水準(zhǔn)測量原理及方法

高程測量的方法水準(zhǔn)測量三角高程測量CHAPTER2水準(zhǔn)測量氣壓高程測量GPS高程測量當(dāng)前第1頁\共有46頁\編于星期二\9點(diǎn)A：后視點(diǎn)，a：后視讀數(shù)；B：前視點(diǎn)，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(zhǔn)測量原理HA平均海水面水平視線hABHIHB?ABb前進(jìn)方向利用儀器提供水平視線，測定地面上兩點(diǎn)間的高差，推算待測點(diǎn)的高程當(dāng)前第2頁\共有46頁\編于星期二\9點(diǎn)水準(zhǔn)儀按精度分精密水準(zhǔn)儀DS05DS1普通水準(zhǔn)儀DS3DS10§2-2水準(zhǔn)測量的儀器和工具一、DS3型水準(zhǔn)儀的構(gòu)造望遠(yuǎn)鏡水準(zhǔn)器基座當(dāng)前第3頁\共有46頁\編于星期二\9點(diǎn)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(zhǔn)星微傾螺旋當(dāng)前第4頁\共有46頁\編于星期二\9點(diǎn)②視準(zhǔn)軸（CC）：十字絲交點(diǎn)與望遠(yuǎn)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(zhǔn)目標(biāo)時的讀數(shù)基準(zhǔn)線。④望遠(yuǎn)鏡的作用:瞄準(zhǔn)遠(yuǎn)方的目標(biāo)2、望遠(yuǎn)鏡1、基座⑤性能指標(biāo)：放大率當(dāng)前第5頁\共有46頁\編于星期二\9點(diǎn)3、水準(zhǔn)器L0L0當(dāng)前第6頁\共有46頁\編于星期二\9點(diǎn)二、水準(zhǔn)尺和尺墊1、水準(zhǔn)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(biāo)志轉(zhuǎn)點(diǎn)位，防止土質(zhì)下沉當(dāng)前第7頁\共有46頁\編于星期二\9點(diǎn)§2-3水準(zhǔn)儀的使用當(dāng)前第8頁\共有46頁\編于星期二\9點(diǎn)2、轉(zhuǎn)點(diǎn)（TPi/ZDi)：傳遞高程的過渡點(diǎn)作用：傳遞高程（無固定點(diǎn)位，無須計算其高程）1、水準(zhǔn)點(diǎn)（BenchMark）：已知高程點(diǎn)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(diǎn)的高程種類：永久性臨時性一、水準(zhǔn)點(diǎn)、轉(zhuǎn)點(diǎn)的概念§2-4水準(zhǔn)測量的外業(yè)當(dāng)前第9頁\共有46頁\編于星期二\9點(diǎn)二、水準(zhǔn)測量的實(shí)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當(dāng)前第10頁\共有46頁\編于星期二\9點(diǎn)測站測點(diǎn)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當(dāng)前第11頁\共有46頁\編于星期二\9點(diǎn)（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(zhǔn)測量的檢核（二）計算校核當(dāng)前第12頁\共有46頁\編于星期二\9點(diǎn)２、附合水準(zhǔn)路線

?h=h測-（H終-H始)≤fh允３、支水準(zhǔn)路線

?h=h往+h返≤fh允AB123A12１、閉合水準(zhǔn)路線高差閉合差：?h=h測≤fh允h2A1234h1h3h4h5（三）成果校核（路線校核）當(dāng)前第13頁\共有46頁\編于星期二\9點(diǎn)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。當(dāng)前第14頁\共有46頁\編于星期二\9點(diǎn)§2-5水準(zhǔn)測量的內(nèi)業(yè)

閉合、附合水準(zhǔn)路線第i待測點(diǎn)的高程：Hi=Hi-1+hi正平差高差閉合差、計算點(diǎn)的高程當(dāng)前第15頁\共有46頁\編于星期二\9點(diǎn)支水準(zhǔn)路線當(dāng)前第16頁\共有46頁\編于星期二\9點(diǎn)例題AB123點(diǎn)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當(dāng)前第17頁\共有46頁\編于星期二\9點(diǎn)實(shí)驗一、二1、內(nèi)容：①水準(zhǔn)儀的認(rèn)識和使用②閉合水準(zhǔn)路線測量2、要求：（1）每人獨(dú)立觀測完成一條水準(zhǔn)路線，設(shè)待測點(diǎn)1~2個，測站總數(shù)n≥4（2）3、儀器安排1臺/4人；水準(zhǔn)尺一付；尺墊一付；記錄板一只實(shí)驗室排球場N待測點(diǎn)已知點(diǎn)HBMi=10m當(dāng)前第18頁\共有46頁\編于星期二\9點(diǎn)二、水準(zhǔn)儀應(yīng)滿足的條件1、L′L′∥VV2、十字絲橫絲⊥VV3、LL∥CC→主條件視準(zhǔn)軸水準(zhǔn)管軸支點(diǎn)微傾螺旋§2-8微傾式水準(zhǔn)儀的檢驗與校正一、水準(zhǔn)儀的一般檢查當(dāng)前第19頁\共有46頁\編于星期二\9點(diǎn)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(zhǔn)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(fù)1、2、兩步，直到條件滿足為止。L′L′VVVVL′L′當(dāng)前第20頁\共有46頁\編于星期二\9點(diǎn)（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(zhǔn)固定點(diǎn)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(hù)蓋當(dāng)前第21頁\共有46頁\編于星期二\9點(diǎn)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(zhǔn)管氣泡居中→反復(fù)幾次，直至條件滿足為止。abhAB（1）準(zhǔn)備場地在平坦地上標(biāo)定A、B，約為80m，C為AB的中點(diǎn)。（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正當(dāng)前第22頁\共有46頁\編于星期二\9點(diǎn)實(shí)驗三：1、內(nèi)容：水準(zhǔn)儀的檢校2、要求：按序檢查儀器應(yīng)滿足的幾何條件3、儀器安排：1臺/2人；水準(zhǔn)尺一付；尺墊一付；記錄板一只；皮尺一把當(dāng)前第23頁\共有46頁\編于星期二\9點(diǎn)§2-9水準(zhǔn)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(yùn)動）

3）水準(zhǔn)尺誤差（零點(diǎn)不準(zhǔn)）當(dāng)前第24頁\共有46頁\編于星期二\9點(diǎn)當(dāng)前第25頁\共有46頁\編于星期二\9點(diǎn)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當(dāng)前第26頁\共有46頁\編于星期二\9點(diǎn)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當(dāng)前第27頁\共有46頁\編于星期二\9點(diǎn)習(xí)題：P29：1、2、5、6、9、10、11、12

當(dāng)前第28頁\共有46頁\編于星期二\9點(diǎn)§2-7自動安平水準(zhǔn)儀、電子水準(zhǔn)儀簡介一、自動安平水準(zhǔn)儀（DSZ3）補(bǔ)償器→管水準(zhǔn)器、微傾螺旋，補(bǔ)償角：8′～10′二、電子（數(shù)字）水準(zhǔn)儀電子(數(shù)字)水準(zhǔn)儀是集電子、光學(xué)、圖像處理、計算技術(shù)于一體的水準(zhǔn)儀。當(dāng)前第29頁\共有46頁\編于星期二\9點(diǎn)1、望遠(yuǎn)鏡當(dāng)前第30頁\共有46頁\編于星期二\9點(diǎn)2、銦鋼RAB標(biāo)尺當(dāng)前第31頁\共有46頁\編于星期二\9點(diǎn)3、電子水準(zhǔn)儀的主要特點(diǎn)：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(qiáng)的儲存功能4）菜單和按鍵操作功能豐富當(dāng)前第32頁\共有46頁\編于星期二\9點(diǎn)§6-5三、四等水準(zhǔn)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(zhǔn)關(guān)系：H85=H56-0.029m當(dāng)前第33頁\共有46頁\編于星期二\9點(diǎn)1985年國家高程基準(zhǔn)1956年黃海高程系廢黃河零點(diǎn)吳淞零點(diǎn)0.0289m0.1829m1.8228m江蘇境內(nèi)各新舊高程系統(tǒng)的關(guān)系當(dāng)前第34頁\共有46頁\編于星期二\9點(diǎn)沿地質(zhì)構(gòu)造穩(wěn)定和坡度平緩的交通線布滿全國，構(gòu)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(zhǔn)網(wǎng)當(dāng)前第35頁\共有46頁\編于星期二\9點(diǎn)在一等水準(zhǔn)網(wǎng)上加密，一般沿鐵路、公路和河流布設(shè)，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(zhǔn)網(wǎng)加密三等、四等水準(zhǔn)網(wǎng)當(dāng)前第36頁\共有46頁\編于星期二\9點(diǎn)它是確定地形海拔高程的坐標(biāo)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(zhǔn)點(diǎn)114041個，水準(zhǔn)路線長度為416619.1公里。當(dāng)前第37頁\共有46頁\編于星期二\9點(diǎn)（一）三、四等水準(zhǔn)測量技術(shù)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(zhǔn)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(zhǔn)測量當(dāng)前第38頁\共有46頁\編于星期二\9點(diǎn)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(yīng)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”先黑后紅當(dāng)前第39頁\共有46頁\編于星期二\9點(diǎn)(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計算校核當(dāng)前第40頁\共有46頁\編于星期二\9點(diǎn)當(dāng)前第41頁\共有46頁\編于星期二\9點(diǎn)※fh測的調(diào)整同§2-5當(dāng)前第42頁\共有46頁\編于星期二\9點(diǎn)測站點(diǎn)號后尺下前尺下方向尺號水準(zhǔn)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+0.625+0.7250+0.1+0.12ZD1～ZD218120570后2前1155462410+1.24351296005203115097+151.651.8+1.243+1.144-1-0.2-0.1¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨每頁校核∑：169.5169.629.291