第五章高程測(cè)量 5 1水準(zhǔn)測(cè)量原理 5 2水準(zhǔn)儀的構(gòu)造和使用 5 3水準(zhǔn)尺及其讀法 5 4水準(zhǔn)測(cè)量 高程測(cè)量概念 HeightMeasurement 根據(jù)已知點(diǎn)高程 測(cè)定該點(diǎn)與未知點(diǎn)的高差 然后計(jì)算出未知點(diǎn)的高程的方法 高程測(cè)量的方法分類(lèi) 1 水準(zhǔn)測(cè)量 leveling 2 三角高程測(cè)量 trigonometricleveling 3 氣壓高程測(cè)量 airpressureleveling 4 GPS測(cè)量 GPSleveling 基本原理 利用水準(zhǔn)儀提供的 水平視線 測(cè)量?jī)牲c(diǎn)間高差 從而由已知點(diǎn)高程推算出未知點(diǎn)高程 5 1水準(zhǔn)測(cè)量原理 A 后視點(diǎn)a 后視讀數(shù)B 前視點(diǎn)b 前視讀數(shù) hAB h1 h2 hn a1 b1 a2 b2 an bn a bHB HA hAB 4 轉(zhuǎn)點(diǎn)TP turningpoint 的概念 若A B兩點(diǎn)間布設(shè)一些過(guò)渡點(diǎn) 轉(zhuǎn)點(diǎn) 1 2 3 將其分為n段 則用水準(zhǔn)儀分別測(cè)得各段高差為h1 h2 hn 則有 水準(zhǔn)儀的等級(jí)DS05 DS1 DS3 DS10 DS20D 大地測(cè)量?jī)x器S 水準(zhǔn)儀數(shù)字 表示儀器的精度 即每千米往 返測(cè)得高差中數(shù)的中誤差 mm 水準(zhǔn)儀的作用是提供一條水平視線 工程測(cè)量中常使用DS3型水準(zhǔn)儀 該儀器精度為 3mm km 5 2水準(zhǔn)儀的構(gòu)造和使用 一 DS3型水準(zhǔn)儀的構(gòu)造主要由望遠(yuǎn)鏡 水準(zhǔn)器 基座三部分組成 微動(dòng)螺旋 制動(dòng)螺旋 對(duì)光螺旋 物鏡 準(zhǔn)星 缺口 水準(zhǔn)管 圓水準(zhǔn)器 三腳架 腳螺旋 微傾螺旋 目鏡 水準(zhǔn)管目鏡 1 望遠(yuǎn)鏡 telescope 物鏡目鏡十字絲 上 中 下絲 三個(gè)部分組成 圓水準(zhǔn)器 circularbubble 用于整平 水準(zhǔn)管 bubbletube 用于精平 特性 氣泡始終向高處移動(dòng) 3 基座 tribrach 2 水準(zhǔn)器 bubble 操作程序 安置水準(zhǔn)儀 粗平 瞄準(zhǔn) 精平 讀數(shù) 一 安置水準(zhǔn)儀 二 粗平調(diào)節(jié)腳螺旋 使圓水準(zhǔn)氣泡居中 1 方法 對(duì)向轉(zhuǎn)動(dòng)腳螺旋1 2 使氣泡移至1 2方向中間 轉(zhuǎn)動(dòng)腳螺旋3 使氣泡居中 二 水準(zhǔn)儀的使用 圖形 粗平的操作方法示意圖 2 規(guī)律 氣泡移動(dòng)方向與左手大拇指運(yùn)動(dòng)的方向一致 三 瞄準(zhǔn)水準(zhǔn)尺 1 方法 先用準(zhǔn)星器粗瞄 再用微動(dòng)螺旋精瞄 2 視差 概念 眼睛在目鏡端上下移動(dòng)時(shí) 十字絲與目標(biāo)像有相對(duì)運(yùn)動(dòng) 產(chǎn)生原因 目標(biāo)像平面與十字絲平面不重合 消除方法 反復(fù)交替調(diào)節(jié)目鏡和物鏡對(duì)光螺旋 四 精平 1 方法 如圖所示 調(diào)節(jié)微傾螺旋 使水準(zhǔn)管氣泡成像拋物線符合 2 說(shuō)明 自動(dòng)安平水準(zhǔn)儀 compensatorlevel 不需進(jìn)行精平 五 讀數(shù) 精平后 用十字絲的中絲在水準(zhǔn)尺上讀數(shù) 1 方法 米 分米看尺面上的注記 厘米數(shù)尺面上的格數(shù) 毫米估讀 2 規(guī)律 讀數(shù)在尺面上由小到大的方向讀 故儀器若成倒像的 從上往下讀 若成正像 即從下往上讀 水準(zhǔn)儀操作 5 3水準(zhǔn)尺 levelingstaff 及其讀法主要有單面尺 雙面尺和塔尺 1 尺面分劃為1cm 每10cm處 E字形刻劃的尖端 注有阿拉伯?dāng)?shù)字 2 雙面尺的紅面尺底刻劃 一把為4687mm 另一把為4787mm 3 讀法 用十字絲橫絲在水準(zhǔn)尺上按從小到大的方向讀數(shù) 讀取米 分米 厘米 毫米 估讀數(shù) 四位數(shù)字 4 水準(zhǔn)尺讀數(shù)實(shí)例 5 尺墊 staffplate 作用 放在轉(zhuǎn)點(diǎn)上 以防水準(zhǔn)尺下沉 5 4水準(zhǔn)測(cè)量 一 水準(zhǔn)測(cè)量的外業(yè) 一 水準(zhǔn)點(diǎn) BenchMark 通過(guò)水準(zhǔn)測(cè)量方法獲得其高程的高程控制點(diǎn) 稱(chēng)為水準(zhǔn)點(diǎn) 一般用BM表示 有永久性和臨時(shí)性?xún)煞N 水準(zhǔn)點(diǎn)示意圖 二 水準(zhǔn)路線的布設(shè)形式 1 閉合水準(zhǔn)路線 closedlevelingline 由已知點(diǎn)BM1 已知點(diǎn)BM12 附合水準(zhǔn)路線 annexedlevelingline 由已知點(diǎn)BM1 已知點(diǎn)BM23 支水準(zhǔn)路線 spurlevelingline 由已知點(diǎn)BM1 某一待定水準(zhǔn)點(diǎn)A 圖形 水準(zhǔn)路線布設(shè)形式 第四節(jié)普通水準(zhǔn)測(cè)量 第四節(jié)普通水準(zhǔn)測(cè)量 二 施測(cè)方法 動(dòng)畫(huà) 1 將水準(zhǔn)尺置于已知后視高程點(diǎn)A和前視轉(zhuǎn)點(diǎn)ZD1中間的 站 2 先瞄準(zhǔn)后視尺 讀取后視讀數(shù)值a1 并記入五等水準(zhǔn)測(cè)量記錄表中 再照準(zhǔn)前視尺 讀取前視讀數(shù)值b1 并記入記錄表中 至此完成了普通水準(zhǔn)測(cè)量一個(gè)測(cè)站的觀測(cè)任務(wù) 3 將儀器搬遷到第 站 把第 站的后視尺移到第 站的轉(zhuǎn)點(diǎn)ZD2上 把原第 站前視變成第 站的后視 按 2 步驟測(cè)出第 站的后 前視讀數(shù)值a2 b2 并記入記錄表中 4 重復(fù)上述步驟測(cè)至終點(diǎn)B為止 普通水準(zhǔn)測(cè)量記錄表 0 718 2 209 50 583 1 268 1 425 ZD1 a b 5 358 3 867 1 491 h 2 209 0 718 1 491HB HA 51 491 50 000 1 491HB HA h a b 計(jì)算無(wú)誤 計(jì)算檢核 3 867 5 358 51 491 0 346 B 50 618 1 581 1 219 ZD3 51 336 0 672 0 863 ZD2 HA 50 000m 50 000 0 5830 7530 873 1 851 A 前視 后視 備注 高程 m 高差 標(biāo)尺讀數(shù) m 測(cè)點(diǎn) 0 718 第四節(jié)普通水準(zhǔn)測(cè)量 三 校核方法 1 計(jì)算校核即 h a b HB HA說(shuō)明高差和各轉(zhuǎn)點(diǎn)高程的計(jì)算是正確的 2 測(cè)站校核既 變更儀器高法 雙面尺法 3 成果校核既 檢核水準(zhǔn)路線的高差閉合差fh是否超限 校核方法 如果fh fh容 說(shuō)明外業(yè)觀測(cè)成果合格 否則須進(jìn)行重測(cè) 3 支水準(zhǔn)路線 fh h往 h返 2 閉合水準(zhǔn)路線 fh h 1 附合水準(zhǔn)路線 fh h H終 H始 高差閉合差的計(jì)算公式 第四節(jié)普通水準(zhǔn)測(cè)量 高差閉合差調(diào)整原則是以水準(zhǔn)路線的測(cè)段站數(shù)或測(cè)段長(zhǎng)度成正比 將閉合差反號(hào)分配到各測(cè)段上 并進(jìn)行實(shí)測(cè)高差的改正計(jì)算 四 成果處理普通水準(zhǔn)測(cè)量的成果處理就是當(dāng)外業(yè)觀測(cè)的高差閉合差在容許范圍內(nèi)時(shí) 所進(jìn)行的高差閉合差調(diào)整 1 按測(cè)站數(shù)進(jìn)行高差閉合差的調(diào)整 測(cè)段高差的改正數(shù)Vi為 Vi ni式中 n 水準(zhǔn)路線各測(cè)段的測(cè)站數(shù)總和 ni 某一測(cè)段的測(cè)站數(shù) 2 按測(cè)段長(zhǎng)度進(jìn)行高差閉合差調(diào)整 測(cè)段高差改正數(shù) i為Vi Li 式中 L 水準(zhǔn)路線各測(cè)段的總長(zhǎng)度 單位為km L 某一測(cè)段的長(zhǎng)度 單位為km 第四節(jié)普通水準(zhǔn)測(cè)量 五 例題 按測(cè)站數(shù)調(diào)整高差閉合差和高程計(jì)算示例見(jiàn)下表 備注 2 694 0 047 2 741 54 2 335 0 010 2 345 11 4 1 969 0 011 1 980 13 3 4 385 0 016 4 369 18 2 36 34539 12034 74536 70439 039 2 775 0 010 2 785 12 BMABM1BM2BM3BMB 1 高程 m 改正后的高差 m 改正數(shù) m 實(shí)測(cè)高差 m 測(cè)站數(shù) 個(gè) 測(cè)點(diǎn) 測(cè)段編號(hào) B HA 2 694fh h HB HA 2 741 2 694 0 047 n 54 H 第四節(jié)普通水準(zhǔn)測(cè)量 五 例題 如果把上圖中的測(cè)站數(shù)改為測(cè)段長(zhǎng)度 以公里為單位 見(jiàn)下表第3列 則按測(cè)段長(zhǎng)度調(diào)整高差閉合差和高程計(jì)算示例見(jiàn)下表 fh h HB HA 2 741 2 694 0 047 L 9 1Vi Li 備注 2 694 0 047 2 741 9 1 2 335 0 010 2 345 1 9 4 1 968 0 012 1 980 2 3 3 4 383 0 014 4 369 2 8 2 36 34539 11934 73636 70439 039 2 774 0 011 2 785 2 1 BMABM1BM2BM3BMB 1 高程 m 改正后的高差 m 改正數(shù) m 實(shí)測(cè)高差 m 測(cè)段長(zhǎng)度 km 測(cè)點(diǎn) 測(cè)段編號(hào) 二 水準(zhǔn)測(cè)量?jī)?nèi)業(yè)計(jì)算舉例 例 如圖按圖根水準(zhǔn)測(cè)量施測(cè)某附合水準(zhǔn)路線觀測(cè)成果略圖 BM A和BM B為已知高程的水準(zhǔn)點(diǎn) 圖中箭頭表示水準(zhǔn)測(cè)量前進(jìn)方向 路線上方的數(shù)字為測(cè)得的兩點(diǎn)間的高差 以m為單位 路線下方數(shù)字為該段路線的長(zhǎng)度 以km為單位 試計(jì)算待定點(diǎn)1 2 3點(diǎn)的高程 第一步計(jì)算高差閉合差 第二步計(jì)算限差 故可進(jìn)行閉合差分配 例題解算 Page1 第三步計(jì)算每km改正數(shù) 丘陵地區(qū) 例題解算 Page2 第四步計(jì)算各段高差改正數(shù) 第五步計(jì)算各段改正后高差后 計(jì)算1 2 3各點(diǎn)的高程 改正后高差 改正前高差 改正數(shù)Vi 四舍五入后 使 故有 V1 8mm V2 11mm V3 8mm V4 10mm 例題解算 Page3 故可得 H1 HBM A h1 V1 45 286 2 323 47 609 m H2 H1 h2 V2 47 509 2 802 50 411 m H3 H2 h3 V3 50 311 2 252 48 159 m HBM B H3 h4 V4 48 059 1 420 49 579 m 第四節(jié)三 四等水準(zhǔn)測(cè)量 三 四等水準(zhǔn)測(cè)量主要使用DS3水準(zhǔn)儀進(jìn)行觀測(cè) 水準(zhǔn)尺采用雙面水準(zhǔn)尺 觀測(cè)前必須對(duì)水準(zhǔn)儀進(jìn)行檢校 測(cè)量時(shí)水準(zhǔn)尺應(yīng)安置在尺墊上扶立鉛直 根據(jù)雙面水準(zhǔn)尺的尺常數(shù)即K1 4687和K2 4787 成對(duì)使用水準(zhǔn)尺 具體記錄與計(jì)算方法參見(jiàn)三 四等水準(zhǔn)測(cè)量記錄表 每一測(cè)站的觀測(cè)程序 后視黑面尺 讀取上 下 中絲讀數(shù) 即 1 2 3 前視黑面尺 讀取下 上 中絲讀數(shù) 即 4 5 6 前視紅面尺 讀取中絲讀數(shù) 即 7 后視紅面尺 讀取中絲讀數(shù) 即 8 以上 內(nèi)之號(hào)碼