出發(fā)，沿各待定高程的水準點1、2、3、4進行水準測量，最后又回到進行水準測量，最后又回到原出發(fā)點原出發(fā)點BM1的環(huán)形路線，的環(huán)形路線，稱為閉合水準路線。稱為閉合水準路線。BM0 任務四任務四 水準測量的施測與成果整理水準測量的施測與成果整理二、水準路線二、水準路線 支水準路線支水準路線 從已知從已知高程的水準點高程的水準點BM0出發(fā)，沿待定高程

18、的水準點出發(fā)，沿待定高程的水準點1，2進進行水準測量，這種既不閉合又不附合的水準路線，稱為支水行水準測量，這種既不閉合又不附合的水準路線，稱為支水準路線。準路線。BM0 任務四任務四 水準測量的施測與成果整理水準測量的施測與成果整理BM3BM1BM2結點通過平差方法求得各待定通過平差方法求得各待定點的高程。點的高程。二、水準路線二、水準路線 水準網(wǎng)水準網(wǎng) 若干條單一水準路線相互連接構成結點或網(wǎng)狀形式，若干條單一水準路線相互連接構成結點或網(wǎng)狀形式， 稱為水稱為水準網(wǎng)。準網(wǎng)。 任務四任務四 水準測量的施測與成果整理水準測量的施測與成果整理三、水準測量的實施三、水準測量的實施觀測步驟：觀測步驟： 已

19、知已知HA， 求高程求高程HB，中間臨時放置標尺中間臨時放置標尺的過度點的過度點1，2.稱為稱為轉(zhuǎn)點轉(zhuǎn)點, 起高程傳遞作用起高程傳遞作用, 常用常用ZD表示，實測時轉(zhuǎn)點上應使用尺墊表示，實測時轉(zhuǎn)點上應使用尺墊 。 任務四任務四 水準測量的施測與成果整理水準測量的施測與成果整理 每測站高差：每測站高差： 各測站高差之和：各測站高差之和： 待定點待定點B點高程：點高程：iiiABbahhABABhHH施測方法施測方法iiibah三、水準測量的實施三、水準測量的實施 任務四任務四 水準測量的施測與成果整理水準測量的施測與成果整理施測方法： BMA BMB 1.4441.324TP2h2=+0.120

20、1.8220.876TP3h3=+0.9461.8201.435TP4h4=+0.3851.4221.304h5=+0.118前進方向前進方向1.1341.677TP1h1=-0.543三、水準測量的實施三、水準測量的實施 任務四任務四 水準測量的施測與成果整理水準測量的施測與成果整理普通水準測量記錄表普通水準測量記錄表49.4571.6771.444ZD1ab=7.642 6.616=1.026h=1.569 0.543=1.026HB HA=51.026 50.000=1.026HB HA=h=a b (計算無誤計算無誤) 計計算算檢檢核核1.304B51.0261.4351.422ZD4

21、50.9080.8761.820ZD349.5771.3241.822ZD2HA=50.000m 50.0000.1200.9460.3851.134A前視前視+后后 視視備備 注注高高 程程（m）高高 差差標尺讀數(shù)（標尺讀數(shù)（m）測測點點0.5430.11850.523四、水準測量的檢核方法四、水準測量的檢核方法1計算檢核計算檢核 計算檢核只能檢查計算是否正確，并不能檢核觀測和記錄計算檢核只能檢查計算是否正確，并不能檢核觀測和記錄時是否產(chǎn)生錯誤。時是否產(chǎn)生錯誤。2測站檢核測站檢核 變動儀器高法：變動儀器高法：是在同一個測站上用兩次不同的儀器高度，是在同一個測站上用兩次不同的儀器高度，測得兩次

22、高差以相互比較進行檢核。測得兩次高差以相互比較進行檢核。 雙面尺法：雙面尺法：是儀器的高度不變，而立在前視點和后視點上是儀器的高度不變，而立在前視點和后視點上的水準尺分別用黑面和紅面各進行一次讀數(shù)，測得兩次高的水準尺分別用黑面和紅面各進行一次讀數(shù)，測得兩次高差，相互進行檢核。差，相互進行檢核。 hbahHHAB 任務四任務四 水準測量的施測與成果整理水準測量的施測與成果整理計算高差閉合差計算高差閉合差理測hhfh公式：公式：對于閉合水準路線對于閉合水準路線測理測hhhfh對于附合水準路線對于附合水準路線)(始終測理測HHhhhfh返往hhfh對于支水準路線對于支水準路線四、水準測量的檢核方法四

23、、水準測量的檢核方法 任務四任務四 水準測量的施測與成果整理水準測量的施測與成果整理3.成果檢核成果檢核高差閉合差：高差閉合差：實際測量實際測量得到的該段高差與該段高差的得到的該段高差與該段高差的 理論值理論值之差即為之差即為高差閉合差高差閉合差（測量誤差），用（測量誤差），用fh表示。表示。五、水準測量的成果整理五、水準測量的成果整理（一）檢查外業(yè)觀測手簿（一）檢查外業(yè)觀測手簿1.1.確定水準路線的推算方向；確定水準路線的推算方向；2.2.從觀測手簿中逐一摘錄各測段的觀測高差從觀測手簿中逐一摘錄各測段的觀測高差h hi i；3.3.摘錄各測段的距離摘錄各測段的距離L Li i或測站數(shù)或測站數(shù)

24、n ni i；4.4.抄錄起、終水準點的已知高程抄錄起、終水準點的已知高程H H起起、H H終終，繪制水準路線，繪制水準路線略圖。略圖。 任務四任務四 水準測量的施測與成果整理水準測量的施測與成果整理五、水準測量的成果整理五、水準測量的成果整理（二）內(nèi)業(yè)計算（二）內(nèi)業(yè)計算1.計算高差閉合差計算高差閉合差2.高差閉合差容許誤差高差閉合差容許誤差3.判斷閉合差是否超限：判斷閉合差是否超限：4.閉合差的調(diào)整閉合差的調(diào)整 5.高程的計算高程的計算容許hhffiihiihinnfSSfv?；2212111vhHHvhHHA普通水準測量普通水準測量山地：山地：平地平地：mmnfh12容mmLfh40容 任

25、務四任務四 水準測量的施測與成果整理水準測量的施測與成果整理五、水準測量的成果整理五、水準測量的成果整理例例1:如圖，如圖， BM.A 和和BM.B為已知水準點，按普通水準測量為已知水準點，按普通水準測量的方法測得各測段觀測高差和測段路線長度分別標注在的方法測得各測段觀測高差和測段路線長度分別標注在路線的上、下方。將計算成果列于表中。路線的上、下方。將計算成果列于表中。 任務四任務四 水準測量的施測與成果整理水準測量的施測與成果整理 +3.035 -0.025 +3.060 6.25 9.578BM.B +1.332 -0.008 +1.340 2.05 8.246 3 -1.431 -0.0

26、07 -1.424 1.60 9.677 2 +1.805 -0.008 +1.813 2.00 7.872 1 6.543 +1.329 -0.002 +1.331 0.60BM.AH(m)h(m)v(m)hi(m)L(km)點號點號 任務四任務四 水準測量的施測與成果整理水準測量的施測與成果整理1.計算高差閉合差計算高差閉合差2.判斷閉合差是否超限判斷閉合差是否超限3.計算各測段觀測高差的改正數(shù)計算各測段觀測高差的改正數(shù)4.計算各測段的改正后的高差計算各測段的改正后的高差:5.計算各點的高程值：計算各點的高程值：mmmHHhfABh25025. 0)543. 6578. 9(060. 3)

27、(mmmmLfh10025. 64040容容hhffihllfilViiivhh21211hHHhHHA； 任務四任務四 水準測量的施測與成果整理水準測量的施測與成果整理 例例2.2.下圖是一附合水準路線等外水準測量示意圖，下圖是一附合水準路線等外水準測量示意圖，A、B為已知高程的為已知高程的水準點，水準點，HA6.543m，HB9.578m，1、2、3為待定高程為待定高程的水準點。的水準點。h11.331mh21.813mh31.424mh41.340mL10.60kmL2.0kmL1.6kmL42.05km13BMBBMA2五、水準測量的成果整理五、水準測量的成果整理 任務四任務四 水準測量的施測與成果整理水準測量的施測與成果整理原始數(shù)據(jù)填表：原始數(shù)據(jù)填表：五、水準測量的成果處理與計算五、水準測量的成果處理與計算 任務四任務四 水準測量的施測與成果整理水準測量的施測與成果整理1.1.高差閉合差的計算：高差閉合差的