桥隧选修高程控制测量分解.pptx

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1、主要内容u三四高程控制测量u二等水准测量u三角高程测量第1页/共88页l高程基准面：地面点高程的统一起算面。大地水准面、高程为零。基准面测定l验潮站：长期观测海水面水位升降的工作称为验潮，进行这项工作的场所称为验潮站。位置适中位置适中半日潮有规律半日潮有规律不在江河入海口海面开阔、无岛礁海底平坦，水深在海底平坦，水深在10m10m以上以上4.1 三、四高程控制测量（一）综述（一）综述第2页/共88页l“19561956年黄海高程系统”：青岛验潮站1950年至1956年7年潮汐资料。不足：所采用的验潮资料时间较短不到潮汐变化的一个周期（一个周期一般为18.61年），验潮资料中含有粗差。l“198

2、51985国家高程基准”青岛验潮站19521979年19年间的验潮资料。为什么对于一个国家来说，只能根据一个验潮站所为什么对于一个国家来说，只能根据一个验潮站所求得的平均海水面作为全国高程基准面？求得的平均海水面作为全国高程基准面？l国家高程系统采用国家高程系统，现采用“1985国家高程基准”。第3页/共88页水准原点水准原点为长期、牢固，作为传递高程的起算点。用精密水准测量方法将它与验潮站的水准标尺进行联测，以此高程作为全国各地推算高程的依据。“1985国家高程基准”系统，水准原点的高程为水准原点的高程为72.2604m72.2604m。“1985国家高程基准”从1988年1月1日开始启用。

3、第4页/共88页l高程控制测量按用途分为：国家高程控制测量、城市高程控制测量按用途分为：国家高程控制测量、城市高程控制测量、工程高程控制测量。高程控制测量、工程高程控制测量。国家高程控制测量按精度分为国家一、二、三、四等。国家高程控制测量按精度分为国家一、二、三、四等。国家一、二等水准网是国家高程控制的骨干和全面基础控制网，其水准测量工作称为精密水准测量。三、四等水准直接为测制地形图和各项工程建设用。高程控制测量分类和等级第5页/共88页 城市高程控制测量分为二、三、四等和图根水准城市高程控制测量分为二、三、四等和图根水准测量。测量。工程高程控制测量分为二、三、四、五等以及图根工程高程控制测量

4、分为二、三、四、五等以及图根水准测量。水准测量。地形测量中，最基本的高程控制测量是四等水准测地形测量中，最基本的高程控制测量是四等水准测量和等外水准测量。量和等外水准测量。l高程控制测量主要采用水准测量和光电测距三角高高程控制测量主要采用水准测量和光电测距三角高程测量方法。程测量方法。l光电测距三角高程测量，通过采用对向观或中间设光电测距三角高程测量，通过采用对向观或中间设站观测等方法可以代替四等及其以下等级水准测量。站观测等方法可以代替四等及其以下等级水准测量。第6页/共88页附合水准路线支水准路线闭合水准路线独立水准网附合水准网（二）三、四等水准测量（二）三、四等水准测量1.水准路线布设形

5、式第7页/共88页（1）基本规定l采用尺垫作转点尺承。观测应成像清晰、稳定，否则应缩短视线长度；l三等水准测量一测站观测顺序为：后前前后；l四等水准测量一测站观测顺序为：后-后-前-前。2.三、四水准测量观测第8页/共88页l三等水准测量采用中丝读数法进行往返测。当使用有光学测微器的水准仪和线条式因瓦水准标尺观测时，也可进行单程双转点观测；l四等水准测量采用中丝读数法观测。当水准路线为附合路线或闭合路线时进行单程观测，支线必须往返测或单程双转点观测；第9页/共88页第10页/共88页第11页/共88页第12页/共88页第13页/共88页第14页/共88页1.水准面不平行性 重力位能重力位能:随

6、着位置和重力加速度大小而变化的位能.g为重力加速度；h为单位质点所处的高度。取地球上取上、下两相邻水准取地球上取上、下两相邻水准面，它们的位能不等，下面小，设面，它们的位能不等，下面小，设为为W；上面大，则为；上面大，则为W+W，由于，由于它们都是等位面，因此在它们都是等位面，因此在A、B两点：两点：4.2 二等水准测量（一）正常水准面不平行性及高程系统（一）正常水准面不平行性及高程系统第15页/共88页在同一水准面上的不同点重力加速度在同一水准面上的不同点重力加速度g值是不同值是不同的的，hA与hB必定不相等，也就是说，水准面不是相互平行的，这是水准面的一个重要特性，称为水准水准面不平行性面

7、不平行性。重力加速度值g是随纬度的不同而变化的，在纬度较低的赤道处有较小的值，而在两极处值较大，因此，水准面是相互不平行的、且为向两极收敛的、接近椭圆形的曲面。第16页/共88页 即使水准测量完全没有误差，这个水准环形路线的闭合差也即使水准测量完全没有误差，这个水准环形路线的闭合差也不为零。在闭合环形水准路线中，由于水准面不平行所产生的不为零。在闭合环形水准路线中，由于水准面不平行所产生的闭合差称为理论闭合差。闭合差称为理论闭合差。水准面的不平行性，对水准测量的影响有:(1)(1)用水准测量测得两点间的高差随路线不同而有差异(2)(2)闭合环形路线闭合差不等于零，称为理论闭合差。因为水准面的不

8、平行性因为水准面的不平行性,所以有所以有:第17页/共88页（1）正高高程系统以大地水准面为高程基准面，地面上任一点的正高高程（简称正高），即该点沿垂线方向至大地水准面的距离。在大地测量中定义下面三种高程系统：在大地测量中定义下面三种高程系统：正高，正常高，力高高程系正高，正常高，力高高程系。2.三 种高程系统第18页/共88页则：则：B点的正高为：点的正高为：式中：式中：为铅垂线为铅垂线BC上上的平均重力的平均重力加速度值加速度值。BCdHdhW=WBW=W0O大地水准面大地水准面A点点水准面水准面A过B点的水准面与大地水准面之间的位能差位差唯一：位差唯一：第19页/共88页某点正高不随水准

9、测量路线的不同而有差异。正高高程是唯一确定的数值可以用来表示地面的高程。但地面一点的正高高程不能精确求得。第20页/共88页（2）正常高高程系统将正高系统中不能精确测定的用正常重力代替，得到的一种高程系统，称为正常高正常高。正常高可以精确求得，其数值也不随水准路线而异，是惟一确定的。我国规定采用正常高高程系统作为我国高程的统一系统。第21页/共88页地面高度地面高度H处的点的正处的点的正常重力计算：常重力计算：水准椭球面上的正常重力值。第22页/共88页正常高与正高不同，它不是地面点到大地水准面的距离，而是地面点到一个与大地水准面极为接近的基准面的距离，这个基准面就称为似大地水准面。似大地水准

10、面是由地面沿垂线向下量取正常高所得的点形成的连续曲面，它不是水准面，只是用以计算的辅助面。正常高就是以似大地水准面为基准面，以铅垂线为基准线的高程系统.第23页/共88页对任意一点正常高和正高的差值对任意一点正常高和正高的差值第24页/共88页对同一重力水准面的两点而言，它们的位能相等，但沿对同一重力水准面的两点而言，它们的位能相等，但沿铅垂线到两点的平均重力加速度和平均重力值不等，所铅垂线到两点的平均重力加速度和平均重力值不等，所以在同一重力水准面上两点的正高或正常高是不相等的。以在同一重力水准面上两点的正高或正常高是不相等的。一点的力高就是水准面一点的力高就是水准面在纬度在纬度45处的正常

11、高处的正常高 一点的地区力高就是水准一点的地区力高就是水准面在该测区平均纬度处的正面在该测区平均纬度处的正常高常高力高保证了力高保证了 同一水准面上的各点高程都相同同一水准面上的各点高程都相同（3）力高和地区力高系统第25页/共88页大地高高程系统大地高高程系统大地高：地面上某点沿法线到参考椭求面的距离。大地高：地面上某点沿法线到参考椭求面的距离。大地高高程系统：以椭求面为基准面，以法线为基准线大地高高程系统：以椭求面为基准面，以法线为基准线的高程系统。的高程系统。参考椭求面与大地水准面的差距就称为大地水准面差距。参考椭求面与大地水准面的差距就称为大地水准面差距。参考椭求面与似大地水准面的差距

12、就称为高程异常。参考椭求面与似大地水准面的差距就称为高程异常。第26页/共88页（二）精密水准测量的主要误差来源及其影响3 观测误差观测误差（在精密水准测量中影响很小，不到（在精密水准测量中影响很小，不到0.1mm）2外界因素（水准标尺长度误差影响）1仪器误差第27页/共88页1.视准轴与水准轴不平行的误差影响（1）i角的误差影响 由于检校残差，水准气泡居中时，视准轴不能保持水平，使水准标尺上的读数产生误差，并且与视距成正比。对一测站高差的影响：对一测站高差的影响：对一测段高差的影响：对一测段高差的影响：第28页/共88页 设i=15，要求s 对高差的影响小到可以忽略不计的程度，如s=0.lm

13、m，那么前后视距之差的容许值为二等水准测量规范：每站前后视距差1m；每测段前后视累计视距差 3m。可见，在i角保持不变的情况下，一个测站上的前后视距相等或一个测段的前后视距总和相等，则在观测高差中由于i角的误差影响可以得到消除。第29页/共88页（2）角误差的影响当仪器不存在i角，则在仪器的竖轴严格铅垂时，交叉误差并不影响在水准标尺上的读数，因为仪器在水平方向转动时，视准轴与水准轴在垂直面上的投影仍保持互相平行，因此对水准测量并无不利影响。当仪器的竖轴倾斜时，如与视准轴正交的方向倾斜一个角度，那么这时视准轴虽然仍在水平位置，但水准轴两端却产生倾斜，从而水准气泡偏离居中位置;第30页/共88页（

14、2）角误差的影响仪器在水平方向转动时，水准气泡将移动，当重新调整水准气泡居中进行观测时，视准轴就会偏离水平位置而倾斜，显然它将影响在水准标尺上的读数。为了减少这种误差对水准测量成果的影响，应对水准仪上的圆水准器进行检验与校正和对交叉误差 进行检验与校正。第31页/共88页（3）温度变化对）温度变化对i角的影响角的影响 仪器受热的部位不同，对i角的影响也显著不同：u当太阳射向物镜和目镜端影响最大；u旁射水准管一侧时，影响较小；u旁射与水准管相对的另一侧时，影响最小。实验表明，当仪器周围的温度均匀地每变化1C时，i角将平均变化约为0.5，有时竟可达到12。第32页/共88页pi角受温度变化的影响很

15、复杂，对高差的影响是难以角受温度变化的影响很复杂，对高差的影响是难以用改变观测程序的办法来完全消除；而且在往返测不用改变观测程序的办法来完全消除；而且在往返测不符值中也不能完全被发现，这就使高差中数符值中也不能完全被发现，这就使高差中数受到系统受到系统性的误差影响；性的误差影响；p减弱这种误差影响最有效的办法是减少仪器受辐射热减弱这种误差影响最有效的办法是减少仪器受辐射热的影响，以减小的影响，以减小i角的复杂变化。同时，在观测开始角的复杂变化。同时，在观测开始前应将仪器预先从箱中取出，使仪器充分地与周围空前应将仪器预先从箱中取出，使仪器充分地与周围空气温度一致。气温度一致。p若在观测的较短时间

16、段内，i角受温度的影响，与时间成比例地均匀变化，则可以采取改变观测程序的方法在一定程度上在一定程度上来消除或削弱这种误差对观测高差的影响。第33页/共88页奇数站：后（基）-前（基）-前（辅）-后（辅）偶数站：前（基）-后（基）-后（辅）-前（辅）将测段的测站数安排成偶数站，对于削减由于角变化对观测高差的误差影响也是必要的。由于i角的变化不完全按照与时间成比例地均匀变化，相邻奇偶测站的视距也不一定相等，所以按上述程序进行观测，只能说基本上消除由于i角变化的误差影响。第34页/共88页2.水准标尺长度误差的影响（1）水准标尺每米长度误差的影响在精密水准测量作业中必须使用经过检验的水准标尺。设f为

17、水准标尺每米间隔平均真长误差，则对一个测站的观测高差h应加的改正数为对于一个测段来说，应加的改正数为 式中 为一个测段各测站观测高差之和。第35页/共88页（2）两水准标尺零点不等差的影响）两水准标尺零点不等差的影响测站测站 在两相邻测站的观测高差之和中抵消了误差的影响，在两相邻测站的观测高差之和中抵消了误差的影响，故在实际水准测量作业中各测段的测站数应安排成偶数，故在实际水准测量作业中各测段的测站数应安排成偶数，且在相邻测站上使两水准标尺轮流作为前视尺和后视尺。且在相邻测站上使两水准标尺轮流作为前视尺和后视尺。第36页/共88页3.仪器和水准标尺（尺台或尺桩）垂直位移的影响（1）仪器下沉 仪

18、器和水准标尺在垂直方向位移所产生的误差，是精密水准测量系统误差的重要来源。“后前前后后前前后”的观测程序所测得的基辅高差取平均值，可较好地消除仪器的脚架随仪器的脚架随时间而逐渐下沉时间而逐渐下沉的误差影响。基面测得的高差：基面测得的高差：辅面测得的高差：辅面测得的高差：基辅高差的平均值：基辅高差的平均值：第37页/共88页 进行往返测，高差取进行往返测，高差取“往返测高差的平均值往返测高差的平均值”，水准标尺（尺台或尺桩）下沉的误差影响可大大减少。所以水准测量一般都要求进行往返测。往返测尽可能路线相往返测尽可能路线相同。同。（2）水准标尺（尺台或尺桩）下沉 水准标尺（尺台或尺桩）的垂直位移，主

19、要是发生在迁站的过程中，由原来的前视尺转为后视尺而产生下沉，原来的前视尺转为后视尺而产生下沉，于是总使后视读数偏大于是总使后视读数偏大，使各测站的观测高差都偏大，成为系统性的误差影响。第38页/共88页在实际作业中，我们要尽量设法减少水准标尺的垂尽量设法减少水准标尺的垂直位移直位移，如立尺点要选在中等坚实的土壤上；水准标尺立于尺台后至少要半分钟后才进行观测，这样可以减少其垂直位移量，从而减少其误差影响。有时仪器脚架和尺台（或尺桩）也会发生上升现象发生上升现象，就是当我们用力将脚架或尺台压入地下之后，在我们不再用力的情况下，土壤的反作用有时会使脚架或尺台逐渐上升，如果水准测量路线沿着土壤性质相同

20、的路线敷设，而每次都有这种上升的现象发生，结果会产生系统性质的误差影响，根据研究，这种误差可以达到相当大的数值。第39页/共88页4.大气垂直折光的影响p在地势较为平坦的地区进行水准测量时，前后视距相等，视线弯曲的程度也相同，因此，在观测高差中就可以消除这种误差影响。p越接近地面的大气层，密度的梯度越大。若前后视线离地面的高度不同，则前后视线在垂直面内的弯曲程度也不同，折光影响也就不同。如通过一个较长的坡度时。p为了减弱垂直折光对观测高差的影响，应使前后视使前后视距尽量相等，并使视线离地面有足够的高度，在坡距尽量相等，并使视线离地面有足够的高度，在坡度较大的水准路线上进行作业时应适当缩短视距。

21、度较大的水准路线上进行作业时应适当缩短视距。第40页/共88页p在日出后半小时左右和日落前半小时左右这两段时间内，由于地表面的吸热和散热，使近地面的大气密度和折光差变化迅速而无规律，故不宜进行观测；p在中午一段时间内，由于太阳强烈照射，使空气对流剧烈，致使目标成像不稳定也不宜进行观测。p为了减弱垂直折光对观测高差的影响，水准规范还规定每一测段的往测和返测应分别在上午或下每一测段的往测和返测应分别在上午或下午午，这样在往返测观测高差的平均值中可以减弱垂直折光的影响。第41页/共88页总之：削弱方法：使前后视距相等；使视线离地面具有足够的高度，在坡度较大的水准路线上进行作业时应适当缩短视距。避免在

22、日出后半小时、日落前半小时和正午进行观测。每一测段的往测和返测应分别在上午或下午进行。第42页/共88页5.电磁场、地磁场对水准测量的影响输电线经过的地带所产生的电磁场，对光线，其中包括对水准测量视准线位置的正确性有系统性的影响，并与电流强度有关；输电线所形成的电磁场对平行于电磁场和正交于电磁场的视准线将有不同影响。办法：办法：在布设与输电线平行的水准路线时，必须使在布设与输电线平行的水准路线时，必须使水准线路离输电线水准线路离输电线50m以外；如果水准线路与输电线以外；如果水准线路与输电线相交，则其交角应为直角，并且应将水准仪严格地安相交，则其交角应为直角，并且应将水准仪严格地安置在输电线的

23、下方，标尺点与输电线成对称布置，这置在输电线的下方，标尺点与输电线成对称布置，这样，照准后视和前视水准标尺的视准线直线性的变形样，照准后视和前视水准标尺的视准线直线性的变形可以互相抵消。可以互相抵消。（1）电磁场对水准测量的影响）电磁场对水准测量的影响第43页/共88页自动安平水准仪的补偿器受到地磁场的影响，会在磁场中产生严重偏转，以致使视准线产生系统性变化，而对水准测量的观侧成果产生系统性质的磁性感应误差的影响。这种系统性误差的影响与距离成正比地降这种系统性误差的影响与距离成正比地降低水准测量的传递精度。低水准测量的传递精度。误差的基本特征是与水准测量路线的方向有关：误差的基本特征是与水准测

24、量路线的方向有关：l在南北方向进行水准测量时表现出明显的系统误差。每公里可达0.7一1.4mm。l对于东西方向水准测量路线，表现突出的是偶然误差，而没有发现明显的系统误差的影响，可以认为观测成果没有这种误差的影响，或者影响极为微弱。这种来源于地磁场影响的磁感误差，随地球表面各地磁场的方向和强度不同而异，而且还受到随时间发生变化的各种因素的影响，因此这种误差影响是十分复杂的。（2）磁场对补偿式自动安平水准仪的影响第44页/共88页办法：改进仪器构造，在补偿器上加装磁屏蔽，或提供非磁性的补偿式自动安平水准仪。一些国家试验的资料表明，非磁性自动安平水准仪并不比通常的补偿式自动安平水准仪有所改善，因此

25、抗磁性补偿器并不能令人满意。进行精密工程水准测量时，在存在强的电磁场情况下，以使用精密水准器水准仪。如使用Ni 004精密水准仪。磁致误差与补偿器水准仪的材料、摆的质量和磁致误差与补偿器水准仪的材料、摆的质量和摆长等因素有关。克服磁致误差影响较为有效的摆长等因素有关。克服磁致误差影响较为有效的措施是措施是改进补偿器的结构和选用新型非磁性材料改进补偿器的结构和选用新型非磁性材料。第45页/共88页6.观测误差的影响l水准器气泡居中的误差l照准水准标尺上分划的误差l读数误差 由于精密水准仪有倾斜螺旋和符合水准器，并有光学测微器装置，可以提高读数精度，同时用楔形丝照准水准标尺上的分划线，这样可以减小

26、照准误差，因此，这些误差影响都可以有效地控制在很小的范围内。实验结果分析表明，这些误差在每测站上由基辅分划所得观测高差的平均值中的影响还不到0.lmm。第46页/共88页1.精密水准测量作业的一般规定1）观测前30分钟，应将仪器置于露天阴影处，使使仪器与外界气温趋于一致；观测时应用测伞遮蔽仪器与外界气温趋于一致；观测时应用测伞遮蔽阳光；迁站时应罩以仪器罩。阳光；迁站时应罩以仪器罩。2）仪器距前、后视水准标尺的距离应尽量相等，仪器距前、后视水准标尺的距离应尽量相等，其差应小于规定的限值。其差应小于规定的限值。二等水准测量中，前、后视距差应小于1.0m，前、后视距累积差应小于3m。可以消除或削弱与

27、距离有关的各种误差对观测高差的影响，如角误差和垂直折光等影响。（三）精密水准测量的实施第47页/共88页3）对气泡式水准仪，观测前应测出倾斜螺旋的置平零点，并作标记，随着气温变化，应随时调整置平零点的位置。对于自动安平水准仪的圆水准器，须严自动安平水准仪的圆水准器，须严格置平。格置平。4）同一测站上观测时，不得两次调焦同一测站上观测时，不得两次调焦；转动仪器的倾斜螺旋和测微螺旋，其最后旋转方向均应为旋进旋进，以避免倾斜螺旋和测微器隙动差对观测成果的影响。5）在两相邻测站上，应按奇、偶数测站的观测程序进行观测，对于往测奇数测站按往测奇数测站按“后前前后后前前后”、偶数、偶数测站按测站按“前后后前

28、前后后前”的观测程序在相邻测站上交替的观测程序在相邻测站上交替进行进行。返测时，奇数测站与偶数测站的观测程序与往测时相反。这样的观测程序可以消除或减弱与时间成比例均匀变化的误差对观测高差的影响，如角的变化和仪器的垂直位移等影响。第48页/共88页6）在连续各测站上安置水准仪时，应使其中两脚螺旋与水准路线方向平行，而第三脚螺旋轮换置于路线方向的左侧与右侧。7）每一测段的往测与返测，测站数均应为偶数，削减两水准标尺零点不等差等误差对观测高差的影响。由往测转向返测时，两水准标尺应互换位置，并应重新整置仪器。8）每一测段的水准测量路线应进行往测和返测，可以消除或减弱性质相同、正负号也相同的误差影响。9

29、）一个测段的水准测量路线的往测和返测应在不同的气象条件下进行。如分别在上午和下午观测。第49页/共88页10）使用补偿式自动安平水准仪，观测前对圆水准器应严格检验与校正，观测时应严格使圆水准器气泡居中。11）水准测量的观测工作间歇时，最好能结束在固定的水准点上，否则，应选择两个坚稳可靠、光滑突出、便于放置水准标尺的固定点，作为间歇点间歇点加以标记。间歇后，应检测两间歇点的高差，如符合限差要求（二等水准测量检测间歇点高差之差应1.0mm），就可以从间歇点起测。若仅能选定一个固定点作为间歇点，则在间歇后应仔细检视，确认没有发生任何位移，方可由间歇点起测。第50页/共88页2.精密水准测量测站观测程

30、序 往测往测，奇数测站：后视标尺的基本分划；前视标尺的基本分划；前视标尺的辅助分划；后视标尺的辅助分划；往测，偶数测站：前视标尺的基本分划；后视标尺的基本分划；后视标尺的辅助分划；前视标尺的辅助分划。返测返测，奇、偶数奇、偶数测站照准标尺的顺序分别与往测偶、偶、奇数奇数测站相同相同。第51页/共88页3.技术指标第52页/共88页各等级水准测量限差规定如下表(GB12897-91)：项目等级附合路线总长(km)仪器类型水准尺视线长度（m）前后视距差（m）任一测站上前后视距累计差(m)视线下丝高度(m)上下丝均值与中丝读数之差(mm)基辅（红黑）分划读数差（mm）基辅（红黑）分划所得高差之差（m

31、m）检查间隙点高差之差（mm）0.5cm刻划1cm刻划一一S05S1因瓦300.51.50.51.53.00.30.40.7二二S05S1因瓦501.03.00.31.53.00.40.61.0三三50S1S3因瓦双面75360.323四四16S3双面1005100.235第53页/共88页l当一、二等水准路线跨越江河、峡谷、湖泊、洼地等障碍物的视线长度在100m以内时，可用一般观测方法进行施测，但在测站上应变换一次仪器高度，观测两次的高差之差应不超过1.5mm，取用两次观测的中数。l若视线长度超过l00m时，则应根据视线长度和仪器设备等情况，选用特殊的方法进行观测。（四）跨河精密水准测量第5

32、4页/共88页1.跨河水准测量的特点1）跨越障碍物的视线较长，使观测时前后视线不能相等，仪器i角误差的影响随着视线长度的增长而增大，致使由短视线后视减长视线前视读数所得高差中包含有较大的i角误差影响;2）跨越障碍的视线加长，使大气垂直折光的影响增大，这种影响随着地面覆盖物、水面情况和视线离水面的高度等因素的不同而不同，同时还随空气温度的变化而变化，因而也就随着时间而变化;3）视线长度的增大，水准标尺上的分划，在望远镜中观察就显得非常细小，甚至无法辨认，因而也就难以精确照准水准标尺分划和无法读数。第55页/共88页2.跨越场地的布设（1）布设形式一）布设形式一在河的两岸选定立尺点b1,b2和测站

33、I1、I2，同时I1、I2又是立尺点，且b1I1=b2I2。仪器先在I1处后视b1，在尺上读数为B1，前视I2 标尺上读数为A1。设水准仪i角误差对B1的影响为1，对A1的误差影响为2，则由I1站所得观测结果为：第56页/共88页在I2处设站，在I2的标尺迁至I1，在b1的标尺迁至b2。在I2测得后尺B2，i角的影响为2;前尺读数为A2，i角的影响为1。则由I2站所得观测结果：取11,I2测站所得高差的平均值：仪器i角误差对水准标尺上读数的影响，在平均高差中得到抵消。第57页/共88页l仪器在I1站观测为上半测回观测，在I2站观测为下半测回观测，由此构成一个测回的观测。测回数、跨河视线长度、测

34、量等级在水准规范中有明确规定。l跨河水准测量的全部观测测回数，应分别在上午和下午观测各占一半。或分别在白天和晚间观测。测回间应间歇30min，再开始下一测回的观测。l为了保证跨越两岸的视线I1I2在相对方向上具有相同的折光影响，对I1和I2的点位选择，应特别注意。当跨越的视距较短当跨越的视距较短(小于小于500m),渡河比较方便，可以在渡河比较方便，可以在较短时间内完成观测工作时，这种布点方式才是可行的。较短时间内完成观测工作时，这种布点方式才是可行的。第58页/共88页（2）布设形式二、三：为了更好地消除仪器i角的误差影响和折光影响，最好用两架同型号的仪器在两岸同时进行观测，如下图：立尺点b

35、1、b2和仪器观测站I1,I2布置成下图所示的两种形式。尽量使b1I1=B2i2,b1I2=I2b1.第59页/共88页（3）场地布设要求1）为了尽可能使往返跨越障碍物的视线受着相同的折光影响,要尽量选择在两岸地形相似、高度相差不大而跨越距离较短的地点;2）草丛、沙滩、芦苇等受日光照射后，上面空气层中的温度分布情况变化很快，产生的折光影响很复杂，所以要力求避免通过它们的上方;3）两岸测站至水面的一段河滩，距离应相等，并应大于2m;4）立尺点应打带有帽钉的木桩，以利于立尺。5）两岸仪器视线离水面的高度应相等，当跨河视线长度小于300m时，视线离水面高度应不低于2m；大于300m时，应不低于；若水

36、位受潮汐影响时，应按最高水位计算；当视线高度不能满足要求时，须埋设牢固的标尺桩，并建造稳固的观测台或标架。第60页/共88页2.、观测方法（1）光学测微法跨越障碍的距离在500m以内，预先制作有加粗标志线的特制觇板，将水准尺上的分划线放大。标志线的宽度取跨越障碍距离的1/25 000，长度约为宽度的5倍。砚板中央开矩形小窗口，中央一条水平的指标线，指标线与标志线的上、缘等距。觇板可沿水准标尺尺面上下滑动，并能用螺旋将规板固定在水准标尺上的任一位置。1)觇板制作第61页/共88页 2)观测方法1、观测本岸近标尺。连照基本分划两次，用测微器读数。2、观测对岸标尺：(1)测微器读数中央位置,对准水准

37、标尺，符合水准气泡精密符合；(2)指挥对岸将觇板沿水准标尺上下移动，直至觇板上的矩形标志线被望远镜中的楔形丝平分夹住为止.(这时觇板指标线在水准尺上的读数，就是水平视线在对岸水准标尺上的读数)。第62页/共88页(3)再移动觇板，使觇板指标线精确对准水准标尺上最邻近的一条分划线。读取水准标尺上分划线的注记读数并用光学测微器测定觇标指标线的平移量，则得到对岸水准标尺上的精确读数。(4)一般规定要多次用光学测微器使楔形丝照准觇板的矩形标志线，按多次测定结果的平均数作为觇板指标线的平移量。第63页/共88页1.水准标尺每米长度误差的改正数计算（五）观测高差的各项改正数的计算（五）观测高差的各项改正数

38、的计算f(mm/m)=平均每米真长-1ml取一对水准标尺的检定成果的中数,作为一对水准标尺平均每米真长。l一对水准标尺的平均每米真长与名义长度lm之差称为平平均米真长偏差均米真长偏差，以f表示 一对精密水准标尺的平均米真长偏差大于0.1 mm，就不能用于作业。偏差大于0.02 mm，则应对水准测量的观测高差施加每米真长改正.改正后的高差h，h=h+=h+fh第64页/共88页规定，当一对水准标尺每米长度的平均误差大于0.02mm时，就要对观测高差进行改正，对于一个测段的改正由于往返测观测高差的符号相反，所以往返测观测高往返测观测高差的改正数也将有不同的正负号差的改正数也将有不同的正负号。设有一

39、对水准标尺经检定得，一米间隔的平均真长为999.96mm，则=（999.96-1000）=-0.04mm。测段往返测高差则该测段往返测高差的改正数为 第65页/共88页2.正常水准面不平行和重力异常的改正数计算 1）正常水准面不平行和重力异常改正第66页/共88页第一项为主项，是第一项为主项，是水准测量测得的高差水准测量测得的高差;第二项中的水准路线上各点的重力值，因纬度而异，所以此项第二项中的水准路线上各点的重力值，因纬度而异，所以此项即为即为正常位水准面不平行改正数正常位水准面不平行改正数。（前两项的和称概略高程）（前两项的和称概略高程）第三项是由正常位水位面与重力等位面不一致引起的，称为

40、第三项是由正常位水位面与重力等位面不一致引起的，称为重重力异常改正项力异常改正项。正常位水准面不平行引起的高差改正或：第67页/共88页重力异常引起的高差改正第68页/共88页按水准规范规定，各等级水准测量结果，均须计算正常水准面不平行的改正。正常水准面不平行改正数按下式计算，即2）正常水准面不平行改正数计算第69页/共88页3）重力异常改正数计算第70页/共88页l高程大于4000m或水准点间的平均高差为150-250m的地区，一、二等水准路线上每个水准点均应测定重力。高差大于250m的测段，在地面倾斜变化处应加测重力。l 高程在1 500-4 000m或水准点间的平均高差为50-150m的

41、地区，一等水准路线上重力点间平均距离应小于l l km;二等水准路线应小于23km。l 在我国西北、西南和东北边境等有较大重力异常的地区，一等水准路线上每个水准点均应测定重力。l 在由青岛水准原点至国家大地原点的一等水准路线上，应逐点测定重力，以便精确求得大地原点的正常高。l 水准点上重力测量，按加密重力点要求施测。第71页/共88页（六）水准测量的精度（六）水准测量的精度水准测量观测精度高，工作量大，难于多次重复，一般只进行往返测，也就是以往返测高差平均作为高差的最或是值。当评定这种最或是值的精度时，也只有往返测高差之差可资利用，它反映了水准测量各种误差共同作用的结果，具有真误差的性质，它们

42、含有偶然误差的影响也含有系统误差的影响。而系统误差具有累积的特性。但不论用那一种公式都不能正确反映往返测平均高差中系统误差影响的大小。第72页/共88页一、二等水准路线须以测段往返高差不符值计算每公里水准测量往返高差中数的偶然中误差由n个测段往返测的高差不符值计算每公里单程高差的偶然中误差公式 在短距离，如一个测段的往返测高差之差中，偶然误差肯定得到反映，虽然也不排除有系统误差的影响，但由于距离短，系统误差毕竟很小，所以用测段的往返测高差之差来估算偶然中误差还是可行的。第73页/共88页由n个测段往返测的高差不符值计算每公里单程高差的偶然中误差公式则每公里往返高差平均值的中误差为：则每公里往返

43、高差平均值的中误差为：式中，是各测段往返测的高差不符值，取mm为单位；R是各测段的距离，取km为单位；n是测段的数目。第74页/共88页 对于闭合环，由往返测平均高差所形成的闭合差W，具有真误差的性质，反映了高差平均值中的偶然误差，也必然反映着系统误差，包含着这两种误差的综合反映，可叫全中误差。因而用环形闭合差W来估算全中误差。一、二等水准路线当水准路线构成水准网的水准环超过20个时，还需按水准环闭合差计算每公里水准测量高差中数的全中误差全中误差。第75页/共88页在地形起伏较大的地区及位于较高建筑物上的控制点，用水准测量方法测定控制点的高程较为困难，通常采用三角高程测量的方法。随着光电测距仪

44、器的普及，电磁波测距三角高程测量也得到广泛应用。工程测量规范对其技术要求作了规定，其高程测量的精度可以达到四等水准测量的精度。4.3 三角高程测量第76页/共88页1.三角高程测量原理如图,A、B 点间的高差：其中，为觇标高 为仪器高 为竖直角直觇直觇:仪器设在已知高程点，观测该点和未知点间的高差。仪器设在已知高程点，观测该点和未知点间的高差。反觇反觇:仪器设在未知高程点，观测该点和已知点间的高差。仪器设在未知高程点，观测该点和已知点间的高差。第77页/共88页2.地球曲率和大气折光的影响 地球曲率对三角高程测量的影响：由于大地水准面是曲面，过测站点的曲面切线不一定和水平视线平行。故测得的高差

45、和实际高差不一定相等。大气折光对三角高程测量的影响：空气密度随着所在位置的高程变化，越到高空，密度越稀，光线通过由下而上密度均匀变化的的大气层时，光线发生折射，形成凹向地面的曲线。引起三角高程测量偏差。第78页/共88页 如图，PC为水平视线，PE 是通过P点的水准面。由于地球曲率的影响，C、E高程不等。P、E同高程。CE为地球曲率对高差的影响：第79页/共88页 如图，如图，A点高程已知，测点高程已知，测量量A、B之间的高差之间的高差hAB,求求B点点的高程。的高程。PC为水平视线。为水平视线。PM为视线未受大气折光影响的方为视线未受大气折光影响的方向线，实际照准在向线，实际照准在N上。上。

46、视线视线的竖直角为的竖直角为 。则则MN为大气折光影响：为大气折光影响：其中，K为大气垂直折光系数，S0为AB两点间的实测的水平距离。R为地球曲率半径。第80页/共88页第81页/共88页第82页/共88页第83页/共88页3.三角高程测量的应用 三角高程测量的最大优点是在测定控制点平面位置的同时可以测定高程，能一次测定距离较远或较大两点间的高差。三角高程测量的应用常有三种形式：（1）光电测距三角高程路线（2）独立高程点（3）光电测距三角高程导线第84页/共88页三角高程路线就是在两已知高程点间，由已知其水平距离的若干条边组成的路线，用三角高程测量的方法测定每条边两端的高差。独立高程点：由二至

47、三个已知高程点对一个未知高程点，用三角高程的方法求算该点的高程。用导线的形式联测各点的高程。可采用隔点设站，就是单向测定各边两点间的高差，称为单觇导线。若每点设站，往返测每条边的高差，称为复觇导线。第85页/共88页习题习题1.在进行二等水准测量时，为什么要求前后视距差不得大于所规定的限差？2测量工作中常使用哪几种高程系统？说明各种高程系统的意义及相互关系？3.水准面的不平行性是由于什么原因引起的?这种现象对水准测量会产生什么影响?4何谓电磁波测距三角高程？这种方法有什么优点？试推导其高差计算公式。5试述进行水准测量作业时，采取下列措施分别可以减弱哪些误差的影响？(1)按“后-前-前-后”程序操作；(2)同一测站的前、后视方向不得作两次调焦；(3)测段的测站数为偶数站。第86页/共88页6.熟练掌握下表中的各项计算第87页/共88页感谢您的观看。第88页/共88页