第二章水准测量

第二章水准测量高程测量:测量地面点高程的测量工作。方法有：1、水准测量

2、三角高程测量

3、气压高程测量

4、GPS高程测量高程系

为了确定地面点的空间位置除了要确定其在基准面上的投影位置外，还应确定其沿投影方向到基准面的距离，即确定点的高低位置。

1、我国的高程系统：1956年黄海高程系（1950～1956年观测资料建立了国家水准原点即青岛原点，其高程为72.289m）1985年国家高程基准（1952～1979年观测资料建立了国家水准原点即青岛原点的高程为72.260m）水准测量是利用水准仪提供的水平视线，借助于带有分划的水准尺，直接测定地面上两点间的高差，然后根据已知点高程和测得的高差，推算出未知点高程。ABabhAB前进方向大地水准面HA（已知）HB=？后视前视第一节水准测量原理A、B两点间高差hAB为：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。高差等于后视读数减去前视读数。ABabhAB前进方向大地水准面HA（已知）HB=？后视前视hABABab前进方向大地水准面HAHBHB视线高度计算未知点的高程高差法视线高法∑hAB大地水准面HB=?ＨA连续水准测量hAB=∑h=h1+h2

+…

=(a1

－b1)+(a2

－b2)+…=∑a－∑b水准仪精密水准仪普通水准仪DS05DS1DS3DS10≤0.5mm≤1mm≤3mm≤10mm国家一等水准测量及地震监测国家二等水准测量及其他精密水准测量国家三、四等水准测量及一般工程水准测量一般工程水准测量第二节水准测量仪器及工具水准仪

1、微倾式水准仪目镜微倾螺旋物镜调焦螺旋物镜水平微动螺旋水平制动螺旋脚螺旋准星水准仪的结构望远镜物镜目镜十字丝水准器圆水准器管水准器基座脚螺旋底板轴座2、自动安平水准仪只需粗略整平即可获得水平视线读数的仪器。无水准管和微倾螺旋，而是在望远镜的光学系统中装置了补偿器。补偿范围一般为±8′～±12′，最大可达±15′3、电子水准仪

又称数字水准仪，是在自动安平水准仪的基础上发展起来的，将原有的由人眼观测读数变为由光电设备自行探测视线水平时的水准尺读数。可自动记录存储测量数据，若将观测结果输入计算机进行处理，可实现水准测量工作自动化和流水线作业。水准尺和尺垫1、双面水准尺水准尺的双面均有刻划，一面为黑白相间，称为黑面尺（也称主尺）；另一面为红白相间，称为红面尺（也称辅尺）。多用于三、四等水准测量尺常数：4687、47872、塔尺：几节套接在一起，长度有2m，3m、5m。用于普通水准测量立尺点尺垫是由生铁铸成。一般为三角形板座，其下方有三个脚，可以踏入土中。尺垫上方有一突起的半球体.水准尺立于半球顶面。第三节水准仪的使用一、微倾式水准仪的基本操作程序包括：安置仪器：安置三脚架和水准仪；粗略整平：使圆水准器气泡居中；瞄准目标：消除视差，粗瞄和精瞄；精确整平：使水准管气泡居中；读数：用中丝读数；安置仪器在测站上松开三脚架架腿的固定螺旋，按需要的高度调整架腿长度，再拧紧固定螺旋，张开三脚架将架腿踩实，并使三脚架架头大致水平。从仪器箱中取出水准仪，用连接螺旋将水准仪固定在三脚架架头上。粗平使圆水准器气泡居中b312c312

a13

2气泡移动方向与左手大拇指运动的方向一致。缺口准星水平微动螺旋水平制动螺旋对光螺旋消除视差瞄准目标目镜对光--粗瞄—物镜对光--精瞄--消除视差精确整平

观察窗口符合水准器的气泡完全重合时，水准仪的视准轴才精确水平1213111.271m0.689m读数用中横丝读数二、自动安平水准仪的使用：安置仪器---粗略整平---瞄准目标---读数第四节水准测量的方法一、水准点和水准路线1、水准点：用水准测量的方法确定的高程控制点，称为水准点。用○表示，记为BM，(BenchMark)。水准点有永久性水准点和临时性水准点两种。国家等级永久性水准点BM23BM24BM259.0m9.8m8.4mH23＝56.437mH24＝58.392mH25＝53.168m水准点“点之记”永久性水准点临时性水准点水准点水准网2、水准路线：水准测量施测所经过的路线。水准路线上相邻两水准点间的路线称一个测段。一般工程测量中，水准路线布设形式有：1）、附合水准路线从已知高程的水准点BM1出发，沿待定高程的水准点1、2、…进行水准测量，最后附合到另一已知高程的水准点BM2所构成的水准路线，称为附合水准路线。BM1BM22）、闭合水准路线从已知高程的水准点BM1出发，沿各待定高程的水准点1、2、3、4进行水准测量，最后又回到原出发点BM1的环形路线，称为闭合水准路线。BM13）支水准路线从已知高程的水准点BM0出发，沿待定高程的水准点1，2进行水准测量，这种既不闭合又不附合的水准路线，称为支水准路线。支水准路线要进行往返测量，以资检核。BM0二、水准测量的外业实施

1、当两点距离比较近时设一个测站测量ABabhAB前进方向大地水准面HAHBHB∑hAB大地水准面HB=?ＨA2、当两点距离较远时，应分段设站测量即连续水准测量hAB=∑h=h1+h2

+…

=(a1

－b1)+(a2

－b2)+…=∑a－∑b

具体步骤：立尺---安置仪器---瞄准后视尺---瞄准前视尺---迁站---顺序观测、记录已知水准点BMA的高程HA＝132.815m，现欲测定B点的高程HB，由于A、B两点相距较远，需分段设站进行测量，具体施测步骤如下。HAHBhAB大地水准面AB水准测量外业的实施举例AHABHBhAB大地水准面TP1Ⅰh1后视点前视点进行方向1.1451.890测站测点水准尺读数/m高差/m高程/m备注后视读数前视读数+-132.815已知1BMATP11.8901.1450.745133.56水准测量外业的实施AHABHBhAB大地水准面TP11h1后视点前视点进行方向2水准测量外业的实施举例AHABHBhAB大地水准面TP11h1后视点前视点进行方向1.41322.515测站测点水准尺读数/m高差/m高程/m备注后视读数前视读数+-1BMA1.8900.745132.815已知TP11.145133.562TP12.5151.102134.662TP21.413水准测量记录手簿测站点号水准尺读数（m）高差高程(m)备注后视前视＋－1BM.A1.8900.745132.815TP.11.1452TP.12.5151.102TP.21.4133TP.22.0010.850TP.31.1514TP.31.5120.602TP.42.1135TP.41.3170.906B2.224134.004计算检核a－b＝＋1.189h＝＋1.189132.815+1.189=134.004水准测量外业的实施举例校核∑a=∑b=∑a

－∑b

=∑h=

高程高差前视读数后视读数测点测站BM1TP111BM1TP11.5630.986+0.57719.43122TP1AA1.7621.828－0.0663.3252.814+0.511+0.5113、水准测量观测注意事项：架仪器要注意前后视距大致相等；仪器不能架在路中央；尺垫只在转点处使用；读数前要精平；后视完毕转向前视，一定要重新精平再读数，（但切记不能动脚螺旋）；视线要小于100米。课间实训时要求大家视距控制在30～40米之间。4、水准测量检核⑴计算检核：∑h=∑a-∑b=HB-HA⑵测站检核：为防止读数错误，保证每站测量的正确性，应进行测站检核：双仪高法：是在一个测站上用不同的仪器高度测两次高差，两次高差的差值应在允许范围内（两次高差之差≤3～5mm），否则重测等外水准一般采用双仪高法进行观测，其观测步骤如下：①安置仪器，照准后视尺，读取下、中、上丝读数。②照准前视尺，读取下、中、上丝读数。③变更仪器高至少10cm，重新安置仪器。④照准前视尺，读取中丝读数⑤照准后视尺，读取中丝读数双面尺法：是在仪器高度不变的前提下，用水准尺的红、黑面分别进行两次高差测量，两次高差的差值应在允许范围内（两次高差之差≤3～5mm），否则重测⑶路线检核：把已知高程点和待测点布设成不同形式的水准路线，水准路线观测高差和理论高差的差值(称高差闭合差）应在允许范围内。对于闭合水准路线，有：对于附合水准路线，有：对于支水准路线，有：第五节水准测量内业的计算水准测量内业的计算步骤一、已知数据和观测数据填表二、计算高差闭合差公式：对于闭合水准路线，有：对于附合水准路线，有：对于支水准路线，有：三、计算高差闭合差的容许值对于普通水准测量：式中，fh容——高差闭合差限差，单位：mm；

L——水准路线长度，单位：km

；

n——测站数。四、高差闭合差的分配和高程计算1、对闭合、附合水准路线，其高差闭合差分配是将闭合差反号按与水准路线的距离（或测站数）成正比分配到各段高差中。2、对支水准路线，只需把各段往测和返测高差的绝对值取其平均值，并按往测方向取高差的符号即可。即：hi=0.5（∣h往∣＋∣h返∣）高差闭合差分配并检核正确后，就可根据已知水准点的高程和改正后的各段高差，逐一推算各个水准点的高程。水准测量的内业计算举例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，HA＝6.543m，HB＝9.578m，1、2、3为待定高程的水准点。h1＝＋1.331mh2＝＋1.813mh3＝－1.424mh4＝＋1.340mL1＝0.60kmL＝2.0kmL＝1.6kmL4＝2.05km13BMBBMA2水准测量内业的计算原始数据填表点号路线长度观测高差高差改正数改正后高差高程备注L/kmhi/mvhi/mHi’/mH/mBMA0.60+1.3316.543已知12.00+1.83121.60-1.42432.05+1.340BMB9.578已知6.25+3.060计算检核水准测量内业的计算高差闭合差的计算：高差闭合差的计算和调整计算各点改正后的高差计算各点改正后的高程水准测量内业的计算辅助计算填表点号路线长度观测高差高差改正数改正后高差高程备注L/kmHi/mPhi/mhi/mH/mBM.A0.60+1.3316.543已知12.00+1.81321.60-1.42432.05+1.340BM.B9.578已知6.25+3.060计算检核水准测量的内业计算高差改正数计算填表点号路线长度观测高差高差改正数改正后高差高程备注L/kmHi/mPhi/mhi/mH/mBM.A0.60+1.3316.543已知12.00+1.81321.60-1.42432.05+1.340BM.B9.578已知6.25+3.060计算检核-0.002-0.008-0.007-0.008-0.025返回水准测量的内业计算高差改正数计算填表点号路线长度观测高差高差改正数改正后高差高程备注L/kmHi/mPhi/mhi/mH/mBM.A0.60+1.3316.543已知12.00+1.81321.60-1.42432.05+1.340BM