1、第二章 水準測量,高程的概念：,絕對高程,相對高程,高 差, 絕對高程：地面點到大地水準面的鉛垂距離。,高程確定地面點的一個要素,高程測量方法：,水準測量 三角高程測量 物理高程測量,第二章 水準測量,2.1水準測量原理 2.2水準儀及其使用 2.3水準測量方法 2.4水準測量高程計算 2.5水準儀的檢查和校正 2.6水準測量誤差分析,水準測量的基本原理,hAB = ab HB= HA+ hAB,原理：利用能提供水平視線的儀器，測定地面點間的高差，然后推算待定點（B）的高程,后視讀數(shù),前視讀數(shù),前視尺,后視尺,水準儀,測站,連續(xù)水準測量,hAB= h =h1+h2 + =(a1 b1)+(a2

2、 b2 )+ = ab,轉(zhuǎn)點,測站數(shù)n=4,水 準 儀 、 水 準 尺,三角架,水準尺,尺墊,作用:作為轉(zhuǎn)點，臨時傳遞高程 測量中應注意：防止尺墊下沉和變位,水準尺支點,水準尺支點,第二章 水準測量,2.1水準測量原理 2.2水準儀及其使用 2.3水準測量方法 2.4水準測量高程計算 2.5水準儀的檢查和校正 2.6水準測量誤差分析,水準儀：,為水準測量提供水平視線的儀器。 常用的水準儀 精密水準儀 DS05 、 DS1 普通水準儀 DS3 、DS10 、 DZS3,D-大地測量儀器 Z-自動安平水準儀 S-水準儀 下標-儀器的精度,一、水準儀結(jié)構(gòu),水準儀結(jié)構(gòu),望 遠 鏡,水 準 器,是用以指

3、示視線水平或豎軸是否豎直的裝置。,圓 水 準 器,分劃值：830/2mm,長 水 準 管,長水準管的作用：精確整平,分劃值：20/2mm ，即2mm分劃線所對的圓心角,長水準管軸：過零點圓弧的切線,零點,符合水準器（U型管）,符合水準器,二、水 準 尺,黑面起點 0.000和0.000米 紅面起點 4.687和4.787米,三、水準儀的使用,安置：安置三腳架和水準儀 粗平：使圓水準器氣泡居中 瞄準：粗瞄和精瞄 精平：使長水準管氣泡居中 讀數(shù)：用中絲讀數(shù),水準儀的使用,安置：安置三腳架和水準儀,水準儀的使用,2、粗平：使圓水準器氣泡居中,氣泡移動方向與左手大拇指移動方向相同,水準儀的使用,3、照

4、準：粗瞄、對光、精瞄和消除視差,水準儀的使用,4、精平：使長水準管氣泡居中,水準儀的使用,5、讀數(shù)：用中絲讀數(shù),0.712,四、DSZ3型自動安平水準儀,f - 組合焦距 s - 補償器到分 劃板的距離 - 傾斜視線 - 水平視線偏轉(zhuǎn)角 n - 補償系數(shù),即：,安置一“補償器”實現(xiàn)自動安平的。,五、水準儀認識與實習（實驗一）,實驗目的 （1）了解DSZ3型水準儀的基本構(gòu)造，認清主要部件的名稱、性能和作用。 （2）練習水準儀的正確安置、照準和讀數(shù)。 方法和步驟 （1）安置儀器 （2）認識儀器部件 （3）粗略整平 （4）水準儀操作 （5）觀測練習,注意事項 （1）愛護儀器，輕拿輕放，損壞儀器要報告

5、。 （2）服從老師指導，按組進入實驗室取儀器。 （3）實驗完畢，完璧歸趙。 領(lǐng)取儀器 （1）水準儀 （2）三角架 實驗地點 B108 實驗小組 （1）班長負責分組，每組45人，女生插入到各組。 （2）每組選定一名小組長，負責實驗中的組織和安排。,第二章 水準測量,2.1水準測量原理 2.2水準儀及其使用 2.3水準測量方法 2.4水準測量高程計算 2.5水準儀的檢查和校正 2.6水準測量誤差分析,連續(xù)水準測量,hAB= h =h1+h2 + =(a1 b1)+(a2 b2 )+ = ab,HB=A + hAB,h hAB,水準測量校核及精度,1、測站校核： 在一個測站上觀測兩次高差，兩次高差不

6、符值應在允許范圍內(nèi)。 方法有變儀器高法和雙面尺法。,2、線路校核： 把已知高程點和待測點布設(shè)成路線，路線觀測高差和理論高差不符值應在允許范圍內(nèi)。 路線形式主要有閉合水準路線 、附合水準路線 、往返支水準路線,水準路線布設(shè)形式,水準路線布設(shè)形式,附合水準路線,h= h測 -（H終-H始),待測點 固定水準點,水準路線布設(shè)形式,2、閉合水準路線,h= h測,水準路線布設(shè)形式,3、支水準路線,h= h往+ h返,水準路線布設(shè)形式,4、水準網(wǎng),水準測量的外業(yè)實施,1,BM1,TP1,1.563,0.986,+0.577,19.431,2,TP1,A,A,1.762,1.828,0.066,3.325,

7、2.814,+0.511,+0.511,20.008,19.942,水準測量的外業(yè)實施,H BM1=19.431 H BM2 = 21.121,第二章 水準測量,2.1水準測量原理 2.2水準儀及其使用 2.3水準測量方法 2.4水準測量高程計算 2.5水準儀的檢查和校正 2.6水準測量誤差分析,準備階段 計算相鄰固定點之間的高差和距離(或測站數(shù)),水準測量的內(nèi)業(yè)計算步驟,2,+0.511,4,+2.791,4,1.632,繪出水準路線草圖,標注水準線路方向，在草圖的上方和下方注寫起點,終點和各固定水準點點名（點號）,以及各相鄰點之間的高差和距離(或測站數(shù)) ,然后開始在表格中計算.,步驟一：

8、計算高差閉合差和允許閉合差,高差閉合差,支水準路線,附合路線,閉合路線,高差閉合差是由各測站的觀測誤差累積而成,測站數(shù)越多或水準路線越長,累積誤差越大。 高差閉合差必須在允許誤差范圍內(nèi)允許閉合差也稱限差，外業(yè)測量結(jié)果應滿足： h fh允,步驟一：計算高差閉合差和允許閉合差,高差允許閉合差 高差閉合差允許值由水準測量等級確定,等級越高,允許值越小. 水準測量的等級有:一等,二等,三等,四等和等外 等外水準高差閉合差允許值:,步驟二：計算高差改正數(shù),當滿足 h f h允方可計算高差改正數(shù)，否則，必須重新進行外業(yè)水準測量。 閉合差調(diào)整的方法:將閉合差反號,按測站數(shù)或距離成正比分配到各段高差觀測值中.

9、每段所分配的值就叫高差改正數(shù)。,計算檢核 ： v與 h 大小相等，符號相反。,步驟三：計算改正后的高差,各測段的觀測高差加上其高差改正數(shù),即得其改正后高差:,對于支水準路線，各測段改正后的高差是取往測和返測高差絕對值的平均值，符號與往測相同。,步驟四：計算各點的高程,用起點的高程加上第一測段改正后的高差，得到第一個未知點的高程；再用第一個未知點的高程加上第二測段改正后的高差，即等于第二個未知點的高差。以此類推，直至計算結(jié)束。,各點的高程： H i+1=Hi+ h i+1,計算結(jié)果應滿足 閉合水準路線：終點的高程等于起點的高程； 附合水準路線：終點的高程等于另一個已知點的高程。 支水準路線無檢核

10、條件,計算過程應特別細心。,例1：水準測量的內(nèi)業(yè)計算（用表格計算）,0.004 0.008 0.008,0.515 2.799 1.624,19.431,19.946,22.745,21.121,BM1,A,B,BM2,244,0.511 2.791 1.632,10,1.670,0.020,1.690,fh=1.670(21.12119.431)=20(mm) fh允=31(mm),例：已知水準點IV1的高程H始 = 21.453 m，IV2點的高程H終 = 25.006m，求各點平差后高程。,例2：水準測量的內(nèi)業(yè)計算（不用表格計算）,（1）高差閉合差的計算,f h= h測 -（H終-H始）

11、 = 3.528 -（25.006 -21.453）= - 0.025 m,（3）計算各點改正后的高差,h1= h1 + 1 h2= h2 + 2 h3= h3 + 3 h4 = h4 + 4,（4）計算各點的高程,二、普通水準測量實習（實驗二）,已知：H BM1=19.431 分別測定A、B、C、D四點的高程。,致高樓,已知高程： M1=23.085 J5=20.195 L5 =23.088,外業(yè)注意幾點：,架儀器要注意前后視距大致相等 尺墊只在轉(zhuǎn)點處使用 讀數(shù)前要精平 后視完畢轉(zhuǎn)向前視，一定要重新精平再讀數(shù)，（切記不能動腳螺旋） 視線要小于100米,水準測量實習外業(yè)記錄,1,2,A,3.3

12、25,2.814,+0.511,+0.511,1.563,1.762,+0.577,0.986,0.066,1.828,BM1,TP1,TP1,A,水準測量的內(nèi)業(yè)計算,0.004 0.008 0.008,0.515 2.799 1.624,19.431,19.946,22.745,21.121,BM1,A,B,BM2,244,0.511 2.791 1.632,10,1.670,0.020,1.690,fh=1.670(21.12119.431)=20(mm) f h允=31(mm),第二章 水準測量,2.1水準測量原理 2.2水準儀及其使用 2.3水準測量方法 2.4水準測量高程計算 2.5

13、水準儀的檢查和校正 2.6水準測量誤差分析,水準儀的幾何軸線有：,圓水準軸 L0 L0 長水準管軸L L 視準軸 C C 豎軸 V V,水準儀的檢驗和校正,水準儀滿足的軸線條件 圓水準器軸儀器的豎軸，即L0L0 VV 。 水準管軸 視準軸，即LL CC 。 （主要條件） 十字絲橫絲 豎軸VV 。,檢校目的： 使儀器的各軸系滿足應有的幾何條件。,一、圓水準器的檢校,檢校目的： 當圓水準管氣泡居中時，儀器的豎軸基本上 處于鉛垂位置。 L0L0 VV ?,檢驗方法： 轉(zhuǎn)動三個腳螺旋使圓水準器的氣泡居中，然后將望遠鏡旋轉(zhuǎn)180，如果仍然居中，說明滿足此條件。如果氣泡偏離中央位置，則需校正。 校正方法：

14、 轉(zhuǎn)動腳螺旋，使氣泡向中間移動偏離量的一半，然后用改正針校正氣泡，使其居中。,圓水準管軸平行于儀器豎軸的檢校原理,圓水準管軸平行于儀器豎軸的檢校原理,二、望遠鏡十字絲橫絲的檢校,檢校目的： 當儀器的豎軸處于鉛垂位置時，橫絲應處于水平位置。 橫絲 豎軸VV ？,檢驗方法： 整平儀器，瞄準墻上的固定點，水平微動，固定點是否離開十字絲橫絲。如果偏離十字絲橫絲，則需校正。 校正方法： 撥正十字絲環(huán)。,十字絲垂直于豎軸的檢校原理,A,A,三、長水準管的檢校,檢驗方法： （1）在比較平坦的地面上，相距約4060m左右的地方打兩個木樁或放兩個尺墊作為固定點A和B。檢驗時先將水準儀安置在距兩點等距離處，在符合

15、氣泡居中的情況下，分別讀取A、B點上的水準尺的讀數(shù)a1和b1，求得高差h1=a1-b1。（h1不含有該項誤差的影響）,（2）將儀器搬至B點附近（相距約3米處），在符合氣泡居中的情況下，對遠尺A和近尺B，分別讀得讀數(shù)a2和b2，求得第二次高差h2=a2-b2。若h2=h1，說明儀器的水準管平行于視準軸，無需校正。若h2h1，則水準管軸不平行于視準軸， h2與h1的差值大于3mm，需要校正。,檢校目的：使長水準管軸平行于視準軸，提供水平視線。 LL CC ？,i 角檢驗原理,單位弧度所對的圓心角 =206265,校正方法: 算出遠尺的正確讀數(shù)a2: a2=h1+b2。 轉(zhuǎn)動微傾螺旋，使遠尺A上讀數(shù)

16、恰為a2，此時視線已水平，而符合氣泡不居中，用校正針撥動水準管上、下兩校正螺絲，使氣泡居中，這時水準管軸就平行于視準軸。,校正方法,松上緊下 松下緊上,第二章 水準測量,2.1水準測量原理 2.2水準儀及其使用 2.3水準測量方法 2.4水準測量高程計算 2.5水準儀的檢查和校正 2.6水準測量誤差分析,水準測量的誤差來源,儀器誤差 觀測誤差 外界條件的影響,儀器誤差,i 角誤差 產(chǎn)生原因：儀器校正不完善,殘留 i 角引起的誤差。 消除方法：盡量使前后視距相等。 調(diào)焦誤差 產(chǎn)生原因：儀器加工不完善，調(diào)焦透鏡隙動差引起的誤差。 消除方法：盡量使前后視距相等，同一測站前后尺測量少調(diào)焦。 一對水準尺

17、零點不等誤差 產(chǎn)生原因：水準尺底部受到磨損,造成兩個標尺零點不等引起的誤差。兩根標尺的零點誤差之差,稱為一對標尺的零點差。 消除方法：每個測段安排成偶數(shù)站。因為在兩個測站的觀測高差之和中,能抵消這種誤差的影響。,整平誤差 產(chǎn)生原因：利用符合水準器整平儀器產(chǎn)生的誤差。 消除方法：視線不要太長，等外水準要求控制視距的長度小于100m。 照準誤差 產(chǎn)生原因：人眼分辨率產(chǎn)生的誤差。 消除方法：視線不要太長。 估讀誤差 產(chǎn)生原因：水準尺厘米分格的寬度,十字絲的粗細,望遠鏡的放大倍率引起的讀數(shù)誤差。 消除方法：視線不要太長。 水準尺傾斜誤差 產(chǎn)生原因：水準尺豎立不垂直產(chǎn)生的讀數(shù)誤差。 消除方法：安置圓水準器