第三章水準(zhǔn)測(cè)量

第三章水準(zhǔn)測(cè)量點(diǎn)位確定:平面坐標(biāo)、高程

3.1水準(zhǔn)測(cè)量原理一、高程測(cè)量概述高程測(cè)量:測(cè)量地面上各點(diǎn)高程的工作。

高程測(cè)量方法:水準(zhǔn)測(cè)量:

最基本,精度最高

三角高程測(cè)量:

適于山區(qū)

氣壓高程測(cè)量:

精度最低水準(zhǔn)測(cè)量原理

目的：A,B兩點(diǎn)間的高差在A(yíng),B上豎立標(biāo)尺用水準(zhǔn)儀構(gòu)筑一條水平視線(xiàn)該視線(xiàn)在兩尺上截得讀數(shù)a和b則高差hAB=HB-HA=a-b注：高差h有正有負(fù)

連續(xù)高程測(cè)量前視后視前視/后視：沿路線(xiàn)前進(jìn)方向分前后視。HB=HA+h1+h2+----+hn=HA+h水準(zhǔn)測(cè)量方法轉(zhuǎn)點(diǎn)：兩點(diǎn)間加的臨時(shí)立尺點(diǎn)。在施測(cè)路線(xiàn)上，依次測(cè)出每?jī)牲c(diǎn)間的高差hi，hi=后視讀數(shù)-前視讀數(shù)，則：

HB=HA+(a1-b1)+(a2-b2)+----+(an-bn)=HA+a-b或HB=HA+h1+h2+----+hn=HA+h例：h1=2.250-1.000=1.250h2=0.640-1.350=－0.710h3=2.146-1.500=0.646h4=2.469-0.783=1.686H4=H0+∑h=H0+2.8723.2水準(zhǔn)測(cè)量?jī)x器及工具

一.水準(zhǔn)儀按精度指標(biāo)等級(jí)劃分:DS05、DS1:精密水準(zhǔn)儀

DS3、DS10:普通水準(zhǔn)儀按原理:光學(xué)、電子、有傾斜螺旋、自動(dòng)安平基本組成:望遠(yuǎn)鏡、水準(zhǔn)器、基座水準(zhǔn)儀組成1．望遠(yuǎn)鏡物鏡；2．望遠(yuǎn)鏡目鏡及目鏡調(diào)焦螺旋；3．物鏡調(diào)焦螺旋；4．管水準(zhǔn)器；5．圓水準(zhǔn)器；6．腳螺旋；7．水平方向制動(dòng)螺旋；8．水平方向微動(dòng)螺旋；9．豎直方向微傾螺旋；10．基座。

1.望遠(yuǎn)鏡:

瞄準(zhǔn)尺并讀數(shù)。由物鏡、對(duì)光透鏡、十字絲、目鏡組成。原理:物體通過(guò)物鏡和對(duì)光透鏡在十字絲平面上成倒立實(shí)象,目鏡又將倒立實(shí)象放大。視準(zhǔn)軸水準(zhǔn)管軸支點(diǎn)2.水準(zhǔn)器作用:指示視準(zhǔn)軸是否水平的裝置。視準(zhǔn)軸：十字絲分劃中心與物鏡光心的連線(xiàn)。水準(zhǔn)管軸:通過(guò)水準(zhǔn)管零點(diǎn)作圓弧的切線(xiàn)。視準(zhǔn)軸水準(zhǔn)管軸支點(diǎn)水準(zhǔn)器分圓形和管形兩種管水準(zhǔn)器:其縱剖面上內(nèi)側(cè)呈圓弧形?？虅澗€(xiàn)對(duì)稱(chēng)中點(diǎn)處的切線(xiàn)就是水準(zhǔn)管軸?！皻馀菥又小奔此疁?zhǔn)管軸水平。(精平)圓水準(zhǔn)器:上面有同心圓的刻劃。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(zhǔn)器的軸?！皻馀菥又小奔此疁?zhǔn)器的軸垂直

(粗平)2.水準(zhǔn)器水準(zhǔn)管的精度：相鄰分劃線(xiàn)之間的弧所對(duì)的圓心角。設(shè)弧長(zhǎng)為2毫米，曲率半徑為R毫米，則格值秒3.基座及其它腳螺旋:粗平中心螺旋:固定儀器三腳架:放置儀器制動(dòng)扳鈕:粗略對(duì)準(zhǔn)目標(biāo)微動(dòng)螺旋:微動(dòng)對(duì)準(zhǔn)目標(biāo)微傾螺旋:精平物鏡對(duì)光螺旋:十字絲清晰自動(dòng)安平水準(zhǔn)儀無(wú)水準(zhǔn)管和微傾螺旋。由自動(dòng)安平補(bǔ)償器來(lái)代替其功能。電子水準(zhǔn)儀速度快、精度高、自動(dòng)讀數(shù),線(xiàn)陣探測(cè)器條碼水準(zhǔn)標(biāo)尺數(shù)字水準(zhǔn)儀簡(jiǎn)介水準(zhǔn)尺影象進(jìn)行圖象處理,用傳感器測(cè)量尺上的信息,再由計(jì)算機(jī)自動(dòng)計(jì)算讀數(shù)及水平距離。代替了人用眼睛來(lái)觀(guān)察讀數(shù)。數(shù)字水準(zhǔn)儀的構(gòu)造:傳統(tǒng)水準(zhǔn)儀的光學(xué)和機(jī)械系統(tǒng)；信息處理系統(tǒng)；水準(zhǔn)尺：一面為刻畫(huà),一面為條形碼。二.水準(zhǔn)尺和尺墊水準(zhǔn)尺:木質(zhì)或玻璃鋼直尺2米和3米,雙面尺;塔尺5米尺墊:

防止下沉或用于轉(zhuǎn)點(diǎn)標(biāo)志三腳架:支撐水準(zhǔn)儀

3.3水準(zhǔn)儀的使用

安置:打開(kāi)三腳架,踩實(shí)腳架尖,中心螺旋固定。粗平:

固定兩個(gè)腳架，轉(zhuǎn)到腳螺旋，使圓水準(zhǔn)器的氣泡居中。

瞄準(zhǔn)：轉(zhuǎn)動(dòng)儀器，利用準(zhǔn)星瞄準(zhǔn)目標(biāo)，轉(zhuǎn)動(dòng)調(diào)焦鏡使目標(biāo)象清晰，直至無(wú)“視差”。精平:

用微傾螺旋使水準(zhǔn)管氣泡居中。讀數(shù):

用十字絲的橫絲在水準(zhǔn)尺上取“讀數(shù)”每次取四位數(shù)，“0”也是必須記錄的數(shù)字。一、粗平(調(diào)節(jié)腳螺旋)（左手拇指法則）20二、瞄準(zhǔn)

目鏡對(duì)光：十字絲成像清晰。瞄準(zhǔn)目標(biāo):瞄準(zhǔn)后制動(dòng)。物鏡對(duì)光：使目標(biāo)成像清晰。使尺子貼近十字絲一側(cè):微動(dòng)螺旋消除視差：如果目標(biāo)象沒(méi)有落在十字絲面上，則當(dāng)觀(guān)測(cè)員的眼睛上下左右移動(dòng)時(shí)，會(huì)感到目標(biāo)象與十字絲之間有相對(duì)錯(cuò)動(dòng)。這種現(xiàn)象稱(chēng)為視差。視差影響瞄準(zhǔn)的精度。物鏡調(diào)焦重新對(duì)光可以消除視差。三、精平調(diào)整微傾螺旋，使氣泡兩端的影像符合。四.讀數(shù)水準(zhǔn)尺的分劃不是線(xiàn)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)的小數(shù)“估讀”。區(qū)格式分劃便于從遠(yuǎn)處觀(guān)察并讀數(shù)。讀數(shù):0858mm四、讀數(shù)利用中絲在尺子上讀數(shù)。從上往下讀數(shù)（即從小數(shù)往大數(shù)讀），并估讀至毫米。必須讀出四個(gè)數(shù)字，如圖所示，正確讀數(shù)分別為1608mm和6295mm。一、水準(zhǔn)點(diǎn)和水準(zhǔn)路線(xiàn)布設(shè)（一）水準(zhǔn)點(diǎn)埋設(shè)

水準(zhǔn)點(diǎn)：一系列待測(cè)高程的點(diǎn)稱(chēng)為水準(zhǔn)點(diǎn)。臨時(shí)點(diǎn):釘子、木頭永久點(diǎn):水泥樁、鋼筋3.5水準(zhǔn)測(cè)量的外業(yè)（二）水準(zhǔn)路線(xiàn)布設(shè)形式

AAAB支水準(zhǔn)路線(xiàn)符合水準(zhǔn)路線(xiàn)閉合水準(zhǔn)路線(xiàn)二.水準(zhǔn)測(cè)量的實(shí)施

1.安置一次儀器:(100m—150m)2.安置多次儀器:(>150m)3.一個(gè)測(cè)站的測(cè)量(普通測(cè)量)安置儀器粗平:使圓水準(zhǔn)氣泡居中瞄準(zhǔn)后視尺精平:使管水準(zhǔn)氣泡居中讀后視尺上的數(shù)a:讀四位數(shù)旋轉(zhuǎn)望遠(yuǎn)鏡,瞄準(zhǔn)前視尺精平:讀前視尺上的數(shù)bhAB=a-b4、一個(gè)測(cè)站的測(cè)量(水準(zhǔn)測(cè)量)方法同普通水準(zhǔn)，在觀(guān)測(cè)過(guò)程中，為了提高每站的精度，需要對(duì)前后視距差，黑紅面讀數(shù)差等有所要求。讀數(shù)步驟（雙面尺法）：后視尺黑面，上下絲、中絲讀數(shù)前視尺黑面，上下絲、中絲讀數(shù)前視尺紅面，中絲讀數(shù)后視尺紅面，中絲讀數(shù)(一)兩次儀器高法:已知HA，求HBh1=a1-b1h2=a2-b2h1-h2≤Δh=(h1+h2)/2

a2a1b2三、水準(zhǔn)測(cè)量方法b1AB水準(zhǔn)測(cè)量記錄（兩次儀器高法）

32(二)雙面尺法

已知HA,求HBh1=黑1-黑2h2=紅1-紅2h1-h2≤Δh=(h1+(h2±100))/2

33a1b1AB不同等級(jí)水準(zhǔn)測(cè)量測(cè)站指標(biāo)要求34記錄與校核水準(zhǔn)測(cè)量記錄實(shí)例（雙面尺法）3.6水準(zhǔn)測(cè)量?jī)?nèi)業(yè)計(jì)算外業(yè)：外業(yè)觀(guān)測(cè)、記錄手薄、站站檢核內(nèi)業(yè)計(jì)算：水準(zhǔn)路線(xiàn)閉和差的計(jì)算；水準(zhǔn)路線(xiàn)閉和差的分配；水準(zhǔn)點(diǎn)高程的計(jì)算；一、閉和差計(jì)算閉和差：實(shí)測(cè)值與理論值之差。1.閉和水準(zhǔn)路線(xiàn)理論值：∑h理＝０實(shí)測(cè)值：∑h測(cè)＝h1+….+h5則：fh=∑h測(cè)-∑h理

=h1+….+h5A１２３４h1h2h3h4h5２.附合水準(zhǔn)路線(xiàn)理論值：∑h理＝HB-HA實(shí)測(cè)值：∑h測(cè)＝h1+….+h3則：fh=∑h測(cè)-∑h理

=h1+….+h3-(HB-HA)AB12h1h2h33.支水準(zhǔn)路線(xiàn)理論值:(往返測(cè))∑h理＝HA-HA=0實(shí)測(cè)值：∑h測(cè)＝h1+….+h6則：fh=∑h測(cè)-∑h理=h1+….+h6A12h1h2h3h６h５h４二．閉和差分配當(dāng)fh≤限差時(shí)，將閉合差進(jìn)行分配，具體分配方法如下：１.閉（附）合水準(zhǔn)路線(xiàn)將閉和差fh與測(cè)站成正比反號(hào)分配到各段高差中。Vi=(-fh/∑ni)*ni將閉和差fh與路線(xiàn)長(zhǎng)度成正比反號(hào)分配到各段高差中。Vi=(-fh/∑Li)*LiAB12h1h2h3二．閉和差分配２.支水準(zhǔn)路線(xiàn)各段往返測(cè)高差的絕對(duì)值取平均值，正負(fù)與往測(cè)方向一致。A12h1h2h3h６h５h４三．高程的計(jì)算注：fh=+0.037，∑Li=7.43.4水準(zhǔn)測(cè)量的誤差分析誤差原因:人為(觀(guān)測(cè))、儀器、外界環(huán)境一、儀器誤差1、視準(zhǔn)軸與水準(zhǔn)管軸不平行的誤差xaxbiiAB二、觀(guān)測(cè)誤差（人為）氣泡居中不準(zhǔn)（精平誤差）水準(zhǔn)尺傾斜引起的誤差瞄準(zhǔn)和讀數(shù)的誤差1、氣泡居中不準(zhǔn)引起的讀數(shù)誤差

2、水準(zhǔn)尺誤差：尺子刻劃、尺長(zhǎng)變化、彎曲等。

2、水準(zhǔn)尺傾斜引起的誤差

水準(zhǔn)尺傾斜引起的讀數(shù)誤差與水平視線(xiàn)離尺底的高度h，尺子的傾斜度，以及尺底的厚度b和尺子安放的情況有關(guān)。精密水準(zhǔn)測(cè)量時(shí)，尺上要裝水準(zhǔn)器；普通水準(zhǔn)測(cè)量時(shí)，盡量把尺扶直或扶尺員慢慢地把尺前后搖動(dòng)，觀(guān)察員取尺上最小的讀數(shù)。3、瞄準(zhǔn)和讀數(shù)的誤差

水準(zhǔn)尺的最小一位讀數(shù)是估讀的。一般說(shuō)來(lái)估讀的誤差約為2毫米。瞄準(zhǔn)與讀數(shù)誤差與十字絲粗細(xì)、望遠(yuǎn)鏡物鏡焦距、視線(xiàn)長(zhǎng)度等有關(guān)。視線(xiàn)長(zhǎng)短影響較大，不同等級(jí)測(cè)量對(duì)視線(xiàn)長(zhǎng)度均有一定的規(guī)定，如右表：

三．外界條件對(duì)水準(zhǔn)測(cè)量的影響地球曲率的影響、大氣折光的影響前后視距大致相等；視線(xiàn)高度大于0.3米。大氣風(fēng)力的影響、大氣溫度的影響：選擇風(fēng)平溫靜的天氣；給儀器遮光等。地面松軟的影響:踩實(shí)腳架；采用“后-前-前-后”的觀(guān)測(cè)順序。3.7水準(zhǔn)儀檢驗(yàn)與校正

１.水準(zhǔn)儀的主要軸線(xiàn)視準(zhǔn)軸CC：物鏡光心與十字絲交點(diǎn)的連線(xiàn)。水準(zhǔn)管軸LL：過(guò)水準(zhǔn)管零點(diǎn)的縱向切線(xiàn)。豎軸VV:儀器中心與基座中心的垂直方向線(xiàn)。圓水準(zhǔn)管軸L’L’:過(guò)圓水準(zhǔn)中心的垂直方向線(xiàn)。視準(zhǔn)軸水準(zhǔn)管軸支點(diǎn)２.水準(zhǔn)儀應(yīng)滿(mǎn)足的條件（1）水準(zhǔn)管軸與視準(zhǔn)軸平行LL∥CC；（2）圓水準(zhǔn)器軸平行儀器縱軸L’L’∥VV；（3）十字絲的橫絲水平；（4）豎軸與視準(zhǔn)軸垂直；視準(zhǔn)軸水準(zhǔn)管軸支點(diǎn)CC３.水準(zhǔn)儀檢驗(yàn)與校正（一）圓水準(zhǔn)器軸平行于儀器縱軸的檢驗(yàn)與校正誤差的影響：不影響讀數(shù)，但使縱軸傾斜，影響操作速度檢驗(yàn)：a)以圓水準(zhǔn)器為準(zhǔn)（氣泡居中）安置儀器的縱軸b)把儀器連水準(zhǔn)器繞縱軸旋轉(zhuǎn)180度。如果氣泡仍然居中，則水準(zhǔn)器軸平行儀器縱軸。否則，水準(zhǔn)器軸不平行儀器縱軸。校正：動(dòng)校正螺絲，使氣泡返回移動(dòng)量的一半。重復(fù)上