项目二高程测量

1、2.1 2.1 水准测量的原理水准测量的原理2.2 2.2 水准仪的认识和使用水准仪的认识和使用2.3 2.3 水准测量的实施方法水准测量的实施方法 项目项目 二高程测量二高程测量2.4 2.4 水准测量内业计算水准测量内业计算2.5 2.5 水准仪的检验与校正水准仪的检验与校正2.6 2.6 水准测量的误差及注意事项水准测量的误差及注意事项2.1 2.1 水准测量的原理水准测量的原理 利用一条水平视线，利用一条水平视线，并借助于竖立在地面点上并借助于竖立在地面点上的标尺，来测定地面上两的标尺，来测定地面上两点之间的点之间的高差高差，然后根据，然后根据其中一点的高程推算出另其中一点的高程推算出

2、另外一点高程的方法。外一点高程的方法。要测算地面上两点间的高差，所依据的就是一条水平要测算地面上两点间的高差，所依据的就是一条水平视线，如果视线不水平，则无法测定两点的高差。视线，如果视线不水平，则无法测定两点的高差。 问题一 如果A点尺的读数比B点尺的读数大，则A、B两个点哪个点的高程高？h hABAB= =a ab b一测站高程计算方法一测站高程计算方法: :H HB B= = H HA A +h+hABAB1 1、高差法：、高差法：H Hi i= = H HA A+ + a a2 2、视线高法：、视线高法：H HB B= = H Hi i -b-b水准测量方向水准测量方向ABAB A A

3、尺尺后视尺，后视尺， 读数读数a a后视读数后视读数 B B尺尺前视尺，前视尺， 读数读数b b前视读数前视读数 测站：每安置一次仪器，观测两点间的高差称为一个测站 问题二 在水准测量中设A为后视点,高程为60M，测得后视读数为1.124m； 测得前视点B、C读数分别为1.428m、1.465,则B、C点的高程分别为？前视高程前视高程+ +前视读数前视读数= =后视高程后视高程+ +后视读数后视读数望远镜望远镜水准器水准器基座基座 根据水准测量的原理根据水准测量的原理, ,水准仪的主要作用是精确地提供水准仪的主要作用是精确地提供一条水平视线，并能照准水准尺进行读数一条水平视线，并能照准水准尺进

4、行读数. .因此水准仪主要因此水准仪主要由望远镜、水准器和基座三部分组成。由望远镜、水准器和基座三部分组成。1 1、望远镜、望远镜望远镜主要由物镜、目镜及十字丝分划板组成望远镜主要由物镜、目镜及十字丝分划板组成 视准轴视准轴CCCC：物镜光心与十字丝交点的连线物镜光心与十字丝交点的连线 作用作用: :提供一条水平视线提供一条水平视线 望远镜成像光路系统望远镜成像光路系统 中丝：读数基准中丝：读数基准上丝下丝竖丝中丝 望远镜的十字丝望远镜的十字丝 竖丝：照准目标竖丝：照准目标视距丝：测定视距视距丝：测定视距 2 2、 水准器水准器 水准器是用来指示水准仪的视准轴是否水准器是用来指示水准仪的视准轴

5、是否水平或竖轴是否铅垂的一种装置，水准器依水平或竖轴是否铅垂的一种装置，水准器依形状分为形状分为圆水准器圆水准器和和管水准器管水准器。 当气泡居中时当气泡居中时, ,圆水准轴圆水准轴就处于铅垂位置，仪器粗平。就处于铅垂位置，仪器粗平。1) 1) 圆水准器圆水准器圆水准轴：通过零点和球心的连线圆水准轴：通过零点和球心的连线LLLL 气泡中心从零点向任意方气泡中心从零点向任意方向移动向移动2 2mmmm时时, ,圆水准器轴所倾圆水准器轴所倾斜的角度，斜的角度，称为圆水准器分划称为圆水准器分划值值， DSDS3 3水准仪的分划值一般水准仪的分划值一般为为8/2mm8/2mm。 2) 2) 、管水准器

6、、管水准器 通过零点的切线称为水准管轴，用通过零点的切线称为水准管轴，用LLLL表示表示 当气泡居中时，当气泡居中时，管水准轴管水准轴（视准轴）（视准轴）就处于水平位置，仪就处于水平位置，仪器精平。器精平。 管水准器管水准器分划值分划值为为2020/2mm/2mm。水准管符合棱镜系统水准管符合棱镜系统: : 为了提高人眼观察水准管气泡居中的精为了提高人眼观察水准管气泡居中的精度度, ,在水准仪水准管的上方安装一组棱镜，借在水准仪水准管的上方安装一组棱镜，借助于棱镜的反射作用助于棱镜的反射作用, ,把气泡两端的影像折射把气泡两端的影像折射到望远镜旁的观察窗内到望远镜旁的观察窗内, ,当气泡两端的

7、像对合当气泡两端的像对合成一圆弧时成一圆弧时, ,表示气泡居中。表示气泡居中。 3 3、基座、基座u基基座的作用是支撑仪座的作用是支撑仪器上部，并通过中心器上部，并通过中心螺旋与三角架连接。螺旋与三角架连接。u基座主要由轴座、脚基座主要由轴座、脚螺旋、三角压板和底螺旋、三角压板和底板构成。板构成。u基座上的脚螺旋用于基座上的脚螺旋用于调节圆水准气泡调节圆水准气泡( (初初平）。平）。望远镜望远镜基座基座三脚架三脚架V VV V水准器水准器物镜物镜目镜目镜圆水准器圆水准器管水准器管水准器水平制动螺旋水平制动螺旋脚螺旋脚螺旋准星准星照门照门校正螺丝校正螺丝微倾式水准仪的外观图片：微倾式水准仪的外观

8、图片：物镜调焦螺旋物镜调焦螺旋脚螺旋脚螺旋水平微动螺旋水平微动螺旋目镜调焦螺旋目镜调焦螺旋微倾螺旋微倾螺旋三脚架三脚架符合气泡观察窗符合气泡观察窗微倾式水准仪外观图片微倾式水准仪外观图片标准水准尺为一对双面尺，长度为标准水准尺为一对双面尺，长度为3m3m其中其中:A:A尺和尺和B B尺黑面尺黑面0-3m; 0-3m; A A尺红面尺红面4.6874.687-7.687m, -7.687m, B B尺红面尺红面4.7874.787-7.787m-7.787m。由两节以上套接而成，可以伸缩，长度有由两节以上套接而成，可以伸缩，长度有3m3m和和5m5m两种。塔尺一般为双面刻划，尺底两种。塔尺一般为

9、双面刻划，尺底为零刻划，尺面刻划为黑白格相间，每格为零刻划，尺面刻划为黑白格相间，每格宽度为宽度为1cm1cm或或0.5m0.5m，分米处有数字注记。，分米处有数字注记。塔尺塔尺双面尺双面尺生铁铸成，一般为三角形，上部中央有一凸起生铁铸成，一般为三角形，上部中央有一凸起的半圆球体，下部有三个支脚。的半圆球体，下部有三个支脚。作用：转点处放置尺垫，防止水准尺下沉。作用：转点处放置尺垫，防止水准尺下沉。尺垫尺垫连接螺旋连接螺旋伸缩螺旋伸缩螺旋脚尖脚尖架头架头 首先，松开三角架腿的伸缩螺旋，将架头提升首先，松开三角架腿的伸缩螺旋，将架头提升到合适的高度；然后拧紧伸缩螺旋，再张三脚架，到合适的高度；然

10、后拧紧伸缩螺旋，再张三脚架，目估使架头大致放平；最后用中心螺旋将水准仪安目估使架头大致放平；最后用中心螺旋将水准仪安置在三脚架头上。置在三脚架头上。n 粗略整平粗略整平n 瞄准水准尺瞄准水准尺n 精确整平精确整平n 读数读数 2.2.3 2.2.3 微倾水准仪的技术操作微倾水准仪的技术操作1.1.粗平粗平: :目的是使仪器竖轴大致铅垂，目的是使仪器竖轴大致铅垂，视准轴粗略水平。视准轴粗略水平。注意：注意：调节三个脚螺旋使圆水准器气泡居中，气调节三个脚螺旋使圆水准器气泡居中，气泡移动的方向始终与左手大拇指的运动方向一致。泡移动的方向始终与左手大拇指的运动方向一致。 1233123122 2、瞄准

11、、瞄准n 目镜调焦：转动目镜调焦螺旋使十字丝清晰目镜调焦：转动目镜调焦螺旋使十字丝清晰n 粗略瞄准：转动望远镜瞄准水准尺粗略瞄准：转动望远镜瞄准水准尺n 精确瞄准：转动物镜调焦螺旋使目标清晰精确瞄准：转动物镜调焦螺旋使目标清晰 瞄准水准尺注瞄准水准尺注意意 必须消除视差！必须消除视差！视差视差是精确瞄准后，眼睛在目镜前上下微动，是精确瞄准后，眼睛在目镜前上下微动，若发现十字丝横丝在水准尺上的位置也随之若发现十字丝横丝在水准尺上的位置也随之移动，这种现象称为视差。移动，这种现象称为视差。视差产生的原因视差产生的原因是水准尺通过物镜组所成的是水准尺通过物镜组所成的影像与十字丝平面不重合。影像与十字

12、丝平面不重合。n 先转动目镜调焦螺旋，使十字丝最清晰，先转动目镜调焦螺旋，使十字丝最清晰， 称为称为“目镜调焦目镜调焦”；n 然后转动物镜调焦螺旋，使目标像最清然后转动物镜调焦螺旋，使目标像最清 晰，称为晰，称为“物镜调焦物镜调焦”；n 最后眼睛上下稍微移动，如果没有发现最后眼睛上下稍微移动，如果没有发现 目标和十字丝之间有相对位移，则视差目标和十字丝之间有相对位移，则视差 消失。消失。望远镜对准天空望远镜对准天空( (或明亮背景或明亮背景) )旋转旋转目镜调焦目镜调焦螺旋，螺旋，使十字丝分划板清晰。使十字丝分划板清晰。望远镜对准标尺，旋转望远镜对准标尺，旋转物镜调焦物镜调焦螺旋，使标尺像清晰

13、。螺旋，使标尺像清晰。3 3、 精平精平微倾螺旋微倾螺旋在每次读数之前，都应注视符合水准气泡观测窗，转动微在每次读数之前，都应注视符合水准气泡观测窗，转动微倾螺旋使水准管气泡居中，即符合水准器的两端气泡影像倾螺旋使水准管气泡居中，即符合水准器的两端气泡影像对齐，只有当气泡已经稳定不动而又居中的时候，水准管对齐，只有当气泡已经稳定不动而又居中的时候，水准管轴才处于水平，视准轴亦水平，即轴才处于水平，视准轴亦水平，即提供了一条水平视线提供了一条水平视线。4.4.读数（从小向大读）：读数（从小向大读）：在视线水平时，用望远镜在视线水平时，用望远镜十字丝的横丝在尺上读数十字丝的横丝在尺上读数，步骤如下

14、：，步骤如下： 使用水准尺前一定要认清刻划特点使用水准尺前一定要认清刻划特点 n 先估读先估读mmmm位位n m m位与位与dmdm位直读标尺上的数字位直读标尺上的数字n cm cm位通过数格子读出位通过数格子读出n 将以上所有数值相加将以上所有数值相加03170317047704775004500452645264 自动安平水准仪没有水准管与微倾螺旋自动安平水准仪没有水准管与微倾螺旋2.2.4 2.2.4 自动安平水准仪的技术操作自动安平水准仪的技术操作2.3 2.3 水准测量的实施方法水准测量的实施方法 2.3.1 2.3.1 水准点水准点 用水准测量方法测定时，高程达到一定精度的高程用水

15、准测量方法测定时，高程达到一定精度的高程控制点，称为水准点。控制点，称为水准点。 转点转点( (TPTP或或ZDZD):):设置的临时点（如果不稳固，上面放置尺垫），起到传递高程的作用。 测段：测段：测定两水准点高差所需测站的总和。连续水准测量高程计算公式：h1=a1b1， h2=a2b2， h3=a3b3，hn=anbn；hAB= h1 h2 h3 hn=h；hAB=aib；HB= HA +hAB2.3.2 施测方法施测方法n 高差有正负性：上坡为正，下坡为负；n 观测有顺序性：先后视，后前视，按同一个 方向测量下去；n 高程有传递性：任意点的高程等于已知点的 高程加上两点之间高差总和。A

16、AB B1.4441.444 1.3241.324TP2TP21.8221.822 0.8760.876TP3TP3TP4TP41.8201.8201.4351.435 1.4221.4221.3041.304前进方向前进方向1.1341.1341.6771.677TP1TP11 12 23 360.13360.13359.59059.59059.71059.71060.65660.6561.1341.134A A1.6771.677-0.543-0.543TP1TP1TP1TP11.4441.4441.3241.324+0.120+0.1201.8221.8220.8760.876+0.94

17、6+0.946TP2TP2TP2TP2TP3TP3A 1.134A 1.134TP1 1.677 TP1 1.677 -0.543-0.543TP1 1.444 TP1 1.444 TP2 1.324 TP2 1.324 +0.120+0.120TP2 1.822 TP2 1.822 TP3 0.876 TP3 0.876 +0.946+0.946TP3 1.820TP3 1.820TP4 1.453 TP4 1.453 +0.367+0.367TP4 1.422TP4 1.422B 1.304B 1.304 +0.118+0.11860.13360.13359.59059.59059.710

18、59.71060.65660.65661.02361.02361.14161.1411 12 23 34 45 5检核检核计算计算 7.6427.6426.6346.6341.0081.008a- a- b=1.008b=1.008h=1.008h=1.008H HB B-H-HA A=1.008=1.008 3 3BMBMA ABMBMB B 1 1 2 2附合水准路线：附合水准路线：f fh h=h hi i( (H H终终 H H起起) )1 1BMBM1 12 23 34 4n闭合水准路线闭合水准路线闭合水准路线：闭合水准路线：f fh h=h hi i0=0=h hi in支水准路线

19、支水准路线BMBMA A 1 12 2支水准路线：支水准路线：f fh h=h h往往h h返返 普通水准测量的成果处理就是当外业观测的高差闭合差在容许范围内时，所进行的高差闭合差调整。 2.4 2.4 水准测量内业计算水准测量内业计算 因为外业观测的数据总是含有误差，所以在外业手簿中计算的高程必然不是正确的结果。当测量数据在允许精度范围内时，所观测的数据有效，但是需要对观测值进行改正，由此计算的高程才是正确的。分配原则及方法：分配原则及方法： 高差闭合差调整原则是以水准路线的测段站数高差闭合差调整原则是以水准路线的测段站数或测段长度成正比，将闭合差反号分配到各测段或测段长度成正比，将闭合差反

20、号分配到各测段上，并进行实测高差的改正计算。上，并进行实测高差的改正计算。 高差闭合差允许值高差闭合差允许值f fh h允允：hiifLLVhiifnnV 山地山地f fh h允允= =12 (mm)12 (mm)（n16/km)n16/km)nf fh h f fh h允允时，可以分配高差闭合差时，可以分配高差闭合差 高差改正数高差改正数 V Vi i公式：公式： 平坦地区平坦地区 f fh h允允= =40 (mm)40 (mm)L BMA和BMB为已知高程水准点，箭头为水准测量前进方向，路线上方的数字为测得的两点间的高差，路线下方数字为该段路线的长度，试计算待定点1，2，3点的高程。2.

21、4.12.4.1附合水准路线内业计算附合水准路线内业计算1. 计算闭合差2. 判断闭合差是否超限3. 计算各测段观测高差的改正数5. 计算各测段的改正后的高差6. 计算各点的高程值4. 检查闭合差是否分配完ABhHHhhhf321容许hhffhfviihiihinnfLLfviiivhh21211hHHhHHA；h2AB2h1h31 附合水准路线成果计算步骤：附合水准路线成果计算步骤：计算高差闭合差计算高差闭合差f fh h ，限差，限差f fh h允允: :nf fh h= = h hi i( (H HB B H HA A) =4.330-(49.579-45.286)=0.037m=37m

22、m) =4.330-(49.579-45.286)=0.037m=37mmnf fh h f fh h允允 ，可以分配闭合差，可以分配闭合差: :7.47.4+4.330+4.330-0.037-0.037+4.293+4.293-0.008-0.008-0.011-0.011-0.008-0.008-0.010-0.0102.3232.3232.8022.802-2.252-2.252+1.420+1.42047.60947.60950.41150.41148.15948.159n fh允允=40 =40 =109mmL7.4备备 注注+2.694+2.694 0.047 0.047+2.7

23、41+2.7415454+2.335+2.335 0.010 0.010+2.345+2.34511114 4+1.969+1.969 0.011 0.011+1.980+1.98013133 34.3854.385 0.016 0.0164.3694.36918182 239.03939.039+2.775+2.775 0.010 0.010+2.785+2.7851212BMBM1 1BMBM2 2BMBM3 3BMBMB B1 1高程（高程（m m）改正后的改正后的高差（高差（m m）改正数改正数(m)(m)实测高差实测高差(m)(m)测站数（测站数（个）个）测点测点测段测段编号编号ih

24、innfV39.12039.12034.73534.73536.70436.704f fh h=h h ( (H HB B H HA A)=2.741 )=2.741 2.694=+0.047=47(mm)2.694=+0.047=47(mm)36.34536.345BMBMA A12 =88(mm); 12 =88(mm); f fh h f fh h允允n2.4.2 2.4.2 闭合水准路线成果计算闭合水准路线成果计算高差闭合差计算高差闭合差计算：n 闭合水准路线：闭合水准路线：f fh h=h hi i0=0=h hi in 支水准路线：支水准路线：f fh h=h h往往h h返返2.

25、4.3 2.4.3 支水准路线成果计算支水准路线成果计算高差闭合差计算高差闭合差计算：2.5.1 水准仪的主要轴线及应满足的条件水准仪的主要轴线及应满足的条件n 圆水准器轴圆水准器轴L LL L仪器的竖轴仪器的竖轴VVVVn 十字丝分划板的横丝十字丝分划板的横丝竖轴竖轴VVVV；n 水准管轴水准管轴LLLL视准轴视准轴CCCC。CCLLVVLL2.5.2 2.5.2 水准仪主要部件的检验和校正水准仪主要部件的检验和校正1 1、圆水准器轴的检验和校正、圆水准器轴的检验和校正n 旋转脚螺旋圆水准气泡居中；n 仪器绕竖轴旋转180，气泡中心偏离圆水准器零点时，n 旋转脚螺旋调整气泡偏移量的一半。n

26、松开圆水准器固定螺丝，n 旋转圆水准器校正螺丝气泡中心移到圆水准器零点 。2.十字丝横丝的检验与校正十字丝横丝的检验与校正用螺丝刀松开十字丝环的三个固定螺丝，用螺丝刀松开十字丝环的三个固定螺丝，再转动十字丝环，调整偏移量，直到满足再转动十字丝环，调整偏移量，直到满足条件为止，最后拧紧该螺丝，上好外罩。条件为止，最后拧紧该螺丝，上好外罩。3.管水准器的检验与校正管水准器的检验与校正首先用拨针松开水准管左右校正螺丝（水准管首先用拨针松开水准管左右校正螺丝（水准管校正螺丝在水准管的一端），用校正针拨动水校正螺丝在水准管的一端），用校正针拨动水准管上、下校正螺丝，拨动时应先松后紧，以准管上、下校正螺丝，拨动时应先松后紧，以免损坏螺丝，直到气泡影像符合为止。免损坏螺丝，直到气泡影像符合为止。水准测量的误差来源主要包括仪器误差、观测误差、水准测量的误差来源主要包括仪器误差、观测误差、外界条件的影响。外界条件的影响。 2.6 水准测量的误差及注意事项水准测量的误差及注意事项2.6.12.6.1仪器误差仪器误差1. 1. 仪器校正后的残余误差仪器校正