三四等水准测量(1)ppt

1、 高程控制测量的方法：高程控制测量的方法： 高程基准面高程基准面: :水准原点水准原点: :。高程控制测量的任务高程控制测量的任务: : 第一节第一节 概概 述述 国家高程控制网国家高程控制网 国家高程控制网是用国家高程控制网是用方法建立的，所以方法建立的，所以又称国家水准网。国家水准网的布设也是采用从又称国家水准网。国家水准网的布设也是采用从整体整体到局部，由高级到低级，到局部，由高级到低级，分级布设逐级控制的原则。分级布设逐级控制的原则。国家水准网分为国家水准网分为一、二、三、四，一、二、三、四，4个等级。个等级。 第一节第一节 概概 述述一等水准网一等水准网是沿平缓的交通路线布设成周长约

2、是沿平缓的交通路线布设成周长约1500km的的环形路线。一等水准网是精度最高的高程控制网，它是国环形路线。一等水准网是精度最高的高程控制网，它是国家高程控制的骨干，同时也是地学科研工作的主要依据。家高程控制的骨干，同时也是地学科研工作的主要依据。二等水准网二等水准网是布设在一等水准环线内，形成周长为是布设在一等水准环线内，形成周长为500750km的环线。它是国家高程控制网的全面基础。的环线。它是国家高程控制网的全面基础。国家高程控制网国家高程控制网 三、四等级三、四等级水准网是直接为地形测图或工程建设提供高水准网是直接为地形测图或工程建设提供高程控制点。程控制点。国家高程控制网国家高程控制网

3、 三等水准三等水准一般布置成附合在高级点间的附合水准路线，长一般布置成附合在高级点间的附合水准路线，长度不超过度不超过200km。四等水准四等水准均为附合在高级点间的附合水准路线，长度不超均为附合在高级点间的附合水准路线，长度不超过过80km。 工程建设中的高程控制网工程建设中的高程控制网 按照由按照由高级到低级高级到低级分级布设的原则分级布设的原则, ,高程控制网的等高程控制网的等级分为二、三、四、五等水准及图根水准。级分为二、三、四、五等水准及图根水准。视测区的大小，各等级水准均可作为测区的首级高视测区的大小，各等级水准均可作为测区的首级高程控制。首级网应程控制。首级网应布设成环形路线布设

4、成环形路线，加密时宜，加密时宜布设布设成附合路线或结点网成附合路线或结点网。独立的首级网，应以独立的首级网，应以不低于首级网的精度与国家水不低于首级网的精度与国家水准点联测准点联测。水准点应有一定的水准点应有一定的密度密度，一般沿水准路线每，一般沿水准路线每13km埋设一点，埋设后应绘制点之记。水准观测须待埋埋设一点，埋设后应绘制点之记。水准观测须待埋设的水准点稳定后方可进行。设的水准点稳定后方可进行。 第一节第一节 概概 述述工程建设中的高程控制测量主要技术要求工程建设中的高程控制测量主要技术要求 表表8-1注：注： 结点之间或结点与高级点之间，其路线的长度、不应大于表中规定的结点之间或结点

5、与高级点之间，其路线的长度、不应大于表中规定的0. .7倍；倍； L为往返测段，附合或环线的水准路线长度（为往返测段，附合或环线的水准路线长度（km）；）；n为测站数。为测站数。 （km）第二节第二节 三、四等水准测量方法三、四等水准测量方法 三、四等水准测量一般是在国家一、二等水准网（点）的三、四等水准测量一般是在国家一、二等水准网（点）的基础上进行，常用作小地区的首级高程控制，以及工程建设基础上进行，常用作小地区的首级高程控制，以及工程建设地区的工程测量和变形观测的基本控制。地区的工程测量和变形观测的基本控制。 与普通（等外）水准测量相比它的精度更高，削弱观测误与普通（等外）水准测量相比它

6、的精度更高，削弱观测误差的措施更多，一般需采用黑红双面水准尺。差的措施更多，一般需采用黑红双面水准尺。 三、四等水准路线一般尽可能沿铁路、公路以及其他坡度三、四等水准路线一般尽可能沿铁路、公路以及其他坡度较小、施测方便的路线布设。尽可能避免穿越湖泊、沼泽和较小、施测方便的路线布设。尽可能避免穿越湖泊、沼泽和江河地段。水准点应选在土质坚实、地下水位低、易于观测江河地段。水准点应选在土质坚实、地下水位低、易于观测的地方。凡易受淹没、潮湿、震动和沉陷的地方，均不宜作的地方。凡易受淹没、潮湿、震动和沉陷的地方，均不宜作水准点位置。水准点位置。 水准点选定后，应埋设水准标石和水准标志，并绘制点之水准点选

7、定后，应埋设水准标石和水准标志，并绘制点之记，以便日后查寻。记，以便日后查寻。 三、四等水准测量的主要技术要求三、四等水准测量的主要技术要求 表表8-2三、四等水准测量的观测应在通视良好、成像清晰稳定的情况下三、四等水准测量的观测应在通视良好、成像清晰稳定的情况下进行。下面介绍用进行。下面介绍用DS3水准仪和双面水准尺水准仪和双面水准尺进行三、四等水准测进行三、四等水准测量的程序及其观测记录表量的程序及其观测记录表等等级级 仪仪器器 型型号号 视视线线长长度度 m 前前后后视视较较差差 m 前前后后视视累累积积差差 m 黑黑红红面面读读数数差差 m m 黑黑红红面面所所测测高高差差之之差差 m

8、 m 三三 D S3 6 5 （8 0 ） 3 . 0 6 . 0 2 . 0 3 . 0 四四 D S3 8 0 （1 0 0 ） 5 . 0 1 0 . 0 3 . 0 5 . 0 第二节第二节 三、四等水准测量方法三、四等水准测量方法 四等水准测量四等水准测量 每一测站上，按下列顺序进行观测：每一测站上，按下列顺序进行观测：（1）后视水准尺的黑面，读下丝、上丝和中丝读数）后视水准尺的黑面，读下丝、上丝和中丝读数. （1）、（）、（2）、（）、（3） （2）后视水准尺的红面，读中丝读数后视水准尺的红面，读中丝读数. （4） （3）前视水准尺的黑面，读下丝、上丝和中丝读数）前视水准尺的黑面，

9、读下丝、上丝和中丝读数. （5）、（）、（6） 、 （7） （4）前视水准尺的红面，读中丝读数前视水准尺的红面，读中丝读数（8） 。以上的观测顺序称为以上的观测顺序称为，即黑，即黑- -红红- -黑黑- -红红，在后视和前视读数时，均，在后视和前视读数时，均先读黑面再读先读黑面再读红面红面，读，读黑面时黑面时读三丝读数读三丝读数，读，读红面红面时时只读中丝读数只读中丝读数。 a1b1a2b2第二节第二节 三、四等水准测量方法三、四等水准测量方法 括号内数字为读数顺序。记录和计算格式见表括号内数字为读数顺序。记录和计算格式见表8-38-3，其，其中括号内数字表示观测和计算的顺序，同时也说明有中括

10、号内数字表示观测和计算的顺序，同时也说明有关数字在表格内应填写的位置。关数字在表格内应填写的位置。 三、四等水准测量的观测记录表三、四等水准测量的观测记录表 表表8-38-3三等水准测量三等水准测量 观测顺序应为观测顺序应为 每一测站上，按下列顺序进行观测：每一测站上，按下列顺序进行观测： （1）后视水准尺的黑面，读下丝、上丝和）后视水准尺的黑面，读下丝、上丝和中丝读数中丝读数. （2）前视水准尺的黑面，）前视水准尺的黑面，读中丝读中丝和下丝、上丝读数和下丝、上丝读数. （3）前视水准尺的红面，读中丝读数前视水准尺的红面，读中丝读数. （4）后视水准尺的红面，读中丝读数。后视水准尺的红面，读中

11、丝读数。第二节第二节 三、四等水准测量方法三、四等水准测量方法 即黑即黑-黑黑-红红-红红观测顺序观测顺序计计 算算 和和 检检 核核 1、测站上的计算和检核、测站上的计算和检核 （1 1）、）、 对于四等水准测量，前后视距差不得超过对于四等水准测量，前后视距差不得超过5m；对于三等水准测量，对于三等水准测量，不得超过不得超过3m。 四等水准测量的数据计算和检核四等水准测量的数据计算和检核 后视距离后视距离 （9）=（1）-（2）前视距离前视距离 （10）=（5）-（6）前、后视距差前、后视距差 （11）=（9）-（10）前、后视距累积差前、后视距累积差 （12）=本站（本站（11）+前站（前

12、站（12） 第二节第二节 三、四等水准测量方法三、四等水准测量方法 计计 算算 和和 检检 核核 1、测站上的计算和检核、测站上的计算和检核 （2）、）、K K为水准尺红、黑面常数差，一对水准尺的常数差为水准尺红、黑面常数差，一对水准尺的常数差K K分别为分别为4.6874.687和和4.7874.787。对于四等水准测量，。对于四等水准测量，红红、黑面读数差不得超过、黑面读数差不得超过3 3mmmm；对于三对于三等水准测量，不得超过等水准测量，不得超过2 2mmmm。同一水准尺黑、红面中丝读数之差应等于该尺的尺常数同一水准尺黑、红面中丝读数之差应等于该尺的尺常数K（4.687和和4.787）

13、。前尺前尺 （13）=（3）+K1-（4）后尺后尺 （14）=（7）+K2-（8）四等水准测量的数据计算和检核四等水准测量的数据计算和检核 第二节第二节 三、四等水准测量方法三、四等水准测量方法 计计 算算 和和 检检 核核 1、测站上的计算和检核、测站上的计算和检核 （3 3）、）、对于四等水准测量，黑、红面高差之差不得超过对于四等水准测量，黑、红面高差之差不得超过5 5mmmm；对于三等水对于三等水准测量，不得超过准测量，不得超过3 3mmmm。黑面高差黑面高差:（15）=（3）-（7）红面高差红面高差:（16）=（4）-（8）黑黑红红面所测高差之差面所测高差之差 （17）=（14）-（1

14、3）=（15）-（16）100 上式中的上式中的100为两根水准尺为两根水准尺红面红面的起始注记之差，单位为的起始注记之差，单位为mm。 如果（如果（17）符合要求，则计算高差中数）符合要求，则计算高差中数高差中数高差中数:（18）= （15）+（16）10021四等水准测量的数据计算和检核四等水准测量的数据计算和检核 第二节第二节 三、四等水准测量方法三、四等水准测量方法 2总的计算和检核总的计算和检核(观测结束后的计算与检核观测结束后的计算与检核 )末站的末站的 10912（2）高差的计算和检核）高差的计算和检核当测站数为偶数时当测站数为偶数时 87432116152118总高差总高差当测

15、站数为奇数时当测站数为奇数时 10016152118总高差总高差四等水准测量的数据计算和检核四等水准测量的数据计算和检核 计计 算算 和和 检检 核核 第二节第二节 三、四等水准测量方法三、四等水准测量方法 三、四等水准测量的数据计算和检核三、四等水准测量的数据计算和检核 2全路线测量成果的整理全路线测量成果的整理三、四等单一水准路线的成果整理与普通水准测量相同三、四等单一水准路线的成果整理与普通水准测量相同 （参见第二章）。（参见第二章）。A123+2.3311.6KM+2.8132.1KM-2.2441.7KM+1.4302.0KMHA=45.286MHB=49.579MB第二节第二节 三

16、、四等水准测量方法三、四等水准测量方法 四等水准测量记录表四等水准测量记录表8-38-3三三 角角 高高 程程 测测 量量 根据两点间的水平距离或斜距离以及竖直角来求出两点间的高根据两点间的水平距离或斜距离以及竖直角来求出两点间的高差。差。三角高程测量又可分为三角高程测量又可分为经纬仪三角高程测量经纬仪三角高程测量和和光电测距（全光电测距（全站仪）三角高程测量站仪）三角高程测量。 定定 义义优缺点优缺点 这种方法较之水准测量这种方法较之水准测量灵活方便灵活方便，但，但精度较低精度较低，主要用于山区，主要用于山区的高程控制和平面控制点的高程测定。的高程控制和平面控制点的高程测定。 用光电测距仪测

17、得的斜距及竖直角来计算高差。其常常与光电用光电测距仪测得的斜距及竖直角来计算高差。其常常与光电测距（全站仪）导线合并进行，形成所谓的测距（全站仪）导线合并进行，形成所谓的“三维导线三维导线”。经纬仪三角高程测量经纬仪三角高程测量光电测距三角高程测量光电测距三角高程测量 利用平面控制测量中，已知的边长和用经纬仪测得两点间的竖利用平面控制测量中，已知的边长和用经纬仪测得两点间的竖直角来求得高差。直角来求得高差。第三节第三节 三角高程测量方法三角高程测量方法 三三 角角 高高 程程 测测 量量三角高程测量原理三角高程测量原理 BAAABABiShsin取双向观测的平均值得：取双向观测的平均值得： B

18、AABABhhh21BAAABiDhtan如果已知如果已知A、B两点之间的平距两点之间的平距D 如果直接测得两点间的斜距如果直接测得两点间的斜距S ABABhHHB点高程为：点高程为： 第三节第三节 三角高程测量方法三角高程测量方法 三三 角角 高高 程程 测测 量量顾及地球曲率的影响加上曲率改正顾及地球曲率的影响加上曲率改正P，此项改正称为此项改正称为球差改正球差改正，如，如图所示。同时，由于大气密度垂直梯度的存在，将使倾斜视线产生图所示。同时，由于大气密度垂直梯度的存在，将使倾斜视线产生折射而成为一条凸向天空的曲线，还必须加上大气垂直折光差改正折射而成为一条凸向天空的曲线，还必须加上大气垂

19、直折光差改正r，此项改正称为此项改正称为气差改正气差改正。以上两项改正合称为。以上两项改正合称为球气差改正球气差改正，简，简称称两差改正两差改正，常用，常用f表示，其值为表示，其值为RDkRDkRDrPf2)1 (22222fiShBAAABABsin三角高程测量的球气差改正三角高程测量的球气差改正第三节第三节 三角高程测量方法三角高程测量方法 三三 角角 高高 程程 测测 量量取双向观测的平均值得：取双向观测的平均值得： ABBABABAABABiiDDhhhtantan2121可见从理论上可以可见从理论上可以: :消除地球曲率和大气消除地球曲率和大气折光折光的影响。的影响。 RDrPf24

20、3. 0地球曲率半径地球曲率半径R=6371km，大气垂直折光系数值大约在大气垂直折光系数值大约在0.080.14之间，所以，恒大于零。大气垂直折光系数之间，所以，恒大于零。大气垂直折光系数是随地区、气候、季节、地面覆盖物和视线超出地面高是随地区、气候、季节、地面覆盖物和视线超出地面高度等条件的不同而变化的，目前人们还不能精确地测定度等条件的不同而变化的，目前人们还不能精确地测定它的数值，一般取它的数值，一般取k=0.14计算两差改正，即计算两差改正，即三角高程测量的球气差改正三角高程测量的球气差改正第三节第三节 三角高程测量方法三角高程测量方法 三三 角角 高高 程程 测测 量量三角高程控制

21、网三角高程控制网 布设应在平面网的基础上，构成三角高程网或高程导线。采用布设应在平面网的基础上，构成三角高程网或高程导线。采用四等水准测量联测一定数量的水准点，作为四等水准测量联测一定数量的水准点，作为高程起算数据高程起算数据。三角高程网中三角高程网中任一点到最近高程起算点的边数任一点到最近高程起算点的边数，当平均，当平均边长为边长为1 1kmkm时，不超过时，不超过1010条，平均边长为条，平均边长为2 2kmkm时，不超过时，不超过4 4条。条。为减少垂直折光变化的影响，应避免在大风或雨后初睛时观测，为减少垂直折光变化的影响，应避免在大风或雨后初睛时观测，也不宜在日出后和日落前也不宜在日出

22、后和日落前2 2h h内观测，在内观测，在每条边上均应作对向每条边上均应作对向观测观测。觇标高和仪器高用钢尺丈量两次，读至毫米，其较差对于四等觇标高和仪器高用钢尺丈量两次，读至毫米，其较差对于四等三角高程不应大于三角高程不应大于2 2mmmm，对于五等三角高程不大于对于五等三角高程不大于4 4mmmm。第三节第三节 三角高程测量方法三角高程测量方法 三 角 高 程 测 量光电测距三角高程测量光电测距三角高程测量 三角高程网中任任一点到最近高程起算点的边数一点到最近高程起算点的边数，当平均边长为1km时，不超过10条，平均边长为2km时，不超过4条。 四等高程测四等高程测3个测回，个测回，五等测

23、五等测2个测回个测回第三节第三节 三角高程测量方法三角高程测量方法 竖直角观测是三角高程测量的关键工作竖直角观测是三角高程测量的关键工作，对竖直角观测的要，对竖直角观测的要求见表求见表8-4。注：注：D为光电测距边长度（为光电测距边长度（km） 第三节第三节 三角高程测量方法三角高程测量方法 三三 角角 高高 程程 测测 量量1观测观测（1）安置经纬仪于测站上，量取仪高）安置经纬仪于测站上，量取仪高i（和目标高和目标高v）。）。（2）用盘左、盘右测量竖直角（和读取目标高用盘左、盘右测量竖直角（和读取目标高v）。）。（3）用测距仪测量两点间的斜距用测距仪测量两点间的斜距S，或用三角测量方法计算或

24、用三角测量方法计算两点间的平距两点间的平距D。具体测量指标和限差可参见表具体测量指标和限差可参见表8-4 8-4 。 2计算计算（1）依测得的斜距）依测得的斜距S（或平距或平距D），），竖直角，仪高竖直角，仪高i和和目标高目标高V，计算高差。计算高差。（2）根据平距）根据平距D，计算两差改正数计算两差改正数f。（3）将相应的改正数将相应的改正数f加上高差成为最终的高差。加上高差成为最终的高差。 第三节第三节 三角高程测量方法三角高程测量方法 表表8-4 :三角高程路线高差计算表三角高程路线高差计算表 测站点测站点 10401401402402 12觇觇 点点401 10402401 12402

25、觇觇 法法竖直角竖直角直直反反直直反反直直反反+32415-32247-04723+04656+02732-02558S（m）577.157577.137703.485703.490417.653417.697+34.271-34.024-9.696+9.604+3.345-3.155 i （m）1.5651.5371.6111.5921.5811.601 v（m）1.6951.6801.5901.6101.7131.708 0.0220.0220.0330.0330.0120.012 +34.163-34.145-9.642+9.942+3.225-3.250h平均平均 （m）+34.154

26、-9.630+3.238)(34. 02mRDf )(sinmShfihh第三节第三节 三角高程测量方法三角高程测量方法 图图 根根 高高 程程 测测 量量 定定 义义测量图根平面控制点高程的工作，称测量图根平面控制点高程的工作，称图根高程测量图根高程测量。它是在。它是在国家高程控制网或地区首级高程控制网的基础上，采用图根水准国家高程控制网或地区首级高程控制网的基础上，采用图根水准测量或图根三角高程测量来进行的。测量或图根三角高程测量来进行的。方方 法法一般水准测量一般水准测量水准路线沿图根点布设，并起闭于高级水准点上，形成附合水水准路线沿图根点布设，并起闭于高级水准点上，形成附合水准路线或闭

27、合水准路线。视线长度不超过准路线或闭合水准路线。视线长度不超过100m，测量时所有测量时所有图根点应作为水准路线上的转点，以保证图根点高程得到检核。图根点应作为水准路线上的转点，以保证图根点高程得到检核。图根三角高程测量图根三角高程测量图根三角高程路线应起闭于水准测量测定的水准点上。三角高图根三角高程路线应起闭于水准测量测定的水准点上。三角高程路线沿图根点布设，交会点也可组成在三角高程路线中。三程路线沿图根点布设，交会点也可组成在三角高程路线中。三角高程路线的边数不要超过角高程路线的边数不要超过12条。条。第三节第三节 三角高程测量方法三角高程测量方法 跨 河 水 准 测 量 当水准路线需要跨

28、越较宽的河流或山谷时，当水准路线需要跨越较宽的河流或山谷时，因跨河视线较长，超过了规定的长度，使水准因跨河视线较长，超过了规定的长度，使水准仪仪i角的误差、大气折光和地球曲率误差均增大，角的误差、大气折光和地球曲率误差均增大，且读尺困难。所以必须采用特殊的观测方法，且读尺困难。所以必须采用特殊的观测方法，这就是这就是跨河水准测量跨河水准测量方法。方法。 进行跨河水准测量，首先是要选择好跨河地点，如进行跨河水准测量，首先是要选择好跨河地点，如选在江河选在江河最窄处最窄处，视线避开草丛沙滩的上方，仪器站应选在开阔通风处，视线避开草丛沙滩的上方，仪器站应选在开阔通风处，跨河视线离水面跨河视线离水面2

29、3m以上。以上。 当用一台水准仪观测时当用一台水准仪观测时，宜采用图中（，宜采用图中（ a ）的形式，图中的形式，图中I1、I2既是仪器站又是立尺点。既是仪器站又是立尺点。当使用两台水准仪作对向观测时当使用两台水准仪作对向观测时，宜布置成图中的（宜布置成图中的（ b ）或（或（ c ）的形式。图中的形式。图中I1、I2为仪器为仪器站，站，b1、b2为立尺点。为立尺点。 当跨河视线在当跨河视线在500m以下时，通常用精密水准仪，以下时，通常用精密水准仪，以进行观测。由于跨河视线较长，须要特制一觇板供以进行观测。由于跨河视线较长，须要特制一觇板供照准和读数之用。照准和读数之用。 光学测微法光学测微法 觇板上的照准标志用黑觇板上的照准标志用黑色绘成矩形，其宽度为视色绘成矩形，其宽度为视线长的线长的1/2.5万，长度为万，长度为宽度的宽度的5倍。觇板中央开倍。觇板中央开一小口，并在中