高程控制測(cè)量匯總

1、精密水準(zhǔn)儀與水準(zhǔn)尺、我國水準(zhǔn)儀的系列標(biāo)準(zhǔn) 我國水準(zhǔn)儀的系列標(biāo)準(zhǔn)，是以水準(zhǔn)儀所能達(dá)到 的每公里往返測(cè)高差中數(shù)偶然中誤差這一精度 指標(biāo)為依據(jù)制定的例如： S05、S1、S3、S10等S：水準(zhǔn)儀；下標(biāo)表示該類儀器所能達(dá)到的每 公里往返測(cè)高差中數(shù)的偶然中誤差，是以 mm 為單位的數(shù)值精密水準(zhǔn)儀一般指 S3以上的各種水準(zhǔn)儀，常見 的可分為常規(guī)、自動(dòng)安平、數(shù)字編碼精密水準(zhǔn) 儀精密水準(zhǔn)儀與水準(zhǔn)尺精密水準(zhǔn)儀的構(gòu)造特點(diǎn) 高質(zhì)量的望遠(yuǎn)鏡光學(xué)系統(tǒng) 堅(jiān)固穩(wěn)定的儀器結(jié)構(gòu) 高精度的測(cè)微器裝置 高靈敏度的管水準(zhǔn)器 高性能的補(bǔ)償器裝置精密水準(zhǔn)儀與水準(zhǔn)尺精密水準(zhǔn)儀的結(jié)構(gòu)原理與普通水準(zhǔn)儀相比，精密水準(zhǔn)儀不但在金屬和光 學(xué)材料、零

2、部件等方面要求更高，而且裝備了一 些特殊的構(gòu)件常見的特殊部件有1. 傾斜螺旋裝置 迅速調(diào)節(jié)望遠(yuǎn)鏡視準(zhǔn)軸2. 光學(xué)測(cè)微裝置提高讀數(shù)精度（ mm為精確讀數(shù)）精密水準(zhǔn)儀與水準(zhǔn)尺常見的部件有：3. 光學(xué)補(bǔ)償裝置快速整平儀器4. 數(shù)字編碼與自動(dòng)記錄裝置擺脫人工讀數(shù)和記錄精密水準(zhǔn)儀與水準(zhǔn)尺精密水準(zhǔn)標(biāo)尺的構(gòu)造特點(diǎn)1. 溫度發(fā)生變化時(shí)，水準(zhǔn)尺長(zhǎng)度穩(wěn)定或變 化極小2. 分劃正確、精密3. 構(gòu)造上正直，不易發(fā)生彎曲4. 裝有靈敏的圓水準(zhǔn)器，便于將水準(zhǔn)尺垂 直豎尺5. 尺底裝有堅(jiān)固的鋼板，不易磨損精密水準(zhǔn)儀與水準(zhǔn)尺的檢驗(yàn)對(duì)于精密水準(zhǔn)儀和水準(zhǔn)尺的基本要求： 主要部件的幾何關(guān)系和幾何軸線的組合正確無誤 各個(gè)構(gòu)件的制造和

3、裝配嚴(yán)密 構(gòu)件之間正確配合協(xié)調(diào)工作兩種檢驗(yàn)情況： 對(duì)新購置儀器，須按照規(guī)范規(guī)定進(jìn)行全面檢查和 檢驗(yàn) 作業(yè)前后或作業(yè)期間所進(jìn)行的必要項(xiàng)目的檢驗(yàn)精密水準(zhǔn)儀與水準(zhǔn)尺的檢驗(yàn)、精密水準(zhǔn)儀的檢驗(yàn)1. 水準(zhǔn)儀及腳架各個(gè)部件的檢視2. 圓水準(zhǔn)器安置正確性的檢驗(yàn)與校正3. 光學(xué)測(cè)微器效用正確性和分劃值的 測(cè)定4. 視準(zhǔn)軸與水準(zhǔn)管軸相互關(guān)系的檢驗(yàn) 與校正精密水準(zhǔn)儀與水準(zhǔn)尺的檢驗(yàn)視準(zhǔn)軸與水準(zhǔn)管軸的相互關(guān)系水準(zhǔn)測(cè)量要求水準(zhǔn)儀的視準(zhǔn)軸與水準(zhǔn) 管軸相互平行，事實(shí)上兩個(gè)軸之間不會(huì) 嚴(yán)格平行，存在一個(gè)夾角 該角在鉛垂面上的投影稱為 i 角誤差 在水平面上的投影稱為交叉誤差精密水準(zhǔn)儀與水準(zhǔn)尺的檢驗(yàn)b2' a22在 J1

4、處測(cè)得： hAB a1' b1'在J 2處測(cè)得： hABS20600mm206000"10 mm精密水準(zhǔn)儀與水準(zhǔn)尺的檢驗(yàn)交叉誤差的檢驗(yàn) 如果儀器存在交叉誤差，整平儀器后，若望遠(yuǎn)鏡 繞視準(zhǔn)軸左右偏轉(zhuǎn)，氣泡就會(huì)向不同方向移動(dòng) 在一平整場(chǎng)地內(nèi)，在距水準(zhǔn)尺約 50m處安置水準(zhǔn) 儀，并使水準(zhǔn)儀的一個(gè)腳螺旋位于望遠(yuǎn)鏡至水準(zhǔn) 尺的視準(zhǔn)面內(nèi) 將水準(zhǔn)儀精密整平，按中絲（楔形平分絲）在水 準(zhǔn)尺上讀數(shù)，記為 a。將腳螺旋 1升高 2周，腳螺 旋2下降 2周保持讀數(shù) a不變。此時(shí)儀器向一側(cè)傾 斜，觀察水準(zhǔn)管氣泡的偏移情況精密水準(zhǔn)儀與水準(zhǔn)尺的檢驗(yàn)將腳螺旋1下降4周，腳螺旋 2上升4周，仍保持讀

5、 數(shù)a不變，此時(shí)儀器向另一側(cè)傾斜，再觀察水準(zhǔn) 氣泡的偏移情況 在上述兩種情況下，若水準(zhǔn)管氣泡兩端保持符合 或同向偏離相同的距離，則表明水準(zhǔn)儀的交叉誤 差不明顯若氣泡兩端異向偏離，且距離大于 2mm，則表明 水準(zhǔn)儀的交叉誤差較大，應(yīng)進(jìn)行校正 校正方法：將水準(zhǔn)器一側(cè)校正螺絲放松，另一側(cè) 校正螺絲擰緊，使水準(zhǔn)器左右移動(dòng)，至氣泡兩端 附合為止精密水準(zhǔn)儀與水準(zhǔn)尺的檢驗(yàn)、水準(zhǔn)尺的檢驗(yàn)1. 檢視水準(zhǔn)尺各部分是否牢固無損2. 水準(zhǔn)尺上圓水準(zhǔn)器安置正確性的檢驗(yàn)與校正3. 水準(zhǔn)尺分劃面彎曲差的測(cè)定4. 水準(zhǔn)尺分劃線每米分劃間隔真長(zhǎng)的測(cè)定5. 一對(duì)水準(zhǔn)尺零點(diǎn)差及基輔分化讀數(shù)差常 數(shù)的測(cè)定精密水準(zhǔn)儀與水準(zhǔn)尺的檢驗(yàn)由于

6、制造和使用的原因，使水準(zhǔn)尺零點(diǎn)及基 輔分劃讀數(shù)差常數(shù)不能滿足要求而存在誤差 水準(zhǔn)尺的注記從其底面起算，如果從底面至 第一注記分劃中線的距離與注記值不符，二 者差值叫做水準(zhǔn)尺的零點(diǎn)差一對(duì)水準(zhǔn)尺的零點(diǎn)差之差，叫做一對(duì)水準(zhǔn)尺 零點(diǎn)差對(duì)于同一視線高度，水準(zhǔn)尺上的基本分劃與 輔助分劃的讀數(shù)之差，叫做基輔差，又稱尺 常數(shù)水準(zhǔn)網(wǎng)的布設(shè)、水準(zhǔn)測(cè)量的一般規(guī)定1. 高程系統(tǒng) 我國采用正常高系統(tǒng)2. 首級(jí)高程控制等級(jí)工程測(cè)量規(guī)范將水準(zhǔn)測(cè)量分為 4個(gè)等級(jí)3. 不同等級(jí)水準(zhǔn)測(cè)量的基本精度指標(biāo) 每公里高差的偶然中誤差 每公里高差的全中誤差水準(zhǔn)網(wǎng)的布設(shè)M14n1 wwNF主要反映測(cè)段間偶然誤差的影響反映了測(cè)段間偶然誤差和系

7、統(tǒng)誤差的綜合影響水準(zhǔn)網(wǎng)的布設(shè)、水準(zhǔn)測(cè)量主要技術(shù)要求1. 水準(zhǔn)點(diǎn)的必要精度2. 水準(zhǔn)點(diǎn)的必要密度3. 水準(zhǔn)路線的最大長(zhǎng)度4. 水準(zhǔn)測(cè)量的儀器和方法5. 水準(zhǔn)測(cè)量閉合差的限差水準(zhǔn)網(wǎng)的布設(shè)1. 水準(zhǔn)點(diǎn)的必要精度根據(jù)規(guī)范規(guī)定， 1:1000地形圖圖根點(diǎn)的高程誤差小 于5cm，其包括高程控制點(diǎn)誤差和由高控點(diǎn)向圖根 點(diǎn)傳遞時(shí)測(cè)量誤差。即：M圖2M 控2 M測(cè)2規(guī)范還規(guī)定，圖根水準(zhǔn)每公里的水準(zhǔn)測(cè)量中誤差為 20mm，最長(zhǎng)附合路線長(zhǎng)度為 8km，圖根水準(zhǔn)支線最 大長(zhǎng)度為 4km，支線端點(diǎn) （圖根點(diǎn) ）高程中誤差為：M 測(cè)20 440mm水準(zhǔn)網(wǎng)的布設(shè)因此各等水準(zhǔn)網(wǎng)的最弱點(diǎn)高程中誤差：M控 M圖2 M測(cè)2 52

8、423cm2. 水準(zhǔn)點(diǎn)的必要密度 相鄰兩水準(zhǔn)點(diǎn)間的水準(zhǔn)路線稱為測(cè)段 根據(jù)城市、礦區(qū)測(cè)量工作的特點(diǎn)，高程控制 點(diǎn)應(yīng)有較大的密度。測(cè)段長(zhǎng)度 2km左右為 宜，工礦區(qū)最好不超過 1km，一般地區(qū)可延 長(zhǎng)至 3km水準(zhǔn)網(wǎng)的布設(shè)3. 水準(zhǔn)路線最大長(zhǎng)度MLkmM2 21mm1. 介于2個(gè)高級(jí)點(diǎn)之間的附合路線長(zhǎng)度2. 介于高級(jí)點(diǎn)與結(jié)點(diǎn)或結(jié)點(diǎn)與結(jié)點(diǎn)間水準(zhǔn)路線 長(zhǎng)度不應(yīng)大于單一附合線路長(zhǎng)度的 0.7倍水準(zhǔn)網(wǎng)的布設(shè)4. 水準(zhǔn)測(cè)量的儀器和方法二等水準(zhǔn)測(cè)量應(yīng)使用 S1及其以上型號(hào)的水準(zhǔn)儀， 按光學(xué)測(cè)微法往返觀測(cè)三等水準(zhǔn)測(cè)量可用 S1水準(zhǔn)儀按光學(xué)測(cè)微法單程觀 測(cè)，也可用 S3水準(zhǔn)儀按中絲法往返觀測(cè) 四等水準(zhǔn)測(cè)量可以用

9、S3水準(zhǔn)儀按中絲法單程觀測(cè)5. 水準(zhǔn)測(cè)量閉合差的限差（表 4-15/16/17 ）往返測(cè)量閉合差的限差環(huán)線閉合差的限差山地水準(zhǔn)測(cè)量的限差水準(zhǔn)網(wǎng)的布設(shè)三、水準(zhǔn)網(wǎng)的選線和埋石1. 水準(zhǔn)網(wǎng)的布設(shè)形式 保證內(nèi)符合精度 首級(jí)水準(zhǔn)網(wǎng)應(yīng)該布設(shè)成環(huán)形網(wǎng) 加密水準(zhǔn)網(wǎng)應(yīng)該布設(shè)成結(jié)點(diǎn)網(wǎng)2. 水準(zhǔn)網(wǎng)的選線和選點(diǎn)3. 埋石水準(zhǔn)網(wǎng)的布設(shè)2、水準(zhǔn)網(wǎng)的選線和選點(diǎn) 水準(zhǔn)路線應(yīng)沿有利于施測(cè)的公路、大路及坡度較 小的道路布設(shè)，應(yīng)盡量避跨越 500m以上的河流、 湖泊、沼澤等障礙物。水準(zhǔn)點(diǎn)應(yīng)選在土質(zhì)堅(jiān)實(shí)、 安全僻靜、觀測(cè)方便和能長(zhǎng)期保存的地點(diǎn)。不宜 地點(diǎn)：易受水淹、潮濕或地下水位較高處； 易發(fā)生沉陷、滑坡處；距鐵路 50m，公路 3

10、0m 以內(nèi)；建設(shè)易破壞處3. 埋石 類型有：基巖水準(zhǔn)標(biāo)石、基本水準(zhǔn)標(biāo)石、普通水 準(zhǔn)標(biāo)石和墻角水準(zhǔn)標(biāo)志水準(zhǔn)網(wǎng)的布設(shè)四、水準(zhǔn)網(wǎng)的精度估算一個(gè)水準(zhǔn)網(wǎng)的設(shè)計(jì)方案是否可行，重要技術(shù)指標(biāo)之一就是水準(zhǔn)點(diǎn)的高程中誤差能否達(dá)到設(shè)計(jì)目標(biāo) 水準(zhǔn)網(wǎng)精度估算的方法等權(quán)代替法等權(quán)代替法的實(shí)質(zhì)是將復(fù)雜的水準(zhǔn)網(wǎng)通過路線合并與路線連接，簡(jiǎn)化成一條虛擬的等權(quán)路線，以 便按照單一路線計(jì)算最弱點(diǎn)高程中誤差等權(quán)代替法方法要點(diǎn)：路線合并取有關(guān)路線權(quán)之和作為合并后的權(quán)；路線連接取有 關(guān)路線的長(zhǎng)度相加作為連接路線的長(zhǎng)度水準(zhǔn)網(wǎng)的布設(shè)首先確定最弱點(diǎn)的位置：距高級(jí)點(diǎn)最遠(yuǎn)處 在上圖中，最弱點(diǎn)應(yīng)該位于 DJ上，設(shè)為 F點(diǎn) 對(duì)1、2、3三條路線，用加權(quán)

11、平均法得 J點(diǎn)高程， 記為H1,2,3，其權(quán) p1,2,3 p1 p2 p3，這樣 就將三條路線合并成一條虛擬的等權(quán)路線 水準(zhǔn)高差的權(quán)與距離的公里數(shù)成反比）等權(quán)路線長(zhǎng)度 - -L1,2,31p1,2,3水準(zhǔn)網(wǎng)的布設(shè)再通過路線連接，將單結(jié)點(diǎn)水準(zhǔn)網(wǎng)化為 單一水準(zhǔn)路線，其等權(quán)總長(zhǎng)度為： L L1,2,3 L4 L5故 F點(diǎn)的權(quán) pFp1,2,(3 4)5 1 1 1L1,2,3L4因此 F點(diǎn)高程中誤差 M FMW 1M W為設(shè)計(jì)的水準(zhǔn)路線每公里高差全中誤差水準(zhǔn)觀測(cè)與概算規(guī)范要求二等水準(zhǔn)測(cè)量要求用 S1及其以上型號(hào)的水 準(zhǔn)儀采用光學(xué)測(cè)微法進(jìn)行往返觀測(cè) 三等水準(zhǔn)測(cè)量要求用 S3水準(zhǔn)儀采用中絲讀 數(shù)法往返

12、觀測(cè)或用 S1水準(zhǔn)儀采用光學(xué)測(cè)微 法進(jìn)行單程觀測(cè)四等水準(zhǔn)測(cè)量要求用 S3水準(zhǔn)儀采用中絲讀 數(shù)法進(jìn)行單程觀測(cè)水準(zhǔn)觀測(cè)與概算、水準(zhǔn)觀測(cè)的誤差來源及消除方法誤差來源儀器誤差外界條件誤差觀測(cè)誤差水準(zhǔn)觀測(cè)與概算1. 儀器誤差1. 視準(zhǔn)軸與水準(zhǔn)管軸不平行的誤差 前后視距相等、同一測(cè)站上不能調(diào)焦 前后視距差、前后視距累積差不能超限2. 水準(zhǔn)標(biāo)尺每米長(zhǎng)度的誤差 超限時(shí)加入尺長(zhǎng)改正數(shù)3. 兩水準(zhǔn)標(biāo)尺零點(diǎn)的影響 測(cè)站數(shù)定為偶數(shù)水準(zhǔn)觀測(cè)與概算2. 外界因素引起的誤差1. 溫度變化對(duì) i 角的影響 減弱措施：給儀器打傘遮陽2. 大氣垂直折光的影響 減弱措施：視線距地面應(yīng)有一定的高度，前后 視距盡量相等，在坡度較大的地

13、段應(yīng)適當(dāng)縮短 視線長(zhǎng)度3. 儀器腳架與標(biāo)尺垂直位移的影響 減弱措施：往返測(cè)取中數(shù)、適當(dāng)?shù)挠^測(cè)順序水準(zhǔn)觀測(cè)與概算3. 觀測(cè)誤差觀測(cè)誤差主要有：水準(zhǔn)氣泡置中誤差、標(biāo) 尺分劃照準(zhǔn)誤差、測(cè)微尺讀數(shù)誤差等 減弱措施：增強(qiáng)責(zé)任心、提高觀測(cè)水平、水準(zhǔn)觀測(cè)的實(shí)施1. 水準(zhǔn)觀測(cè)中的注意事項(xiàng)：1）使儀器與外界氣溫一致；給儀器打傘遮陽2）測(cè)前標(biāo)記置平零點(diǎn)，氣溫變化，調(diào)置零點(diǎn)3）除拐彎外，儀器和前后標(biāo)尺在一直線上4）不得重復(fù)調(diào)焦，最后旋轉(zhuǎn)方向?yàn)樾M(jìn)5）測(cè)站應(yīng)為偶數(shù)，否則加入標(biāo)尺零點(diǎn)改正， 往測(cè)轉(zhuǎn)返測(cè)時(shí)，兩根尺子互換位置6）間歇時(shí)，結(jié)束在固定的水準(zhǔn)點(diǎn)上，否則選 兩個(gè)堅(jiān)穩(wěn)可靠的點(diǎn)2. 光學(xué)測(cè)微 法的實(shí)施對(duì)于二等水 準(zhǔn)測(cè)量

14、，每 個(gè)測(cè)站上的 觀測(cè)順序?yàn)榉禍y(cè)時(shí)，奇、偶數(shù)測(cè)站照準(zhǔn)標(biāo)尺的順序分別 與往測(cè)偶、奇數(shù)測(cè)站相同。綜合而言，對(duì)于二等水準(zhǔn)測(cè)量，單測(cè)站上的 觀測(cè)順序如下：往測(cè)時(shí)： 奇數(shù)站：后前前后 偶數(shù)站：前后后前 返測(cè)時(shí)： 奇數(shù)站：前后后前 偶數(shù)站：后前前后水準(zhǔn)觀測(cè)與概算對(duì)于三等水準(zhǔn)測(cè)量觀測(cè)順序：后（黑） - 前（黑） - 前（紅） - 后（紅）對(duì)于四等水準(zhǔn)測(cè)量觀測(cè)順序后（黑） - 后（紅） - 前（黑） - 前（紅）水準(zhǔn)觀測(cè)與概算三、水準(zhǔn)測(cè)量成果檢驗(yàn)及超限成果處理重測(cè)原則：1、測(cè)段往返測(cè)高差不符值超限，應(yīng)先對(duì)可靠性程度小的往測(cè)或返測(cè)進(jìn)行整測(cè)段重測(cè)2、路線和環(huán)閉合差超限時(shí)，應(yīng)先就路線上可 靠小的測(cè)段進(jìn)行重測(cè)3、偶然

15、中誤差 M超限時(shí)，根據(jù)實(shí)測(cè)，找一些 觀測(cè)條件差的測(cè)段進(jìn)行重測(cè)水準(zhǔn)觀測(cè)與概算四、水準(zhǔn)測(cè)量概算 概算內(nèi)容：計(jì)算觀測(cè)高差進(jìn)行改正數(shù) 和編制概略高程表1. 水準(zhǔn)標(biāo)尺 1m長(zhǎng)度的改正2. 正常位水準(zhǔn)面不平行的改正 三等以上的進(jìn)行3. 水準(zhǔn)路（環(huán)）線閉合差的改正4. 概略高程計(jì)算水準(zhǔn)觀測(cè)與概算五、水準(zhǔn)測(cè)量的精度評(píng)定每公里往返高差平均值的偶然中誤差每公里往返高差平均值的全中誤差S- - -兩點(diǎn)之間的實(shí)地水平距離- -兩點(diǎn)間的垂直角觀測(cè)值 K - - - 大氣垂直折光系數(shù) i - - - 測(cè)站點(diǎn)的儀器高 v- - -照準(zhǔn)點(diǎn)的站標(biāo)高三角高程測(cè)量盡管和水準(zhǔn)測(cè)量相比比較方便，但是其精度較低垂直角觀測(cè)誤差和大氣垂直折

16、光影響的復(fù)雜 性與多變性，很難準(zhǔn)確的進(jìn)行量化計(jì)算，一 直制約著三角高程測(cè)量的應(yīng)用實(shí)地測(cè)量的水平距離 S的精度也難以滿足要求光電測(cè)距高程導(dǎo)線測(cè)量為了確定大氣垂直折光系數(shù)，可令 C 1 K由兩種方法可以確定 C的值 2Rv)1. 根據(jù)水準(zhǔn)測(cè)量與三角高程測(cè)量結(jié)果相比 較確定 C值S2H 2 H1 S tan CS2 C (H2 H1) (S ta光電測(cè)距高程導(dǎo)線測(cè)量2.對(duì)向觀測(cè)高差相比較確定 C值由于是同時(shí)對(duì)向觀測(cè)，可以認(rèn)為 C12 C21 C h12S tan 12i1v2CS2(h12 )oCS2h21S tan 21i2v1CS2(h21)0CS2因?yàn)?(h12)o CS2(h21)0 CS2

17、故而C(h12)o (h21)o2S2用（ 1）至少有 5條以上的邊，用（ 2）至少有 20條以上光電測(cè)距高程導(dǎo)線測(cè)量二、光電測(cè)距三角高程測(cè)量及其精度公式： h d sina 1 kd2 cos2a i v 2R 依上式計(jì)算相鄰測(cè)站間的對(duì)向高差分別為 h1和 h2，則高差中數(shù)： h h1 h2中2面對(duì)光電測(cè)距三角高程測(cè)量精度作一大致分析：兩個(gè)對(duì)向高差計(jì)算：h1 d1 sin a1 1 k1 d12 cos 2 ak22Rv21 1 1 2R 1h中2光電測(cè)距高程導(dǎo)線測(cè)量sina1 d2 sina22R d12 cos2 a1 12Rk2 d22 cos2 a2 (i1 i2) (v1 v2)按照協(xié)方差傳播律，上式全微分可得高差中數(shù)的方差， 同類觀測(cè)精度相同，即 m a1ma2m a，m d1m d2mD ，mk1=mk2=mk，mi1=mi2=mi，mv1=mv2=mv，高差中數(shù)的 方差式可寫成：(dcosama)2 ( 1 d2 cos2 amk ) 2 mi2 mv2 2 R k i v對(duì)上式右端逐項(xiàng)誤差分析：1. 測(cè)距誤差 m D：對(duì)高差的影響與 a有關(guān)光電測(cè)距高程導(dǎo)線測(cè)量2. 測(cè)角誤差 ma ：隨水平距離的增加成正比例增大，是誤差的主要來源，為減弱影響，一是控制邊 長(zhǎng)，二是增加測(cè)回?cái)?shù)，提高測(cè)角精度3. 大氣垂直折光誤差 mk4. 量高誤差 mi