002第二章水準測量1

1、第二章 水準測量第二章第二章 水準測量水準測量水準測量原理水準測量的方法與成果整理水準儀軸線的檢驗與校正自動安平水準儀和精密水準儀 學習要點一.高程測量概述2-1 高程測量概述高程測量概述1.1.高程測量高程測量 測定地面點高程的工作（測高差定高程）2.2.高程測量的方法高程測量的方法水準測量水準測量用水準儀進行高程測量的工作。是高程測量的主要方法使用儀器：水準儀水準儀 水準儀的主要功能是能指出一條水平視線。水準儀的主要功能是能指出一條水平視線。其它高程測量方法：其它高程測量方法：三角高程測量3.3.高程系統(tǒng)高程系統(tǒng) 我國國家高程系統(tǒng)：高程系統(tǒng)：黃海高程系黃海高程系 1956年黃海高程系 (水

2、準原點 h=72.289米） 我國國家高程基準：高程基準： 1985年年國家國家高程基準高程基準(水準原點 h=72.260米) 地方高程系統(tǒng) 上海：吳淞高程系上海：吳淞高程系4. 4. 水準測量的等級水準測量的等級 （1 1）國家分一、二、三、四等、圖根（按精度要求、）國家分一、二、三、四等、圖根（按精度要求、控制范圍）控制范圍） （2 2）城市分二、三、四等、圖根）城市分二、三、四等、圖根二.水準測量原理2-1 水準測量原理水準測量原理高差=后視讀數(shù)-前視讀數(shù)：1.1.水準測量原理水準測量原理 hab 0，高差為正，前視點高； hab 0，高差為負，前視點低。 高差必須帶“+、 -”號；

3、hab的下標 次序必須與測量的前進方向一致。 例：例： 已知 hab=+1.436 m 則 hba=-1.436 m大地水準面 haba bhahb=ha+hab水平視線水準尺水準尺ab前進方向abababhhhbahn水準儀的主要軸線：n望遠鏡視準軸（俗稱視線），用于觀察尺子，取讀數(shù)n水準管軸，水準管是水平狀態(tài)指示器。用于把其軸置平n儀器要求這兩個軸平行。從而可以借助水準器把視線置平2.連續(xù)安置水準儀的測量方法2. 2. 連續(xù)高程測量連續(xù)高程測量 兩點間距離較長或高差較大時，在兩點間設若 干轉(zhuǎn)點轉(zhuǎn)點，分段測量高差，取各分段高差的總和。hab=h1+ h2+ hn =(a1-b1)+(a2-b

4、2)+(an-bn) =a-b(2-2-7)(2-2-7)hab測量儀器綜述測量儀器綜述n特點：n精度高n能在野外條件下長期穩(wěn)定使用n自動化程度高，操作方便水準儀s05s1s2s3經(jīng)緯儀j05j1j2j6j15測距2+2ppm 5+5ppm 1:20001:1000一.水準測量的儀器與工具2-3 水準測量的儀器及工具一、水準尺、尺墊一、水準尺、尺墊 直尺直尺：雙面(黑、紅)水準尺， 尺常數(shù)4.687m、4.787m，用 于三等以下水準路線測量。塔尺塔尺：可伸縮，伸足為3米、 5米，用于一般工程測量。尺墊尺墊：轉(zhuǎn)點立尺用。2.水準儀二、水準儀二、水準儀精度系列精度系列： s05 s1 s3 s1

5、0 型號下標：毫米數(shù)，表示 1公里水準測量的中誤差(由 儀器引起的) 。構造構造： 一般構件 望遠鏡與視差 水準器s3 水準儀外型望遠鏡與視差望遠鏡與視差望遠鏡與視差測量望遠鏡及十字絲測量望遠鏡及十字絲上絲下絲豎絲橫絲望遠鏡的十字絲n視準軸：十字絲分劃中心與物鏡光心的連線。n物鏡的作用：把目標成象（拉近）。n目鏡的作用：把十字絲（和目標象）放大。十字絲固定不動。為了讓儀器適用于不同視力的人，目鏡可以前后調(diào)節(jié)，稱為目鏡調(diào)焦。n調(diào)焦鏡的作用：使遠近不同的目標都能成象于十字絲面上。移動調(diào)焦鏡稱為物鏡調(diào)焦。n視差：如果目標象沒有落在十字絲面上，則當觀測員的眼睛上下左右移動時，會感到目標象與十字絲之間有

6、相對錯動。這種現(xiàn)象稱為視差。視差影響瞄準的精度。物鏡調(diào)焦可以消除視差。測量望遠鏡測量望遠鏡視差 視差：視差： 望遠鏡內(nèi)目標像與十字絲分劃板未重合。 現(xiàn)象：現(xiàn)象：觀測時，改變眼睛與目鏡的相對位置， 十字絲與目標的像有有相對移動相對移動。消除視差的步驟：消除視差的步驟： 目鏡調(diào)焦，使十字絲最清晰； 物鏡調(diào)焦，使目標像最清晰，且無視差。水準器圓水準器 靈敏度 8/2mm 用于儀器粗平 管水準器 靈敏度20/2mm 用于儀器精平水準器水準器n水準器分圓形和管形兩種n管水準器是個玻璃容器，其縱剖面上內(nèi)側(cè)呈圓弧形?？虅澗€對稱中點處的切線就是水準管軸。氣泡居中即水準管軸水平。n圓水準器是個玻璃容器，上面有同

7、心圓的刻劃。上蓋的內(nèi)表面是圓球形，同心圓圓心處的曲率半徑就是圓水準器的軸。氣泡居中即水準器的軸垂直。 n水準管的精度：n管子內(nèi)壁光滑，液體與內(nèi)壁的附著力小，則氣泡對傾斜反映的靈敏度高n曲率半徑大，格值小則精度高n氣泡長，兩端清晰，讀數(shù)誤差小則精度高格值是相鄰分劃線之間的弧所對的圓心角。設弧長為2毫米，曲率半徑為r毫米，則格值 一般 秒r210,20,30,60n符合棱鏡系統(tǒng)把水準氣泡兩端成象在一起便于觀察。n若直接用肉眼觀察則n因為玻璃有厚度，斜視時會產(chǎn)生視差n要同時觀察氣泡的兩端才能判斷氣泡是否居中n用符合棱鏡系統(tǒng)觀察，可以避免上述缺點。氣泡居中的精度約可提高一倍。10)(521mm符合棱鏡

8、系統(tǒng)的精度：為氣泡的格值肉眼觀察的精度：二.水準儀使用三、三、水準儀使用水準儀使用操作程序與方法 安置粗平瞄準精平讀數(shù) 安置時考慮前、后視等距(原因）； 粗平時掌握“左手大拇指法”； 瞄準時包括消除視差； 在精平狀態(tài)下(符合氣泡符合時)讀數(shù)； 讀數(shù)估讀至毫米。符合氣泡符合尚未符合符合氣泡符合，水準管軸與視線水平。左手大拇指法“左手大拇指法左手大拇指法”整平：氣泡移動的方向與左手大拇指轉(zhuǎn)動腳螺旋的方向一致。 a ab bc c粗平的操作粗平的操作普通水準尺普通水準尺水準尺的分劃不是線劃式而是區(qū)格式的。區(qū)格的邊緣是分劃的位置，區(qū)格內(nèi)的估讀。區(qū)格式分劃便于從遠處觀察并讀數(shù)。讀數(shù) bc瞄準與讀數(shù)水準測

9、量的瞄準與讀數(shù) a c b a0.7250.7256.2546.2541.4761.4762-4水準測量的方法及成果處水準測量的方法及成果處理理一、水準點和水準線路（一）水準點埋設在永久、固定的地點按等級不同，埋設的要求不同2.水準路線3.支水準路線bm.abm.atbm1tbm2tbm1bm.abm.atbm2tbm3tbm41.閉合水準路線2.附合水準路線bm.abm.abm.bbm.btbm1tbm2tbm3（二）水準路線三種水準路線的布置形式三種水準路線的布置形式1.水準測量的方法二、水準測量的方法 bmabmb1.444 1.324tp2h2=+0.1201.8220.876tp3h

10、3=+0.9461.8201.435tp4h4=+0.3851.4221.304h5=+0.118前進方向1.1341.677tp1h1=-0.543水準測量記錄表水準測量的記錄水準測量記錄表12345bma 1.134tp1 1.677 -0.543tp1 1.444 tp2 1.324 +0.120tp2 1.822 tp3 0.876 +0.946tp3 1.820tp4 1.435 +0.385tp4 1.422 bmb 1.304 +0.118 7642 6616 +1.026（一）、兩次儀器高法已知ha，求hba1b1a2b2h1=a1-b1h2=a2-b2h1-h2f=5mm測站

11、水準尺讀數(shù)點號后尺前尺高差( h )平均高差 改正后高差高 程（h）1a113410.0001011tp.11677-0.5431554-0.543-0.543tp.1 14441624tp.21324+0.12021508+0.116+0.118水準測量記錄（兩次儀器法）（二）、雙面尺法已知ha，求hba1b1a2b2h1=a1-b1h2=a2-b2h1-h2f=5mm水準測量記錄（雙面尺法）3.水準測量的檢核三、水準測量的檢核兩種方法：(1)兩次儀器高法 h-h5mm(2)雙面尺法 紅黑面讀數(shù)差3mm h黑-h紅5mm)（一）測站檢核測站檢核對每一站高差進行檢核，保證每一站高差正確。對每一

12、站高差進行檢核，保證每一站高差正確。路線檢核（二）路線檢核路線檢核對整條路線的總高差總高差進行檢核檢核2.支水準路線bm.abm.atbm1tbm2tbm1bm.abm.atbm2tbm3tbm41.閉合水準路線3.附合水準路線bm.abm.abm.bbm.btbm1tbm2tbm3 h h允允= = 4040 l mml mm或或 h h允允= = 1212 n mmn mm (2-4-5) (2-4-5)，(2-4-6)(2-4-6)檢核公式檢核公式 h h理理=0=0fh=fh= h h測測 fhfh fhfh允允fh=fh= h h往往+ + h h返返 fhfh fhfh允允檢核公式

13、檢核公式 h h理理= =h h終終- -h h始始fh=fh= h h測測- - h h理理 fhfh fhfh允允四.水準測量成果整理五、水準五、水準測量成果整理測量成果整理允始終測hhfhhhf）（允mmlfh40lfvh每公里改正數(shù)iilvv計算步驟：計算步驟： 高差閉合差的計算 路線閉合差檢驗 閉合差分配： 計算每公里（每站）高差改正數(shù) 計算測段高差改正數(shù) 計算改正后高差 計算各點高程水準測量成果整理a123b+2.3311.6km+2.8132.1km-2.2441.7km+1.4302.0kmha=45.286mhb=49.579m)(10940)(037. 0293. 4330. 4)()(293. 4286.45579.49mmlfmhhhfmhhhhabhab容理ioiholvvkmmmlfv)/(54 . 737水準測量成果整理等 級 視線長度 (m )前、后視距離差 （ m ）前、后視距離累計差 （ m ）紅、黑面度 數(shù) 差(m m ）紅 、 黑 面 所測 高 差 之 差（ m m ）三 等 65 3 6 2 3四 等 80 5 10 3 5三、四等水準測量測站技術要求上絲上絲水準尺