第2章高程测量xp

1、第第2章章 高程测量高程测量本章内容本章内容：高程测量方法、水准测量原理、：高程测量方法、水准测量原理、水准测量仪器、水准测量内外业、精密水水准测量仪器、水准测量内外业、精密水准仪简介。准仪简介。高程测量的定义高程测量的定义：测定地面点高程的工作，：测定地面点高程的工作，称为高程测量。称为高程测量。高程测量的方法高程测量的方法：水准测量法、三角高程：水准测量法、三角高程测量法、气压高程测量法、测量法、气压高程测量法、GPSGPS高程测量法。高程测量法。 2-1 2-1 水准测量原理水准测量原理 水平视线原理水平视线原理bhABHB？HAaABHi大地水准面2-1 2-1 水准测量原理水准测量原

2、理 1. 1. 测量原理测量原理如图所示。已知如图所示。已知H HA A，求，求H HB B。现只需测高差。现只需测高差h hABAB。因因h hABAB=H=HB B-H-HA A ，所以，所以H HB B=H=HA A+h+hABAB 测量测量h hABAB的方法如下：的方法如下： bhABHB？HAaABHi大地水准面2-1 2-1 水准测量原理水准测量原理 1. 1. 测量原理测量原理 在在A A、B B点分别立上带有点分别立上带有刻划的尺子，称该尺为水准尺。刻划的尺子，称该尺为水准尺。 在在A A、B B中间安置一台能够提供水平视线中间安置一台能够提供水平视线的仪器，该仪器称为水准仪

3、。的仪器，该仪器称为水准仪。 水平视线在水平视线在A A、B B点立尺上的读数为点立尺上的读数为a a，b b 高差高差h hABAB=a-b =a-b bhABHB？HAaABHi大地水准面2-1 2-1 水准测量原理水准测量原理 2. 2. 几个基本概念几个基本概念 后视读数后视读数：已知高程点上立尺的读数。：已知高程点上立尺的读数。 前视读数前视读数：未知高程点上立尺的读数。：未知高程点上立尺的读数。 后视距离后视距离：仪器到后视点的距离。：仪器到后视点的距离。 前视距离前视距离：仪器到前视点的距离。：仪器到前视点的距离。 bhABHB？HAaABHi大地水准面2-1 2-1 水准测量原

4、理水准测量原理 3. 3. 高差符号分析高差符号分析高差高差h hABAB的符号：的符号：若若ab ab ，则，则h hABAB0 0 ，B B点比点比A A点高点高若若a=b a=b ，则，则h hABAB=0 =0 ，B B点与点与A A点同高点同高若若ab ab ，则，则h hABAB0 0 ，B B点比点比A A点低点低bhABHB？HAaABHi大地水准面2-1 2-1 水准测量原理水准测量原理 4. 4. 高程的计算高程的计算4.1 4.1 高差法高差法 H HB B=H=HA A + h + hABAB=H=HA A + (a-b) + (a-b)4.2 4.2 仪高法仪高法 设

5、仪器高为设仪器高为H Hi i = H = HA A + a + a ， 则则 H HB B=H=Hi i b bbhABHB？HAaABHi大地水准面2-2 2-2 水准测量的仪器和工具水准测量的仪器和工具水准测量所适用的仪器水准测量所适用的仪器水准仪水准仪水准测量所用的工具水准测量所用的工具水准尺、尺垫水准尺、尺垫水准仪的编号及精度水准仪的编号及精度DSDS或或S S，如，如S S0505、S S1 1、S S3 3、S S1010 2-2 2-2 水准测量的仪器和工具水准测量的仪器和工具1. S1. S3 3水准仪的构造水准仪的构造2-2 2-2 水准测量的仪器和工具水准测量的仪器和工具

6、1. S31. S3水准仪的构造水准仪的构造1.1 1.1 望远镜望远镜 望远镜由物镜、目镜、对光透镜、十望远镜由物镜、目镜、对光透镜、十字丝分划板组成。字丝分划板组成。 2-2 2-2 水准测量的仪器和工具水准测量的仪器和工具1. S31. S3水准仪的构造水准仪的构造1.1 1.1 望远镜望远镜十字丝分划板：十字丝分划板：视准轴视准轴：十字丝交点与：十字丝交点与物镜光心的连线。物镜光心的连线。竖丝横丝视距丝2-2 2-2 水准测量的仪器和工具水准测量的仪器和工具1. S31. S3水准仪的构造水准仪的构造1.2 1.2 水准器水准器 圆水准器圆水准器圆水准器的作用：圆水准器的作用：用于粗平

7、。用于粗平。 2-2 2-2 水准测量的仪器和工具水准测量的仪器和工具1. S31. S3水准仪的构造水准仪的构造1.2 1.2 水准器水准器 管水准器管水准器水准管的作用：水准管的作用：精确整平视线。精确整平视线。 符合式水准器气泡居中影象：符合式水准器气泡居中影象：调节微倾螺旋，调节微倾螺旋，使气泡成使气泡成“U U”影象。影象。 2-2 2-2 水准测量的仪器和工具水准测量的仪器和工具1. S31. S3水准仪的构造水准仪的构造1.3 1.3 基座基座 支撑仪器和上部，并与三脚架支撑仪器和上部，并与三脚架相连接。相连接。 2-2 2-2 水准测量的仪器和工具水准测量的仪器和工具2. 2.

8、 水准尺和尺垫水准尺和尺垫2.1 2.1 水准尺水准尺水准尺水准尺：即水准测量使用的标尺。：即水准测量使用的标尺。水准尺分类水准尺分类：塔尺（：塔尺（2m2m、5m5m）、折）、折尺（两折）、双面尺（红黑面）、尺（两折）、双面尺（红黑面）、单面尺（黑面）单面尺（黑面）水准尺刻划水准尺刻划：5mm5mm、10mm10mm水准尺零点水准尺零点：0 0、46874687、478747872-2 2-2 水准测量的仪器和工具水准测量的仪器和工具2. 2. 水准尺和尺垫水准尺和尺垫2.2 2.2 尺垫尺垫 在转点处放置水准在转点处放置水准尺用的，呈三角形，上尺用的，呈三角形，上中部有半球体突出。中部有半

9、球体突出。尺垫的作用：尺垫的作用：放水准尺，放水准尺，防止水准尺下沉。防止水准尺下沉。2-3 2-3 水准仪的使用水准仪的使用1. 1. 安置仪器安置仪器2. 2. 粗略整平粗略整平 用圆水准器。用圆水准器。2-3 2-3 水准仪的使用水准仪的使用3. 3. 瞄准水准尺瞄准水准尺 目镜对光，使十字丝目镜对光，使十字丝清晰清晰 物镜对光，使目标清物镜对光，使目标清晰晰 消除视差消除视差 物像物像十字丝十字丝目镜目镜2-3 2-3 水准仪的使用水准仪的使用3. 瞄准水准尺瞄准水准尺 视差的概念：当眼视差的概念：当眼睛在目镜端上下微睛在目镜端上下微微移动时，十字丝微移动时，十字丝与目标影象有相对与目

10、标影象有相对移动的现象，这种移动的现象，这种现象称为视差。现象称为视差。十字丝十字丝目镜目镜物像物像2-3 2-3 水准仪的使用水准仪的使用3. 3. 瞄准水准尺瞄准水准尺视差产生的原因：视差产生的原因：目目标成象平面与十字丝分标成象平面与十字丝分划板平面不重合划板平面不重合。消除视差的方法：消除视差的方法：仔仔细物镜、目镜对光，直细物镜、目镜对光，直到两平面重合。到两平面重合。 十字丝十字丝目镜目镜物像物像十字丝十字丝目镜目镜物像物像2-3 2-3 水准仪的使用水准仪的使用4. 4. 精平与读数精平与读数 符合气泡居中，视线水平，开始读数。符合气泡居中，视线水平，开始读数。读数直读读数直读c

11、mcm，估读，估读mmmm。如。如1.328 1.328 四位数，四位数，单位为米。或单位为米。或13281328，单位为毫米。，单位为毫米。注意：注意：每次读数前，符合气泡均须符合。每次读数前，符合气泡均须符合。 2-4 2-4 水准测量的外业水准测量的外业1. 1. 水准点水准点1.1 1.1 定义定义 固定的、已知高程的点称为水准点。固定的、已知高程的点称为水准点。记作：记作：Bench Mark Bench Mark 简称简称BMBMBM2-4 2-4 水准测量的外业水准测量的外业1. 1. 水准点水准点1.2 1.2 分类分类永久性水准点：永久性水准点：国家级水准点或建筑工地国家级水

12、准点或建筑工地基准点。基准点。临时性水准点：临时性水准点：不需要长期保存的水准点。不需要长期保存的水准点。 2-4 2-4 水准测量的外业水准测量的外业2. 2. 水准路线的种类水准路线的种类 附合水准路线附合水准路线 闭合水准路线闭合水准路线 支水准路线支水准路线 水准网水准网BM1BM2BMA1234BMB122-4 2-4 水准测量的外业水准测量的外业3. 3. 水准测量的实施水准测量的实施 如图所示。已知如图所示。已知H HA A，求，求H HB B。2-4 2-4 水准测量的外业水准测量的外业3. 3. 水准测量的实施水准测量的实施 因因h hABAB较大，且较大，且ABAB之间距离

13、较远，或其之间距离较远，或其它因素，使设一站不能测出它因素，使设一站不能测出h hABAB，而必须设，而必须设置置n n站仪器才能将站仪器才能将H HA A传递到点传递到点B B，算出，算出H HB B。2-4 2-4 水准测量的外业水准测量的外业3. 3. 水准测量的实施水准测量的实施 观测步骤如下：观测步骤如下： 在离在离A A点点200200米米处选一点处选一点1 1； 在在A A、1 1中间安置水准仪，测得中间安置水准仪，测得A A、1 1所所立水准尺的读数为立水准尺的读数为a a1 1、b b1 1，并作好记录，并作好记录（如后面表中所记）；（如后面表中所记）； 2-4 2-4 水准

14、测量的外业水准测量的外业观测步骤：观测步骤： 1 1点的尺不动，点的尺不动，A A点的尺向前移，重复第点的尺向前移，重复第步，找出步，找出2 2点，将仪器移至点，将仪器移至1 1、2 2两点中间，两点中间，测得测得a a2 2和和b b2 2； 同法测至同法测至B B点。点。其中，其中，1 1、2 2、3 3等点，既有前视，又有后视，等点，既有前视，又有后视，称为称为转点转点。转点的作用是：传递高程转点的作用是：传递高程。 2-4 2-4 水准测量的外业水准测量的外业3. 3. 水准测量的实施水准测量的实施观测记录与计算观测记录与计算：4443222121111hbahhbahhbahBAnn

15、nhban站，则若有)ABhbah水准测量手薄水准测量手薄日期：日期： 仪器：仪器： 观测：观测：天气：天气： 地点：地点： 记录：记录： 测站测点水准尺读数(m)高差(m)高程(m)备注ab+-A1.4670.34327.35411.3851.1240.28921.8691.6740.92631.4250.9430.213B1.21228.5476.1464.9531.4820.289辅助计算a-b=+1.193HB-HA-1.193h=+1.193三项检核，核！2-4 2-4 水准测量的外业水准测量的外业4. 4. 水准测量的检核水准测量的检核4.1 4.1 计算检核计算检核计算三项检核：

16、计算三项检核：4.2 4.2 测站检核测站检核 变仪器高法变仪器高法 双面尺法双面尺法 测得两次高差之较差在一定值内取均测得两次高差之较差在一定值内取均值。如等外水准测量较差允许值为值。如等外水准测量较差允许值为6mm6mm。 ABHHhba应应2-4 2-4 水准测量的外业水准测量的外业4. 4. 水准测量的检核水准测量的检核4.3 4.3 成果检核成果检核 即检查测量最终成果是否达到精度要求。即检查测量最终成果是否达到精度要求。 闭合差与闭合差限差概念闭合差与闭合差限差概念闭合差：闭合差：即观测高差与理论高差之差，用即观测高差与理论高差之差，用f fh h表示。表示。理测hhfh2-4 2

17、-4 水准测量的外业水准测量的外业4. 4. 水准测量的检核水准测量的检核4.3 4.3 成果检核成果检核 闭合差与闭合差限差概念闭合差与闭合差限差概念闭合差限差：闭合差限差：高差闭合差允许的最大值，亦高差闭合差允许的最大值，亦称允许闭合差，用称允许闭合差，用f fh h容容表示。表示。2-4 2-4 水准测量的外业水准测量的外业4. 4. 水准测量的检核水准测量的检核4.3 4.3 成果检核成果检核 mmmm L L以以kmkm为单位的距离为单位的距离（支水准路线取单程距离）（支水准路线取单程距离）或或 mm nmm n测站数（支水准路线测站数（支水准路线取单程测站数）取单程测站数）检核检核

18、：若，：若， 则成果合格，否则应检则成果合格，否则应检查原因，必要时重测。查原因，必要时重测。 Lkfh1容nkfh2容容hhff2-4 2-4 水准测量的外业水准测量的外业4. 4. 水准测量的检核水准测量的检核 4.3 4.3 成果检核成果检核 闭合差计算闭合差计算附合水准路线附合水准路线 f fh h=h=h测测-h-h理理=h=h测测-( H-( H终终-H-H始始 ) )BM1BM22-4 2-4 水准测量的外业水准测量的外业4. 4. 水准测量的检核水准测量的检核 4.3 4.3 成果检核成果检核 闭合差计算闭合差计算闭合水准路线闭合水准路线 f fh h=h=h测测-h-h理理

19、=h=h测测-0=h-0=h测测BMA12342-4 2-4 水准测量的外业水准测量的外业4. 4. 水准测量的检核水准测量的检核 4.3 4.3 成果检核成果检核 闭合差计算闭合差计算支水准路线支水准路线 f fh h=|h=|h往往|-|h|-|h返返| | BMB122-5 2-5 水准测量的内业水准测量的内业1. 1. 附合水准路线闭合差的计算与调整附合水准路线闭合差的计算与调整 如图所示。已知如图所示。已知H HA A=56.345m=56.345m，H HB B=59.039m=59.039m及图上所注观测数据，试进行内及图上所注观测数据，试进行内业计算。计算步骤如下：业计算。计算

20、步骤如下： 0.8km121.3km181.1km130.7km11+2.785m-4.369m+1.980m+2.345m2-5 2-5 水准测量的内业水准测量的内业1. 1. 附合水准路线闭合差的计算与调整附合水准路线闭合差的计算与调整1.1 1.1 计算计算A A、B B两点间的理论高差两点间的理论高差hh理理 hh理理=H=HB B-H-HA A=2.694m=2.694m1.2 1.2 高差闭合差高差闭合差f fh h f fh h=h=h测测-h-h理理=+47mm=+47mm1.3 1.3 精度评定精度评定 因因 |f|fh h|f|fh h容容|=88mm|=88mm，所以成果

21、合格。，所以成果合格。2-5 2-5 水准测量的内业水准测量的内业ihinnfv1. 1. 附合水准路线闭合差的计算与调整附合水准路线闭合差的计算与调整1.4 1.4 闭合差的调整闭合差的调整分配原则分配原则：与闭合差相反符号，与测站数或：与闭合差相反符号，与测站数或距离成正比例分配。距离成正比例分配。设测段高差改正数为设测段高差改正数为v vi i ，则有：，则有：计算检核计算检核：v = -fv = -fh hihiLLfv2-5 2-5 水准测量的内业水准测量的内业5. 5. 计算改正后高差计算改正后高差h h改改 h h改改=h=h测测+v+v计算检核计算检核：hh改改 = h= h理

22、理 = H= HB B-H-HA A6. 6. 计算各点高程计算各点高程H H H Hi+1i+1=H=Hi i+h+hi,i+1i,i+1改改计算检核计算检核：H HA A+h+h改改 = H= HB B 附合水准线路内业计算表附合水准线路内业计算表测段测段点名点名距离距离(km)(km)测站数测站数h(mh(m) )V(mV(m) )H H改改(m)(m)H(mH(m) )1 12 23 34 45 56 67 78 81 1A A0.80.81212+2.785+2.785-0.010-0.010+2.775+2.77556.34556.345P1P159.12059.1202 21.3

23、1.31818-4.369-4.369-0.016-0.016-4.385-4.385P2P254.73554.7353 31.11.11313+1.980+1.980-0.011-0.011+1.939+1.939P3P356.70456.7044 40.70.71111+2.345+2.345-0.010-0.010+2.335+2.335B B59.03959.0393.93.95454+2.741+2.741-0.047-0.047+2.694+2.694辅助辅助计算计算fhfh = +47 mm n = 54 -fh/n = +47 mm n = 54 -fh/n = -0.87 mm = -0.87 mm ，因，因|f|fh h|f|fh h容容| | ， 故成果合格故成果合格 mmnfh885412122-5 2-5