第四章-高程测量水准课件.ppt

1、 根据已知点高程，测定该点与未知点根据已知点高程，测定该点与未知点的高差，然后计算出未知点的高程的的高差，然后计算出未知点的高程的方法。方法。1、水准测量、水准测量(leveling)2、三角高程测量、三角高程测量(trigonometric leveling)3、气压高程测量、气压高程测量(air pressure leveling)4、GPS测量。测量。(GPS leveling)基本原理基本原理:利用水准仪提利用水准仪提供的供的“水平视水平视线线”，测量两点，测量两点间高差，从而由间高差，从而由已知点高程推算已知点高程推算出未知点高程。出未知点高程。大地水准面大地水准面 hABA BHA

2、HB=HA+hAB水平视线水平视线水水准准尺尺水水准准尺尺ab前进方向前进方向5.1 水准测量原理水准测量原理A后视点后视点 a后视读数后视读数B前视点前视点 b前视读数前视读数bHaHHBAiABABhHH1 1、A A、B B两点间高差两点间高差2.B2.B点的高程点的高程3.3.视线高程视线高程bahAB大地水准面大地水准面 hABA BHAHB=HA+hAB水平视线水平视线水水准准尺尺水水准准尺尺ab前进方向前进方向hAB=h1+h2+hn =(a a1 1-b-b1 1)+(a)+(a2 2-b-b2 2)+)+(a+(an n-b-bn n)=a-a-b bH HB B=H=HA

3、A+h+hABAB4.转点TP(turning point)的概念 若若A A、B B 两点间布设一些过渡点两点间布设一些过渡点（转点）（转点）1 1、2 2、3 3，将其分为，将其分为n n段，段，则用水准仪分别测得各段高差为则用水准仪分别测得各段高差为h h1 1，h h2 2 h hn n，则有：，则有：水准仪的等级 DS05、DS1、DS3、DS10、DS20 D大地测量仪器 S水准仪 数字 表示仪器的精度，即每千米往、返 测得高差中数的中误差（mm）。水准仪的作用是提供一条水平视线；工程测量中常使用DS3型水准仪，该仪器精度为3mm/km。5.2水准仪的构造和使用水准仪的构造和使用一

4、、DS3型水准仪的构造主要由望远镜、水准器、基座三部分组成。微动螺旋制动螺旋对光螺旋物镜准星缺口水准管圆水准器圆水准器三脚架脚螺旋微倾螺旋微倾螺旋目镜目镜水准管水准管目镜目镜n1、望远镜、望远镜(telescope)u物镜物镜u目镜目镜u十字丝（上、中、下丝）十字丝（上、中、下丝）三个部分组成。三个部分组成。u圆水准器圆水准器(circular bubble)：用于整平。：用于整平。u水准管水准管(bubble tube)：用于精平。用于精平。特性：气泡始终向高处移动。特性：气泡始终向高处移动。3、基座、基座(tribrach)2、水准器、水准器(bubble)操作程序：操作程序：安置水准仪安

5、置水准仪粗平粗平瞄准瞄准精平精平读读数数（一）安置水准仪（一）安置水准仪（二）粗平（二）粗平 调节脚螺旋，使圆水准气泡居中。调节脚螺旋，使圆水准气泡居中。1方法：方法：对向转动脚螺旋对向转动脚螺旋1 1、2 2使气泡移至使气泡移至1 1、2 2方向中间方向中间转动脚螺旋转动脚螺旋3 3，使气泡居中。，使气泡居中。二、水准仪的使用二、水准仪的使用 a a123b b312c c3122 2规律：规律：气泡移动方向与气泡移动方向与左手大拇指左手大拇指运动的方向一致。运动的方向一致。（三）（三）瞄准水准尺瞄准水准尺（四）精平（四）精平如图所示，调节微倾螺旋，使水准如图所示，调节微倾螺旋，使水准管气泡

6、成像抛物线符合。管气泡成像抛物线符合。自动安平水准仪（自动安平水准仪（compensator compensator levellevel），不需进行精平。），不需进行精平。水准仪操作水准仪操作5.3 水准尺(leveling staff)及其读法及其读法主要有单面尺、双面尺和塔尺。1 1、尺面分划为尺面分划为1cm1cm，每，每10cm10cm处（处（E E字形刻划的尖端）字形刻划的尖端）注有阿拉伯数字。注有阿拉伯数字。2 2、双面尺的红面尺底刻划：一把为双面尺的红面尺底刻划：一把为4687mm4687mm，另一，另一把为把为4787mm4787mm。3 3、读法、读法 ：用十字丝横丝在水准

7、尺上按从小到大用十字丝横丝在水准尺上按从小到大的方向读数，读取米、分米、厘米、毫米（估读的方向读数，读取米、分米、厘米、毫米（估读数）四位数字。数）四位数字。4.水准尺读数实例水准尺读数实例5、尺垫尺垫(staff plate)(staff plate)n作用：放在转点上，以防水准尺下沉。作用：放在转点上，以防水准尺下沉。3.3.支水准路线支水准路线BMBM 1 1 2 2 1 1BMBM 2 2 3 3 4 41.1.闭合水准路线闭合水准路线2.2.附合水准路线附合水准路线BM1BM1BM2BM2 1 1 2 2 3 3一、水准点和水准路线一、水准点和水准路线 1.水准点是测区的高程控制点，

8、一般缩写为水准点是测区的高程控制点，一般缩写为“BM”，用，用“”符符 号表示。号表示。第四节 普通水准测量二、施测方法（动画）二、施测方法（动画）(1)将水准尺置于已知后视高程点将水准尺置于已知后视高程点A和前视转点和前视转点ZD1中间的中间的站。站。(2)先瞄准后视尺，读取后视读数值先瞄准后视尺，读取后视读数值a1，并记入，并记入五等水准测量记录表中五等水准测量记录表中。再照准前视尺，读取前视再照准前视尺，读取前视读数值读数值b1，并记入记录表中。至此完成了普通水准，并记入记录表中。至此完成了普通水准测量测量一个测站一个测站的观测任务。的观测任务。(3)将仪器搬迁到第将仪器搬迁到第站，把第

9、站，把第站的后视尺移站的后视尺移到第到第站的转点站的转点ZD2上，把上，把原第原第站前视变成第站前视变成第站站的后视的后视。按。按(2)步骤测出第步骤测出第站的后、前视读数值站的后、前视读数值a2、b2，并记入记录表中。，并记入记录表中。(4)重复上述步骤测至终点重复上述步骤测至终点B为止。为止。0.718 三、校核方法三、校核方法 1计算校核计算校核 即：即：h=a b HB HA 说明高差和各转点高程的计算是正确的。说明高差和各转点高程的计算是正确的。2测站校核测站校核 既：变更仪器高法；既：变更仪器高法；双面尺法。双面尺法。3.成果校核成果校核 既：检核水准路线的高差闭合差既：检核水准路

10、线的高差闭合差fh是是否超限。否超限。校核方法：如果校核方法：如果fhfh容容，说明外业观测成果合格，否则，说明外业观测成果合格，否则须进行重测。须进行重测。(3)支水准路线支水准路线：fhh往往 h返返(2)闭合水准路线闭合水准路线：fh=h(1)附合水准路线附合水准路线：fh=h （H终终 H始始）高差闭合差的计算公式：高差闭合差的计算公式：高差闭合差高差闭合差调整原则是以水准路线的调整原则是以水准路线的测段测段站数站数或或测段长度测段长度成正比，将闭合差反号分配到成正比，将闭合差反号分配到各测段上，并进行实测高差的改正计算。各测段上，并进行实测高差的改正计算。四、成果处理四、成果处理 普

11、通水准测量的成果处理就是当外业观测普通水准测量的成果处理就是当外业观测的高差闭合差在容许范围内时，所进行的高的高差闭合差在容许范围内时，所进行的高差闭合差调整。差闭合差调整。1.按测站数进行高差闭合差的调整按测站数进行高差闭合差的调整，测段高差，测段高差的改正数的改正数Vi为：为：Vi=ni 式中：式中：n水准路线各测段的测站数总和。水准路线各测段的测站数总和。ni某一测段的测站数。某一测段的测站数。nfh 2.按测段长度进行高差闭合差调整按测段长度进行高差闭合差调整，测段高差，测段高差改正数改正数i为为 Vi Li 式中式中：L水准路线各测段的总长度水准路线各测段的总长度,单位为单位为km;

12、L某一测段的长度某一测段的长度,单位为单位为km。Lfh五、例题五、例题按按测站数调整测站数调整高差闭合差和高程计算示例见下表。高差闭合差和高程计算示例见下表。如图如图ihinnfVH五、例题五、例题 如果把上图中的测站数改为测段长度（以公里如果把上图中的测站数改为测段长度（以公里为单位，见下表第为单位，见下表第3列），则列），则按按测段长度调整测段长度调整高差高差闭合差和高程计算示例见下表闭合差和高程计算示例见下表。如图如图Lfh（二）（二）.水准测量内业计算举例水准测量内业计算举例【例】如图按图根水准测量施测某附合水准路线观测成如图按图根水准测量施测某附合水准路线观测成果略图。果略图。BM

13、-ABM-A和和BM-BBM-B为已知高程的水准点，图中箭头表为已知高程的水准点，图中箭头表示水准测量前进方向，路线上方的数字为测得的两点间示水准测量前进方向，路线上方的数字为测得的两点间的高差的高差(以以m m为单位为单位)，路线下方数字为该段路线的长度，路线下方数字为该段路线的长度(以以kmkm为单位为单位)，试计算待定点，试计算待定点1 1、2 2、3 3点的高程。点的高程。)(37293.4330.4)(mmHHhfh始终测)(8.1084.74040mmLfh容第一步计算高差闭合差：第一步计算高差闭合差：第二步计算限差：第二步计算限差：容hhff故可进行闭合差分配kmmmLfVh/5

14、0第三步计算每第三步计算每km改正数：改正数：nfh12容丘陵地区iiLVV0第四步计算各段高差改正数：第四步计算各段高差改正数：。第五步计算各段改正后高差后，计算第五步计算各段改正后高差后，计算1 1、2 2、3 3各点的各点的高程。高程。改正后高差改正后高差=改正前高差改正前高差+改正数改正数V Vi ihifv 四舍五入后，使：四舍五入后，使：故有：V1=-8mm，V2=-11mm，V3=-8mm，V4=-10mm。故可得：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=H

15、2+(h3+V3)=50.311-2.252=48.159(m)HBM-B=H3+(h4+V4)=48.059+1.420=49.579(m)三、四等水准测量三、四等水准测量主要使用主要使用DS3水准仪进水准仪进行观测，水准尺采用行观测，水准尺采用双面水准尺双面水准尺，观测前必须，观测前必须对水准仪进行检校。测量时水准尺应安置在尺对水准仪进行检校。测量时水准尺应安置在尺垫上扶立铅直。根据双面水准尺的尺常数即垫上扶立铅直。根据双面水准尺的尺常数即K1=4687和和K2=4787，成对使用水准尺。，成对使用水准尺。具体记录与计算方法具体记录与计算方法参见参见三、四等水准测量记录表三、四等水准测量记录表。每一测站的观测程序：每一测站的观测程序：后视黑面尺，读取上、下、中丝读数，即后视黑面尺，读取上、下、中丝读数，即(1)、(2)、(3)；前视黑面尺，读取下、上、中丝读数，即前视黑面尺，读取下、上、中丝读数，即(4)、(5)、(6)；前视红面尺，读取中丝读数，即前视红面尺，读取中丝读数，即(7);后视红面尺，读取中丝读数，即后视红面尺，读取中丝读数，即(8)。以上（以上（）内之号码，表示观测与记录的顺序。）内之号码，表示观测与记录的顺序。Lfh20容nfh6容平坦地区丘陵地区实习实习:等外闭合水准路线测量等外闭合水准路线测量