002第二章水准测量1

1、第二章 水准测量第二章第二章 水准测量水准测量水准测量原理水准测量的方法与成果整理水准仪轴线的检验与校正自动安平水准仪和精密水准仪 学习要点一.高程测量概述2-1 高程测量概述高程测量概述1.1.高程测量高程测量 测定地面点高程的工作（测高差定高程）2.2.高程测量的方法高程测量的方法水准测量水准测量用水准仪进行高程测量的工作。是高程测量的主要方法使用仪器：水准仪水准仪 水准仪的主要功能是能指出一条水平视线。水准仪的主要功能是能指出一条水平视线。其它高程测量方法：其它高程测量方法：三角高程测量3.3.高程系统高程系统 我国国家高程系统：高程系统：黄海高程系黄海高程系 1956年黄海高程系 (水

2、准原点 h=72.289米） 我国国家高程基准：高程基准： 1985年年国家国家高程基准高程基准(水准原点 h=72.260米) 地方高程系统 上海：吴淞高程系上海：吴淞高程系4. 4. 水准测量的等级水准测量的等级 （1 1）国家分一、二、三、四等、图根（按精度要求、）国家分一、二、三、四等、图根（按精度要求、控制范围）控制范围） （2 2）城市分二、三、四等、图根）城市分二、三、四等、图根二.水准测量原理2-1 水准测量原理水准测量原理高差=后视读数-前视读数：1.1.水准测量原理水准测量原理 hab 0，高差为正，前视点高； hab 0，高差为负，前视点低。 高差必须带“+、 -”号；

3、hab的下标 次序必须与测量的前进方向一致。 例：例： 已知 hab=+1.436 m 则 hba=-1.436 m大地水准面 haba bhahb=ha+hab水平视线水准尺水准尺ab前进方向abababhhhbahn水准仪的主要轴线：n望远镜视准轴（俗称视线），用于观察尺子，取读数n水准管轴，水准管是水平状态指示器。用于把其轴置平n仪器要求这两个轴平行。从而可以借助水准器把视线置平2.连续安置水准仪的测量方法2. 2. 连续高程测量连续高程测量 两点间距离较长或高差较大时，在两点间设若 干转点转点，分段测量高差，取各分段高差的总和。hab=h1+ h2+ hn =(a1-b1)+(a2-b

4、2)+(an-bn) =a-b(2-2-7)(2-2-7)hab测量仪器综述测量仪器综述n特点：n精度高n能在野外条件下长期稳定使用n自动化程度高，操作方便水准仪s05s1s2s3经纬仪j05j1j2j6j15测距2+2ppm 5+5ppm 1:20001:1000一.水准测量的仪器与工具2-3 水准测量的仪器及工具一、水准尺、尺垫一、水准尺、尺垫 直尺直尺：双面(黑、红)水准尺， 尺常数4.687m、4.787m，用 于三等以下水准路线测量。塔尺塔尺：可伸缩，伸足为3米、 5米，用于一般工程测量。尺垫尺垫：转点立尺用。2.水准仪二、水准仪二、水准仪精度系列精度系列： s05 s1 s3 s1

5、0 型号下标：毫米数，表示 1公里水准测量的中误差(由 仪器引起的) 。构造构造： 一般构件 望远镜与视差 水准器s3 水准仪外型望远镜与视差望远镜与视差望远镜与视差测量望远镜及十字丝测量望远镜及十字丝上丝下丝竖丝横丝望远镜的十字丝n视准轴：十字丝分划中心与物镜光心的连线。n物镜的作用：把目标成象（拉近）。n目镜的作用：把十字丝（和目标象）放大。十字丝固定不动。为了让仪器适用于不同视力的人，目镜可以前后调节，称为目镜调焦。n调焦镜的作用：使远近不同的目标都能成象于十字丝面上。移动调焦镜称为物镜调焦。n视差：如果目标象没有落在十字丝面上，则当观测员的眼睛上下左右移动时，会感到目标象与十字丝之间有

6、相对错动。这种现象称为视差。视差影响瞄准的精度。物镜调焦可以消除视差。测量望远镜测量望远镜视差 视差：视差： 望远镜内目标像与十字丝分划板未重合。 现象：现象：观测时，改变眼睛与目镜的相对位置， 十字丝与目标的像有有相对移动相对移动。消除视差的步骤：消除视差的步骤： 目镜调焦，使十字丝最清晰； 物镜调焦，使目标像最清晰，且无视差。水准器圆水准器 灵敏度 8/2mm 用于仪器粗平 管水准器 灵敏度20/2mm 用于仪器精平水准器水准器n水准器分圆形和管形两种n管水准器是个玻璃容器，其纵剖面上内侧呈圆弧形。刻划线对称中点处的切线就是水准管轴。气泡居中即水准管轴水平。n圆水准器是个玻璃容器，上面有同

7、心圆的刻划。上盖的内表面是圆球形，同心圆圆心处的曲率半径就是圆水准器的轴。气泡居中即水准器的轴垂直。 n水准管的精度：n管子内壁光滑，液体与内壁的附着力小，则气泡对倾斜反映的灵敏度高n曲率半径大，格值小则精度高n气泡长，两端清晰，读数误差小则精度高格值是相邻分划线之间的弧所对的圆心角。设弧长为2毫米，曲率半径为r毫米，则格值 一般 秒r210,20,30,60n符合棱镜系统把水准气泡两端成象在一起便于观察。n若直接用肉眼观察则n因为玻璃有厚度，斜视时会产生视差n要同时观察气泡的两端才能判断气泡是否居中n用符合棱镜系统观察，可以避免上述缺点。气泡居中的精度约可提高一倍。10)(521mm符合棱镜

8、系统的精度：为气泡的格值肉眼观察的精度：二.水准仪使用三、三、水准仪使用水准仪使用操作程序与方法 安置粗平瞄准精平读数 安置时考虑前、后视等距(原因）； 粗平时掌握“左手大拇指法”； 瞄准时包括消除视差； 在精平状态下(符合气泡符合时)读数； 读数估读至毫米。符合气泡符合尚未符合符合气泡符合，水准管轴与视线水平。左手大拇指法“左手大拇指法左手大拇指法”整平：气泡移动的方向与左手大拇指转动脚螺旋的方向一致。 a ab bc c粗平的操作粗平的操作普通水准尺普通水准尺水准尺的分划不是线划式而是区格式的。区格的边缘是分划的位置，区格内的估读。区格式分划便于从远处观察并读数。读数 bc瞄准与读数水准测

9、量的瞄准与读数 a c b a0.7250.7256.2546.2541.4761.4762-4水准测量的方法及成果处水准测量的方法及成果处理理一、水准点和水准线路（一）水准点埋设在永久、固定的地点按等级不同，埋设的要求不同2.水准路线3.支水准路线bm.abm.atbm1tbm2tbm1bm.abm.atbm2tbm3tbm41.闭合水准路线2.附合水准路线bm.abm.abm.bbm.btbm1tbm2tbm3（二）水准路线三种水准路线的布置形式三种水准路线的布置形式1.水准测量的方法二、水准测量的方法 bmabmb1.444 1.324tp2h2=+0.1201.8220.876tp3h

10、3=+0.9461.8201.435tp4h4=+0.3851.4221.304h5=+0.118前进方向1.1341.677tp1h1=-0.543水准测量记录表水准测量的记录水准测量记录表12345bma 1.134tp1 1.677 -0.543tp1 1.444 tp2 1.324 +0.120tp2 1.822 tp3 0.876 +0.946tp3 1.820tp4 1.435 +0.385tp4 1.422 bmb 1.304 +0.118 7642 6616 +1.026（一）、两次仪器高法已知ha，求hba1b1a2b2h1=a1-b1h2=a2-b2h1-h2f=5mm测站

11、水准尺读数点号后尺前尺高差( h )平均高差 改正后高差高 程（h）1a113410.0001011tp.11677-0.5431554-0.543-0.543tp.1 14441624tp.21324+0.12021508+0.116+0.118水准测量记录（两次仪器法）（二）、双面尺法已知ha，求hba1b1a2b2h1=a1-b1h2=a2-b2h1-h2f=5mm水准测量记录（双面尺法）3.水准测量的检核三、水准测量的检核两种方法：(1)两次仪器高法 h-h5mm(2)双面尺法 红黑面读数差3mm h黑-h红5mm)（一）测站检核测站检核对每一站高差进行检核，保证每一站高差正确。对每一

12、站高差进行检核，保证每一站高差正确。路线检核（二）路线检核路线检核对整条路线的总高差总高差进行检核检核2.支水准路线bm.abm.atbm1tbm2tbm1bm.abm.atbm2tbm3tbm41.闭合水准路线3.附合水准路线bm.abm.abm.bbm.btbm1tbm2tbm3 h h允允= = 4040 l mml mm或或 h h允允= = 1212 n mmn mm (2-4-5) (2-4-5)，(2-4-6)(2-4-6)检核公式检核公式 h h理理=0=0fh=fh= h h测测 fhfh fhfh允允fh=fh= h h往往+ + h h返返 fhfh fhfh允允检核公式

13、检核公式 h h理理= =h h终终- -h h始始fh=fh= h h测测- - h h理理 fhfh fhfh允允四.水准测量成果整理五、水准五、水准测量成果整理测量成果整理允始终测hhfhhhf）（允mmlfh40lfvh每公里改正数iilvv计算步骤：计算步骤： 高差闭合差的计算 路线闭合差检验 闭合差分配： 计算每公里（每站）高差改正数 计算测段高差改正数 计算改正后高差 计算各点高程水准测量成果整理a123b+2.3311.6km+2.8132.1km-2.2441.7km+1.4302.0kmha=45.286mhb=49.579m)(10940)(037. 0293. 4330. 4)()(293. 4286.45579.49mmlfmhhhfmhhhhabhab容理ioiholvvkmmmlfv)/(54 . 737水准测量成果整理等 级 视线长度 (m )前、后视距离差 （ m ）前、后视距离累计差 （ m ）红、黑面度 数 差(m m ）红 、 黑 面 所测 高 差 之 差（ m m ）三 等 65 3 6 2 3四 等 80 5 10 3 5三、四等水准测量测站技术要求上丝上丝水准尺