精密水准测量.ppt

1、第五章。精密水准测量、精密水准测量的误差来源以及影响精密水准测量实施的一般规定。精密水准观测水准测量的预算，上节课要掌握的内容，一是精密水准的特点，二是精密水准标尺的结构特点，三是精密水准的读数方法，四是电子数字水准仪读数的基本原理。条形码分割图像被发送到电荷耦合器件检测器。电荷耦合器件将望远镜接收到的光学图像信息转换成电信号，传输到信息处理器，并在机器中与原始条码源信息进行处理，从而获得水准标尺上水平视线的读数。由于标尺到仪器的距离不同，探测器上条码成像的宽度也会不同，电信号的宽度也会发生变化，从而导致上述相关的困难。采用二维相关法解决这一问题，即根据精度要求在某一步改变仪器内部参考信号的“

2、宽度”。与探测器采集的测量信号相比，如果没有相同的两个信号，它将再次改变，然后进行一维相关。概念：参考信号的“宽度”对应于视距，因此在二维相关中，一维是视距，另一维是高视距。精密水准测量的误差来源及影响，瞄准轴与水准轴不平行时的仪器误差(I角)每米水准尺长度误差的影响两个水准尺之间的零差的影响由外部因素引起的误差温度变化对I角的影响仪器和水准尺(台或桩)垂直位移的影响大气垂直折射的影响电磁场对水准测量的影响观测误差(I)瞄准轴与水准轴平行度的误差。前后视距的累计差应为3米。角度误差的影响很小，而且教材是错误的。P317，要求对高差的影响可以忽略不计，如=0 . 1毫米，则前后视距差的允许值为，

3、为了考虑观察时各种外界因素的影响，规定前后视距差不应超过1米。为了防止各种误差的积累，还规定二等水准测量时，测量断面第一站到各站前后的视距累积差不应超过3m。可以看出，在角度I不变的情况下，站内前后视距相等或测量断面前后视距之和相等，则可以消除角度I在观测高差中的误差影响。然而，在实践中，很难要求前后视距完全相等。接下来，我们将讨论前后视距不相等的允许值。(1)角度误差的影响，(2)每米水准尺长度误差的影响，在精密水准作业中必须使用经过检验的水准尺。设f为水准标尺每米间距的平均真长误差，则加到一个测点的观测高差h上的校正数即为加到一个测点的校正数：(3)两个水准标尺之间的零点差的影响，在水准测

4、量作业中，每个测点在每个测点的数量应安排为偶数，两个水准标尺应在相邻的测点处依次作为前后视距标尺。(4)温度变化对I角的影响。由于温度的变化(如仪器的不同受热部位)，仪器的相关部位会有不同程度的膨胀或收缩，从而引起I角的变化。当太阳照射在物镜或目镜上时，它的影响最大，当它照射在水准管的一侧时，它的影响较小，而当它照射在与水准管相对的另一侧时，它的影响最小。温度变化对I角的影响极其复杂。实验结果表明，当仪器周围的温度每变化1，I角将变化约(2)秤台升降误差主要发生在移动站的过程中，当原前视秤变为后视秤时，秤台升降误差会下沉，因此后视读数总是过大，各站的观测高差过大，成为系统误差影响。平均往返观测

5、以减弱这种误差也要求往返观测的地面特性是相同的。(6)大气垂直折射的影响1。视线比地面高0.3米。选择合适的天气(阴天、夜晚、无风等)。)3 .避免不利环境(日出后、日落前半小时、中午、强风等)。)。一般来说，空气稀疏而稠密，但是当局部表面绝对吸热时(晴天)，表面是向下的。(7)磁场对自动补偿安平水准仪的影响由于补偿器受到地磁场的影响，它会在磁场中偏转，导致视线的系统变化。该误差的基本特征是：与水准路线方向有关，南北向水准测量时表现出明显的系统误差，可达0.71.4毫米；每公里；按距离比例降低水准测量的传递精度；东西方向没有明显的系统误差；克服磁误差影响的有效措施是改进补偿器的结构，选用新的非

6、磁性材料(目前的反磁补偿器不尽人意)。在强电磁场存在的情况下，最好使用精密水准仪。(8)观测误差的影响，精密水准测量的观测误差主要包括水准仪的气泡对中误差、水准标尺的分度和读数误差，这些都是偶然的。由于精密水准仪具有倾斜螺旋和重合水准仪，并配有光学测微器，可以提高读数精度，同时可以用楔形丝瞄准水准标尺上的分割线，可以减小瞄准误差，因此这些误差的影响可以有效地控制在很小的范围内。实验结果分析表明，这些误差对基辅分区各站观测高差平均值的影响小于0.1毫米。二是实施精密水准测量，(1)精密水准测量操作的一般规定(1)观测前30分钟，仪器应放置在开阔的阴凉处，使仪器与外界温度一致；观测时应使用测量伞遮

7、挡阳光；移动站时，应使用白色仪器盖。(2)仪器与前后视距水准标尺之间的距离应尽可能相等，差值应小于规定的限值：根据二等水准测量，第一个测站前前后视距的差值应小于1.0m，前后视距的累计差值应小于3m。通过这种方式，可以消除或减弱各种与距离相关的误差对观测高度差的影响，例如I角误差、地球曲率和垂直折射。(1)精密水准测量操作的一般规定(续)(3)对于气泡水准仪，观测前应测量并标出倾斜螺旋的水准零点，水准零点的位置应随气温的变化随时调整。对于自动安平水准仪的圆水准仪，必须进行严格的水准测量。(4)在同一个站观察时，不应聚焦两次；旋转仪器的斜螺杆和千分尺螺杆的最终旋转方向应为进动，以避免斜螺杆和千分

8、尺间隙动态差异对观测结果的影响。(5)在两个相邻站，按照奇数站和偶数站的观测程序进行观测，奇数站的“后、前、后”和偶数站的“前后”观测程序在相邻站交替进行。在后测时，奇数和偶数站的观测程序与前测相反，即奇数站从正视图开始，偶数站从后视图开始。这样的观测程序可以消除或减弱随时间成比例均匀变化的误差对观测高差的影响，如仪器的I角和垂直位移的变化。(人对人方法)，(1)一般条款(7)每个测量断面的前测和后测站数应为偶数。当正向测量转为反向测量时，两个水准标尺应互换，仪器应复位。水准路线上各测量断面的仪器站布置均匀，可减少两个水准标尺零点差误差对观测高差的影响。(8)各测量断面的水准路线应前后测量，以

9、消除或削弱同一性质、同一标志的误差影响，如水准标尺垂直位移的误差影响。(9)测量断面水准路线的前测和后测应在不同的气象条件下进行，如分别在上午和下午观测。(10)当后(前)视觉读数达到前(后)视觉读数时，不允许重新调整圆形水平仪的气泡中心。(1)精密水准仪操作的一般规定(续)(11)使用补偿自动水准仪的操作程序与水准仪相同。观察前，应严格检查并校正圆形水平仪，观察时应严格将圆形水平仪的气泡居中。大多数仪器都有一个测量按钮。按下测量按钮时，自动补偿器的重力摆会轻微摆动，静止后即可读取。(12)当水准测量的观测工作间歇时，最好在一个固定的水准点上结束；否则，应选择两个牢固、可靠、光滑、突出、便于放

10、置水准标尺的固定点作为间歇点进行标记。间歇后，应测试两个间歇点之间的高度差。如果试验结果满足公差要求(二等水准测量，间歇点之间的高差应为1.0毫米)，可从间歇点开始试验。如果只能选择一个固定点作为间歇点，则应在间歇周期后仔细检查，以确认在从间歇点开始测量之前没有发生位移。(2)精密水准观测，1。当该站的观测程序向前推进时，奇数站的视平标尺的划分顺序是后视标尺的基本划分；前瞻性尺度的基本划分；前视标尺的辅助划分：后视标尺的辅助划分：在进行测量时，偶数站瞄准水准标尺的划分顺序是前视标尺的基本划分。后视比例尺的基本划分；后视比例尺的辅助划分：前视比例尺的辅助划分。在反测量时，奇数和偶数站的瞄准刻度顺

11、序与偶数和奇数站相同。2。各站的操作步骤：对于“后、前、后”的观测程序，将仪器水平放置(当望远镜绕垂直轴旋转时，气泡两端与水位对应的图像间隔不得超过1cm)，将望远镜对准后视标尺(标尺垂直)，使气泡两端与水位对应的图像一致(即， 气泡两端的图像间隔不得超过2mm)，然后用望远镜的上下线对准标尺的基本分割线进行视线读取，然后，使气泡两端的图像完全符合水位，转动千分尺轮，用楔形线准确夹住标尺的基本分割线，读取标尺的基本分割线(标尺上读取前三位数字，千分尺上读取最后两位数字)。2。各站操作步骤(续)，旋转望远镜对准前视标尺，使符合标准的气泡两端图像准确一致，旋转千分尺轮，用楔形导线准确夹住标尺的基本

12、分割线，读取标尺的基本分割线和千分尺读数，然后用上下导线对准标尺的基本分割线进行视线读数。看前视标尺的辅助分隔线，使气泡两端的图像准确符合标准。转动千分尺轮，使楔形丝准确夹住刻度尺的辅助分割线，读取刻度尺的辅助分割线和微针的读数对于“从前到后”的观察程序，操作步骤是相似的。2.测站的记录和计算，(9)=(1)-(2)(10)=(5)-(6)(11)=(9)-(10)(12)=(11)前测站(12) (14)=(3) K-(8) (13)=(15) (16)，例如：二等水准测量，第一测站和第二测站的读数如下：第一测站：4241，3590，391.50，305.46，3379，2730第二站：37

13、89，2880，333.69，309.31，3545，2640，915.78和940.19。，4241，3590，391.56，305.46，3379，2730，911.98，998.01，65.1，64.9，0.2，0.2，5，-2，7，86.03，86.10，3789，2880，333.69，309.31，2640，3545，940。精密水准观测的公差，一等水准和二等水准的公差规定如下表：从测量断面前后测得的高差差值计算每公里高差中值的偶然平均误差；4.水准测量精度；其中，是以mm为单位，在各测量断面上来回测量的高差的差异；r为各测量断面的距离，以km为单位；n是测量截面的数量。当水准网中

14、有20个以上水准环时，需要根据水准环的闭合误差计算每公里中值高差的总平均误差，其中W为水准环经各种修正后计算出的闭合误差，单位为毫米；f是水准环的长度，以公里为单位；n级环的数量。每公里水准往返高差的偶然中值误差和总中值误差的限值，当偶然中值误差和总中值误差超出限值时，应分析原因并重新测量相关测量断面或路线。水准测量的精确度。水准测量的估算、观测高差各种修正值的计算和水准点1的粗高程表的编制。水准标尺每米长度误差的修正计算当一对水准标尺每米长度的平均误差f大于0.02毫米时，应修正观测到的高度差，尺寸为fh 2。非平行法向水平面的校正计算3。水准4线闭合误差的计算。高差修正量的计算。水的计算，

15、从下图可以看出，对观测点和观测点高差的影响是视距，即每次读数的I角变化。可以看出，由I角变化引起的误差影响抵消了测量站、的观测高度差之和，温度变化对I角、的影响抵消了仪器升降误差，测量基本分割高度差和辅助分割高度差；让仪器均匀下降，基本高度差大，辅助高度差小；当取两个高度差的平均值时，可以有效地减小仪器的升降误差。国家三级以上水准测量程序：后方(基地)、前方(基地)、前方(辅助)、后方(辅助)或：前方(基地)、后方(辅助)、前方(辅助)，脚平台升降的误差，假设在中转站时，脚垫下沉，使后视读数为0。为消除此误差，对往返观测进行平均。1.精密水准仪的特点。1.高质量望远镜光学系统精度等级的放大率大于40倍，物镜孔径大于50毫米。坚固稳定的仪器结构由特殊合金钢制成，仪器上覆盖有隔热保护罩。3.高精度千分尺装置光学千分尺可读取0.1毫米，估计可读取0.0毫米；使用楔形线进行观察。4.高灵敏管液位的网格值为10/2mm，带倾斜螺旋装置。5.高性能补偿器。2.精密水准标尺的结构特点。1.当空气的温度和湿度发生变化时，水准标尺的分割线长度必须保持稳定或只有微小的变化。有因瓦合金带。2.水准标尺的标定必须非常准确，标定的偶然和系统误差应该很小。3.水准尺的结构应平直，尺身的长