水准测量毕业论文

1、水准测量毕业论文和设备，来完成障碍物的跨越测量。本文对直接法、水准仪法、经纬仪法和GPS水准四种方法进行了论述，并以朝天门跨江（长江）观测数据为例，对测距三角高程法整个计算过程作了详细的讲述。关键词：跨河水准、倾斜螺旋法、经纬仪倾角法、测距三角高程法 前 言水准测量以其短视线和前、后视线等距以及时空对称的测量方式，排除或削水准路线时，应尽量避免通过江河、湖塘、宽沟、山谷等障碍物。当不得已而必水准测量基本一致，需要采取特殊的方法和设备，完成跨越障碍物的测量。 2.1 直接法当一、二等水准路线上的障碍物宽度不超过 100m 时，前、后视均以障碍物不超过 1.5mm 时，取用两次观测结果的中数。2.

2、2水准仪法水准仪法又可分为光学测微法和倾斜螺旋法两种。2.2.1光学测微法障碍物宽度超过100m，而不超过500m时，使用一台水准仪（若用两台水准划值，求得两岸高差。2.2.2倾斜螺旋法障碍物超过500m或水准仪测微器的分辨能力不能有效识别远标尺的觇板移动，且障碍物宽度不超过1500m时，使用两台水准仪对向观测，用倾斜螺旋或气差。2.3经纬仪法经纬仪法又可分为经纬仪倾角法和测距三角高程法。2.3.1经纬仪倾角法障碍物的宽度超过1500m，或使用水准仪跨越测量有困难，且障碍物宽度不超过3500m的微小倾角，计算水平视线位置，求出两岸高差。2.3.2测距三角高程法障碍物两端设站的高度差超过仪量测测

3、站至标志的距离，计算两岸高差。2.4 GPS水准测量法障碍物宽度不超过3500mGPS接收机和水准仪分别测定两岸点位的大地高差和同岸点位的水准高差，求出两岸的高程异常和两岸高差。微器的量程较为有利。 这里仅以跨越江河为例叙述。3.1 场地选定（1）在河流最窄处布设场地，可以使得跨越视线减至最短，有利于保证足 3/2 次作量。（2）跨河视线不要通过草地、沙滩的上方。两岸由仪器至水边的距离应大致相等，地貌、植被也应相似，仪器位置尽量选在开阔通风之处，不应靠近墙壁及土、石、砖堆等。每一端的折光差，取决于最接近仪器的那一段距离上的大气垂直温度梯度。如果视线一端是在干沙地的上方通过，另一端是在水面上通过

4、，系统性误差。（3）两岸设置仪器、标尺处的高度应大致相等，高差一般不要超过2m。最低视线距水面的高度应不低于 2m。视线长大于 500m 时，应不低于 4 S m（S是以 km 得知，视线在水面上方的折光系数随视线高度减小。3.2 场地布设（1）在选定的场地上，两岸的仪器位置和立尺点应构成对称图形，例如狭两相等，每岸短视线的长度为 10m20m。若跨河视线较短，只用一台水准仪观测时，也可以采用“之”字形布设，使两岸跨河视线重合，这种图形简便易行。误差得以最大限度地抵消。跨河水准测量的仪器位置和立尺点构成的图形如下所示。图岸的过程中，i 角变化 1时，对于1000m 长的跨河高差中数就会变动 2

5、.5mm。对向观测中，取同时对向观测值组成一个测回，若两台水准仪的 i 角符号不一致，或数值相差过大， 角变化原因除了外界温调焦镜性能较好的水准仪。选用同一系列中带有垂直度盘自动补偿器的光学经纬仪或电子经纬仪。高度角限制在 1以内，使用测距三角高程法主要的误差仍是垂直角观测误差。1的测角中误差与 310 -4310 -5度匹配合理的测距仪器。可按式（3.1）估算测距仪与经纬仪适宜的匹配参数。(3.1)式中：M ，M 分别为仪器的测距中误差和测角中误差，单位分别为 mm 和。SS ，分别为跨河宽度和跨河视线倾角，单位分别为 mm 和。重点关注提高测角精度。3.3.2 制作照准标志跨河视线超过 1

6、00m 后，标尺分划线不能清晰地分辨时，须适当放大，将放 1000m 灯作为照准标志。照准标志的制作与安置误差不得超过 0.1mm。标尺可以滑动，并能可靠地固定于标尺的任意位置。觇板中央的开口设指标线，标线。算标志线大小的依据。标志线宽 aS/25经纬仪S/15S/3照准标志个数依跨河水准测量方法和跨河视线长度确定，设置一个或两个。1221210015001003500100200021003500光学测微法和 2000m 器的量程，固通常取 60。上、下标志线间的间距计算按式（3.2）计算。d=0.3S(3.2)式中：d 为上、下标志线间距，单位为 m；S 为跨河视线长度，单位为 km。个标

7、志线的上、下边缘与觇标指标线的距离，往返两次测定的差值不应大于0.04mm。3.3.3 标尺点与水准点间的连测准点间进行往返观测，作为每日跨河观测时检测标尺点有无变动的基准。 4.1 观测的环境条件（1）最适宜进行跨河水准观测的环境是阴天，气温变化平缓，仪器和视线后 1h 1h 观测，日落后1h 开始，日出前1h 停止。跨河水准测量的全部测回数，上、下午应各占一半。如有夜间观测，白天与夜间测回数之比应为 1.3：1。据试验数据统计，此种搭配的结果最接近真值。（2）观测宜在有微风且风向与跨河水准观测视线垂直的条件下进行，风力过大或风向是从一岸吹到另外一岸时，以及仪器和标尺不能稳定安置时不应观测。

8、水面有雾或太阳高度过低使远方目标照准困难时也不宜观测。4.2 观测要求（1）观测前半小时将仪器至于露天阴影下，使仪器温度与外界温度趋于一致。两岸间转移测站时，应保持视轴位置不变，尤其在使用水准仪时，要确保调（2）两台仪器作对向观测时，要确保同步进行，尤其是两岸间跨河视线的测结果。（3）跨河水准观测数量以测回为单位。一台仪器在一岸读同岸标尺（近标尺）和对岸标尺（远标尺）的观测构成半测回，两岸完成构成一个单测回。两台同时对测的两个测回，构成一个双测回。由于仪器 i 角不能在单向观测中消除， 角影响能在单向观测值中消除。两台经纬仪对光差的残余影响，对观测的组织安排也有利，可以连续地在一个岸上进行多组

9、、多测回跨河水准观测，充分利用了有利的观测时间，也不作组成双测回的要求。每半测回中对近标尺只读两次，对远标尺的观测则按视线长度读数若干次，以提高观测精度，每读 45 次构成一组读数。测回数和观测组数见表 4.1。表一等二等2468882222468882468868s双测回数的两倍。（4）每日工作开始前，单程检测两岸水准点至标尺点间的高差一次，按检跨河水准观测。对标尺点的选择与设置，要求稳定、安全。500m以上宽度的跨河水准测量，至少须耗费3天时间，故应避免中途因标尺点变动而返工。（5）两岸进行的上、下半测回观测，即为往、返方向测量，仪器调岸时，尺调岸。为保持最后去用的测回数中上、下午的观测各

10、占一半，在需要重测时，除了要求整测回重测外，还要注意观测时段也须满足要求。4.3观测方法4.3.1 光学测微法（1）在测站整平水准仪，照准近标尺（本岸标尺）的基本分划线进行两次读数。的位置读数，记入手薄。五次读数间的互差，不得超过S/100 mm（S为跨河视线长度，单位为m）回。下半测回观测顺序是先观测对岸远标尺，再观测本岸近标尺。不适宜进行跨河水准测量。4.3.2 倾斜螺旋法（1）整平水准仪后，观测近标尺，按光学测微法对基本分划线进行两次读（2）使测微器居于量程中央位置并固定（在对远标尺的观测过程中保持不倾斜螺旋分划鼓或符合水准器两端的数值（对于只能读倾斜螺旋分划鼓的水准读数差，不应大于2，

11、用倾斜螺旋分划鼓测得的四次水平位置读数互差，不应大于 0.8。若超过限差，须立即重测全组观测值。仪同时对向观测的两个测回，构成一个双测回。每测回观测前，应检查觇板是否滑动，核对觇板指标线在标尺上的读数。4.3.3 经纬仪倾角法（1）整平经纬仪，先在盘左位置照准近标尺，读取水平视线上、下两标尺分划线的垂直角（或天顶距）两次，再在望远镜盘右位置，对上、下分划线观测3。（2）观测远标尺，先在盘左位置用中丝照准对岸上、下标志线各四次，每次找准后，重新置平垂直度盘指标水准器，读取垂直角。再在盘右位置，按照相进行其余各组的观测。各组算得的同一标志线的垂直角互差不应大于 4。其间应间歇 15min 左右，以

12、使各测回的观测环境多样化，保持观测值的独立性。每测回间应核对觇板指标线在标尺上的读数。4.3.4 测距三角高程法配置方面予以适当强化，增加了2 条观测视线，仪器和标尺的图形配置如图4.1所示。图各等级边的往返测量可以是上、下午时段也可以是不同白天的时段。 注意事项仪或反射镜在对向太阳的情况下作业。仪器测距时应暂停无线通话，以免干扰。上晃动，或人在测线上走动。仪器安置后，仪器站和反射镜站不准离人，应时时措施。 气象元素的测定空气的干温和湿温后计算而得到。m 以上；在高标上于仪器。湿球适量加蒸馏水，通风2 min后方可读数。读数时应面对迎风、扶手远离温度传感头处，屏住呼吸，平视快速读取干、湿温度。

13、风力大于三级时要加防风罩。气压表应稳妥地置于仪器附近的遮阳处，注意：温度、气压读数应为仪器表示值加修正值。大气温度和气压值，求其平均值。在两次测距时间超过2min时，还应在观测时间始、末各测定一次大气温度和气压值并求其平均值。若在500m以内较平坦的形地物复杂，高差较大，距离大于1km时也应两端测取大气温度和气压值并求其平均值。对于工作频率在微波段的变化时（干、湿温度大于1C、气压大于2 hPa），应立即输入新值，再测距离。同岸测站点间的距离AB和CD，一般可以用钢尺直接丈量平距，丈量时应使钢尺保持水平，两端拉紧时读数，点上应架设垂球，严格对中，并保持稳定。往返各读三次，三次测定的距离互差和往

14、返测距中数之差，均不大于3mm。若无钢尺，也可以用测距仪测定。使用测距精度不低于级的电磁波测距仪，测定短边AB，CD只需在一个时段内往、返两个测回，往返测距离差不超过3mm，而长边AC，AD，BC，BD的要求见表4.2。表 往2返2一二46 ）11 ）至1mm，两次高度量取之差不超过3mm。（2）垂直角观测观测程序 在点设站，在点设置标尺，两岸同时观测本岸近标尺，得到和 。再同步观测对岸远标尺，测定 和。ABCDADCB A点仪器与B点标尺不动，将C点仪器迁至D点，D点标尺迁至C点。两岸仪器同步观测对岸远标尺，测定 和AC。DB D点仪器与C点标尺不动，观测本岸近标尺，测得，此时将A点仪DC器

15、迁至B点，B点标尺迁至A点。然后两岸仪器同步观测对岸远标尺，测定和 。DABC B点仪器与A点标尺不动，观测本岸近标尺，测得 ，此时将D点仪BA器重新迁至C点，接着两岸仪器同步观测对岸标尺，测定 和 。最后C点BD CA再次观测本岸近标尺，第二次测得 。至此第一个仪器位置观测结束，两台仪CD器各完成四个单测回。观测方法 线为目标，在盘左和盘右位置，对该分划的上、下边缘分别照准读数2次，同一位置的读数不超过3时，取用中数。 远标尺的垂直角观测，以标尺上的觇标标志或标灯进行测定。每组观测于3。当采用电子经纬仪（如T-2000以上高精度的仪器）观测垂直角时，因为它的自动整平精度达到1，有效地消除了由

16、于残余的竖轴倾斜对垂直角零位差的影响，观测的组数可以减半。当采用上、下觇板观测时，盘左依次照准上觇板标志、下觇板标志，盘右按相反次序照准下、上觇板标志。照准和读数方法与单觇板观测相同。上、下标志垂直角分别计算高差。各测回垂直角观测的限差要求如下每一条边的垂直角测定后，立即按观测程序依次进行其余三条边的垂直角观测。每组观测前，应重新将觇板指标中心精确对准标尺分划线中央。每条边观读数，于现场记录在垂直角观测记录手簿上。每一个仪器位置的观测完成后，观测员、仪器、标尺应相互调岸，按相同（3）同岸两测站点间高差的测定若使用水准仪，可以将 或 作为一个测站，按照同等级水准测量要求进行往、返观测。若使用经纬

17、仪，将其架设在AB 间中点上，距离差不大于0.5m。按经纬仪倾角法对 A 点和 B 点进行观测，求出高差h 而后进行返测。往返测得高差之差应AB不超过同等级水准测量测站高差之差的限差。CD 间高差按照同样的方法进行观测。此作为检测和计算测站点仪器高的基准。如确信 A、D 点水准标石稳定，观测过程中可不进行检测。只应在结束时进行一次检测。若检测超限，应沿路线再检测一个测段。如证明水准标石无变动，则所测成果采用。若标石变动，应加固水准标石后重新进行跨河水准观测。 跨河水准测量的数据及其环境条件的数据，如时间、温度、天气、风向和风显偏差，即使在限差内，也应分析其产生的原因，以便于及时采取预防措施，防

18、止不合格成果的出现。数中数减去远标尺的读数中数。其余方法尚需作些间接计算。5.1 倾斜螺旋法的高差计算近标尺水平读数 b 是取两次读数的中数。远标尺水平读数 A 的计算示意图如下。图 A 值的计算与视线长度无关。A 的计算公式如下(5.1)式中：为下标志中心在标尺上的读数，单位为 m；为下标志偏离水平视线的距离，单位为 m；axl为上、下标志线间的间距，单位为 m；C 为光学测微器在平行玻璃板垂直位置时的读数，单位为 m。两岸高差h b A5.2 经纬仪倾角法的高差计算近标尺水平读数 b 和远标尺水平读数 A，均由对水平视线上、下两个标志的倾角算出，与视线长度无关。a图 b 值与 A 值的计算

19、方法相同。下式以 A 值为例进行计算。(5.2)式中：a为下标志中心在标尺上的读数，单位为 m；x为下标志偏离水平视线的距离，单位为 m；为下标志线的倾角，单位为()；为上标志线的倾角，单位为()；l为上、下标志线间的间距，单位为 m；两岸高差h b A5.3 测距三角高程法的高差计算方法。近标尺水平读数b 不能与标尺分划面相交时，采用与远标尺相同的观测和计算方法。远标尺水平读数 A，根据照准标志中心的垂直角和水平距离计算。b 和 A 的测量方法相同，以一个照准标志的高差计算为例，如图 5.3 所示。a221ACBl2图 B 点至 C 点的高差(5.3)式中：a m；1a m；2为近标尺照准标

20、志的垂直角，单位为()；为远标尺照准标志的垂直角，单位为()；l12为近标尺至经纬仪的水平距离，单位为 m；为远标尺至经纬仪的水平距离，单位为 m。1l2另一标志的计算方法与此相同。设置两个或多个标志的目的是提高测量精度，也可以检验粗差。可以看出，半侧回算出的两岸高差，含有视准轴误差、地球弯曲差、大气折标尺点间高差中数，按往、返方向不同符号同一数值分别加入跨河测段高差中。影响。有研究资料表明，在相距1400m 的两点间，垂线偏差变化可能达到6以数u 按式（5.4）计算U Uu (U )S / AB2M式中：U ，U 分别为 A，B 点在 AB BAU 是在 AB MS 是 A，B 两点间的距离

21、，单位为 m。ABU U实测的资料算出，(U ) 1.4 1400m 9.7mmMAB2的误差，这项误差不会在上、下半测回的高程中数中消除。5.4 跨河水准测量成果的验算跨河水准测量是以每个测回为高差的计算单元，只检验高差间不符值和图形闭合差两项误差，各项中误差只作资料留用，不设限差。（1）测回间的高差不符值采用的各测回高差间的互差dH ，不应大于式(5.5)计算的限差。dH 4M NS(5.5)式中：M 为每千米水准测量的偶然中误差限值，单位为 mm；N 为两台水准仪对向观测组成的双测回个数。若不能组成双测回时，以单测回数计。S 为跨河视线长度，单位为 km。要求”的原则，即满足式（5.6）

22、(5.6)式中：M 为全部测回高差中数的中误差，单位为 mm；M 为一测回的高差中误差，单位为 mm；HN 为总测回数；M 为相应等级的水准测量每千米偶然中误差，单位为 mm；S 为跨河视线长度，单位为 km。任意两测回高差之差的极限误差为 3 2M NS 4M NS限(5.7)（2）图形闭合差采用大地四边形布设跨河水准测量时，各边的观测高差构成三个独立闭合环。同一时段观测的各环线闭合差不应大于式(5.8)计算的限差。W 6M S限W(5.8)式中：M 为每千米水准测量的全中误差，单位为 mm；WS 为跨河视线长度，单位为 km。差过大的观测值。求出每个时段的全中误差m M / n M L时H

23、W(5.9)式中：m 为每时段高差的全中误差，单位为 mm；时M 为一测回的高差中误差，单位为 mm；H为每时段的测回数，平均为四个单测回；nM 为每千米水准测量的全中误差，单位为 mm；WL为闭合环线长度，即跨河视线长度的两倍，单位为 km。按每测回高差中数计算的闭合差极限应为W 2M 2nS限W(5.10)法的基础是观测垂直角，角度测量误差和折光差对高差的影响与视线长度或其1.52.0 次幂成正比。实验数据得知，用 T 光学经纬仪进行跨河水准测量的高3差与水准测量测得的相同点间高差之差约为 210 S。上述所规定的测回间高-6 1km 5.5 超限时的重测与取舍（1）测回间高差互差超过限差

24、，可对孤立值重测，若无孤立值应重测一大的分群，而环线闭合差并不超限，可不重测；若有闭合差超限的测回，则重测此呈像清晰的时间进行重测。（2）环线闭合差超限，而测回间互差较小，则以同一时段中各边的测回中数计算闭合差，若仍超限，则重测高差互差较大的测回。 具体计算过程。6.1 仪器高的计算本例中仪器高的测定采用的是经纬仪倾角法，具体计算公式为（1）当水平丝标定在一个分划上时：1.5下 上i 5ah下(6.1)式中：h测站点至立尺点高差，mm；分划上边缘垂直角，度；上分划下边缘垂直角，度。下（2）当水平丝标定在两个分划中间时：(6.2)式中：h测站点至立尺点高差，mm；上分划上、下边缘垂直角中数，度；

25、下分划上、下边缘垂直角中数，度。测距边气象改正（气压、温度修正值）计算测站镜（气象元素 ：B套）气压干温湿温气压气压示值补充附温读数附温改后干温中数干温修正改后干温湿温中数湿温修正改后湿温气压示值补充附温读数附温改后边名温读修修修气读修修修气中数正正正压数正正正压数hPahPahPahPahPahPahPahPahPahPa999.20.60.60.60.60.40.40.40.423.822.823.423.0-0.5-0.5-0.5-0.5999.719.218.019.218.2-0.2-0.2-0.2-0.219.017.819.018.00.0998.6998.61002.01002

26、.5999.2999.7998.4998.41002.01002.51000. C B D B999.80.60.60.60.60.40.40.40.423.821.425.423.8-0.5-0.4-0.5-0.519.718.019.718.5-0.2-0.2-0.2-0.219.517.819.518.3999.0999.131002.1002.281000.1000.998.2998.1271002.01002.51003.01003.0测距边气象改正 PPM 计算干湿Ee朝天门 A朝天门 C 朝天门 C朝天门 A 朝天门 A朝天门 D 朝天门 D朝天门 A 朝天门 B朝天门 C 朝天

27、门 C朝天门 B 朝天门 B朝天门 D 朝天门 D朝天门 B 999.151002.65999.051002.70999.701002.75999.401002.7519.0517.8019.1518.0519.5517.7519.6018.2517.9016.9017.8016.9517.7516.9518.2516.8020.5049219.2496620.3762519.3107920.3121819.3107920.9608819.1279219.7442718.6522819.4834018.5806219.1209418.7797320.0677218.165380.90.90.9

28、0.90.90.90.90.9测距边的各项改正往 479.81853 10.3984 0.00499 -0.00016 -0.00033 479.8230 +返 479.81952 8.2725 0.00397 -0.00016 -0.00033 479.8230 -往 479.71318 10.5183 0.00505 -0.00016 -0.00033 479.7177 +返 479.71411 8.4943 0.00407 -0.00016 -0.00033 479.7177 -往 480.84116 10.7134 0.00515 -0.00016 -0.00033 480.8458

29、+返 480.84166 8.1983 0.00394 -0.00016 -0.00033 480.8451 -往 480.48395 10.8424 0.00521 -0.00016 -0.00033 480.4887 +返 480.48505 8.6682 0.00416 -0.00016 -0.00033 480.4887 -朝天门A朝天门C朝天门A朝天门D朝天门B朝天门C朝天门B朝天门D注：乘常数 R=-0.68 mm/km跨河水准测量高差计算朝天门A 朝天门C 往 479.783 + 0.510861 1.55010 2.50000 7.138朝天门C 朝天门A 返 479.783

30、- 0.375828 1.58512 2.50000 -5.299朝天门A 朝天门D 往 479.677 + 0.511203 1.55010 2.50000 7.144朝天门D 朝天门A 返 479.677 - 0.375757 1.57294 2.50000 -5.296朝天门B 朝天门C 往 480.805 + 0.510581 1.54486 2.50000 7.146朝天门C 朝天门B 返 480.805 - 0.375535 1.58512 2.50000 -5.304朝天门B 朝天门D 往 480.449 + 0.511191 1.54486 2.50000 7.155朝天门D 朝天门B 返 480.449 - 0.375532 1.57330 2.50000 -5.300朝天门A 朝天门C 往 479.783 + 0.511064 1.55044 2.50000 7.143朝天门C 朝天门A 返 479.783 - 0.375744 1.58071 2.50000 -5.297朝天门A 朝天门D 往 479.677 + 0.511384 1.55044 2.50000 7.148朝天门D 朝天门A 返 479.677 - 0.375890 1.57730 2.50000 -5.2