测量学 第二章水准测量

1、1第二章第二章 水准测量水准测量2.1 高程测量概述高程测量概述2.2 水准测量的基本原理水准测量的基本原理2.3 DS3水准仪及配套设备简介水准仪及配套设备简介2.4 水准测量的方法及成果整理水准测量的方法及成果整理2.5 水准测量误差分析及其注意事项水准测量误差分析及其注意事项2.6 其它水准仪简介其它水准仪简介2.12.1高程测量概述高程测量概述n（1）高程的概念：）高程的概念：地面上的点到大地水准面的垂直距离称为绝对高程（简称高程，又称海拔）。2.12.1高程测量概述高程测量概述（2） 测量高程的基本方法：测量高程的基本方法： 水准测量水准测量的方法：利用视线水平的原的方法：利用视线水

2、平的原理来测定两点间的高差；适用于平坦理来测定两点间的高差；适用于平坦地区。地区。 三角高程测量三角高程测量的方法：的方法：利用测出距离和竖直角来计算两点间利用测出距离和竖直角来计算两点间高差的方法；适用于非平坦地区。高差的方法；适用于非平坦地区。2.12.1高程测量概述高程测量概述 （3 3） 我国的高程系统我国的高程系统 我国采用黄海高程系黄海高程系：以青岛港验潮站的长期观测资料推算出的黄海平均海面作为中国的水准基面，即零高程面。中国水准原点建立在青岛验潮站附近，并构成原点网。用精密水准测量测定水准原点相对于黄海平均海面的高差，即水准原点的高程，定为全国高程控制网的起算高程。我国的水准原点

3、我国的水准原点2.1 2.1 高程测量概述高程测量概述 1956黄海高程系：黄海高程系： 采用青岛验潮站19501956年观测结果求得的黄海平均海水面作为高程基准面。根据这个基准面得出的原点的高程为： 72.289m。 1985国家高程基准：国家高程基准： 从1989年起，国家规定采用青岛验潮站19521979年的观测资料，计算得出的平均海水面作为新的高程基准面，根据这个基准面得出的原点的高程为： 72.260m。2.1 2.1 高程测量概述高程测量概述国家水准网按精度分为国家水准网按精度分为一、二、三、四等一、二、三、四等 国家第二期一等水准国家第二期一等水准网高程起算点为水准原网高程起算点

4、为水准原点。高程系统为点。高程系统为“1985国家高程系统国家高程系统”，共有，共有292条线路、条线路、19931个水个水准点，总长度为准点，总长度为93341公里，形成了覆盖全国公里，形成了覆盖全国的高程基础控制网（台的高程基础控制网（台湾资料暂缺）。湾资料暂缺）。 水准原点水准原点2.2 2.2 水准测量的基本原理水准测量的基本原理 水准测量水准测量的原理是利用水准仪提供的水的原理是利用水准仪提供的水平视线，在竖立在两点的水准尺上读数平视线，在竖立在两点的水准尺上读数以测定两点之间的高差，从而由已知点以测定两点之间的高差，从而由已知点的高程推算未知点的高程。的高程推算未知点的高程。2.2

5、 2.2 水准测量的基本原理水准测量的基本原理高差后视读数前视读数高差后视读数前视读数bahAB后视前视的概念：规定沿后视前视的概念：规定沿水准路线前进的方向，前水准路线前进的方向，前面的方向称为面的方向称为前视前视，后面，后面的方向称为的方向称为后视后视。大地水准面bHBHAhAB前进方向ABa演示2.2 2.2 水准测量的基本原理水准测量的基本原理 高程的计算：高程的计算：ABbHHHaHbaHhHHHHhiBiAAABABABAB高度）（视线离大地水准面的也称为视线高常用规则：一般用常用规则：一般用H表示高程，表示高程，h表示高差。表示高差。单站水准测量：单站水准测量：连续水准测量：连续

6、水准测量： 当两点相距较远或高差较大时，需连续安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。高差的代数和，可得到起终两点间的高差。ATP1TP2TP3a1b1a2b2a3b3a4b4b2b4B转点与测站水准面曲率对水准测量的影响：水准面曲率对水准测量的影响：响。以减弱水准面曲率的影置在两尺的中点，因此：需要将水准仪安故：而：理论值：RDDbahRDbbRDaabbbaaabahbaABbaAB22,2) () (22222.3 DS32.3 DS3水准仪及配套设备简介水准仪及配套设备简

7、介进行水准测量需要以下的设备：进行水准测量需要以下的设备： 水准仪 水准仪脚架 水准尺和尺垫 水准仪的使用水准仪简介水准仪简介 水准仪按其精度可分为：DS05,DS1,DS3,DS10等几种等级，“D”和“S”分别表示“大地” 和“水准”，其下标数值的表示：每公里水准测量的误差（以mm为单位），05表示每公里水准测量的误差0.5mm，1 表示每公里水准测量的误差1mm，其中DS05,DS1称为精密水准仪，精密水准仪，其它称为普通水准仪普通水准仪。DS3DS3水准仪简介水准仪简介放大倍率放大倍率32有效孔径有效孔径42mm视场角视场角126乘常数乘常数100加常数加常数0最短视距最短视距2M圆水

8、准器角值圆水准器角值8/2mm管状水准器角值管状水准器角值22/2mm度盘度盘360or 360gon度盘分度值度盘分度值1or 1gonDS3DS3水准仪简介水准仪简介目镜水准管目镜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主要由望远镜、水准器、基座三部分组成。微倾螺旋DS3DS3水准仪简介水准仪简介 (1)(1)望远镜的构造及其成像原理望远镜的构造及其成像原理1 1望远镜的构造望远镜的构造DS3DS3水准仪简介水准仪简介望远镜的成像光路望远镜的成像光路n(1) 望远镜的构造及其成像原理望远镜的构造及其成像原理2DS3DS3水准仪简介水准仪简介n(1)望远镜的构造及其成像

9、原理望远镜的构造及其成像原理3视差的产生视差的产生视差的消除方法：必须重新进行目镜和物镜调焦，知之消除视差。DS3DS3水准仪简介水准仪简介 （2 2）水准器及其灵敏度）水准器及其灵敏度水准管分为水准管水准管和圆水准器圆水准器两种符合水准管符合水准管水准管的构造水准管的构造DS3DS3水准仪简介水准仪简介 水准器及其灵敏度水准器及其灵敏度圆水准器圆水准器DS3DS3水准仪简介水准仪简介 水准器及其灵敏度衡量水准器精度的指标：/2mm10/2mm5/2mm20Rmm：圆水准器的精度一般为精度为：一般水准仪的水准管的：为水准管分划值）所对应的圆心角，称（弧长为之间的圆弧水准管上两相邻分划线1022

10、DS3DS3水准仪简介水准仪简介 （3 3）基座）基座水准仪配套设备水准仪配套设备 (A)脚架水准仪配套设备水准仪配套设备 水准尺和尺垫水准尺和尺垫水准仪的使用水准仪的使用n安置安置n粗平粗平n瞄准瞄准n精平精平n读数读数 （1 1）安置）安置: :打开三角架，并旋紧连接螺旋将水准仪牢打开三角架，并旋紧连接螺旋将水准仪牢固连接在脚架上。固连接在脚架上。水准仪的使用水准仪的使用 （2 2）粗平）粗平转动脚螺旋，使转动脚螺旋，使圆水准气泡圆水准气泡居中，使仪器居中，使仪器的纵轴大致铅垂，为精确整平创造条件。的纵轴大致铅垂，为精确整平创造条件。演示水准仪的使用水准仪的使用 （3 3）瞄准）瞄准把望远

11、镜对准水准尺，并使水准尺的成像清晰。把望远镜对准水准尺，并使水准尺的成像清晰。调目镜，使调目镜，使“十字丝十字丝”的成像清晰；的成像清晰；用制动螺旋粗略的瞄准用制动螺旋粗略的瞄准水准尺，并粗略进行物水准尺，并粗略进行物镜调焦，使水准尺出现镜调焦，使水准尺出现在视场中；在视场中；用微动螺旋精确瞄准目用微动螺旋精确瞄准目标，并消除视差。标，并消除视差。水准仪的使用水准仪的使用 (4)(4)精平精平使水准管气泡居中，从而使望远镜视准轴使水准管气泡居中，从而使望远镜视准轴处于水平位置。处于水平位置。水准仪的使用水准仪的使用 （5 5）读数）读数 无论水准尺成倒像还是正像，读数均无论水准尺成倒像还是正像

12、，读数均由由小往大读小往大读，读数读，读数读4位数，读到位数，读到mm单位，按单位，按0*,1*的格式填入记录手簿中，如的格式填入记录手簿中，如0523，1485分别表示读数为：分别表示读数为：0.523m,1.485m。2.42.4水准测量的方法及成果整理水准测量的方法及成果整理 水准点水准点分为固定水准点和临时水准点两种。分为固定水准点和临时水准点两种。2.42.4水准测量的方法及成果整理水准测量的方法及成果整理 水准路线水准路线闭合水准路线；闭合水准路线；附合水准路线；附合水准路线；支水准路线；支水准路线；水准网。水准网。2.42.4水准测量的方法及成果整理水准测量的方法及成果整理 水准

13、测量的方法水准测量的方法两次仪器高的方法：两次仪器高的方法：即每测站上用两次不同即每测站上用两次不同的仪器高来测定两点间的高差取平均值的方的仪器高来测定两点间的高差取平均值的方法。法。单面尺普通水准测量记录表格单面尺普通水准测量记录表格测测 站站点点 号号后后 视视前前 视视高高 差差高高 程程1N10347-1.28446.215转转 点点16312转转 点点0306-2.318N2262442.6133N20833-0.683转转 点点15164转转 点点1528+1.027转转 点点05015转转 点点2368+1.674B069444.631编编号号后后下丝下丝前前下丝下丝方方 向向及

14、及尺尺 号号标尺读数标尺读数K K黑黑红红高高 差差中中 数数备备 考考尺尺上丝上丝尺尺上丝上丝后后 距距前前 距距黑面黑面红面红面视距差视距差d ddd1 11571157107390739后后A A13841384617161710 0A A尺：尺：K K47874787B B尺：尺：K K468746871197119703630363前前B B0551055152395239-1-137.437.437.637.6后前后前+0833+0833+0932+0932+1+1+0.832+0.832-0.2-0.2-0.2-0.22 22121212121962196后后B B1934193

15、4662166210 01747174718211821前前A A2008200867966796-1-137.437.437.537.5后前后前-0074-0074-0175-0175+1+1-0.074-0.074-0.1-0.1-0.3-0.33 31914191420552055后后A A17261726651365130 01539153916781678前前B B1866186665546554-1-137.437.437.737.7后前后前-0140-0140-0041-0041+1+1-0.140-0.140-0.3-0.3-0.6-0.6设第一站后视点高程为设第一站后视点高程

16、为50.000m50.000m, ,则第则第3 3站前视点的高程为站前视点的高程为 50.618m50.618m 。双双面面尺尺普普通通水水准准测测量量记记录录表表格格2.42.4水准测量的方法及成果整理水准测量的方法及成果整理 双面尺法：双面尺法：瞄准瞄准后后视点视点精平精平读数读数瞄准瞄准前前视点视点精平精平读数读数瞄准瞄准前前视点视点精平精平读数读数瞄准瞄准后后视点视点精平精平读数读数 注意：同一标尺红黑面读数相差注意：同一标尺红黑面读数相差46874687或或47874787这样一个常数，这样一个常数，计算高差时以黑面尺为准。计算高差时以黑面尺为准。演示2.42.4水准测量的方法及成果

17、整理水准测量的方法及成果整理 水准测量的成果整理水准测量的成果整理 水准测量的计算步骤：水准测量的计算步骤：计算闭合差计算闭合差闭合差的分配闭合差的分配计算高程值计算高程值2.42.4水准测量的方法及成果整理水准测量的方法及成果整理 水准测量的内业计算（以附和路线为例）：水准测量的内业计算（以附和路线为例）：iiiiihii终hhHHvhhfDDvHHhf)3(2) 1 (11计算高程值）分配闭合差：（）（计算闭合差：始测例：例：2.52.5水准测量误差分析及其注意事项水准测量误差分析及其注意事项引起水准测量的误差主要有：引起水准测量的误差主要有： 仪器误差仪器误差水准仪轴系误差，水准仪轴系误

18、差，i i角误差角误差 置平误差置平误差 水准尺倾斜误差水准尺倾斜误差 水准仪下沉误差水准仪下沉误差采用采用“后后前前前前后后”的观测顺序的观测顺序 外界环境的影响外界环境的影响2.52.5水准测量误差分析及其注意事项水准测量误差分析及其注意事项 水准仪的仪器误差：水准仪的仪器误差：水准仪的轴系必须满足以下一些条件:圆水准管轴平行于纵轴（L/V）；横丝垂直于纵轴；水准管轴平行于视准轴(L/C).三轴条件三轴条件2.52.5水准测量误差分析及其注意事项水准测量误差分析及其注意事项 i i角误差角误差消除方法消除方法：1 将仪器安置在标尺的中央；2 将观测成果用数学模型改正。ABiia1a1b1C2.52.5水准测量误差分析及其注意事项水准测量误差分析及其注意事项 水准测量应特别注意的事项：水准测量应特别注意的事项：(1)(1)观测观测观测前仪器必须检校；观测前仪器必须检校；水准仪至前后标尺的距离应大致相等。水准仪至前后标尺的距离应大致相等。(2)(2)记录记录记员应回报，而且不能用橡皮修改，记录记员应回报，而且不能用橡皮修改，记录员应检查观测无误后再通知观测员搬站。员应检查观测无误后再通知观测员搬站。2.62.6其它水准仪简介其它水准仪简介 自动安平水准仪自动安平水准仪2.62.