土规测量第二章.pptx
第二章 水准测量第一节 水准测量原理第二节 水准测量仪器和工具第三节 水准测量的实施与校核方法第四节 水准测量成果的内业计算第五节 水准测量误差来源及减弱措施第六节 自动安平水准仪第1页/共61页第2页/共61页ABabhAB前进方向大地水准面HA（已知）HB（待定）水平视线第3页/共61页第4页/共61页第5页/共61页第6页/共61页第7页/共61页水准测量：利用仪器提供的一条水平视线，借助水准尺，测定地面两点之间的高差，从已知点高程推算未知点高程的方法。水准测量按精度不同，可分为五个等级，一等水准测量精度最高，五等水准测量又称为一般水准测量（等外水准测量）。第一节第一节 水准测量原理水准测量原理第8页/共61页由已知点A的高程推算出未知点B的高程 后视点则A、B两点高差为:hAB=a-b前视点后视读数a后视读数b则B点高程为:1、高差法 HB=HA +hAB2、视线高程法 Hi=HA +a HB=Hi -b第9页/共61页第二节第二节 水准测量的仪器和工具水准测量的仪器和工具2.2.1 2.2.1 水准仪水准仪 水准仪按其精度可分为 DS05、DS1、DS3和DSl0等四个等级。水准仪的结构：分为望远镜、水准器、基座。第10页/共61页第11页/共61页 1、望远镜 由物镜、目镜、调焦透镜和十字丝分划板组成。第12页/共61页 十字丝分划板 十字丝交点与物镜光心的连线，称为视准轴或视线（CC)。第13页/共61页 2、水准器 分为管水准器和圆水准器。通过水准管圆弧中心处的水平切线，称为水准管轴（LL)，通过圆水准器中点的球面法线称为圆水准器轴（LL)。第14页/共61页 管水准器用于水准仪的精确整平；圆水准器由于精度较低，只用于仪器的概略整平。水准管气泡偏移中心2mm，轴线所倾斜的角值称为水准管分划值。DS3级水准仪的水准管，其分划值不大于202mm。相应的 圆水准器的分划值为8/2mm。第15页/共61页2.2.2 2.2.2 水准尺和尺垫水准尺和尺垫 常用的水准尺有塔尺、折尺和双面尺。尺垫是在转点处放置水准尺用的，作为竖立水准尺和标志转点之用。第16页/共61页2.2.2.3 2.3 水准仪的使用方法水准仪的使用方法一、安置和粗平气泡的移动方向与左手大拇指运动的方向致。第17页/共61页二、瞄准水准尺，消除视差 当眼睛在目镜端上下微微移动时，若发现十字丝与目标影像有相对运动，这种现象称为视差。产生视差的原因是目标成像的平面和十字丝平面不重合。第18页/共61页微倾螺旋管水准器气泡影象三、精平和读数第19页/共61页第20页/共61页 应把两项操作视为一个整体，必须精平后再读数，读数后还要再次检查管水准气泡是否完全符合。第21页/共61页第三节第三节 水准测量的实施和校核方法水准测量的实施和校核方法2.2.3.1 3.1 水准点水准点事先埋设标志在地面上，用水准测量方法建立的高程控制点(Bench Mark),常以BM表示。水准点分为永久性和临时性两种，其顶部通常为凸起的半球面,用于放置水准尺。第22页/共61页2.2.3.2 3.2 水准测量的实施水准测量的实施一、两点间的高差可直接测出则A、B两点高差为:hAB=a-b则B点高程为:HB=HA+hAB第23页/共61页二、两点间的高差不能直接测出第24页/共61页每安置一次仪器，便可测得一个高差，即 h1=hA1=a1-b1h2=h12=a2-b2h3=h23=a3 b3h4=h3B=a4 b4将各式相加，得hAB=h=a-b第25页/共61页将各式相加，得HB=HA+hAB =HA+h转点：待测高程的两点间高差无法直接测得,须添加的若干个临时立尺点，起传递高差的作用，代号为TPTP。(Turning Point)(Turning Point)第26页/共61页第27页/共61页三、水准路线1、闭合水准路线 h=0 由已知高程点出发，沿单一方向进行水准测量，最后回到起点。第28页/共61页2、附合水准路线 由已知水准点出发，沿单一方向进行水准测量，又附合到另一已知水准点。h=HB-HA第29页/共61页3、支水准路线 由已知水准点出发，沿单一方向进行水准测量，不与起点闭合，也不附合到另一已知水准点。h往=-h返第30页/共61页2.4.2 2.4.2 水准测量的检核和精度要求水准测量的检核和精度要求一、测站校核1、改变仪器高法：同一测站用两次不同的仪器高度，测得两次高差以相互比较进行检核。2、两台仪器同时观测法：用两台同精度的仪器同时测量，测得两次高差，相互进行检核。第31页/共61页3、双面尺法：仪器高度不变，立在前视点和后视点上的水准尺分别用黑面和红面各进行一次读数，测得两次高差，相互进行检核。第32页/共61页二、路线校核 进行水准路线测量时，实际测得的结果值和理想值之间的差距，称为高差闭合差（fh)，高差闭合差反映了测量成果的精度。1、闭合水准路线 fh=h测 2、附合水准路线 fh=h测-（H终 H始）第33页/共61页3、支水准路线 fh=h往+h返闭合差的允许值视水准测量的等级而定,在等外水准测量中：平地 fh允=40L(mm)山地 fh允=12n(mm)L 为水准路线长度公里数 n 为测站数 第34页/共61页第四节第四节 水准测量的内业计算水准测量的内业计算一、高差闭合差的计算一、高差闭合差的计算二、闭合差的调整 在同一条水准路线上，闭合差的调整按与测站数（或距离）成正比反符号分配的原则进行。1、Vi=(-fh*ni)/n 或 Vi=(-fh*Li)/L 2、hi=hi +Vi第35页/共61页三、三、高程计算高程计算算例：算例：第36页/共61页测点测点 测站数测站数实测高差实测高差改正数改正数改正后高差改正后高差高程高程A A42.36542.3656 6-2.518-2.5181 16 6-3.227-3.2272 24 4+1.378+1.3783 38 8-5.447-5.447B B32.50932.509合计合计备注备注计算示例：计算示例：第37页/共61页测点测点 测站数测站数实测高差实测高差改正数改正数改正后高差改正后高差高程高程A A42.36542.3656 6-2.518-2.5181 16 6-3.227-3.2272 24 4+1.378+1.3783 38 8-5.447-5.447B B32.50932.509合计合计2424-9.814-9.814备注备注f fh h=+42mm=+42mmf fh h允允=49mm49mm计算示例：计算示例：第38页/共61页测点测点 测站数测站数实测高差实测高差改正数改正数改正后高差改正后高差高程高程A A42.36542.3656 6-2.518-2.518-11-111 16 6-3.227-3.227-11-112 24 4+1.378+1.378-7-73 38 8-5.447-5.447-13-13B B32.50932.509合计合计2424-9.814-9.814-42-42备注备注fh=+42mmfh=+42mmfhfh允允=49mm49mm计算示例：计算示例：第39页/共61页测点测点 测站数测站数实测高差实测高差改正数改正数改正后高差改正后高差高程高程A A42.36542.3656 6-2.518-2.518-11-11-2.529-2.5291 16 6-3.227-3.227-11-11-3.238-3.2382 24 4+1.378+1.378-7-7+1.371+1.3713 38 8-5.447-5.447-13-13-5.460-5.460B B32.50932.509合计合计2424-9.814-9.814-42-42-9.856-9.856备注备注fh=42mmfh=42mmfhfh允允=49mm49mm计算示例：计算示例：第40页/共61页测点测点 测站数测站数实测高差实测高差改正数改正数改正后高差改正后高差高程高程A A42.36542.3656 6-2.518-2.518-11-11-2.529-2.5291 139.83639.8366 6-3.227-3.227-11-11-3.238-3.2382 236.59836.5984 4+1.378+1.378-7-7+1.371+1.3713 337.96937.9698 8-5.447-5.447-13-13-5.460-5.460B B32.50932.509合计合计2424-9.814-9.814-42-42-9.856-9.856备注备注fh=42mmfh=42mmfhfh允允=50=50mmmm计算示例：计算示例：第41页/共61页算例算例2 2：已知A点的高程为30m，试列表计算其他点的高程。fh允=10n(mm)第42页/共61页测点测点 测站数测站数实测高差实测高差改正数改正数改正后高差改正后高差高程高程A A30.00030.0006 6+4.736+4.7361 18 8-6.6456.6452 24 4-3.128-3.1283 37 7+5.085+5.085A A合计合计备注备注计算示例：计算示例：第43页/共61页测点测点 测站数测站数实测高差实测高差改正数改正数改正后高差改正后高差高程高程A A30.00030.0006 6+4.736+4.7361 18 8-6.6456.6452 24 4-3.128-3.1283 37 7+5.085+5.085A A合计合计2 25 5+0.048+0.048备注备注f fh h=+48mm=+48mmf fh h允允=50=50mmmm计算示例：计算示例：第44页/共61页测点测点 测站数测站数实测高差实测高差改正数改正数改正后高差改正后高差高程高程A A30.00030.0006 6+4.736+4.736-1-12 21 18 8-6.6456.645-1-15 52 24 4-3.128-3.128-8 83 37 7+5.085+5.085-13-13A A合计合计2 25 5+0.048+0.048-4-48 8备注备注fh=+48mmfh=+48mmfhfh允允=50=50mmmm计算示例：计算示例：第45页/共61页测点测点 测站数测站数实测高差实测高差改正数改正数改正后高差改正后高差高程高程A A30.00030.0006 6+4.736+4.736-1-12 2+4.724+4.7241 18 8-6.6456.645-1-15 5-6.660-6.6602 24 4-3.128-3.128-8 8-3.136-3.1363 37 7+5.085+5.085-13-13+5.072+5.072A A合计合计2 25 5+0.048+0.048-4-48 80 0备注备注fh=+48mmfh=+48mmfhfh允允=50=50mmmm计算示例：计算示例：第46页/共61页测点测点 测站数测站数实测高差实测高差改正数改正数改正后高差改正后高差高程高程A A30.00030.0006 6+4.736+4.736-1-12 2+4.724+4.7241 134.72434.7248 8-6.6456.645-1-15 5-6.660-6.6602 228.06428.0644 4-3.128-3.128-8 8-3.136-3.1363 324.92824.9287 7+5.085+5.085-13-13+5.072+5.072A A30.00030.000合计合计2 25 5+0.048+0.048-4-48 80 0备注备注fh=+48mmfh=+48mmfhfh允允=50=50mmmm计算示例：计算示例：第47页/共61页习题习题1 1：已知A点的高程为160.000m，B点的高程为155.712m,试列表计算其他点的高程。fh允=40L(mm)第48页/共61页第五节第五节 水准测量的误差来源及减弱措施水准测量的误差来源及减弱措施2.2.5.1 5.1 仪器误差仪器误差2、仪器校正后的残余误差 1）十字丝不垂直于竖轴的误差。消除方法：用横丝与竖丝的交点处读数。1、水准尺的误差 零点差，水准尺变形的误差。消除方法：在一测段中使测站数为偶数。交替使用水准尺 第49页/共61页水准仪应满足的条件1）圆水准器轴LL应平行于仪器的竖轴VV；2）十字丝的中丝（横丝）应垂直于仪器的竖轴；3）水准管轴LL平行于视准轴CC。第50页/共61页 2）i角校正残余误差 消除方法：使前后视距大致相等。第51页/共61页3、水准尺倾斜误差2、读数误差1、整平误差消除方法：水准仪离尺的距离不能过长 读两组数取平均值 2.2.5.2 5.2 观测误差观测误差第52页/共61页消除方法：两面尺法，采用“后、前、前、后”的观测顺序。3、地球曲率的影响 消除方法：控制视距长度；使前后视距大致相等。2、尺垫下沉消除方法：往返观测，取平均值。2.2.5.3 5.3 观测误差观测误差1、仪器下沉第53页/共61页1.2.3 1.2.3 水平面代替水准面的限度水平面代替水准面的限度 1、对高程测量的影响：h=S/2R2、对水平距离测量的影响：S=S/3R第54页/共61页S(m)1050100150500h(mm)0.000.20.81.7719.6对距离的影响：对高差的影响：S(km)102550100S(mm)1013010308210第55页/共61页 3 3、对水平角测量的影响=*P/RP(km)1050100500()0.050.250.512.54结论：地球曲率对高差测量的影响最大，即使在很短的距离也必须加以考虑。第56页/共61页 消除方法：缩短视线长度，提高视线高度；选择有利的测量时间。5、日照和温度的影响 2.2.5.4 5.4 水准测量中易发生的观测错误水准测量中易发生的观测错误1、忘记精平 2、读错数 3、水准尺倒立 4、听错或记错数据 5、转点位置移动4、大气折光的影响第57页/共61页第六节第六节 自动安平水准仪自动安平水准仪 自动安平水准仪不需要水准管和微倾螺旋，只有一个圆水准器，安置仪器时，只要使圆水准器的气泡居中后，借助一种“补偿器”的特别装置，使视线自动处于水平状态。第58页/共61页数字水准仪第59页/共61页本章小结summary1.了解水准测量的基本原理2.基本概念：转点、水准点、视准轴、水准管分划值、视差。3.熟练掌握水准仪的结构和使用方法4.水准路线的布设形式和测量方法。5.熟练掌握水准测量记录表格的填写和内业计算方法。6.水准测量中误差的来源、检测方法和消除方法。目的：通过理论的理解和实际操作的练习，能独立完成一条单一水准路线的等外水准测量第60页/共61页感谢您的观看。第61页/共61页
