水准测量原理及方法

1、2021/6/161高程测量的方法高程测量的方法水准测量水准测量三角高程测量三角高程测量CHAPTER 2 水水 准准 测测 量量气压高程测量气压高程测量GPS高程测量高程测量2021/6/162A：后视点，后视点，a：后视读数；后视读数；B：前视点，前视点，b：前视读数。前视读数。a计算高程的方法：计算高程的方法：高差法高差法 ：hAB =a-b ; HB=HA+hAB 视线高程法视线高程法 ： HI= HA+a HB=HI -b2-1 水准测量原理水准测量原理HA平均海水面平均海水面水平视线水平视线hABHIHB?ABb前进方向前进方向利用仪器提供水平视线，利用仪器提供水平视线，测定地面上

2、两点间的高差，测定地面上两点间的高差，推算待测点的高程推算待测点的高程2021/6/163水准仪按精度分精密水准仪 DS05 DS1普通水准仪 DS3 DS10 2-2 水准测量的仪器和工具水准测量的仪器和工具一、DS3型水准仪的构造望远镜望远镜水准器水准器基基 座座2021/6/164目镜目镜物镜调焦螺旋物镜调焦螺旋物镜物镜左右微左右微动螺旋动螺旋水平制水平制动螺旋动螺旋脚螺旋脚螺旋准星准星微倾螺旋微倾螺旋2021/6/165 视准轴（视准轴（CC）：）：十字丝交点与望远十字丝交点与望远镜物镜光心的连线镜物镜光心的连线 组成：由物镜、对光透镜组成：由物镜、对光透镜 十字丝分划板十字丝分划板

3、和目镜等部分组成。和目镜等部分组成。 十字丝作用：瞄准目标时的读数基准线。十字丝作用：瞄准目标时的读数基准线。 望远镜的作用望远镜的作用: 瞄准远方的目标瞄准远方的目标2、望远镜、望远镜1、基、基 座座 性能指标：性能指标：ff物目像实物放大率放大率2021/6/1663、水 准 器 ; 4 8 152 ; 20 30 60mmR作用：衡量竖轴是否竖直粗平圆水准器2mm分划值： =、R作用：衡量视准轴是否水平精平管水准器分划值：、 、L0L02021/6/167二、水准尺和尺垫二、水准尺和尺垫1、水准尺、水准尺直尺直尺折尺折尺塔尺塔尺尺底起始刻划：尺底起始刻划：黑面：黑面：0m红面：红面：4.

4、687m or 4.787m2、尺垫：三角形、半圆形；铸铁制造、尺垫：三角形、半圆形；铸铁制造 作用：标志转点位，防止土质下沉作用：标志转点位，防止土质下沉2021/6/1682-3 水准仪的使用安置仪器 概略整平 步骤瞄准水准尺精平与读数调目镜，看清十字丝 用照门、准星，初找目标对光、精瞄 检查、消除视差 2021/6/1692 2、转点（、转点（TPTPi i /ZD /ZDi i) )：传递高程的过渡点传递高程的过渡点 作用：传递高程作用：传递高程 （无固定点位，无须计算其高程）（无固定点位，无须计算其高程）1 1、水准点水准点（Bench MarkBench Mark）：）：已知高程点

5、已知高程点 作用：统一全国的高程系统作用：统一全国的高程系统 满足各种测量需要满足各种测量需要 引测其它点的高程引测其它点的高程 种类：永久性种类：永久性 临时性临时性一、水准点、转点的概念一、水准点、转点的概念2021/6/1610 h1=a1-b1 h2=a2-b2 h3=a3-b3 h4=a4-b4 hAB=h= a- b HB= HA+ hAB第第 1 站：站：第第 2 站：站：第第 3 站：站：第第 4 站：站：a1b1a2b2a3b3a4b41234ABTP1TP2TP32021/6/16112021/6/1612（一）测站校核（一）测站校核、变仪器高法、变仪器高法 (两次成果之差

6、两次成果之差5mm)、双面尺法、双面尺法三、水准测量的检核三、水准测量的检核（二）计算校核（二）计算校核abh2021/6/1613、附合水准路线、附合水准路线 h= h测测-（H终终-H始始)fh允允、支水准路线、支水准路线 h= h往往+ h返返fh允允AB123A12、闭合水准路线、闭合水准路线 高差闭合差：高差闭合差： h= h测测fh允允h2A1234h1h3h4h5（三）成果校核（路线校核）（三）成果校核（路线校核）2021/6/1614精度要求：精度要求：fh允允 =40 mm12 mmLn式中：式中：L-路线长度，以路线长度，以km计。计。 n-测站总数。测站总数。支：支：L、

7、n 以单程计。以单程计。2021/6/1615i i hhhiihiihiiiifffLLfnnfhhhh允正测正理调整的前提条件：；否则重测 调整的原则：计算校核：第测段改正后的高差：校核：闭合、附合水准路线闭合、附合水准路线第i待测点的高程：Hi=Hi-1+hi正2021/6/1616112 hhiiiiiiffihhhiHHh允正返往正前提条件：；否则重测。 第 测段的正确高差：（）第 待测点的高程：支水准路线2021/6/1617AB12312 5488hhhfmmff 允允，2021/6/1618实验一、二实验一、二1、内容：水准仪的认识和使用 闭合水准路线测量2、要求：（1）每人独

8、立观测完成一条水准路线， 设待测点12个，测站总数n4（2）3、仪器安排1台/4人；水准尺一付；尺垫一付；记录板一只12 hfn mm 实实验验室室排球场N 待测点待测点 已知点已知点HBMi=10m2021/6/16192-8 微倾式水准仪的检验与校正微倾式水准仪的检验与校正一、水准仪的一般检查一、水准仪的一般检查2021/6/16202021/6/1621(a)(b) 护盖护盖2021/6/1622abhABa2正正2021/6/1623实验三：实验三：1、内容：水准仪的检校、内容：水准仪的检校2、要求：按序检查仪器应满足的几何条件、要求：按序检查仪器应满足的几何条件3、仪器安排：、仪器安

9、排：1台台/2人；水准尺一付；人；水准尺一付；尺垫一付；记录板一只；皮尺一把尺垫一付；记录板一只；皮尺一把2021/6/16242021/6/1625v20.151 m260(2) m(3)4DDV 、观测误差（）整平误差：读数误差：视差影响（ ）水准尺倾斜影响2021/6/16263、外界条件的影响、外界条件的影响（1）仪器垂直位移）仪器垂直位移 “后、前、前、后后、前、前、后”（2）尺垫垂直位移）尺垫垂直位移 “往返观测取中数往返观测取中数”（3）温度影响）温度影响 “撑伞遮阳撑伞遮阳”（4）地球曲率及大气折光影响）地球曲率及大气折光影响2021/6/1627AB水平视线1c12c2f1f

10、2D后D前f1 f2D后D前地球曲率与大气折光影响211122220.430.43DfRDfR后前2021/6/1628习题：习题：P29：1、2、5、6、9、 10、11、12 2021/6/16292-7 2-7 自动安平水准仪、电子水准仪简介自动安平水准仪、电子水准仪简介一、自动安平水准仪一、自动安平水准仪（DSZDSZ3 3）补偿器补偿器管水准器、微倾螺旋，管水准器、微倾螺旋，补偿角：补偿角：881010二、电子（数字）水准仪二、电子（数字）水准仪 电子电子( (数字数字) )水准仪是集水准仪是集电子、光学、图像处理、计电子、光学、图像处理、计算技术于一体的水准仪。算技术于一体的水准仪

11、。2021/6/16301 1、望远镜、望远镜2021/6/16312 2、铟钢、铟钢RABRAB标尺标尺2021/6/16323 3、电子水准仪的主要特点：、电子水准仪的主要特点：1 1）精度高（电子读数）精度高（电子读数0.4mm/km 0.4mm/km ，人工，人工读数读数1.0mm/km 1.0mm/km ）2 2）自动化程度高）自动化程度高3 3）较强的储存功能）较强的储存功能4 4）菜单和按键操作功能丰富）菜单和按键操作功能丰富2021/6/16332021/6/16341985年国家高程基准1956年黄海高程系废黄河零点吴淞零点0.0289m0.1829m1.8228m江苏境内各

12、新旧高程系统的关系2021/6/1635沿地质构造稳定和沿地质构造稳定和坡度平缓的交通线坡度平缓的交通线布满全国，构成网布满全国，构成网状。路线全长为状。路线全长为 93 93 000000多公里，有多公里，有 100100个闭合环，环长为个闭合环，环长为80080015001500公里公里 国家一等水准网国家一等水准网2021/6/1636在一等水准网上在一等水准网上加密，一般沿铁加密，一般沿铁路、公路和河流路、公路和河流布设，环长为布设，环长为300300700700公里，公里， 有有822822个闭合环，个闭合环，全长为全长为 137 000137 000多公里多公里二等水准网二等水准网

13、加密加密三等、四等水准网三等、四等水准网2021/6/1637它是确定地形海拔高程的坐标系统，它是确定地形海拔高程的坐标系统，按等级和精度分为一、二、三、四按等级和精度分为一、二、三、四等网。目前提供使用的等网。目前提供使用的8585国家高程国家高程系统共有水准点系统共有水准点114041114041个，水准路个，水准路线长度为线长度为416619.1416619.1公里。公里。 2021/6/1638（一）（一） 三、四等水准测量技术要求三、四等水准测量技术要求12 L20 L12 K12 K注：注：1. L为水准路线长度，以为水准路线长度，以km计计 2. K为路线或测段长度，以为路线或测

14、段长度，以km计计表表6-112021/6/16391、安置仪器、安置仪器2、先黑：、先黑： 读后视尺黑面：下、上、中（读后视尺黑面：下、上、中（a黑黑） 读前视尺黑面：下、上、中（读前视尺黑面：下、上、中（b黑黑）3、后红：、后红： 读前视尺红面：中（读前视尺红面：中（b红红）读后视尺红面：中（读后视尺红面：中（a红红） 将上述读数分别对应填入记录手簿将上述读数分别对应填入记录手簿（二）观测方法（二）观测方法双面尺法双面尺法 观测顺序：观测顺序：“先黑后红先黑后红” “后后前前后后前前”先黑后红先黑后红2021/6/1640(三三) 计算与校核计算与校核1、视距部分：、视距部分： D后后=（

15、下丝（下丝-上丝）上丝）100 65m、80m D前前=（下丝（下丝-上丝）上丝）100 65m、80m要求：要求：D=|D后后-D前前| 2m 、3m D 5m 、10m2、高差部分：、高差部分：要求：要求：|K+黑黑-红红| 2mm、3mm |h | = | h黑黑-（h红红0.100m) | 3mm、5mm a-b= h a、b计算校核计算校核2021/6/16413 1 0.100)2hhh黑红中、 测站成果： （1+=2 n +=20.100 n 2 -=+aabbhhhaabbhhhDDDDDD黑红黑红黑红中黑红黑红黑红中后前末总后前（ 四 ） 每 页 计 算 的 检 核、 高 差

16、 部 分（） （） （）（为 偶 数 ）（） （） （）（为 奇 数 ）、 视 距 部 分2021/6/1642 12mm 20 L mm (4 mm mm hhhhhfhHHhhLfnnff测中中终始中往中返允测允（五） 成果计算高差闭合差：（单一水准路线）闭合（） 附合支 、平坦区）、6（山区）要求： fh测的调整同2-52021/6/16432021/6/1644实验四实验四1、内容：、内容： 四等水准测量四等水准测量2、要求：、要求：路线形成闭合水准路线，路线形成闭合水准路线，线路上设置线路上设置12个待测点，个待测点，测站数测站数4每组完成每组完成2组有效数据成果组有效数据成果排球场N 待测点待测点 已知点已知点HBMi=10m2021/6/1645aABDiDtgavh6-6 三角高程测量三角高程测量 地面起伏较大地面起伏较大一、原理：一、原理： 如图，已知如图，已知A点的高程：点的高程：HA AB的距离为：的距离为：D 求测：求测：B点高程点高程HB 计算公式：计算公式：h+v=Dtga+ih=Dtga + i - vHB=HA+