第2章高程測量

第二章高程測量

內(nèi)容提要：1、水準測量原理與儀器操作；2、普通水準測量實施及成果整理。

§2－1高程測量概述高程測量概念（HeightMeasurement）根據(jù)已知點高程，測定該點與未知點的高差，然后計算出未知點的高程的方法。高程測量的方法分類1、水準測量(leveling)；2、三角高程測量(trigonometricleveling)；3、氣壓高程測量(airpressureleveling)；4、GPS測量(GPSleveling)。一.基本原理

水準儀提供“水平視線”，測量兩點間高差，推算未知點高程。HA大地水準面ABHB=HA+hAB

hAB水平視線水準尺水準尺ab前進方向§2.1水準測量原理與儀器操作1、A、B兩點間高差2、B點的高程3、視線高程大地水準面

hABAB

HAHB=HA+hAB水平視線水準尺水準尺ab前進方向hAB=h1+h2++hn

=(a1-b1)+(a2-b2)++(an-bn)=a-b

4、轉(zhuǎn)點TP(turningpoint)

BMABMBTP2TP3TP4前進方向TP1二.水準測量的儀器與工具（一）水準儀(level)1、望遠鏡望遠鏡(telescope)物鏡十字絲目鏡2、水準器(bubble)圓水準器(circularbubble)水準管(bubbletube)基座(tribrach)3、基座(tribrach)尺墊(staffplate)

（二）水準尺(levelingstaff)單面尺、雙面尺和塔尺1、尺面分劃1cm，每10cm處（E尖端）注數(shù)字。2、雙面尺紅面尺底刻劃：4687mm和4787mm。操作程序：粗平—>瞄準—>精平—>讀數(shù)（一）粗平

三、水準儀的使用

a123b312c312規(guī)律：氣泡移動方向與左手大拇指運動的方向一致。（二）瞄準1．方法：先用準星器粗瞄，再用微動螺旋精瞄。2．視差：概念：眼睛在目鏡端上下移動時，十字絲與目標像有相對運動。產(chǎn)生原因：目標像平面與十字絲平面不重合。消除方法：反復交替調(diào)節(jié)目鏡和物鏡對光螺旋。（三）精平1、調(diào)節(jié)微傾螺旋，使水準管氣泡成像拋物線符合。2、自動安平水準儀（compensatorlevel）不需精平。（四）讀數(shù)

精平后，用十字絲的中絲在水準尺上讀數(shù)。1. 讀數(shù)方式： 米、分米看尺面上的注記； 厘米數(shù)尺面上格數(shù);

毫米估讀。2．讀數(shù)規(guī)律： 在尺面上讀數(shù)，以由小到大的方向讀； 儀器若成倒像，從上往下讀； 儀器若成正像，從下往上讀。圖形：水準儀讀數(shù)實例4.水準儀讀數(shù)實例6.2521.4770.725bc

a§2.2普通水準測量的實施及成果整理一、水準點(BenchMark)

通過水準測量方法獲得其高程的高程控制點，稱為水準點，一般用BM表示。有永久性和臨時性兩種。水準點示意圖二、水準路線(levelingline)1．閉合水準路線(closedlevelingline)

由已知點BM1——已知點BM12．附合水準路線(annexedlevelingline)

由已知點BM1——已知點BM23．支水準路線(spurlevelingline)

由已知點BM1——某一待定水準點A。圖形：水準路線布設(shè)形式3.支水準路線BM

1

2

1BM

2

3

41.閉合水準路線2.附合水準路線BM1BM2

1

2

3

BMABMB三、水準測量的實施（外業(yè)）

1、觀測要求1.4441.324TP2h2=+0.1201.8220.876TP3h3=+0.9461.8201.435TP4h4=+0.3851.4221.304h5=+0.118前進方向1.1341.677TP1h1=-0.543（1）水準儀安置在前、后視距離大致相等之處。（2）為及時發(fā)現(xiàn)錯誤，通常采用“兩次儀器高法”或“雙面尺法”。兩次儀器高法：高差之差h-h5mm

BMABMB1.4441.324TP2h2=+0.1201.8220.876TP3h3=+0.9461.8201.435TP4h4=+0.3851.4221.304h5=+0.118前進方向1.1341.677TP1h1=-0.543水準測量實施與記錄對照圖1.134BMATP1 1.677-0.5431.444TP2 1.324

0.1201.822TP3 0.8761.8200.946TP4 1.4221.4350.398BMB 1.304

0.131四.水準測量成果整理步驟（一）計算高差閉合差(closingerror)

公式：閉合水準路線：附合水準路線：按與距離L或測站數(shù)n成正比原則，將高差閉合差反號分配到各段高差上。（二）分配高差閉合差1、計算高差閉合差的容許值（tolerance）對于普通水準測量：式中，fh容——高差閉合差限差，單位：mm；

L——水準路線長度，單位：km；

n——測站數(shù)。2、分配原則或

（三）計算各待定點高程用改正后的高差和已知點的高程，來計算各待定點的高程。h’i=hi+Vi；H1=BMA+h’1；Hi=Hi-1+h’i。五.水準測量成果整理實例

【例】計算待定點1、2、3點的高程。計算高差閉合差計算限差故可進行閉合差分配計算每km改正數(shù)計算各段高差改正數(shù)計算各段改正后高差后，計算1、2、3各點的高程。改正后高差=改正前高差+改正數(shù)Vi

四舍五入后，使故有

V1=-8mm，V2=-11mm，V3=-8mm，V4=-10mm。故可得：H1=HBM-A+(h1+V1)=45.286+2.323=47.609(m)H2=H1+(h2+V2)=47.509+2.802=50.411(m)H3=H2+(h3+V3)=50.311-2.252=48.159(m)HBM-B=H3+(h4+V4)=48.059+1.420=49.579(m)用EXCEL軟件程序計算水準路線§2.3普通水準儀的檢驗與校正

一、水準儀軸線應(yīng)滿足的幾何關(guān)系

水準管軸LL∥視準軸CC；圓水準軸L’L’∥豎軸VV；橫絲要水平（即：⊥VV）。CCLLVVL'L'二. 水準儀的檢驗與校正（一）圓水準器的檢驗與校正1、檢驗：氣泡居中后，再將儀器繞豎軸旋轉(zhuǎn)180°，看氣泡是否居中。二. 水準儀的檢驗與校正2、校正：用三個腳螺旋使氣泡向中央移動一半,再用三個“校正螺旋”，使氣泡居中。

（二）十字絲橫絲的檢驗與校正

1、檢驗：整平，用橫絲一端對P，微動螺旋，看P是否沿橫絲移動

2、校正：旋下目鏡處十字絲環(huán)外罩，轉(zhuǎn)動左右2個“校正螺絲”。

（三）水準管軸∥視準軸（i角）的檢校1、檢驗：（1）平坦地上選A、B兩點，約50m。（2）在中點C架儀，讀取a1、b1（3）距B2~3m架鏡，讀a2、b2，h2=a2-b2。若h2≠h1，則水準管軸不平行視準軸。①h1無誤差②b2的誤差可忽略不計。說明：對S3水準儀，若i>20"，需校正。（4）按下式，可計算出i角：原因？2、校正

方法有二種：

（1）校正水準管

旋轉(zhuǎn)微傾螺旋，使十字絲橫絲對準(a2’=h1+b2)，撥動水準管“校正螺絲”，使水準管氣泡居中。2、校正

方法有二種：

（2）校正十字絲——可用于自動安平水準儀

保持水準管氣泡居中，撥動十字絲上下兩個“校正螺絲”，使橫絲對準(a2’=h1+b2)?！?.4自動安平、精密、電子水準儀簡介一、自動安平水準儀(compensatorlevel)1．原理——望遠鏡的光路上加有一個補償器。移動十字絲的方法為補償器的放大系數(shù)z0a0傾斜視線az

fSO水平視線§2.4自動安平、精密、電子水準儀簡介一、自動安平水準儀(compensatorlevel)1．原理——望遠鏡的光路上加有一個補償器。移動像點的方法

為補償器的放大系數(shù)z0a0傾斜視線az

fSO水平視線自動安平水準儀照片3．檢校

要增加一項補償器的檢驗； 即：轉(zhuǎn)動腳螺旋，破壞粗平，看警告指示窗是否出現(xiàn)紅色。2．使用

粗平后，望遠鏡內(nèi)觀察警告指示窗應(yīng)全部呈綠色；

最好狀態(tài)是指示窗的三角形尖頂與橫指標線平齊。

二、精密水準儀(preciselevel)1、精密水準儀——提供精確的水平視線和精確讀數(shù)；2、精密水準尺——刻度精確(銦瓦尺invarlevelingstaff)。3、讀數(shù)方法：精平后，轉(zhuǎn)動“測微螺旋”，使十字絲的楔形絲精確夾準某一整分劃線。將整分劃值和測微器中的讀數(shù)合起來。1.48655m三．數(shù)字水準儀(digitallevel)及條紋碼水準尺(codinglevelstaff)

優(yōu)點:具有自動安平、顯示讀數(shù)和視距功能；與計算機數(shù)據(jù)通訊，避免人為觀測誤差?！?.5水準測量誤差及注意事項來源： 儀