第2章水准测量-测量学-课件.ppt

1、同学们好同学们好!国家测绘局、建设部公告国家测绘局、建设部公告 关于启用泰山等第一批关于启用泰山等第一批19座著名山峰座著名山峰高程新数据的公告高程新数据的公告 第第1号号 二七年四月二十七日二七年四月二十七日 一、泰山玉皇顶，一、泰山玉皇顶，高程：高程：1532.7米；米；二、华山南峰，二、华山南峰，2154.9米；米；三、衡山祝融峰，三、衡山祝融峰，1300.2米；米；四、恒山天峰岭，四、恒山天峰岭，2016.1米；米；五、嵩山峻极峰，五、嵩山峻极峰，1491.7米；米；六、五台山北台叶斗峰，六、五台山北台叶斗峰，3061.1米；米；七、云台山玉女峰，七、云台山玉女峰，624.4米；米；八

2、、普陀山佛顶山，八、普陀山佛顶山，286.3米；米；九、雁荡山百岗尖西峰，九、雁荡山百岗尖西峰，1108.0米；米；十、黄山莲花峰，十、黄山莲花峰，1864.8米；米；十一、九华山十王峰，十一、九华山十王峰，1344.4米；米；十二、庐山汉阳峰，十二、庐山汉阳峰，1473.4米；米；十三、井冈山五指峰，十三、井冈山五指峰，1597.6米；米；十四、三清山玉京峰，十四、三清山玉京峰，1819.9米；米；十五、龙虎山龙虎峰，十五、龙虎山龙虎峰，247.4米；米；十六、崂山巨峰，十六、崂山巨峰，1132.7米；米；十七、武当山天柱峰，十七、武当山天柱峰，1612.1米；米；十八、青城山老君阁，十八、

3、青城山老君阁，1260.0米；米；十九、峨眉山金顶，十九、峨眉山金顶，3079.3米。米。国家测绘局国家测绘局 住房和城乡建设部住房和城乡建设部 关于启用盘山等第二批关于启用盘山等第二批31座著名山峰座著名山峰 高程新数据的公告高程新数据的公告 第第5号号 二八年九月二十八日二八年九月二十八日 一、盘山挂月峰，一、盘山挂月峰，856.8米；米；二、苍岩山，二、苍岩山，1039.6米；米；三、嶂石岩黄庵垴，三、嶂石岩黄庵垴，1797.4米；米；四、天桂山，四、天桂山，1053.5米；米；五、钟山北高峰，五、钟山北高峰，448.2米；米；六、金山，六、金山，43.8米；米；七、焦山，七、焦山，71

4、.0米；米；八、北固山，八、北固山，55.2米；米；九、天台山华顶山，九、天台山华顶山，1095.4米；米；十、莫干山塔山，十、莫干山塔山，719.0米；米；十一、雪窦山黄泥浆岗，十一、雪窦山黄泥浆岗，971.7米；米；十二、江郎山郎峰，十二、江郎山郎峰，816.8米；米；十三、方岩，十三、方岩，346.8米；米；十四、天柱山天柱峰，十四、天柱山天柱峰，1489.8米；米；十五、琅琊山南天门，十五、琅琊山南天门，248.3米；米；十六、齐云山独耸峰，十六、齐云山独耸峰，566.7米；米；十七、武夷山黄岗山，十七、武夷山黄岗山，2160.8米；米；十八、万石山，十八、万石山，168.0米；米；十

5、九、冠豸山，十九、冠豸山，661.1米；米；二十、鼓山，二十、鼓山，870.3米；米；二十一、三百山东源峰，二十一、三百山东源峰，1164.5米；米；二十二、鸡公山报晓峰，二十二、鸡公山报晓峰，768.0米；米；二十三、林虑山四方脑，二十三、林虑山四方脑，1656.3米；米；二十四、韶山韶峰，二十四、韶山韶峰，519.1米；米；二十五、岳麓山，二十五、岳麓山，295.6米；米；二十六、崀山八角寨，二十六、崀山八角寨，816.6米；米；二十七、西樵山大科峰，二十七、西樵山大科峰，338.3米；米；二十八、丹霞山巴寨，二十八、丹霞山巴寨，619.2米；米；二十九、白云山摩星岭，二十九、白云山摩星岭

6、，372.6米；米；三十、罗浮山飞云顶，三十、罗浮山飞云顶，1281.2米；米；三十一、花山，三十一、花山，344.1米。米。第二章第二章 水水 准准 测测 量量高程测量方法高程测量方法:l水准测量水准测量l三角高程测量三角高程测量l气压高程测量气压高程测量l重力高程测量重力高程测量lGPS测量测量水准测量是常用的最基本、最精密、最常用的高程测水准测量是常用的最基本、最精密、最常用的高程测量方法。量方法。第二章第二章 水水 准准 测测 量量l水准测量原理水准测量原理l水准仪及其使用水准仪及其使用l水准测量方法水准测量方法l水准仪的检验与校正水准仪的检验与校正l自动安平水准仪自动安平水准仪l精密

7、水准仪和电子水准仪精密水准仪和电子水准仪l水准测量的误差及注意事项水准测量的误差及注意事项高差高差=后视读数后视读数-前视读数前视读数 hAB=a-b大地水准面 hABA B HA HB水平视线后 视尺前视尺a b前进方向hAB 0，高差为高差为正正，前视点前视点高高；hAB 0，高差为高差为负负，前视点前视点低低。利用利用水准仪水准仪提供的水平视线在水准尺上的读数，直接测得地面上两点间提供的水平视线在水准尺上的读数，直接测得地面上两点间的高差，进而由已知点高程推算出未知点的高程。的高差，进而由已知点高程推算出未知点的高程。第一节第一节 水水 准准 测测 量量 原原 理理HB=HA+hAB第二

8、节第二节 水水 准准 仪仪 及及 其其 使使 用用水准仪精度系列水准仪精度系列：DS05、DS1、DS3 下标表示1千米往返水准测量的高差中误差l DS05、DS1属精密水准仪，用于一、二等水准测一、二等水准测量及精密工程测量。量及精密工程测量。l DS3用于三、四等水准测量及一般工程测量三、四等水准测量及一般工程测量。水准器水准器基座基座 一一.DS3微倾式水准仪微倾式水准仪 组成部分组成部分：基座、水准器、望远镜基座、水准器、望远镜 望远镜望远镜 1 1、基座、基座 其作用是支承仪器的上部，并通过中心连接螺旋与三脚其作用是支承仪器的上部，并通过中心连接螺旋与三脚架连接。架连接。脚螺旋用于水

9、准仪的粗略整平。脚螺旋用于水准仪的粗略整平。2 2、望远镜、望远镜 望远镜由物镜、目镜、十字丝分划板、物镜及目镜调焦望远镜由物镜、目镜、十字丝分划板、物镜及目镜调焦(又称对光又称对光)螺旋和镜筒等组成。螺旋和镜筒等组成。主要用于照准目标并在水准尺上读数。主要用于照准目标并在水准尺上读数。根据调焦方式不同，望远镜分内调焦和外调焦两种，现根据调焦方式不同，望远镜分内调焦和外调焦两种，现在的仪器多采用内调焦望远镜。在的仪器多采用内调焦望远镜。视准轴视准轴：十字丝交点与物镜光心的连线十字丝交点与物镜光心的连线 上丝上丝 下丝下丝 竖丝竖丝(纵丝）纵丝）横丝（中丝）横丝（中丝）望远镜十字丝望远镜十字丝

10、3 3、水准器水准器L 圆水准器圆水准器LLO 管水准器管水准器水准管分划值水准管分划值：水准管上：水准管上2毫米弧长毫米弧长所对的圆心角所对的圆心角 圆水准器圆水准器：=8/2mm，用于仪器粗平 管水准器管水准器：=20/2mm，用于仪器精平L二二.水准尺和尺垫水准尺和尺垫双面标尺双面标尺：双面(黑、红)水准尺，尺常数4.687m4.687m、4.787m4.787m，塔尺塔尺：可伸缩，5米，用于一般工程测量。尺垫尺垫：转点立尺用。直尺直尺塔尺塔尺折尺折尺三三.水准仪的使用水准仪的使用2.2.粗平粗平：粗略整平，通过调节脚螺旋使圆水准器气泡居中 气泡移动的方向与左手大拇指转动的方向一致。气泡

11、移动的方向与左手大拇指转动的方向一致。a ab bc c操作步骤：操作步骤：安置安置粗平粗平瞄准瞄准精平精平读数读数1.1.安置安置：3.3.瞄准瞄准瞄准目标瞄准目标具体操作过程为：l目镜调焦目镜调焦l粗略瞄准粗略瞄准l物镜调焦物镜调焦l精确瞄准精确瞄准l消除视差消除视差视差视差：改变眼睛与目镜的相对位置，十字丝与目标像有相对移动的现象。视差产生原因视差产生原因:目标成像与十字丝分划板未重合目标成像与十字丝分划板未重合。消除视差方法消除视差方法：重新目镜、物镜调焦重新目镜、物镜调焦符合气泡符合 未符合4.4.精平精平精确整平l转动微倾螺旋，使水准管气泡的影像完全符合转动微倾螺旋，使水准管气泡的

12、影像完全符合l符合气泡符合，水准管轴与视线水平。符合气泡符合，水准管轴与视线水平。l每次读数，必须严格精平每次读数，必须严格精平 5.5.读数读数水准仪精平后，立即用水准仪精平后，立即用十字丝横丝十字丝横丝在尺上读数。读出米、分米、厘米、毫米在尺上读数。读出米、分米、厘米、毫米四位数字四位数字，毫米位估读毫米位估读而得。而得。读数:0.859m0.859m （倒像）（倒像）水准仪的使用水准仪的使用第三节第三节 水水 准准 测测 量量 方方 法法一、水准点和水准路线一、水准点和水准路线 1水准点水准点 用水准测量的方法测定高程的用水准测量的方法测定高程的高程控制点。高程控制点。记为记为BM。水准

13、测量通常是从已知水准点开始测定出未知水准测量通常是从已知水准点开始测定出未知(或待定或待定)水水准点的高程。准点的高程。水准点有永久性和临时性两种，水准点标志顶点表示该水水准点有永久性和临时性两种，水准点标志顶点表示该水准点的高程及位置。准点的高程及位置。2水准路线水准路线 (1)闭合水准路线闭合水准路线 (2)附合水准路线附合水准路线 (3)支水准路线支水准路线 1BM.A 234 闭合水准路线闭合水准路线 从已知水准点出发，沿待定水准点进行水准从已知水准点出发，沿待定水准点进行水准测量，最后又回到原出发水准点的环形路线。测量，最后又回到原出发水准点的环形路线。BM.ABM.B 1 2 3

14、附合水准路线附合水准路线 从已知水准点出发，沿待定水准点进行从已知水准点出发，沿待定水准点进行水准测量水准测量,最后附合到另一个已知水准点所最后附合到另一个已知水准点所构成的水准路线。构成的水准路线。BM.A 12 支水准路线支水准路线 从已知水准点出发，沿待定水准点进行水准测量，从已知水准点出发，沿待定水准点进行水准测量，其路线既不闭合也不附合。其路线既不闭合也不附合。支水准路线应进行往返测量支水准路线应进行往返测量。二二.水准测量方法水准测量方法转点转点:传递高程的过渡点传递高程的过渡点,TP水准测量一般是从已知水准点开始，测至待测点，求出待测水准测量一般是从已知水准点开始，测至待测点，求

15、出待测点的高程。点的高程。当两点间相距不远，高差不大，且无视线遮挡时，只需安置当两点间相距不远，高差不大，且无视线遮挡时，只需安置一次水准仪就可测得两点间的高差。一次水准仪就可测得两点间的高差。当两水准点间相距较远或高差较大或有障碍物遮挡视线时，当两水准点间相距较远或高差较大或有障碍物遮挡视线时，不可能仅安置一次仪器就测得两点间的高差，此时，可在水准不可能仅安置一次仪器就测得两点间的高差，此时，可在水准路线中加设若干个临时过渡立尺点，称为转点路线中加设若干个临时过渡立尺点，称为转点(记作记作TP)，把原，把原水准路线分成若干段，依次连续安置水准仪测定各段高差，最水准路线分成若干段，依次连续安置

16、水准仪测定各段高差，最后取各段高差的代数和，即可得到起、终点间的高差。后取各段高差的代数和，即可得到起、终点间的高差。A B1.612 0.524TP21.578 1.310TP31.4262.487三三.普通水准测量普通水准测量前进方向1.828 0.971TP1表表2-2 2-2 水准测量手簿水准测量手簿 测站测站测点测点水准尺读数水准尺读数高差高差(米米)高程高程(米米)备注备注后视后视(米米)前视前视(米米)1 1A A1.8281.8280.8570.85738.15238.152TP.1TP.10.9710.9712 2TP.1TP.11.6121.6121.0881.088TP.

17、2TP.20.5240.5243 3TP.2TP.21.5781.5780.2680.268TP.3TP.31.3101.3104 4TP.3TP.31.4261.426-1.061-1.061B B2.4782.47839.30439.304计算检核计算检核 a=6.444,b=5.292a=6.444,b=5.292a-b=1.152a-b=1.152 h=1.152h=1.152水准测量的方法与成果整理水准测量的方法与成果整理四、水准测量成果计算四、水准测量成果计算闭合差闭合差：观测值与理论值之差，观测值与理论值之差，f 高差闭合差高差闭合差：实测高差之和减去理论高差之和，即实测高差之和

18、减去理论高差之和，即 fh=h测测-h理理 闭合水准路线，闭合水准路线，h理理=0，fh=h测测 附合水准路线，附合水准路线，h理理=H终终-H始始，fh=h测测-(H终终-H始始)支线水准路线中往返测量理论之和等于零，支线水准路线中往返测量理论之和等于零，fh=h测测=h往往+h返返1水准测量的闭合差水准测量的闭合差 式中：式中：L L路线长度，以千米为单位路线长度，以千米为单位 n n路线测站总数路线测站总数 fh容容=40 L（mm）fh容容=12 n （mm）水准测量的容许闭合差，因水准测量的等级不同而异。水准测量的容许闭合差，因水准测量的等级不同而异。例如，普通水准测量的容许闭合差为

19、：例如，普通水准测量的容许闭合差为：2水准测量的容许闭合差水准测量的容许闭合差 或l如果 fh fh容容 则测量成果不合格。l如果 fh fh容容 则成果合格，应对闭合差进行调整。调整方法调整方法：反符号按路线长度或测站数分配闭合差反符号按路线长度或测站数分配闭合差3高差闭合差的调整高差闭合差的调整ihiihinnfVLLfV改正后高差改正后高差等等于观测高差加相应的改正数于观测高差加相应的改正数hi改=hi测+Vihfh-(H终-H始)=2.326-(36.511-34.212)=0.027米 nfh12容=1246点点 号号测站数测站数测得高差测得高差(米米)改正数改正数(米米)改正后高差

20、改正后高差(米米)高程高程(米米)BM.3121.901-0.0071.89434.212A36.106100.880-0.006-0.886B35.220102.111-0.0062.105C37.325140.806-0.008-0.814BM.436.511462.326-0.0272.299辅助辅助计算计算 表表2-5 水准测量成果计算表水准测量成果计算表=81毫米 终点和起点是同一点终点和起点是同一点 h理=H终-H始=0 fh=h测-h理=h测 其余计算与附合水准路线相同其余计算与附合水准路线相同2.闭合水准路线成果计算闭合水准路线成果计算第四节第四节 水准仪的检验与校正水准仪的检

21、验与校正一、水准仪的轴线及其应满足的条件一、水准仪的轴线及其应满足的条件CCLLVVLL水准仪的轴线水准仪的轴线 视 准 轴 CC 水准管轴 LL 圆水准轴 LL 竖 轴 VV(1)圆水准轴平行于竖轴 LL/VV(2)十字丝横丝垂直于竖轴 十字丝横丝十字丝横丝VV(3)水准管轴平行于视准轴 LL/CC LL/CC为主要条件为主要条件 水准仪应水准仪应满足的条件条件二、检验与校正二、检验与校正 1.圆水准器的检验与校正圆水准器的检验与校正2.十字丝横丝的检验与校正十字丝横丝的检验与校正3.水准管轴的检验与校正水准管轴的检验与校正第五节第五节 自动安平水准仪自动安平水准仪 一、自动安平原理一、自动

22、安平原理P38图图2-24s当视准轴倾斜了一个微小的角度当视准轴倾斜了一个微小的角度后，产生一个偏距后，产生一个偏距L如果在距十字丝交点如果在距十字丝交点s处的光路上装置一个光学补偿器，处的光路上装置一个光学补偿器，使水平光线偏转一个使水平光线偏转一个角，恰好通过十字丝交点，则角，恰好通过十字丝交点，则 L=f=sL 因此，只要适当选择补偿器的位置，十字丝交点仍因此，只要适当选择补偿器的位置，十字丝交点仍能读出视线水平时的读数，从而达到自动补偿的目的。能读出视线水平时的读数，从而达到自动补偿的目的。二、自动安平水准仪的使用二、自动安平水准仪的使用自动安平水准仪补偿装置的补偿范围一般为自动安平水

23、准仪补偿装置的补偿范围一般为515，超过此范围时，补偿装置就无能为力了。，超过此范围时，补偿装置就无能为力了。故在使用仪器时，首先必须用圆水准器整平，然后故在使用仪器时，首先必须用圆水准器整平，然后再照准目标，并进行水准尺读数。再照准目标，并进行水准尺读数。为了确保补偿装置正常发挥作用，仪器上一般都设为了确保补偿装置正常发挥作用，仪器上一般都设有补偿控制按钮有补偿控制按钮(或称重复钮或称重复钮)，一般可采用两次按动，一般可采用两次按动按钮，两次读数的方法进行核对。按钮，两次读数的方法进行核对。自动安平水准仪自动安平水准仪DSZ2 DZS3-1型号型号：AL328 天宝天宝 ZEISS DiNi

24、系列系列电子水准仪电子水准仪 徕卡徕卡NA2/NAK21、精密水准仪的结构特点、精密水准仪的结构特点 望远镜的光学性能好，望远镜的光学性能好，放大倍率大，放大倍率大，孔径大孔径大 成像清晰，亮度高，成像清晰，亮度高，水准器灵敏度高，水准器灵敏度高，装有光学测微器装有光学测微器 配有温度膨胀系数很小的精密水准尺，配有温度膨胀系数很小的精密水准尺，仪器结构坚固，仪器结构坚固，视准轴与水准管轴之间的平行关系稳定。视准轴与水准管轴之间的平行关系稳定。第六节第六节 精密水准仪和电子水准仪精密水准仪和电子水准仪 一、一、精密水准仪精密水准仪2、读数方法读数方法 转动测微轮使玻璃板平面俯仰倾斜后，视线通过玻

25、璃板时因折射而发生转动测微轮使玻璃板平面俯仰倾斜后，视线通过玻璃板时因折射而发生平移，可使视线精确对准某一分划，由此读到一个整分划读数，而其尾平移，可使视线精确对准某一分划，由此读到一个整分划读数，而其尾数数(即视线在尺上的平移量即视线在尺上的平移量)则在测微尺上读取。则在测微尺上读取。P41 图图2-29天宝天宝 ZEISS DiNi系列系列电子水准仪电子水准仪 精密水准精密水准仪仪徕卡徕卡NA2/NAK2（自动安平水准仪）（自动安平水准仪）二二、电子水准仪、电子水准仪采用电子光学系统自动记录数据，采用电子光学系统自动记录数据，代替了以往的人工读数代替了以往的人工读数与电子水准仪配套使用的水

26、准尺为条纹编码尺，与电子水准仪配套使用的水准尺为条纹编码尺，通常由玻璃纤维或铟钢制成，通常由玻璃纤维或铟钢制成，在仪器中装置有行阵传感器，可识别水准标尺上的条码分划。在仪器中装置有行阵传感器，可识别水准标尺上的条码分划。仪器摄入条码图像后，经处理器转变为相应的数字，仪器摄入条码图像后，经处理器转变为相应的数字，再通过信号转换和数据化，在显示屏上显示再通过信号转换和数据化，在显示屏上显示天宝天宝 ZEISS DiNi系列系列电子水准仪电子水准仪 电子水准仪电子水准仪（自动安平水准仪）（自动安平水准仪）（精密水准仪）（精密水准仪）第七节第七节 水准测量的误差及注意事项水准测量的误差及注意事项一、一

27、、仪器误差仪器误差 （1）仪器仪器i角误差角误差:水准管轴与视准轴不平行，产生水准管轴与视准轴不平行，产生i角角 消除办法：前后视距相等消除办法：前后视距相等 （2）水准尺误差水准尺误差二、观测误差二、观测误差 （1）水准管气泡居中误差水准管气泡居中误差 （2）读数误差读数误差 （3）水准尺倾斜误差水准尺倾斜误差三、外界条件影响三、外界条件影响（1）尺垫和仪器下沉尺垫和仪器下沉 （2）地球曲率影响地球曲率影响 消除办法：前后视距相等消除办法：前后视距相等 （3）大气折光影响大气折光影响 消除办法：前后视距相等消除办法：前后视距相等 第二章第二章 水准测量水准测量作业作业:P441、2、4、5、6、7