高程控制测量最终

学习情景2：建立高程控制网,进行高程控制测量工作情境描述：根据施工流程，建立完平面控制网然后进行高程控制网的建立，高程控制需按规范要求根据施工现场情况选取控制点并利用测量仪器将控制点高程引入到施工场地附近学习任务载体：高程控制建立教学内容以商丘工学院校园为学习任务载体。学习任务查阅标准等文献资料，拟定高程控制实施方案水准仪的使用高程控制网的建立观测数据记录、处理和分析学习目标正确识读工程图纸，准确从中获取相关信息根据工程类型制定高程控制网的方案，并分析实施的可行性水准路线的布设、施测、计算与分析2.1水准测量原理高差法：

设水准测量是由A向B进行的，则A点为后视点，A点尺上的读数a称为后视读数；B点为前视点，B点尺上的读数b称为前视读数。因此，高差等于后视读数减去前视读数。A B a b HA HB hAB Hi 大地水准面 前进方向 图2-1水准测量原理

2.2DS3水准仪和水准测量的工具一、水准仪的构造（一）望远镜

望远镜是构成水平视线，瞄准目标并对水准尺进行读数的主要部件。主要有物镜、对光透镜、十字丝网和目镜构成。

各部作用：

物镜成缩小倒立实像；

对光透镜使像落在十字丝分划板上；

十字丝对准目标，读取水准尺上读数；

目镜是使十字丝网目标清晰，目镜对光螺旋调节十字丝清晰度；

十字丝分划板构造：由纵丝、横丝、中丝组成。

十字丝交点与物镜光心的连线，称为望远镜的视准轴。（二）水准器

水准器是整平仪器的装置，有管水准器（水准管）和圆水准器两种。

1﹑水准管

用来对水准仪进行精确整平。

2．圆水准器

用来对水准仪进行粗略整平。

（三）基座

起承上启下的作用。主要有脚螺旋、轴座、地板和三角压板构成。用脚螺旋，可粗平仪器。二﹑水准尺

（一）双面水准尺：可用于三、四等水准测量，分黑红两面，黑面以零起算，倒字注记，红面从4.687或4.787起算（零点差），正字注记，零点差为4.687和4.787的两根水准组成一对。

（二）塔尺：仅用于等外水准测量中，注记有正字和倒字两种。

三﹑尺垫

尺垫由生铁铸成，一般为三角形或圆形底板中央有一个突起的半球形圆顶，下有三尖脚，使用时将三尖脚伸入地下、踩实。然后将水准尺立于半球形的顶部，以防水准尺下沉和点位移动。

2.3水准仪的使用基本操作步骤为：安置仪器→粗平→调焦与照准→精平与读数。

一、安置仪器和粗平

调脚架，高度适当，撑稳，架头目估大致水平（尽量使前、后视距离相等）。然后取出水准仪，用连接螺旋将仪器固定在三脚架上，固定，用脚螺旋使圆水准器气泡居中，称为粗平。（注意：气泡运动方向始终与左手大拇指指向一致）二、调焦与照准

1.目镜调焦（使十字丝成像清晰）

2.粗略照准（照门和准星连线对准水准尺）

3.物镜调焦（使水准尺的像最清晰）

4.精确照准（十字丝纵丝照准水准尺边缘或中央）

5.消除视差：反复仔细调节物镜、目镜调焦螺旋，直至尺像与十字丝分划板平面重合。三、精平与读数

轻动微倾螺旋，使气泡两端的像重合（注意：旋转方向与左半侧气泡投影像的移动方向一致），立即根据中丝读取读数。读至毫米，一般读四位数。读完后在检查气泡是否居中，如不居中，应再次精平，重新读数。

2.4水准测量的施测方法一、水准点和水准路线

（一）水准点

水准点是水准测量中测高程的依据，用BM表示（水准测量中已知高程的点，称为水准点）。

水准点有两种：

永久性水准点（须做点之记，以便寻找使用）

临时性水准点（二）水准路线

在水准测量中，为了避免观测、记录和计算中发生人为误差，并保证测量成果达到一定的精度要求，必须布设某种形式的水准路线，利用一定的条件来检验所测成果的正确性。一般有以下三种形式：

1.闭合水准路线：检验条件∑h理=0

2.附合水准路线：检验条件∑h理=HB-HA

3.支水准路线：检验条件∑h往理=∑h返理三、水准测量的测站检验方法：

目的：防止在测站上出现问题，过程控制

依据：“边工作边校核”

方法：1.双面尺法（△h≤5mm）

2.双仪器高法（△h≤5mm）设变仪高约10cm

3.双仪回法（△h≤5mm）

如两次测的高差之差超过5mm，需重测。

四、水准测量成果计算

成果计算时，要先检查野外观测手薄，计算各点间高差，经检核无误，计算高差闭合差。若符合精度要求，调整闭合差，最后求出各点的高程。

（一）、水准测量精度要求：

fh容=±40（mm）平地

fh容=±12（mm）山地

其中：L—km，水准路线长n—测站数

∑n／∑L>16站时，用山地公式。

如设计单位根据工程性质有具体要求，应按精度要求施测。2.4三、四等水准测量

1.主要服务方面2.施测方法和要求(1)使用DS3水准仪，红黑双面水准尺施测(2)观测程序为：后(黑)前(黑)前(红)后(红)(3)限差要求(三、四等水准测量限差)红黑双面水准尺一对双面水准尺，红面起点一根为4.687m，另一根为4.787m。(1)(2)(9)(11)(4)(5)(10)(12)后前后-前后01前02后-前后02前01后-前(3)(6)(15)(8)(7)(16)(14)(13)(17)1.5871.2131.4000.7550.3790.5675.2556.18737.437.6-0.2-0.2-10+0.833+0.932+1+0.83252.1111.7371.9242.1861.8111.9986.7866.61137.437.5-0.1-0.3-10-0.074-0.175+1-0.0745A~转1转1~转2三、四等水准测量观测手簿①

视距部分：后视距离(9)＝(1)－(2)前视距离(10)＝(4)－(5)前、后视距差(11)＝(9)－(10)前、后视距累积差(12)＝本站(11)十前站(12)②高差部分：黑面所测高差(15)＝(3)－(6)红面所测高差(16)＝(8)－(7)前视尺黑红面读数差(13)＝(6)+K1－(7)后视尺黑红面读数差(14)＝(3)+K2－(8)后尺与前尺读数差之差(17)=(14)－(13)应等于黑红面所测高差之差，即(17)＝(15)－(16)±0.1测站的计算与检核(1)计算检核(2)测站检核：黑、红面高差之差的计算(3)路线检核：水准路线闭合差的计算3.水准测量的检核2.5．三角高程测量原理三角高程测量是根据两点间的水平距离和垂直角，计算两点间的高差。ABivDhAB大地水准面HAHBA、B两点间的高差hAB为：B点的高程HB为：2．三角高程测量的对向观测

三角高程测量一般应进行对向观测，亦称直、反觇观测。

三角高程测量对向观测，所求得的高差较差不应大于0.4D（m），其中D为水平距离，以km为单位。若符合要求，取两次高差的平均值作为最终高差。3．三角高程测量的施测

（1）将安置经纬仪在测站A上，量仪器高i和觇标高v。

（2）用十字丝的中丝瞄准B点觇标顶端，盘左、盘右观测，读取竖直度盘读数L和R，计算出垂直角α。

（3）将经纬仪搬至B点，同法对A点进行观测。4．三角高程测量的计算BA5．三角高程测量的精度等级

（1）用测距仪或全站仪测定A、B两点间的水平距离（或斜距），称为光电测距三角高程，其精度可达到四等水准测量的精度要求。

（2）用钢尺测定A、B两点间的水平距离，称为经纬仪三角高程，其精度一般只能满足图根高程的精度要求。6．三角高程控制测量

用三角高程测量方法测定平面控制点的高程时，可组成闭合或附合的三角高程路线。

用对向观测所得高差平均值，计算闭合或附合路线的高差闭合差的容许值为：式中

D——各边的水平距离，km。

当Wh不超过Whp时，按与边长成正比原则，将Wh反符号分配到个高差之中，然后用改正后的高差，从起算点推算各点高程。返回2.6地球曲率和大气折光对高差的影响

设地球曲率影响的改正，称球差改正c，其值从第1章可知：

式中R为地球曲率半径，D为两点间水平距。由于大气折光造成瞄准目标光线为曲线，从图中可看出：球差改正与气差改正后在一起称为两差改正f式中K为大气垂直折光系数，它随气温、气压、日照、地面情况而改变，一般取平均值K=0.14。

大气折光影响的改正，称为气差改正γ，γ恒为负值。气差改正的公式为两点间距离较远时，三角高程测量计算公式为：

三角高程测量一般采用往返观测，又称对向观测，取往返平均值可以消除两差的影响。因为由1站观测2点：h12=Dtanα1+i1-v2+f由2站观测1点：h21=Dtanα2+i2-v

1+f

从上面公式看出两差f自动消除了。

返往返取平均得：2.7附合水准路线测量（案例教学）附合水准路线的计算下图是一附合水准路线等外水准测量示意图，A、B为已知高程的水准点，1、2、3为待定高程的水准点，h1、h2、h3和h4为各测段观测高差，n1、n2、n3和n4为各测段测站数，L1、L2、L3和L4为各测段长度。现已知HA＝65.376m，HB＝68.623m，各测段站数、长度及高差均注于图中。h1＝＋1.575m h2＝＋2.036m h3＝－1.742m h4＝＋1.446m n1＝8L1＝1.0km n2＝12L2＝1.2km n3＝14L3＝1.4km n4＝16L4＝2.2km BMA

1 2 3 BMB

图

附合水准路线示意图

1．填写观测数据和已知数据2．计算高差闭合差根据附合水准路线的测站数及路线长度计算每公里测站数

（站/km）＜16（站/km）故高差闭合差容许值采用平地公式计算。等外水准测量平地高差闭合差容许值Whp的计算公式为：因|fh|<|fhp|，说明观测成果精度符合要求，可对高差闭合差进行调整。如果|fh|＞|fhp|，说明观测成果不符合要求，必须重新测量。3．调整高差闭合差高差闭合差调整的原则和方法，是按与测站数或测段长度成正比例的原则，将高差闭合差反号分配到各相应测段的高差上，得改正后高差，即或式中vi——第i测段的高差改正数（mm）；