測量學第二章水準測量

1、1第二章第二章 水準測量水準測量2.1 高程測量概述高程測量概述2.2 水準測量的基本原理水準測量的基本原理2.3 DS3水準儀及配套設備簡介水準儀及配套設備簡介2.4 水準測量的方法及成果整理水準測量的方法及成果整理2.5 水準測量誤差分析及其注意事項水準測量誤差分析及其注意事項2.6 其它水準儀簡介其它水準儀簡介2.12.1高程測量概述高程測量概述n（1）高程的概念：）高程的概念：地面上的點到大地水準面的垂直距離稱為絕對高程（簡稱高程，又稱海拔）。2.12.1高程測量概述高程測量概述（2） 測量高程的基本方法：測量高程的基本方法： 水準測量水準測量的方法：利用視線水平的原的方法：利用視線水

2、平的原理來測定兩點間的高差；適用于平坦理來測定兩點間的高差；適用于平坦地區(qū)。地區(qū)。 三角高程測量三角高程測量的方法：的方法：利用測出距離和豎直角來計算兩點間利用測出距離和豎直角來計算兩點間高差的方法；適用于非平坦地區(qū)。高差的方法；適用于非平坦地區(qū)。2.12.1高程測量概述高程測量概述 （3 3） 我國的高程系統(tǒng)我國的高程系統(tǒng) 我國采用黃海高程系黃海高程系：以青島港驗潮站的長期觀測資料推算出的黃海平均海面作為中國的水準基面，即零高程面。中國水準原點建立在青島驗潮站附近，并構成原點網(wǎng)。用精密水準測量測定水準原點相對于黃海平均海面的高差，即水準原點的高程，定為全國高程控制網(wǎng)的起算高程。我國的水準原點

3、我國的水準原點2.1 2.1 高程測量概述高程測量概述 1956黃海高程系：黃海高程系： 采用青島驗潮站19501956年觀測結果求得的黃海平均海水面作為高程基準面。根據(jù)這個基準面得出的原點的高程為： 72.289m。 1985國家高程基準：國家高程基準： 從1989年起，國家規(guī)定采用青島驗潮站19521979年的觀測資料，計算得出的平均海水面作為新的高程基準面，根據(jù)這個基準面得出的原點的高程為： 72.260m。2.1 2.1 高程測量概述高程測量概述國家水準網(wǎng)按精度分為國家水準網(wǎng)按精度分為一、二、三、四等一、二、三、四等 國家第二期一等水準國家第二期一等水準網(wǎng)高程起算點為水準原網(wǎng)高程起算點

4、為水準原點。高程系統(tǒng)為點。高程系統(tǒng)為“1985國家高程系統(tǒng)國家高程系統(tǒng)”，共有，共有292條線路、條線路、19931個水個水準點，總長度為準點，總長度為93341公里，形成了覆蓋全國公里，形成了覆蓋全國的高程基礎控制網(wǎng)（臺的高程基礎控制網(wǎng)（臺灣資料暫缺）。灣資料暫缺）。 水準原點水準原點2.2 2.2 水準測量的基本原理水準測量的基本原理 水準測量水準測量的原理是利用水準儀提供的水的原理是利用水準儀提供的水平視線，在豎立在兩點的水準尺上讀數(shù)平視線，在豎立在兩點的水準尺上讀數(shù)以測定兩點之間的高差，從而由已知點以測定兩點之間的高差，從而由已知點的高程推算未知點的高程。的高程推算未知點的高程。2.2

5、 2.2 水準測量的基本原理水準測量的基本原理高差后視讀數(shù)前視讀數(shù)高差后視讀數(shù)前視讀數(shù)bahAB后視前視的概念：規(guī)定沿后視前視的概念：規(guī)定沿水準路線前進的方向，前水準路線前進的方向，前面的方向稱為面的方向稱為前視前視，后面，后面的方向稱為的方向稱為后視后視。大地水準面bHBHAhAB前進方向ABa演示2.2 2.2 水準測量的基本原理水準測量的基本原理 高程的計算：高程的計算：ABbHHHaHbaHhHHHHhiBiAAABABABAB高度）（視線離大地水準面的也稱為視線高常用規(guī)則：一般用常用規(guī)則：一般用H表示高程，表示高程，h表示高差。表示高差。單站水準測量：單站水準測量：連續(xù)水準測量：連續(xù)

6、水準測量： 當兩點相距較遠或高差較大時，需連續(xù)安當兩點相距較遠或高差較大時，需連續(xù)安置水準儀測定相鄰各點間的高差，最后取各個置水準儀測定相鄰各點間的高差，最后取各個高差的代數(shù)和，可得到起終兩點間的高差。高差的代數(shù)和，可得到起終兩點間的高差。ATP1TP2TP3a1b1a2b2a3b3a4b4b2b4B轉(zhuǎn)點與測站水準面曲率對水準測量的影響：水準面曲率對水準測量的影響：響。以減弱水準面曲率的影置在兩尺的中點，因此：需要將水準儀安故：而：理論值：RDDbahRDbbRDaabbbaaabahbaABbaAB22,2) () (22222.3 DS32.3 DS3水準儀及配套設備簡介水準儀及配套設備簡

7、介進行水準測量需要以下的設備：進行水準測量需要以下的設備： 水準儀 水準儀腳架 水準尺和尺墊 水準儀的使用水準儀簡介水準儀簡介 水準儀按其精度可分為：DS05,DS1,DS3,DS10等幾種等級，“D”和“S”分別表示“大地” 和“水準”，其下標數(shù)值的表示：每公里水準測量的誤差（以mm為單位），05表示每公里水準測量的誤差0.5mm，1 表示每公里水準測量的誤差1mm，其中DS05,DS1稱為精密水準儀，精密水準儀，其它稱為普通水準儀普通水準儀。DS3DS3水準儀簡介水準儀簡介放大倍率放大倍率32有效孔徑有效孔徑42mm視場角視場角126乘常數(shù)乘常數(shù)100加常數(shù)加常數(shù)0最短視距最短視距2M圓水

8、準器角值圓水準器角值8/2mm管狀水準器角值管狀水準器角值22/2mm度盤度盤360or 360gon度盤分度值度盤分度值1or 1gonDS3DS3水準儀簡介水準儀簡介目鏡水準管目鏡微動螺旋制動螺旋對光螺旋物鏡準星缺口水準管圓水準器三腳架腳螺旋主要由望遠鏡、水準器、基座三部分組成。微傾螺旋DS3DS3水準儀簡介水準儀簡介 (1)(1)望遠鏡的構造及其成像原理望遠鏡的構造及其成像原理1 1望遠鏡的構造望遠鏡的構造DS3DS3水準儀簡介水準儀簡介望遠鏡的成像光路望遠鏡的成像光路n(1) 望遠鏡的構造及其成像原理望遠鏡的構造及其成像原理2DS3DS3水準儀簡介水準儀簡介n(1)望遠鏡的構造及其成像

9、原理望遠鏡的構造及其成像原理3視差的產(chǎn)生視差的產(chǎn)生視差的消除方法：必須重新進行目鏡和物鏡調(diào)焦，知之消除視差。DS3DS3水準儀簡介水準儀簡介 （2 2）水準器及其靈敏度）水準器及其靈敏度水準管分為水準管水準管和圓水準器圓水準器兩種符合水準管符合水準管水準管的構造水準管的構造DS3DS3水準儀簡介水準儀簡介 水準器及其靈敏度水準器及其靈敏度圓水準器圓水準器DS3DS3水準儀簡介水準儀簡介 水準器及其靈敏度衡量水準器精度的指標：/2mm10/2mm5/2mm20Rmm：圓水準器的精度一般為精度為：一般水準儀的水準管的：為水準管分劃值）所對應的圓心角，稱（弧長為之間的圓弧水準管上兩相鄰分劃線1022

10、DS3DS3水準儀簡介水準儀簡介 （3 3）基座）基座水準儀配套設備水準儀配套設備 (A)腳架水準儀配套設備水準儀配套設備 水準尺和尺墊水準尺和尺墊水準儀的使用水準儀的使用n安置安置n粗平粗平n瞄準瞄準n精平精平n讀數(shù)讀數(shù) （1 1）安置）安置: :打開三角架，并旋緊連接螺旋將水準儀牢打開三角架，并旋緊連接螺旋將水準儀牢固連接在腳架上。固連接在腳架上。水準儀的使用水準儀的使用 （2 2）粗平）粗平轉(zhuǎn)動腳螺旋，使轉(zhuǎn)動腳螺旋，使圓水準氣泡圓水準氣泡居中，使儀器居中，使儀器的縱軸大致鉛垂，為精確整平創(chuàng)造條件。的縱軸大致鉛垂，為精確整平創(chuàng)造條件。演示水準儀的使用水準儀的使用 （3 3）瞄準）瞄準把望遠

11、鏡對準水準尺，并使水準尺的成像清晰。把望遠鏡對準水準尺，并使水準尺的成像清晰。調(diào)目鏡，使調(diào)目鏡，使“十字絲十字絲”的成像清晰；的成像清晰；用制動螺旋粗略的瞄準用制動螺旋粗略的瞄準水準尺，并粗略進行物水準尺，并粗略進行物鏡調(diào)焦，使水準尺出現(xiàn)鏡調(diào)焦，使水準尺出現(xiàn)在視場中；在視場中；用微動螺旋精確瞄準目用微動螺旋精確瞄準目標，并消除視差。標，并消除視差。水準儀的使用水準儀的使用 (4)(4)精平精平使水準管氣泡居中，從而使望遠鏡視準軸使水準管氣泡居中，從而使望遠鏡視準軸處于水平位置。處于水平位置。水準儀的使用水準儀的使用 （5 5）讀數(shù)）讀數(shù) 無論水準尺成倒像還是正像，讀數(shù)均無論水準尺成倒像還是正像

12、，讀數(shù)均由由小往大讀小往大讀，讀數(shù)讀，讀數(shù)讀4位數(shù)，讀到位數(shù)，讀到mm單位，按單位，按0*,1*的格式填入記錄手簿中，如的格式填入記錄手簿中，如0523，1485分別表示讀數(shù)為：分別表示讀數(shù)為：0.523m,1.485m。2.42.4水準測量的方法及成果整理水準測量的方法及成果整理 水準點水準點分為固定水準點和臨時水準點兩種。分為固定水準點和臨時水準點兩種。2.42.4水準測量的方法及成果整理水準測量的方法及成果整理 水準路線水準路線閉合水準路線；閉合水準路線；附合水準路線；附合水準路線；支水準路線；支水準路線；水準網(wǎng)。水準網(wǎng)。2.42.4水準測量的方法及成果整理水準測量的方法及成果整理 水準

13、測量的方法水準測量的方法兩次儀器高的方法：兩次儀器高的方法：即每測站上用兩次不同即每測站上用兩次不同的儀器高來測定兩點間的高差取平均值的方的儀器高來測定兩點間的高差取平均值的方法。法。單面尺普通水準測量記錄表格單面尺普通水準測量記錄表格測測 站站點點 號號后后 視視前前 視視高高 差差高高 程程1N10347-1.28446.215轉(zhuǎn)轉(zhuǎn) 點點16312轉(zhuǎn)轉(zhuǎn) 點點0306-2.318N2262442.6133N20833-0.683轉(zhuǎn)轉(zhuǎn) 點點15164轉(zhuǎn)轉(zhuǎn) 點點1528+1.027轉(zhuǎn)轉(zhuǎn) 點點05015轉(zhuǎn)轉(zhuǎn) 點點2368+1.674B069444.631編編號號后后下絲下絲前前下絲下絲方方 向向及

14、及尺尺 號號標尺讀數(shù)標尺讀數(shù)K K黑黑紅紅高高 差差中中 數(shù)數(shù)備備 考考尺尺上絲上絲尺尺上絲上絲后后 距距前前 距距黑面黑面紅面紅面視距差視距差d ddd1 11571157107390739后后A A13841384617161710 0A A尺：尺：K K47874787B B尺：尺：K K468746871197119703630363前前B B0551055152395239-1-137.437.437.637.6后前后前+0833+0833+0932+0932+1+1+0.832+0.832-0.2-0.2-0.2-0.22 22121212121962196后后B B1934193

15、4662166210 01747174718211821前前A A2008200867966796-1-137.437.437.537.5后前后前-0074-0074-0175-0175+1+1-0.074-0.074-0.1-0.1-0.3-0.33 31914191420552055后后A A17261726651365130 01539153916781678前前B B1866186665546554-1-137.437.437.737.7后前后前-0140-0140-0041-0041+1+1-0.140-0.140-0.3-0.3-0.6-0.6設第一站后視點高程為設第一站后視點高程

16、為50.000m50.000m, ,則第則第3 3站前視點的高程為站前視點的高程為 50.618m50.618m 。雙雙面面尺尺普普通通水水準準測測量量記記錄錄表表格格2.42.4水準測量的方法及成果整理水準測量的方法及成果整理 雙面尺法：雙面尺法：瞄準瞄準后后視點視點精平精平讀數(shù)讀數(shù)瞄準瞄準前前視點視點精平精平讀數(shù)讀數(shù)瞄準瞄準前前視點視點精平精平讀數(shù)讀數(shù)瞄準瞄準后后視點視點精平精平讀數(shù)讀數(shù) 注意：同一標尺紅黑面讀數(shù)相差注意：同一標尺紅黑面讀數(shù)相差46874687或或47874787這樣一個常數(shù)，這樣一個常數(shù)，計算高差時以黑面尺為準。計算高差時以黑面尺為準。演示2.42.4水準測量的方法及成果

17、整理水準測量的方法及成果整理 水準測量的成果整理水準測量的成果整理 水準測量的計算步驟：水準測量的計算步驟：計算閉合差計算閉合差閉合差的分配閉合差的分配計算高程值計算高程值2.42.4水準測量的方法及成果整理水準測量的方法及成果整理 水準測量的內(nèi)業(yè)計算（以附和路線為例）：水準測量的內(nèi)業(yè)計算（以附和路線為例）：iiiiihii終hhHHvhhfDDvHHhf)3(2) 1 (11計算高程值）分配閉合差：（）（計算閉合差：始測例：例：2.52.5水準測量誤差分析及其注意事項水準測量誤差分析及其注意事項引起水準測量的誤差主要有：引起水準測量的誤差主要有： 儀器誤差儀器誤差水準儀軸系誤差，水準儀軸系誤

18、差，i i角誤差角誤差 置平誤差置平誤差 水準尺傾斜誤差水準尺傾斜誤差 水準儀下沉誤差水準儀下沉誤差采用采用“后后前前前前后后”的觀測順序的觀測順序 外界環(huán)境的影響外界環(huán)境的影響2.52.5水準測量誤差分析及其注意事項水準測量誤差分析及其注意事項 水準儀的儀器誤差：水準儀的儀器誤差：水準儀的軸系必須滿足以下一些條件:圓水準管軸平行于縱軸（L/V）；橫絲垂直于縱軸；水準管軸平行于視準軸(L/C).三軸條件三軸條件2.52.5水準測量誤差分析及其注意事項水準測量誤差分析及其注意事項 i i角誤差角誤差消除方法消除方法：1 將儀器安置在標尺的中央；2 將觀測成果用數(shù)學模型改正。ABiia1a1b1C2.52.5水準測量誤差分析及其注意事項水準測量誤差分析及其注意事項 水準測量應特別注意的事項：水準測量應特別注意的事項：(1)(1)觀測觀測觀測前儀器必須檢校；觀測前儀器必須檢校；水準儀至前后標尺的距離應大致相等。水準儀至前后標尺的距離應大致相等。(2)(2)記錄記錄記員應回報，而且不能用橡皮修改，記錄記員應回報，而且不能用橡皮修改，記錄員應檢查觀測無誤后再通知觀測員搬站。員應檢查觀測無誤后再通知觀測員搬站。2.62.6其它水準儀簡介其它水準儀簡介 自動安平水準儀自動安平水準儀2.62.