第2章 水准测量PPT讲稿.ppt

第第2章章 水准测量水准测量第1页，共52页，编辑于2022年，星期一第第2章章 水准测量水准测量2-1 水准测量原理水准测量原理 2-2 水准测量仪器及工具水准测量仪器及工具2-3 DS3水准仪的操作水准仪的操作 2-4 水准测量外业实施水准测量外业实施2-5 水准测量内业计算水准测量内业计算2-7 水准测量的误差来源及消减办法水准测量的误差来源及消减办法第2页，共52页，编辑于2022年，星期一2-1 水准测量原理水准测量原理第3页，共52页，编辑于2022年，星期一 一、测站高差：hAB=a-b 通常将a称为后视读数，b称为前视读数；若A点已知，则可根据高程已知点A可计算B点高程：HB=HA+hAB如左图的测量过程称为一测站，简称一站 第4页，共52页，编辑于2022年，星期一二、测段高差二、测段高差如果A、B两点距离较远或高差较大可以分多个测站测定两点间的高差hAB第5页，共52页，编辑于2022年，星期一将将AB之间的高差分成若干个测站来测量之间的高差分成若干个测站来测量 除除A、B两点外，中间的立尺点（两点外，中间的立尺点（TP1,TP2，TPn）起临时）起临时传递高程的作用，称为转点。传递高程的作用，称为转点。得到各测站的高差为：得到各测站的高差为：h1a1-b1 第第1站站 h2=a2-b2 第第2站站 h3=a3-b3 第第3站站 hnan bn 第第n站站h=a b=hAB地面点地面点AB之间的高差，等于之间的高差，等于AB之间之间所有测站高差的代数和所有测站高差的代数和第6页，共52页，编辑于2022年，星期一2-2 水准测量仪器和工具水准测量仪器和工具1.DS3水准仪2.标尺和尺垫3.水准仪的基本操作第7页，共52页，编辑于2022年，星期一1、DS3微倾水准仪n望远镜n水准器n基座第8页，共52页，编辑于2022年，星期一圆水准器圆水准器第9页，共52页，编辑于2022年，星期一n1）望远镜）望远镜n物镜物镜n目镜目镜n调焦透镜调焦透镜n十字丝分划板十字丝分划板第10页，共52页，编辑于2022年，星期一望远镜的成像原理望远镜的成像原理第11页，共52页，编辑于2022年，星期一十字丝分划板十字丝分划板竖丝竖丝横丝（中丝）横丝（中丝）上丝（视距丝）上丝（视距丝）下丝（视距丝）下丝（视距丝）第12页，共52页，编辑于2022年，星期一测量开始前，目镜调焦十分重要测量开始前，目镜调焦十分重要第13页，共52页，编辑于2022年，星期一n2）水准器）水准器n圆水准器圆水准器第14页，共52页，编辑于2022年，星期一n管水准器管水准器第15页，共52页，编辑于2022年，星期一n3）基座）基座n三个角螺旋调节整平圆水准器三个角螺旋调节整平圆水准器第16页，共52页，编辑于2022年，星期一2.标尺和尺垫标尺和尺垫n注意：注意：n只有转点上，才可以使只有转点上，才可以使用尺垫用尺垫第17页，共52页，编辑于2022年，星期一2-3 DS3水准仪的基本操作水准仪的基本操作n安置仪器n粗略整平（粗平）n瞄准标尺 n精确整平（精平）n读数第18页，共52页，编辑于2022年，星期一n安置仪器安置仪器按观测者的身高调节好三脚架的高度；打开、架设三脚架于两立尺点之间，架头面大致水平，并将三脚架的三个脚尖踩入土中，使脚架稳定；从仪器箱内取出水准仪（记住仪器在箱内的正确放置方法），放在三脚架的架头面，并立即用中心螺丝旋入仪器基座的螺孔内，防止仪器从三脚架头上摔下。第19页，共52页，编辑于2022年，星期一n粗平粗平 粗平即粗略整平仪器。旋转脚螺旋使圆水准气泡居中，仪器的竖轴大致铅垂，使望远镜的视准轴大致水平。调平方法如图示：第20页，共52页，编辑于2022年，星期一n瞄准标尺瞄准标尺先目镜对光：将望远镜对准明亮的背景，旋转目镜调焦螺旋，使十字丝清晰；松开制动螺旋，转动望远镜，用望远镜上的准星和照门瞄准水准尺，拧紧制动螺旋；从望远镜中观察目标，旋转物镜调焦螺旋，使目标清晰，再旋转微动螺旋，使竖丝对准水准尺。第21页，共52页，编辑于2022年，星期一n精平精平从望远镜的一侧观察管水准气泡偏离零点的方向，旋转微倾螺旋，使气泡大致居中，这时再从目镜左边的附合气泡观察窗中察看两个气泡影像是否吻合，如不吻合，再漫漫旋转微倾螺旋直至完全吻合为止。第22页，共52页，编辑于2022年，星期一n读数读数仪器精平后，应立即用十字丝的横丝在水准标尺上读数。第23页，共52页，编辑于2022年，星期一2-4 水准测量的外业实施水准测量的外业实施1.水准测量的精度等级2.水准点3.水准测量外业方法4.水准路线n闭合路线n符合路线n支路线第24页，共52页，编辑于2022年，星期一1.水准测量精度等级（我国）水准测量精度等级（我国）n精密水准测量（国家级）精密水准测量（国家级）一等水准二等水准n普通水准测量普通水准测量（地方级）（地方级）三等水准四等水准五等水准（等外水准）工程测量上最常采用的精度等级为五等（等外）水准第25页，共52页，编辑于2022年，星期一2.水准点水准点n已知水准点（已知水准点（Bench Mark）已知水准点是标识已知高程的专门的水准测量设施；每一条水准路线都需要从一个或多个已知水准点上开始测量；不同精度等级的水准点如下图所示：n 未知水准点（待测点）未知水准点（待测点）第26页，共52页，编辑于2022年，星期一3.水准测量外业方法水准测量外业方法n双面尺法双面尺法瞄准后视点水准尺黑面分划精平读数瞄准后视点水准尺红面分划精平读数瞄准前视点水准尺黑面分划精平读数瞄准前视点水准尺红面分划精平读数 完成一站测量，正确纪录测量手簿并计算本站高差，确认无误后，搬动仪器到下一站测量，将上一站的前视标尺作为本站的后视标尺，如此逐站观测，直至完成整条路线的测量第27页，共52页，编辑于2022年，星期一水准测量记录手簿（黑红双面中丝法）水准测量记录手簿（黑红双面中丝法）第28页，共52页，编辑于2022年，星期一n1)一次观测：n后视读数a 前视读数b。n2)变动三脚架高度，重新安置水准仪。n3)二次观测：前视读数a后视读数b。n变仪器高法变仪器高法a b 第29页，共52页，编辑于2022年，星期一水准测量记录手簿（单黑面变动仪器高法）水准测量记录手簿（单黑面变动仪器高法）A+3.2166站站1n称为称为 一测段一测段第30页，共52页，编辑于2022年，星期一n观测：观测：例 注意：为保证高程传递的准确性，在相邻测站的观测注意：为保证高程传递的准确性，在相邻测站的观测过程中，必须使过程中，必须使转点转点保持稳定（高程不变）。保持稳定（高程不变）。ATP1TP2TP32.142B1.2580.9281.2351.6641.4311.6722.074HA=123.446mHB大大 地地 水水 准准 面面前进方向第31页，共52页，编辑于2022年，星期一测测站站点号点号 水准尺读数水准尺读数后视（后视（a）前视（前视（b）高差高差 （m）高程高程（m）备备注注 ATP1TP1TP2TP2TP3 TP3 B 2.142 1.258+0.884 0.928 1.235-0.307 1.664 1.431+0.233 1.672 2.074-0.402计算计算检核检核 6.406 5.998测测站站点号点号 水准尺读数水准尺读数后视（后视（a）前视（前视（b）高差高差 （m）高程高程（m）备备注注 ab0.4080.408 0.408123.446123.854水 准 测 量 手 簿已知第32页，共52页，编辑于2022年，星期一4.水准路线水准路线 在利用水准测量方法测定地面点高程的过程中，从已在利用水准测量方法测定地面点高程的过程中，从已知点发，一个或多个测站逐站测量的路线，称为水准知点发，一个或多个测站逐站测量的路线，称为水准路线；规范规定，水准路线必须布设为下列三种形式路线；规范规定，水准路线必须布设为下列三种形式之一，以进行检核之一，以进行检核:（水准路线略图，要会画）（水准路线略图，要会画）n符合水准路线（图符合水准路线（图a）n闭合水准路线（图闭合水准路线（图b）n支水准路线（图支水准路线（图c）第33页，共52页，编辑于2022年，星期一水准路线的检核：水准路线的检核：A+2.33116站站+2.81321站站17站站-2.244-2.78920站站123水准路线的高差闭合差：水准路线的高差闭合差：fhh（HAHA）h要求要求|fh|=|f容容|，则水准测量精度达到要求，否则重新测量则水准测量精度达到要求，否则重新测量1）闭合水准路线闭合水准路线本例（五等水准）：本例（五等水准）：f容容3074=258mm而高差闭合差：而高差闭合差：h111mm因此本例达到精度要求因此本例达到精度要求第34页，共52页，编辑于2022年，星期一AB+2.33116站站+2.81321站站17站站-2.244+1.43020站站123水准路线的高差闭合差：水准路线的高差闭合差：fhh（HBHA）要求要求 fh=f容，容，则水准测量精度达到要求，否则重新测量则水准测量精度达到要求，否则重新测量水准路线的检核：水准路线的检核：2）附合水准路线附合水准路线可以看出闭合路线是附合水准可以看出闭合路线是附合水准路线的一个特殊情况路线的一个特殊情况第35页，共52页，编辑于2022年，星期一2-5 水准测量内业计算水准测量内业计算n整条水准路线测量完成后，应绘出水准路线略图并立即计算高程闭合差fh，高程闭合差fh=实测高差-理论高差；n判断高程闭合差是否满足规范规定的精度等级要求，若不满足，则需要重测；若满足，则进行下一步计算n将高程闭合差按（距离或测站数）比例分配到各测段，以改正各测段的实测高差；(不要理解为消除闭合差)n最后用改正后的各测段高差计算各测点的高程第36页，共52页，编辑于2022年，星期一高差闭合差高差闭合差fh的计算的计算n闭合水准路线：闭合水准路线：fhh（H起H起）hn附合水准路线：附合水准路线：fhh（H终H起）n支水准路线：支水准路线：fhh往h返高差闭合差高差闭合差fh是水准测量整条水准路线测量误差的综合反映。是水准测量整条水准路线测量误差的综合反映。当当 fh 在容许范围时，则水准路线测量的精度合格，否则需重测。在容许范围时，则水准路线测量的精度合格，否则需重测。第37页，共52页，编辑于2022年，星期一高差闭合差容许值高差闭合差容许值n五等水准（等外水准）测量闭合差容许值五等水准（等外水准）测量闭合差容许值第38页，共52页，编辑于2022年，星期一闭合差的分配闭合差的分配n当闭合差当闭合差fh小于容许值时，应将其合理分配到各测段小于容许值时，应将其合理分配到各测段n以各测段的长度（测站数或公里数）为依据进行闭合差以各测段的长度（测站数或公里数）为依据进行闭合差的分配，计算各高差改正数；的分配，计算各高差改正数；n按比例分配：较长的测段多改，较短的测段少改；按比例分配：较长的测段多改，较短的测段少改；n改正数的总和应该恰好等于高差闭合差的反数；改正数的总和应该恰好等于高差闭合差的反数；第39页，共52页，编辑于2022年，星期一水准路线计算举例水准路线计算举例【例例1】下下图图为为按按五五等等水水准准测测量量要要求求施施测测某某附附合合水水准准路路线线观观测测成成果果略略图图。BM-A和和BM-B为为已已知知高高程程的的水水准准点点，图图中中箭箭头头表表示示水水准准测测量量前前进进方方向向，路路线线上上方方的的数数字字为为测测得得的的两两点点间间的的高高差差(以以m为为单单位位)，路路线线下下方方数数字字为为该该段段路路线线的的长长度度(以以km为为单单位位)，试试计计算算待待定定点点1、2、3点的高程。点的高程。第40页，共52页，编辑于2022年，星期一水准路线内业计算表水准路线内业计算表水准路线内业计算表水准路线内业计算表第41页，共52页，编辑于2022年，星期一【例例2】如图为一符合水准路线：A、B为已知水准点，HA=56.345m，HB=59.039m点1、2、3 为待测水准点，各测段高差hi、测站数ni、距离Li见下图：AB123前进方向第42页，共52页，编辑于2022年，星期一备注测段 点名 距离 km测站数(站)实测高差 m改正数 m改正后的高差 m高程 m1234567891234A123B0.8 12 +2.7851.3 18 -4.3691.1 13 +1.9800.7 11 +2.3453.9 54 +2.741辅助计算-0.010-0.016-0.011-0.010-0.047+2.775-4.385+1.969+2.335+2.69456.34559.12054.73556.70459.039符合水准测量成果计算表符合水准测量成果计算表已知已知第43页，共52页，编辑于2022年，星期一可利用电子表格方便计算可利用电子表格方便计算第44页，共52页，编辑于2022年，星期一2-7 水准测量的误差来源及消减办法水准测量的误差来源及消减办法n n仪器误差仪器误差n n观测误差观测误差n n外界条件引起的误差外界条件引起的误差第45页，共52页，编辑于2022年，星期一仪器误差仪器误差u视准轴与水准管轴不平行的误差视准轴与水准管轴不平行的误差 两轴会残留一个微小的交角。因此，水准管气泡居两轴会残留一个微小的交角。因此，水准管气泡居中时，视线仍会有微小倾斜。观测时保持前、后视距中时，视线仍会有微小倾斜。观测时保持前、后视距相等，可消除或减少该项误差的影响。相等，可消除或减少该项误差的影响。第46页，共52页，编辑于2022年，星期一仪器误差仪器误差u水准尺的误差水准尺的误差 水准尺刻划不准确、尺底磨损、弯曲变水准尺刻划不准确、尺底磨损、弯曲变形等都会给读数带来误差，因此应对水准形等都会给读数带来误差，因此应对水准尺进行检验，不合格的尺子不能使用。尺进行检验，不合格的尺子不能使用。第47页，共52页，编辑于2022年，星期一观测误差观测误差u整平误差整平误差 设水准管分划值为设水准管分划值为，通常人判断气泡，通常人判断气泡居中误差约为居中误差约为0.150.15，采用符合水准器，采用符合水准器时，气泡居中精度约提高一倍，即时，气泡居中精度约提高一倍，即0.15/20.15/2，气泡居中误差为，气泡居中误差为为减少整平误差的影响，应限制视距长度。为减少整平误差的影响，应限制视距长度。第48页，共52页，编辑于2022年，星期一观测误差观测误差u读数误差读数误差 在水准尺上估读毫米数的误差，与人眼在水准尺上估读毫米数的误差，与人眼的分辨能力、望远镜的放大倍率以及视线的分辨能力、望远镜的放大倍率以及视线长度有关，通常按下式计算长度有关，通常按下式计算 V V为望远镜的放大倍率，为望远镜的放大倍率，6060为人眼分辨为人眼分辨的极限。为减少读数误差的影响，应限制的极限。为减少读数误差的影响，应限制视距长度。视距长度。第49页，共52页，编辑于2022年，星期一外界条件引起的误差外界条件引起的误差 u仪器下沉仪器下沉 由于仪器下沉，使视线降低，从而引由于仪器下沉，使视线降低，从而引起高差误差。若采用起高差误差。若采用“后、前、前、后后、前、前、后”的观测程序，可减弱其影响。的观测程序，可减弱其影响。u 尺垫下沉尺垫下沉 如果在转点发生尺垫下沉，将使下一如果在转点发生尺垫下沉，将使下一站后视读数增大，引起高差误差。采用往站后视读数增大，引起高差误差。采用往返观测的方法，取观测成果的中数，可以返观测的方法，取观测成果的中数，可以减弱其影响。减弱其影响。第50页，共52页，编辑于2022年，星期一外界条件引起的误差外界条件引起的误差u 地球曲率及大气折光影响地球曲率及大气折光影响 用水平线代替大地水准面在尺上读数产生的误差为用水平线代替大地水准面在尺上读数产生的误差为C C，如，如图所示，则图所示，则 实际上由于大气折光，视线一条曲线，曲线的曲率半径为地球半实际上由于大气折光，视线一条曲线，曲线的曲率半径为地球半径的径的7 7倍，其折光量的大小对水准读数产生的影响为倍，其折光量的大小对水准读数产生的影响为 第51页，共52页，编辑于2022年，星期一外界条件引起的误差外界条件引起的误差大气折光与地球曲率的综合影响称之为球气差，为：前、后视距相等，由上式计算的球气差相等，地球曲率及前、后视距相等，由上式计算的球气差相等，地球曲率及大气折光的影响将得到消除或减少大气折光的影响将得到消除或减少 大气折光与地球曲率的综合影响称之为球气差，为大气折光与地球曲率的综合影响称之为球气差，为 第52页，共52页，编辑于2022年，星期一