第二章水準(zhǔn)測量

第二章水準(zhǔn)測量高程測量:測量地面點高程的測量工作。方法有：1、水準(zhǔn)測量

2、三角高程測量

3、氣壓高程測量

4、GPS高程測量高程系

為了確定地面點的空間位置除了要確定其在基準(zhǔn)面上的投影位置外，還應(yīng)確定其沿投影方向到基準(zhǔn)面的距離，即確定點的高低位置。

1、我國的高程系統(tǒng)：1956年黃海高程系（1950～1956年觀測資料建立了國家水準(zhǔn)原點即青島原點，其高程為72.289m）1985年國家高程基準(zhǔn)（1952～1979年觀測資料建立了國家水準(zhǔn)原點即青島原點的高程為72.260m）水準(zhǔn)測量是利用水準(zhǔn)儀提供的水平視線，借助于帶有分劃的水準(zhǔn)尺，直接測定地面上兩點間的高差，然后根據(jù)已知點高程和測得的高差，推算出未知點高程。ABabhAB前進方向大地水準(zhǔn)面HA（已知）HB=？后視前視第一節(jié)水準(zhǔn)測量原理A、B兩點間高差hAB為：A點為后視點，A點尺上的讀數(shù)a稱為后視讀數(shù)；B點為前視點，B點尺上的讀數(shù)b稱為前視讀數(shù)。高差等于后視讀數(shù)減去前視讀數(shù)。ABabhAB前進方向大地水準(zhǔn)面HA（已知）HB=？后視前視hABABab前進方向大地水準(zhǔn)面HAHBHB視線高度計算未知點的高程高差法視線高法∑hAB大地水準(zhǔn)面HB=?ＨA連續(xù)水準(zhǔn)測量hAB=∑h=h1+h2

+…

=(a1

－b1)+(a2

－b2)+…=∑a－∑b水準(zhǔn)儀精密水準(zhǔn)儀普通水準(zhǔn)儀DS05DS1DS3DS10≤0.5mm≤1mm≤3mm≤10mm國家一等水準(zhǔn)測量及地震監(jiān)測國家二等水準(zhǔn)測量及其他精密水準(zhǔn)測量國家三、四等水準(zhǔn)測量及一般工程水準(zhǔn)測量一般工程水準(zhǔn)測量第二節(jié)水準(zhǔn)測量儀器及工具水準(zhǔn)儀

1、微傾式水準(zhǔn)儀目鏡微傾螺旋物鏡調(diào)焦螺旋物鏡水平微動螺旋水平制動螺旋腳螺旋準(zhǔn)星水準(zhǔn)儀的結(jié)構(gòu)望遠(yuǎn)鏡物鏡目鏡十字絲水準(zhǔn)器圓水準(zhǔn)器管水準(zhǔn)器基座腳螺旋底板軸座2、自動安平水準(zhǔn)儀只需粗略整平即可獲得水平視線讀數(shù)的儀器。無水準(zhǔn)管和微傾螺旋，而是在望遠(yuǎn)鏡的光學(xué)系統(tǒng)中裝置了補償器。補償范圍一般為±8′～±12′，最大可達±15′3、電子水準(zhǔn)儀

又稱數(shù)字水準(zhǔn)儀，是在自動安平水準(zhǔn)儀的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，將原有的由人眼觀測讀數(shù)變?yōu)橛晒怆娫O(shè)備自行探測視線水平時的水準(zhǔn)尺讀數(shù)?？勺詣佑涗洿鎯y量數(shù)據(jù)，若將觀測結(jié)果輸入計算機進行處理，可實現(xiàn)水準(zhǔn)測量工作自動化和流水線作業(yè)。水準(zhǔn)尺和尺墊1、雙面水準(zhǔn)尺水準(zhǔn)尺的雙面均有刻劃，一面為黑白相間，稱為黑面尺（也稱主尺）；另一面為紅白相間，稱為紅面尺（也稱輔尺）。多用于三、四等水準(zhǔn)測量尺常數(shù)：4687、47872、塔尺：幾節(jié)套接在一起，長度有2m，3m、5m。用于普通水準(zhǔn)測量立尺點尺墊是由生鐵鑄成。一般為三角形板座，其下方有三個腳，可以踏入土中。尺墊上方有一突起的半球體.水準(zhǔn)尺立于半球頂面。第三節(jié)水準(zhǔn)儀的使用一、微傾式水準(zhǔn)儀的基本操作程序包括：安置儀器：安置三腳架和水準(zhǔn)儀；粗略整平：使圓水準(zhǔn)器氣泡居中；瞄準(zhǔn)目標(biāo)：消除視差，粗瞄和精瞄；精確整平：使水準(zhǔn)管氣泡居中；讀數(shù)：用中絲讀數(shù)；安置儀器在測站上松開三腳架架腿的固定螺旋，按需要的高度調(diào)整架腿長度，再擰緊固定螺旋，張開三腳架將架腿踩實，并使三腳架架頭大致水平。從儀器箱中取出水準(zhǔn)儀，用連接螺旋將水準(zhǔn)儀固定在三腳架架頭上。粗平使圓水準(zhǔn)器氣泡居中b312c312

a13

2氣泡移動方向與左手大拇指運動的方向一致。缺口準(zhǔn)星水平微動螺旋水平制動螺旋對光螺旋消除視差瞄準(zhǔn)目標(biāo)目鏡對光--粗瞄—物鏡對光--精瞄--消除視差精確整平

觀察窗口符合水準(zhǔn)器的氣泡完全重合時，水準(zhǔn)儀的視準(zhǔn)軸才精確水平1213111.271m0.689m讀數(shù)用中橫絲讀數(shù)二、自動安平水準(zhǔn)儀的使用：安置儀器---粗略整平---瞄準(zhǔn)目標(biāo)---讀數(shù)第四節(jié)水準(zhǔn)測量的方法一、水準(zhǔn)點和水準(zhǔn)路線1、水準(zhǔn)點：用水準(zhǔn)測量的方法確定的高程控制點，稱為水準(zhǔn)點。用○表示，記為BM，(BenchMark)。水準(zhǔn)點有永久性水準(zhǔn)點和臨時性水準(zhǔn)點兩種。國家等級永久性水準(zhǔn)點BM23BM24BM259.0m9.8m8.4mH23＝56.437mH24＝58.392mH25＝53.168m水準(zhǔn)點“點之記”永久性水準(zhǔn)點臨時性水準(zhǔn)點水準(zhǔn)點水準(zhǔn)網(wǎng)2、水準(zhǔn)路線：水準(zhǔn)測量施測所經(jīng)過的路線。水準(zhǔn)路線上相鄰兩水準(zhǔn)點間的路線稱一個測段。一般工程測量中，水準(zhǔn)路線布設(shè)形式有：1）、附合水準(zhǔn)路線從已知高程的水準(zhǔn)點BM1出發(fā)，沿待定高程的水準(zhǔn)點1、2、…進行水準(zhǔn)測量，最后附合到另一已知高程的水準(zhǔn)點BM2所構(gòu)成的水準(zhǔn)路線，稱為附合水準(zhǔn)路線。BM1BM22）、閉合水準(zhǔn)路線從已知高程的水準(zhǔn)點BM1出發(fā)，沿各待定高程的水準(zhǔn)點1、2、3、4進行水準(zhǔn)測量，最后又回到原出發(fā)點BM1的環(huán)形路線，稱為閉合水準(zhǔn)路線。BM13）支水準(zhǔn)路線從已知高程的水準(zhǔn)點BM0出發(fā)，沿待定高程的水準(zhǔn)點1，2進行水準(zhǔn)測量，這種既不閉合又不附合的水準(zhǔn)路線，稱為支水準(zhǔn)路線。支水準(zhǔn)路線要進行往返測量，以資檢核。BM0二、水準(zhǔn)測量的外業(yè)實施

1、當(dāng)兩點距離比較近時設(shè)一個測站測量ABabhAB前進方向大地水準(zhǔn)面HAHBHB∑hAB大地水準(zhǔn)面HB=?ＨA2、當(dāng)兩點距離較遠(yuǎn)時，應(yīng)分段設(shè)站測量即連續(xù)水準(zhǔn)測量hAB=∑h=h1+h2

+…

=(a1

－b1)+(a2

－b2)+…=∑a－∑b

具體步驟：立尺---安置儀器---瞄準(zhǔn)后視尺---瞄準(zhǔn)前視尺---遷站---順序觀測、記錄已知水準(zhǔn)點BMA的高程HA＝132.815m，現(xiàn)欲測定B點的高程HB，由于A、B兩點相距較遠(yuǎn)，需分段設(shè)站進行測量，具體施測步驟如下。HAHBhAB大地水準(zhǔn)面AB水準(zhǔn)測量外業(yè)的實施舉例AHABHBhAB大地水準(zhǔn)面TP1Ⅰh1后視點前視點進行方向1.1451.890測站測點水準(zhǔn)尺讀數(shù)/m高差/m高程/m備注后視讀數(shù)前視讀數(shù)+-132.815已知1BMATP11.8901.1450.745133.56水準(zhǔn)測量外業(yè)的實施AHABHBhAB大地水準(zhǔn)面TP11h1后視點前視點進行方向2水準(zhǔn)測量外業(yè)的實施舉例AHABHBhAB大地水準(zhǔn)面TP11h1后視點前視點進行方向1.41322.515測站測點水準(zhǔn)尺讀數(shù)/m高差/m高程/m備注后視讀數(shù)前視讀數(shù)+-1BMA1.8900.745132.815已知TP11.145133.562TP12.5151.102134.662TP21.413水準(zhǔn)測量記錄手簿測站點號水準(zhǔn)尺讀數(shù)（m）高差高程(m)備注后視前視＋－1BM.A1.8900.745132.815TP.11.1452TP.12.5151.102TP.21.4133TP.22.0010.850TP.31.1514TP.31.5120.602TP.42.1135TP.41.3170.906B2.224134.004計算檢核a－b＝＋1.189h＝＋1.189132.815+1.189=134.004水準(zhǔn)測量外業(yè)的實施舉例校核∑a=∑b=∑a

－∑b

=∑h=

高程高差前視讀數(shù)后視讀數(shù)測點測站BM1TP111BM1TP11.5630.986+0.57719.43122TP1AA1.7621.828－0.0663.3252.814+0.511+0.5113、水準(zhǔn)測量觀測注意事項：架儀器要注意前后視距大致相等；儀器不能架在路中央；尺墊只在轉(zhuǎn)點處使用；讀數(shù)前要精平；后視完畢轉(zhuǎn)向前視，一定要重新精平再讀數(shù)，（但切記不能動腳螺旋）；視線要小于100米。課間實訓(xùn)時要求大家視距控制在30～40米之間。4、水準(zhǔn)測量檢核⑴計算檢核：∑h=∑a-∑b=HB-HA⑵測站檢核：為防止讀數(shù)錯誤，保證每站測量的正確性，應(yīng)進行測站檢核：雙儀高法：是在一個測站上用不同的儀器高度測兩次高差，兩次高差的差值應(yīng)在允許范圍內(nèi)（兩次高差之差≤3～5mm），否則重測等外水準(zhǔn)一般采用雙儀高法進行觀測，其觀測步驟如下：①安置儀器，照準(zhǔn)后視尺，讀取下、中、上絲讀數(shù)。②照準(zhǔn)前視尺，讀取下、中、上絲讀數(shù)。③變更儀器高至少10cm，重新安置儀器。④照準(zhǔn)前視尺，讀取中絲讀數(shù)⑤照準(zhǔn)后視尺，讀取中絲讀數(shù)雙面尺法：是在儀器高度不變的前提下，用水準(zhǔn)尺的紅、黑面分別進行兩次高差測量，兩次高差的差值應(yīng)在允許范圍內(nèi)（兩次高差之差≤3～5mm），否則重測⑶路線檢核：把已知高程點和待測點布設(shè)成不同形式的水準(zhǔn)路線，水準(zhǔn)路線觀測高差和理論高差的差值(稱高差閉合差）應(yīng)在允許范圍內(nèi)。對于閉合水準(zhǔn)路線，有：對于附合水準(zhǔn)路線，有：對于支水準(zhǔn)路線，有：第五節(jié)水準(zhǔn)測量內(nèi)業(yè)的計算水準(zhǔn)測量內(nèi)業(yè)的計算步驟一、已知數(shù)據(jù)和觀測數(shù)據(jù)填表二、計算高差閉合差公式：對于閉合水準(zhǔn)路線，有：對于附合水準(zhǔn)路線，有：對于支水準(zhǔn)路線，有：三、計算高差閉合差的容許值對于普通水準(zhǔn)測量：式中，fh容——高差閉合差限差，單位：mm；

L——水準(zhǔn)路線長度，單位：km

；

n——測站數(shù)。四、高差閉合差的分配和高程計算1、對閉合、附合水準(zhǔn)路線，其高差閉合差分配是將閉合差反號按與水準(zhǔn)路線的距離（或測站數(shù)）成正比分配到各段高差中。2、對支水準(zhǔn)路線，只需把各段往測和返測高差的絕對值取其平均值，并按往測方向取高差的符號即可。即：hi=0.5（∣h往∣＋∣h返∣）高差閉合差分配并檢核正確后，就可根據(jù)已知水準(zhǔn)點的高程和改正后的各段高差，逐一推算各個水準(zhǔn)點的高程。水準(zhǔn)測量的內(nèi)業(yè)計算舉例下圖是一附合水準(zhǔn)路線等外水準(zhǔn)測量示意圖，A、B為已知高程的水準(zhǔn)點，HA＝6.543m，HB＝9.578m，1、2、3為待定高程的水準(zhǔn)點。h1＝＋1.331mh2＝＋1.813mh3＝－1.424mh4＝＋1.340mL1＝0.60kmL＝2.0kmL＝1.6kmL4＝2.05km13BMBBMA2水準(zhǔn)測量內(nèi)業(yè)的計算原始數(shù)據(jù)填表點號路線長度觀測高差高差改正數(shù)改正后高差高程備注L/kmhi/mvhi/mHi’/mH/mBMA0.60+1.3316.543已知12.00+1.83121.60-1.42432.05+1.340BMB9.578已知6.25+3.060計算檢核水準(zhǔn)測量內(nèi)業(yè)的計算高差閉合差的計算：高差閉合差的計算和調(diào)整計算各點改正后的高差計算各點改正后的高程水準(zhǔn)測量內(nèi)業(yè)的計算輔助計算填表點號路線長度觀測高差高差改正數(shù)改正后高差高程備注L/kmHi/mPhi/mhi/mH/mBM.A0.60+1.3316.543已知12.00+1.81321.60-1.42432.05+1.340BM.B9.578已知6.25+3.060計算檢核水準(zhǔn)測量的內(nèi)業(yè)計算高差改正數(shù)計算填表點號路線長度觀測高差高差改正數(shù)改正后高差高程備注L/kmHi/mPhi/mhi/mH/mBM.A0.60+1.3316.543已知12.00+1.81321.60-1.42432.05+1.340BM.B9.578已知6.25+3.060計算檢核-0.002-0.008-0.007-0.008-0.025返回水準(zhǔn)測量的內(nèi)業(yè)計算高差改正數(shù)計算填表點號路線長度觀測高差高差改正數(shù)改正后高差高程備注L/kmHi/mPhi/mhi/mH/mBM.A0.60+1.3316.543已知12.00+1.81321.60-1.42432.05+1.340BM