高程测量与测设课件

高程测量——测量地面点高程方法——水准测量、三角高程测量GPS高程测量、气压高程测量水准测量——精度最高工作任务二高程测量与测设高程测量——测量地面点高程工作任务二高程测量与测设一、水准测量原理

水准仪——水平视线，水平视线在标尺读数水准测量方向——A→BA尺——后视尺，a——后视读数B尺——前视尺，b——前视读数一、水准测量原理A→B高差hAB=a－bA点高程HA已知，求出B点高程HB=HA+hAB视线高程Hi=HA+aB点高程HB=Hi

－b常用于施工测量，放样点的高程A→B高差hAB=a－bA，B两点相距较远时，连续水准测量中间设置转点(TP)，放置尺垫h1=a1－b1,h2=a2－b2,h3=a3－b3，……,hn=an－bnhAB=h1＋h2＋h3＋……＋hn=ΣhihAB=Σai－ΣbiA，B两点相距较远时，连续水准测量二、水准测量的仪器与工具

水准仪，水准尺，尺垫二、水准测量的仪器与工具1.微倾式水准仪调整微倾螺旋→管水准气泡居中→水平视线水准仪——望远镜、水准器、基座1.微倾式水准仪视差：标尺像没成在十字丝分划板上引起读数误差消除：望远镜对准天空(或明亮背景)旋转目镜调焦螺旋，使十字丝分划板清晰望远镜对准标尺旋转物镜调焦螺旋，使标尺像清晰视差：标尺像没成在十字丝分划板上引起读数误差望远镜对准天空(或明亮背景)旋转目镜调焦螺旋，使十字丝分划板清晰望远镜对准天空(或明亮背景)望远镜对准标尺，旋转物镜调焦螺旋使标尺像清晰望远镜对准标尺，旋转物镜调焦螺旋2.自动安平水准仪无管水准器、微倾螺旋视准轴水平时，水准尺上的正确读数——a圆水准器粗平，视准轴相对于水平面有微小倾斜角无补偿器时水准尺上读数设——a’物镜与目镜间补偿器使进入十字丝分划板光线偏转α正确读数光线经补偿器后通过十字丝分划板横丝读出视线水平时的正确读数a2.自动安平水准仪天津欧波DS30自动安平水准仪天津欧波DS30自动安平水准仪高程测量与测设课件3.水准尺与尺垫水准尺：2m~5m，有四种类型，常用直尺3.水准尺与尺垫直尺——A、B尺，两把一对每把有黑、红两面分划与注记A尺——黑面分划0~3m，红面分划4.687m~7.687mB尺——黑面分划0~3m，红面分划4.787m~7.787mA、B尺黑面注记的零点差——0红面注记的零点差——0.1m直尺——A、B尺，两把一对高程测量与测设课件2.375m1.150m0.710m正像望远镜观测标尺读数2.375m1.150m0.710m正像望远镜观测标尺读数尺垫——转点处放置水准尺用生铁铸成的三角形板座尺垫——转点处放置水准尺用三、微倾式水准仪的使用水准测量操作：粗平→瞄准水准尺→精平→读数粗平——旋转脚螺旋，使圆水准器气泡居中三、微倾式水准仪的使用1.瞄准：先目镜对光，再物镜对光，消除视差粗略瞄准：松开制动螺旋，照准标尺使准星、照门、标尺在一直线上精确瞄准：拧紧制动螺旋，从望远镜观察标尺像旋转微动螺旋，使十字丝竖丝位于标尺中央2.精平：旋转微倾螺旋，使管水准气泡居中1.瞄准：先目镜对光，再物镜对光，消除视差3.读数：倒像望远镜，从上向下读m位与dm位直读标尺上的数字cm位——数格子，mm位——估读红黑面读数差为6295-1608=46873.读数：倒像望远镜，从上向下读四、水准测量方法与内业整理1.水准点水准测量等级：一、二、三、四等与图根水准一、二等——精密水准测量，三四等——普通水准测量为统一全国高程系统和满足各种测量的需要国家各级测绘部门在全国各地埋设并测定了很多高程点称水准点(BM)，分地面点与墙上点四、水准测量方法与内业整理高程测量与测设课件2.水准路线水准点之间进行水准测量所经过的路线附合水准路线，闭合水准路线，支水准路线检核条件——高差闭合差fh附合水准路线——fh=Σhi－(HBM2－HBM1)闭合水准路线——fh=Σhi－0=Σhi

支水准路线——fh=Σh往＋Σh返2.水准路线3.水准测量方法每站高差观测两次，以检核观测数据的正确性（1）两次仪器高法两次不同仪器高度的水平视线——(改变仪器高度应在10cm以上)测定相邻两点间的高差，图根水准测量两次高差之差应小于5mm，否则应重测3.水准测量方法高程测量与测设课件（2）双面尺法

读取每一把水准尺的黑面和红面分划读数前、后视尺的黑面读数计算出一个高差前后视尺的红面读数计算出另一个高差两次高差之差应小于5mm，否则应重测①瞄准后视点水准尺黑面分划→精平→读数②瞄准后视点水准尺红面分划→精平→读数③瞄准前视点水准尺黑面分划→精平→读数④瞄准前视点水准尺红面分划→精平→读数上述观测顺序简称为“后—后—前—前”（2）双面尺法高程测量与测设课件4.水准测量内业整理根据已知水准点的高程，水准路线高差观测值，分配高差闭合差，计算出未知点的高程。附合水准路线——fh=Σhi－(H终－H起)。闭合水准路线——fh=Σhi－0=Σhi。支水准路线——fh=Σh往＋Σh返。图根水准高差闭合差允许值fh允平坦地区——

fh允=±40√L(mm)山地——fh允=±12√n(mm)fh<fh允时，可以分配高差闭合差。原则——反号，路线长Li(平坦)或测站数ni(山地)比例分配高差改正数Vi公式：4.水准测量内业整理[例]图根水准测量要求施测BM－A和BM－B——已知高程水准点计算待定点1，2，3点的高程[例]图根水准测量要求施测计算高差闭合差fh

，限差fh允fh=Σhi－(HB－HA)=4.330-(49.579-45.286)=0.037m=37mm

fh允=±40√L=±40√7.4=±109mmfh<fh允，可分配闭合差计算高差闭合差fh，限差fh允五、微倾式水准仪的检验与校正水准仪的轴线及其应满足的条件视准轴CC、管水准器轴LL、圆水准器轴L’L’、竖轴VV应满足三个条件——1.圆水准器轴L’L’∥竖轴VV2.十字丝分划板的横丝⊥竖轴VV3.管水准器轴LL∥视准轴CC五、微倾式水准仪的检验与校正水准仪的主要轴线水准仪的主要轴线六、水准测量的误差及其削减方法仪器误差、观测误差和外界环境的影响1.仪器误差

（1）校正残余误差i角误差(大于20″才需校正)保持前、后视距相等（2）水准尺误差检验水准尺每米间隔平均真长与名义长之差区格式木质标尺，不应大于0.5mm否则，应在所测高差中进行米真长改正一对水准尺的零点差在一水准测段的观测中安排偶数个测站予以消除六、水准测量的误差及其削减方法2.观测误差

（1）管水准气泡居中误差设分划值τ″=20″/2mm，视线长为100m气泡偏离居中位置0.5格引起读数误差——5mm每次读尺前应严格居中管水准气泡（2）读数误差mm位——十字丝横丝在标尺厘米分划内位置估读望远镜内看到的横丝宽度相对厘米分划格宽度比例决定估读精度读数误差与望远镜的放大倍数及视线长有关视线愈长，读数误差愈大规范规定，使用DS3水准仪进行四等水准测量时视线长≤80m2.观测误差（3）水准尺倾斜读数时，水准尺应竖直水准尺前后倾斜，水准仪望远镜视场不会察觉引起水准尺读数总偏大视线高度愈大→误差愈大水准尺上安装圆水准器→保证尺子竖直（4）视差水准尺像未准确成在十字丝分划板上造成眼睛的观察位置不同时读出的标尺读数也不同，由此产生读数误差按操作规定进行目镜对光，物镜对光（3）水准尺倾斜3.外界环境影响（1）仪器下沉和尺垫下沉仪器或水准尺安置在软土或植被→产生下沉“后—前—前—后”观测顺序，削弱仪器下沉影响往返观测取观测高差中数，削弱尺垫下沉影响（2）大气折光影响晴天，日光照射下，地面温度较高靠近地面空气温度也高，其密度较上层为稀水准仪的水平视线离地面越近，光线折射越大规范规定，三、四等水准测量应保证上、中、下三丝能读数二等水准测量则要求下丝读数≥0.3m3.外界环境影响（3）温度影响日光照射水准仪仪器各构件受热不匀引起不规则膨胀影响仪器轴线间的正常关系→观测产生误差观测时注意撑伞遮阳（3）温度影响七、地面上已知高程的测设1.概念已知高程的测设是利用水准测量的方法，根据已知水准点，将设计高程测设到现场作业面上。2.测设方法如图所示，某建筑物的室内地坪设计高程为45.000m，附近有一水准点BM3，其高程为H3=44.680m。现在要求把该建筑物的室内地坪高程测设到木桩A上，作为施工时控制高程的依据。七、地面上已知高程的测设地面上已知高程的测设地面上已知高程的测设（1）在水准点BM3和木桩A之间安置水准仪，在BM3立水准尺上，用水准仪的水平视线测得后视读数为1.556m，此时视线高程为：44.680m+1.556m=46.236m（2）计算A点水准尺尺底为室内地坪高程时的前视读数：b=46.236m-45.000m=1.236m（3）上下移动竖立在木桩A侧面的水准尺，直至水准仪的水平视线在尺上截取的读数为1.236m时，紧靠尺底在木桩上画一水平线，其高程即为45.000m。（1）在水准点BM3和木桩A之间安置水准仪，在BM3立水准尺高程测量——测量地面点高程方法——水准测量、三角高程测量GPS高程测量、气压高程测量水准测量——精度最高工作任务二高程测量与测设高程测量——测量地面点高程工作任务二高程测量与测设一、水准测量原理

水准仪——水平视线，水平视线在标尺读数水准测量方向——A→BA尺——后视尺，a——后视读数B尺——前视尺，b——前视读数一、水准测量原理A→B高差hAB=a－bA点高程HA已知，求出B点高程HB=HA+hAB视线高程Hi=HA+aB点高程HB=Hi

－b常用于施工测量，放样点的高程A→B高差hAB=a－bA，B两点相距较远时，连续水准测量中间设置转点(TP)，放置尺垫h1=a1－b1,h2=a2－b2,h3=a3－b3，……,hn=an－bnhAB=h1＋h2＋h3＋……＋hn=ΣhihAB=Σai－ΣbiA，B两点相距较远时，连续水准测量二、水准测量的仪器与工具

水准仪，水准尺，尺垫二、水准测量的仪器与工具1.微倾式水准仪调整微倾螺旋→管水准气泡居中→水平视线水准仪——望远镜、水准器、基座1.微倾式水准仪视差：标尺像没成在十字丝分划板上引起读数误差消除：望远镜对准天空(或明亮背景)旋转目镜调焦螺旋，使十字丝分划板清晰望远镜对准标尺旋转物镜调焦螺旋，使标尺像清晰视差：标尺像没成在十字丝分划板上引起读数误差望远镜对准天空(或明亮背景)旋转目镜调焦螺旋，使十字丝分划板清晰望远镜对准天空(或明亮背景)望远镜对准标尺，旋转物镜调焦螺旋使标尺像清晰望远镜对准标尺，旋转物镜调焦螺旋2.自动安平水准仪无管水准器、微倾螺旋视准轴水平时，水准尺上的正确读数——a圆水准器粗平，视准轴相对于水平面有微小倾斜角无补偿器时水准尺上读数设——a’物镜与目镜间补偿器使进入十字丝分划板光线偏转α正确读数光线经补偿器后通过十字丝分划板横丝读出视线水平时的正确读数a2.自动安平水准仪天津欧波DS30自动安平水准仪天津欧波DS30自动安平水准仪高程测量与测设课件3.水准尺与尺垫水准尺：2m~5m，有四种类型，常用直尺3.水准尺与尺垫直尺——A、B尺，两把一对每把有黑、红两面分划与注记A尺——黑面分划0~3m，红面分划4.687m~7.687mB尺——黑面分划0~3m，红面分划4.787m~7.787mA、B尺黑面注记的零点差——0红面注记的零点差——0.1m直尺——A、B尺，两把一对高程测量与测设课件2.375m1.150m0.710m正像望远镜观测标尺读数2.375m1.150m0.710m正像望远镜观测标尺读数尺垫——转点处放置水准尺用生铁铸成的三角形板座尺垫——转点处放置水准尺用三、微倾式水准仪的使用水准测量操作：粗平→瞄准水准尺→精平→读数粗平——旋转脚螺旋，使圆水准器气泡居中三、微倾式水准仪的使用1.瞄准：先目镜对光，再物镜对光，消除视差粗略瞄准：松开制动螺旋，照准标尺使准星、照门、标尺在一直线上精确瞄准：拧紧制动螺旋，从望远镜观察标尺像旋转微动螺旋，使十字丝竖丝位于标尺中央2.精平：旋转微倾螺旋，使管水准气泡居中1.瞄准：先目镜对光，再物镜对光，消除视差3.读数：倒像望远镜，从上向下读m位与dm位直读标尺上的数字cm位——数格子，mm位——估读红黑面读数差为6295-1608=46873.读数：倒像望远镜，从上向下读四、水准测量方法与内业整理1.水准点水准测量等级：一、二、三、四等与图根水准一、二等——精密水准测量，三四等——普通水准测量为统一全国高程系统和满足各种测量的需要国家各级测绘部门在全国各地埋设并测定了很多高程点称水准点(BM)，分地面点与墙上点四、水准测量方法与内业整理高程测量与测设课件2.水准路线水准点之间进行水准测量所经过的路线附合水准路线，闭合水准路线，支水准路线检核条件——高差闭合差fh附合水准路线——fh=Σhi－(HBM2－HBM1)闭合水准路线——fh=Σhi－0=Σhi

支水准路线——fh=Σh往＋Σh返2.水准路线3.水准测量方法每站高差观测两次，以检核观测数据的正确性（1）两次仪器高法两次不同仪器高度的水平视线——(改变仪器高度应在10cm以上)测定相邻两点间的高差，图根水准测量两次高差之差应小于5mm，否则应重测3.水准测量方法高程测量与测设课件（2）双面尺法

读取每一把水准尺的黑面和红面分划读数前、后视尺的黑面读数计算出一个高差前后视尺的红面读数计算出另一个高差两次高差之差应小于5mm，否则应重测①瞄准后视点水准尺黑面分划→精平→读数②瞄准后视点水准尺红面分划→精平→读数③瞄准前视点水准尺黑面分划→精平→读数④瞄准前视点水准尺红面分划→精平→读数上述观测顺序简称为“后—后—前—前”（2）双面尺法高程测量与测设课件4.水准测量内业整理根据已知水准点的高程，水准路线高差观测值，分配高差闭合差，计算出未知点的高程。附合水准路线——fh=Σhi－(H终－H起)。闭合水准路线——fh=Σhi－0=Σhi。支水准路线——fh=Σh往＋Σh返。图根水准高差闭合差允许值fh允平坦地区——

fh允=±40√L(mm)山地——fh允=±12√n(mm)fh<fh允时，可以分配高差闭合差。原则——反号，路线长Li(平坦)或测站数ni(山地)比例分配高差改正数Vi公式：4.水准测量内业整理[例]图根水准测量要求施测BM－A和BM－B——已知高程水准点计算待定点1，2，3点的高程[例]图根水准测量要求施测计算高差闭合差fh

，限差fh允fh=Σhi－(HB－HA)=4.330-(49.579-45.286)=0.037m=37mm

fh允=±40√L=±40√7.4=±109mmfh<fh允，可分配闭合差计算高差闭合差fh，限差fh允五、微倾式水准仪的检验与校正水准仪的轴线及其应满足的条件视准轴CC、管水准器轴LL、圆水准器轴L’L’、竖轴VV应满足三个条件——1.圆水准器轴L’L’∥竖轴VV2.十字丝分划板的横丝⊥竖轴VV3.管水准器轴LL∥视准轴CC五、微倾式水准仪的检验与校正水准仪的主要轴线水准仪的主要轴线六、水准测量的误差及其削减方法仪器误差、观测误差和外界环境的影响1.仪器误差

（1）校正残余误差i角误差(大于20″才需校正)保持前、后视距相等（2）水准尺误差检验水准尺每米间隔平均真长与名义长之差区格式木质标尺，不应大于0.5mm否则，应在所测高差中进行米真长改正一对水准尺的零点差在一水准测段的观测中安排偶数个测站予以消除六、水准测量的误差及其削减方法2.观测误差

（1）管水准气泡居中误差设分划值τ″=20″/2mm，视线长为100m气泡偏离居中位置0.5格引起读数误差——5mm每次读尺前应严格居中管水准气泡（2）读数误差mm位——十字丝横丝在标尺厘米分划内位置估读望远镜内看到的横丝宽度相对厘米分划格宽度比例决定估读精度读数误差与望远镜的放大倍数及视线长有关视线愈长，读数误差愈大规范规定，使用DS3水准仪进行四等水准测量时视线长≤80m2.观测误差（3）水准尺倾斜读数时，水准尺应竖直水准