1、第五章 水準(zhǔn)測(cè)量,水準(zhǔn)測(cè)量的目的：測(cè)出一系列點(diǎn)的高程。 這一系列的點(diǎn)稱(chēng)為水準(zhǔn)點(diǎn) 水準(zhǔn)測(cè)量的等級(jí)： 一等、二等、三等、四等、等外（普通）,高程的概念,絕對(duì)高程,相對(duì)高程,高差,1.水準(zhǔn)測(cè)量的基本原理,hAB = ab HB= HA+ hAB,hAB= h =h1+h2 + =(a1 b1)+(a2 b2 )+ = ab,2.連續(xù)水準(zhǔn)測(cè)量,儀器安置在AB中點(diǎn)時(shí),可消除該項(xiàng)誤差的影響,3.地球曲率和大氣折光的影響,黑面起點(diǎn) 0.000和0.000米 紅面起點(diǎn) 4.687和4.787米,4.水準(zhǔn)尺,5.水準(zhǔn)測(cè)量?jī)x器水準(zhǔn)儀,（1）望遠(yuǎn)鏡 物鏡；目鏡；十字絲（上、中、下絲）,1）水準(zhǔn)儀組成,（2）水準(zhǔn)器,

2、圓水準(zhǔn)器；水準(zhǔn)管 特性： 氣泡始終向高處移動(dòng)。,（3）基座,水準(zhǔn)儀結(jié)構(gòu),水準(zhǔn)儀結(jié)構(gòu),（1）望 遠(yuǎn) 鏡,（2）水 準(zhǔn) 器,是用以指示視線(xiàn)水平或豎軸是否豎直的裝置。,圓水準(zhǔn)器,長(zhǎng) 水 準(zhǔn) 管,長(zhǎng)水準(zhǔn)管的作用：精確整平,2）水準(zhǔn)儀精度的劃分 我國(guó)目前水準(zhǔn)儀按精度可劃分為DS05、DS1、DS3和DS10四個(gè)等級(jí)，其中D、S分別為“大地測(cè)量”和“水準(zhǔn)儀”漢語(yǔ)拼音的第一個(gè)字母，數(shù)字則表示該類(lèi)儀器的精度。,水準(zhǔn)測(cè)量中誤差,A、B兩點(diǎn)間觀測(cè)了n站，各站為等精度觀測(cè)，中誤差為m站，根據(jù)中誤差計(jì)算公式，,安置：安置三腳架和水準(zhǔn)儀 粗平：使圓水準(zhǔn)器氣泡居中 瞄準(zhǔn)：粗瞄和精瞄 精平：使長(zhǎng)水準(zhǔn)管氣泡居中 讀數(shù)：用中絲

3、讀數(shù),3）水準(zhǔn)儀的使用,安置：安置三腳架和水準(zhǔn)儀,3）水準(zhǔn)儀的使用,粗平：使圓水準(zhǔn)器氣泡居中,氣泡移動(dòng)方向與左手大拇指移動(dòng)方向相同,3）水準(zhǔn)儀的使用,照準(zhǔn)：粗瞄、對(duì)光、精瞄和消除視差,3）水準(zhǔn)儀的使用,精平：使長(zhǎng)水準(zhǔn)管氣泡居中,3）水準(zhǔn)儀的使用,讀數(shù)：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。,3）水準(zhǔn)儀的使用,讀數(shù)練習(xí),1.272,0.712,1.197,12,0.726,讀數(shù)練習(xí),11,13,圖形：水準(zhǔn)儀讀數(shù)實(shí)例,讀數(shù)練習(xí),6.265,1.550,

4、0.725,f - 組合焦距 s - 補(bǔ)償器到分 劃板的距離 - 傾斜視線(xiàn) - 水平視線(xiàn)偏轉(zhuǎn)角 n - 補(bǔ)償系數(shù),DSZ3型自動(dòng)安平水準(zhǔn)儀,安置一“補(bǔ)償器”實(shí)現(xiàn)自動(dòng)安平的。,K(十字絲交點(diǎn)）,水準(zhǔn)尺,水平光線(xiàn),傾斜視線(xiàn),物鏡,即：,K,A,A,GS1型銦鋼尺,索佳C330型自動(dòng)安平水準(zhǔn)儀,索佳B20型自動(dòng)安平水準(zhǔn)儀,索佳B1C型自動(dòng)安平水準(zhǔn)儀,RAB碼水準(zhǔn)尺,索佳SDL30數(shù)碼水準(zhǔn)儀,水準(zhǔn)儀認(rèn)識(shí)（實(shí)驗(yàn)一）,實(shí)驗(yàn)?zāi)康?（1）了解DS3型水準(zhǔn)儀的基本構(gòu)造，認(rèn)清主要部 件的名稱(chēng)、性能和作用。 （2）練習(xí)水準(zhǔn)儀的正確安置、照準(zhǔn)和讀數(shù)。 方法和步驟： （1）安置儀器 （2）認(rèn)識(shí)儀器部件 （3）粗略整平

5、（4）水準(zhǔn)儀操作 （5）觀測(cè)練習(xí),6、水準(zhǔn)路線(xiàn)的擬定,水準(zhǔn)點(diǎn),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)。是測(cè)區(qū)的高程控制點(diǎn)，一般縮寫(xiě)為“BM”， 用“,”符號(hào)表示。,Bench Mark,點(diǎn)之記,水準(zhǔn)線(xiàn)：?jiǎn)我凰疁?zhǔn)路線(xiàn)的形式,水準(zhǔn)線(xiàn)：水準(zhǔn)網(wǎng)的形式,附和水準(zhǔn)網(wǎng),獨(dú)立水準(zhǔn)網(wǎng),7、水準(zhǔn)測(cè)量的實(shí)施,變動(dòng)儀高法 兩次高差絕對(duì)值小于5mm,雙面尺法,儀器的高度不變，而立在前視點(diǎn)和后視點(diǎn)上的水準(zhǔn)尺分別用黑面和紅面各進(jìn)行一次讀數(shù)，測(cè)得兩次高差，相互進(jìn)行檢核。 若同一水準(zhǔn)尺紅面與黑面讀數(shù)(加常數(shù)后)之差，不超過(guò)3mm；且兩次高差之差，又未超過(guò)5mm，則取其平均值作為該測(cè)站的觀測(cè)高差。否則，需要檢查原因，

6、重新觀測(cè)。,7、水準(zhǔn)測(cè)量的測(cè)站檢查,測(cè)量成果由于測(cè)量誤差的影響，使得水準(zhǔn)路線(xiàn)的實(shí)測(cè)高差值與應(yīng)有值不相符，其差值稱(chēng)為高差閉合差，若高差閉合差在允許誤差范圍之內(nèi)時(shí)，認(rèn)為外業(yè)觀測(cè)成果合格；若超過(guò)允許誤差范圍時(shí)，應(yīng)查明原因進(jìn)行重測(cè)，直到符合要求為止。一般等外水準(zhǔn)測(cè)量的高差容許閉合差為：,8、水準(zhǔn)測(cè)量的高程計(jì)算,閉合水準(zhǔn)路線(xiàn),fh=h,8、水準(zhǔn)測(cè)量的高程計(jì)算,高差閉合差的計(jì)算,附合水準(zhǔn)路線(xiàn),fh =h-（H終-H始）,8、水準(zhǔn)測(cè)量的高程計(jì)算,高差閉合差的計(jì)算,支水準(zhǔn)路線(xiàn),fh = h往-+ h返,8、水準(zhǔn)測(cè)量的高程計(jì)算,高差閉合差的計(jì)算,2,附合水準(zhǔn)路線(xiàn),閉合水準(zhǔn)路線(xiàn),8、水準(zhǔn)測(cè)量的高程計(jì)算,高差改正數(shù)

7、的計(jì)算,附合水準(zhǔn)路線(xiàn),閉合水準(zhǔn)路線(xiàn),8、水準(zhǔn)測(cè)量的高程計(jì)算,改正后的高差計(jì)算,例題1(支水準(zhǔn)路線(xiàn)）,0577,0374,0623,0501,20.758,例題2（閉合水準(zhǔn)路線(xiàn)）,+1.596,-0.231,+4.256,-5.642,25,fh=-21mm,+0.003,+0.003,+0.005,+0.010,+0.021,1.599,-0.228,+4.266,-5.637,0,16.330,17.929,17.701,21.967,16.330,例題3（附和水準(zhǔn)路線(xiàn)）,1295,+0.945,+0.030,+0.975,+0.011,+0.012,-1.351,+2.803,+0.007

8、,-0.477,7.573,10.376,例題3（附和水準(zhǔn)路線(xiàn)）,11.4,-2.242,+0.026,-2.216,+0.005,+0.007,-1.260,+2.485,+0.005,-4.602,13.770,17.412,+0.010,+1.162,16.255,習(xí)題12,11.4,-2.242,+0.026,-2.216,+0.0045,+0.007,-1.2605,+2.485,+0.0045,-4.602,13.7695,17.416,+0.010,+1.1615,16.2545,習(xí)題13,+1.224,-1.424,+1.781,-1.714,49,fh=-25mm,+0.00

9、5,+0.004,+0.006,+0.006,+0.025,+1.229,-1.420,-1.708,+0.114,0,65.235,66.464,65.044,66.829,65.121,+0.108,+0.004,+1.785,65.235,照準(zhǔn)后視標(biāo)尺的黑面，讀取中絲讀數(shù)； 照準(zhǔn)前視標(biāo)尺的黑面，讀取中絲讀數(shù)； 照準(zhǔn)前視標(biāo)尺的紅面，讀取中絲讀數(shù)； 照準(zhǔn)后視標(biāo)尺的紅面，讀取中絲讀數(shù)。 簡(jiǎn)稱(chēng)為后-前-前-后（黑、黑、紅、紅）。 四等測(cè)量也可采用后-后-前-前（黑紅黑紅）,三等、四等水準(zhǔn)測(cè)量在一個(gè)測(cè)站上的觀測(cè)程序,水準(zhǔn)儀的幾何軸線(xiàn)有：,圓水準(zhǔn)軸 L0 L0 長(zhǎng)水準(zhǔn)管軸L L 視準(zhǔn)軸 C C 豎軸

10、 V V,水準(zhǔn)儀的檢驗(yàn)和校正,水準(zhǔn)儀滿(mǎn)足的軸線(xiàn)條件 圓水準(zhǔn)器軸儀器的豎軸，即L0L0 VV 。 水準(zhǔn)管軸視準(zhǔn)軸，即LLCC 。(主要條件) 十字絲橫絲 豎軸VV 。,檢校目的： 使儀器的各軸系滿(mǎn)足應(yīng)有的幾何條件。,一、圓水準(zhǔn)器的檢校,檢校目的： 當(dāng)圓水準(zhǔn)管氣泡居中時(shí)，儀器的豎軸基本上 處于鉛垂位置。 L0L0 VV ?,檢驗(yàn)方法： 轉(zhuǎn)動(dòng)三個(gè)腳螺旋使圓水準(zhǔn)器的氣泡居中，然后將望遠(yuǎn)鏡旋轉(zhuǎn)180，如果仍然居中，說(shuō)明滿(mǎn)足此條件。如果氣泡偏離中央位置，則需校正。 校正方法： 轉(zhuǎn)動(dòng)腳螺旋，使氣泡向中間移動(dòng)偏離量的一半，然后用改正針校正氣泡，使其居中。,檢校原理,二、望遠(yuǎn)鏡十字絲橫絲的檢校,檢校目的： 當(dāng)儀

11、器的豎軸處于鉛垂位置時(shí)，橫絲應(yīng)處于水平位置。 橫絲 豎軸VV ？,檢驗(yàn)方法： 整平儀器，瞄準(zhǔn)墻上的固定點(diǎn)，水平微動(dòng)，固定點(diǎn)是否離開(kāi)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)。,三、長(zhǎng)水準(zhǔn)管的檢校,檢驗(yàn)方法： （1）在比較平坦的地面上，相距約4060m左右的地方打兩個(gè)木樁或放兩個(gè)尺墊作為固定點(diǎn)A和B。檢驗(yàn)時(shí)先將水準(zhǔn)儀安置在距兩點(diǎn)等距離處，在符合氣泡居中的情況下，分別讀取A、B點(diǎn)上的水準(zhǔn)尺的讀數(shù)a1和b1，求得高差h1=a1-b1。（h1不含有該項(xiàng)誤差的影響）,（2）將儀器搬至B點(diǎn)附近（相距約3米處），在符合氣泡居中的情況下，對(duì)遠(yuǎn)尺A和近尺B，分別讀得讀數(shù)a2和b2，求得

12、第二次高差h2=a2-b2。若h2=h1，說(shuō)明儀器的水準(zhǔn)管平行于視準(zhǔn)軸，無(wú)需校正。若h2h1，則水準(zhǔn)管軸不平行于視準(zhǔn)軸， h2與h1的差值大于3mm，需要校正。,檢校目的：使長(zhǎng)水準(zhǔn)管軸平行于視準(zhǔn)軸，提供水平視線(xiàn)。 LL CC ？, =1803.14159266060206265,檢驗(yàn)原理,校正方法: 算出遠(yuǎn)尺的正確讀數(shù)a2， a2=h1+b2。 轉(zhuǎn)動(dòng)微傾螺旋，令遠(yuǎn)尺A上讀數(shù)恰為a2，此時(shí)視線(xiàn)已水平，而符合氣泡不居中，用校正針撥動(dòng)水準(zhǔn)管上、下兩校正螺絲，使氣泡居中，這時(shí)水準(zhǔn)管軸就平行于視準(zhǔn)軸。,松上緊下 松下緊上,水準(zhǔn)測(cè)量的誤差來(lái)源及注意事項(xiàng),儀器誤差 觀測(cè)誤差 外界條件的影響,1、儀器誤差,儀

13、器校正不完善的誤差 例如殘留i角誤差，測(cè)量時(shí)使儀器的前后視距相等，即可消除這項(xiàng)誤差。實(shí)際工作中要求前后視距差總和盡量的小。,調(diào)焦誤差 當(dāng)前后視距相等時(shí)，轉(zhuǎn)向時(shí)就不需調(diào)焦或只需做少量調(diào)焦，即可減小該誤差.,水準(zhǔn)標(biāo)尺零點(diǎn)不等的誤差 水準(zhǔn)尺由于長(zhǎng)期使用,其底部受到磨損，產(chǎn)生零點(diǎn)誤差。兩根標(biāo)尺的零點(diǎn)誤差之差，稱(chēng)為一對(duì)標(biāo)尺的零點(diǎn)差。 在兩個(gè)測(cè)站的觀測(cè)高差之和中，這種誤差的影響就抵消了。所以，水準(zhǔn)路線(xiàn)的每個(gè)測(cè)段應(yīng)盡量安排成偶數(shù)站，以減小一對(duì)標(biāo)尺零點(diǎn)差的影響。,2、 觀測(cè)誤差,整平誤差 一般認(rèn)為,利用符合水準(zhǔn)器整平儀器的誤差約為 ，所以整平誤差引起的讀數(shù)誤差為：,D為水準(zhǔn)儀到標(biāo)尺的距離,所以，觀測(cè)時(shí)應(yīng)控制視距的長(zhǎng)度小于100m，同時(shí)應(yīng)注意整平儀器。,照準(zhǔn)誤差 設(shè)人眼的分辨率為60秒，望遠(yuǎn)鏡的放大倍率為V，視距長(zhǎng)度為D，則照準(zhǔn)誤差為:,所以測(cè)量時(shí)應(yīng)注意控制視距長(zhǎng)度，減小該誤差的影響.,水準(zhǔn)尺傾斜的誤差 當(dāng)水準(zhǔn)尺傾斜時(shí),其讀數(shù)比垂直豎立時(shí)大，且視線(xiàn)越高誤差越大。,估讀誤差 其大小與厘米分格的寬度，十字絲的粗細(xì)，望遠(yuǎn)鏡的放大倍率和視距長(zhǎng)度等有關(guān)。所以各等級(jí)水準(zhǔn)測(cè)量對(duì)上述方面各有要求,3、外界條件的影響,儀器垂直位移的影響,后前前后法 取平均,尺墊垂直位移的影響 發(fā)生在遷站過(guò)程中，用往返測(cè)取平均可減弱該誤差。 地球曲率的影響,儀器安置在AB中點(diǎn)時(shí),可消