水准仪及高程测量课件

第三章水准仪及高程测量1高差是确定地面点位的三要素之一，一般是通过测量高差进而求得点的高程。1.水准测量2.三角高程测量3.物理高程测量4.GPS高程测量高程测量可分为：高程测量---测量地面点高程的工作水准测量---实质是测定两点之间的高差水准测量是最基本,精度最高的一种方法。2地面点的高程位置BA大地水准面假定水准面B'相对高程HAHB'HAH'绝对高程hAB平均水海面验潮站铅垂线铅垂线高差3埋设水准点测绘部门在全国各地埋设并测定的高程点称水准点，用BM（BenchMark）表示。分永久性与临时性2种。永久水准点临时水准点5

第一节水准测量原理6hAB=a-bHB=

HA+

hAB测量、计算两点之间高差的方法:(后视读数-前视读数)AB大地水准面b水平视线HAHB=?hABa后尺前尺测量前进方向B前视点待测点后视读数A后视点高程已知点前视读数高差高程7通常待测点B距离已知水准点A较远或高差很大，就需要分段测量，计算两点高差，如下图：

ABHAHBh1h2hAB大地水准面91.水准仪的等级按精度分：S05、S1、S3、S10共4级。按构造分：微倾式水准仪、自动安平水准仪、激光水准仪和数字水准仪。3.水准尺与尺垫水准测量时还需配套的工具有水准尺和尺垫。2.微倾式水准仪构造望远镜、水准器、托板、基座共4部分。第二节水准测量的仪器与工具10☆S3级微倾水准仪像片☆望远镜

水准器托板

基座11水准仪----提供一条水平视线13望远镜视准轴：物镜光心与十字丝交点的连线。由物镜、目镜、十字丝组成14管水准器用来指示视准轴是否水平，圆水准器用来指示仪器竖轴是否竖直。水准器

｛管水准器圆水准器15☆水准尺与尺垫☆

塔尺使用时水准尺安放在尺垫的半球突出顶上双面水准尺468717第三节水准仪的使用(1)安置仪器(2)粗略整平（粗平）(3)瞄准水准尺目镜对光，使十字丝清晰物镜对光，使目标清晰，并消除视差。(4)精确整平和读数18☆用圆水准器进行粗平☆左手大拇指的运动方向和气泡运动的方向一致。两手相对转动通过水准器零点与1、2两脚螺旋连线的垂线19☆视差现象☆视差产生的原理图a'aa"十字丝分划板像平面21☆消除视差的步骤☆1、调目镜螺旋使十字丝清晰；

2、反复调对光螺旋使目标的像与十字丝平面重合，眼睛上下观察两者没有错动现象为止。23422消除视差a'aa"重新对光消除视差｛调目镜调物镜23☆水准尺读数1☆23412325☆水准尺读数☆3223正像倒像26第四节水准测量的外业埋设水准点测绘部门在全国各地埋设并测定的高程点称水准点，用BM（BenchMark）表示。分永久性与临时性2种。永久水准点临时水准点29水准路线：

①闭合路线②附合路线③支路线30从水准点BMA出发，沿环线逐站进行水准测量，经过各高程待定点，最后返回BMA点，称为闭合水准路线。(1)闭合水准路线31从一水准点BMA出发，沿各待定高程点逐站进行水准测量，最后附合到另一水准点BMB上。(2)附合水准路线32若从一水准点出发，既没有符合到另一水准点，也没有闭合到原来的水准点，就称其为支水准路线。(3)支水准路线

返测P测往BM-A33通常待定点离水准点较远或高差很大，就需要连续多次安置仪器才能测定两点高差，例如下图：

第1站：hA1

=a1-b1

第2站：h12

=a2-b2

第3站：h23

=a3-b3………第n站：hnB

=an-bn

-----------------∑h=hAB=∑a-∑b已知HA，则HB=HA+∑h测站：安置仪器的位置称为测站转点：两站之间的立尺点，仅起高程传递作用，称为转点(ZD)。二、水准测量方法34(1)变动仪器高法：在同一测站上用两次不同的仪器高度，测得两次高差进行校核，即第一次测得高差之后，改变仪器高度10cm以上重新安置仪器，再测一次。两次测量高差之差不大于3—5mm。

红黑双面求得高差不得超过容许值，测得的高差之差不大于3—5mm（对等外级水准测量）。(2)双面尺法：在同一测站，仪器高度不变，黑面测得高差与红面测得高差应相等。配对的双面水准尺，红面起点不是0，一面是4.687m，另一面是4.787m。水准测量的检核35ABHA已知未知HB大地水准面ZD1a1b1ZD2a2b21A1.851ZD11.268+0.58321.452ZD20.699+0.753☆水准测量外业动画☆50.00050.583…...1.381测站测点水准尺读数后尺(a)前尺(b)高差(m)高程(m)平均高差(m)a1b1+0.5811.962+0.582…...…...…...…...…...…...36ABHA已知HB未知大地水准面TP1a1b1TP2a2b2a3b3a4b4TP31A1.851ZD11.268+0.58321.452ZD20.699+0.75350.00050.583…...1.381测站测点水准尺读数后尺(a)前尺(b)高差(m)高程(m)平均高差(m)+0.5811.962+0.582…...…...…...…...…...…...…...…...34ZD3B51.33650.61851.491+0.753-0.718+0.87337水准测量的误差包括水准仪本身的仪器误差、人为的观测误差以及外界条件的影响三个方面。三、水准测量的注意事项38仪器误差：①视线不水平②水准尺误差人为的观测误差：①水准管气泡居中误差②读数误差③视差影响④水准尺倾斜的影响外界条件的影响：①仪器下沉②尺垫下沉③地球曲率和大气折光的影响

④大气温度和风力的影响39山地平地由于测量有误差实测高差值与实际（理论）高差值不相等，其差值为高差闭合差fh。测量误差不可避免，容许有高差闭合差，闭合差容许值的单位为毫米mm。限差为：式中：L为路线的总长度（公里数）。n为路线上总测站数。

第五节水准测量内业40闭合水准路线的检核条件为：一.水准路线闭合差的计算41如果高差闭合差，则为观测合格。二.水准路线闭合差的分配但是，闭合差要进行处理，方法是：加权平均将闭合差反符号分配到各测段高差中。计算改正数：各段改正后高差=实测高差+改正数42H1=HA+h1改H2=H1+h2改………………

逐点推算三.水准点高程的计算43水准测量的误差包括水准仪本身的仪器误差、人为的观测误差以及外界条件的影响三个方面。水准测量的注意事项44仪器误差：①视线不水平②水准尺误差人为的观测误差：①水准管气泡居中误差②读数误差③视差影响④水准尺倾斜的影响外界条件的影响：①仪器下沉②尺垫下沉③地球曲率和大气折光的影响

④大气温度和风力的影响45第六节

水准测量新仪器介绍46一、自动安平水准仪自动安平水准仪的特点是没有管水准器和微倾螺旋。在圆水准气泡居中的条件下，利用仪器内部的自动安平补偿器，就能获得视线水平时的正确读数，省略了精平过程。47国产DSZ3自动安平水准仪每公里往返测量中误差：±2.5〞补偿安平精度±0.5〞补偿工作范围：±14〞48测量原理:是用传感器代替观测者的眼睛，从望远镜中看到水准尺上“刻划”的测量信号，由微处理器自动计算出水准尺上的读数及仪器至标尺间的水平距离,数据在屏上显示，并存贮。二、数字水准仪49505152天宝Dini12(蔡司)精密电子水准仪5354第七节

水准仪的检验与校正55

CC//LLVV//L1L1十字丝横丝⊥VV竖轴VV长水准管轴LL视准轴CCL1L1圆水准器轴（1）水准仪结构应该满足的几何条件：微倾式水准仪的检验561）圆水准轴平行仪器竖轴的检验(1)目的：L′L′∥VV(2)检验：把仪器安置好，并用脚螺旋将气泡居中，然后将仪器旋转180º，看气泡是否居中，如果气泡仍居中，则条件满足，否则，条件不满足。57将仪器整平后，用十字丝一端对准水平方向某一清晰目标。用水平微动慢慢转动望远镜，当目标移动到十字丝交点从一端移到另一端时，看目标是否始终在十字丝上。2）十字丝横丝垂直于仪器竖轴检验

瞄准一点望远镜水平转动后现象十字丝无误差清况58ABa'b'xxhAB正=a'－b'=(a＋x)－(b＋x)=a－bD后=D前ii3）水准管轴平行于视准轴的检验(2)检验：将仪器安置在某两固定点中间。测出它们之间的正确高差。(1)目的：LL∥CChAB正59将仪器放到某一立尺点（A）附近处，此时前后视距不相等，在两尺上读数分别为a´´、b´´，A、B两点的高差hAB′为：

h´AB=a´´－b´´如果h´AB＝hAB正说明视准轴//水准管轴，无i角误差如果h´AB≠hAB正说明存在i角误差，其值为：式中：△h=h´AB-hAB正=ρ″=206265″ABa"b"b正hABDdi60第八节

三角高程测量61三角高程测量原理大地水准面AHAiDHBaDhBABAAvtanaL62用水平距离计算：用倾斜长度计算:h=L

sinα+i-v+f球气差：f=0.43RL

2h=D

tanα+i-v+f