控制测量学课件第16讲

习 题 讲 解一 二 等 水 准 测 量 规 范精 密 水 准 测 量 的 误 差 来 源 及 影 响 精 密 水 准 测 量 的 实 施 用 N3水 准 仪 进 行 二 等 水 准 测 量 返 测 ， 在 第 六 站 上测 得 如 下 读 数 ： 2406， 1986， 21983， 16006， 1809， 1391， 46136， 52138。 试 求 两 标 尺间 的 距 离 和 高 差 ， 并 判 断 该 成 果 是 否 合 格 由 返 测 第 6站 知后 视 距 离 为 (240.6 198.6)*100=42m前 视 距 离 为 （ 180.9-139.1） *100=41.8m所 以 ： 标 尺 间 距 离 为 83.8米基 本 分 划 中 丝 差 219.83-160.06=59.77厘 米辅 助 分 划 中 丝 差 521.38-461.36=60.02厘 米基 辅 差 2.5毫 米 依 据 国 家 规 范 应 为 0.6毫 米所 以 成 果 超 限 。 视 准 轴 与 水 准 轴 必 须 满 足 相 互 平 行 这 一 重要 条 件 ， 但 一 般 视 准 轴 与 水 准 轴 既 不 在 同一 平 面 内 ， 也 不 互 相 平 行 ， 而 是 二 条 空 间直 线在 垂 直 平 面 上 投 影 的 交 角 ， 称 为 i角 误 差 ，在 水 平 平 面 上 投 影 的 交 角 ， 称 为 角 误 差 ，也 叫 交 叉 误 差 . 视 准 轴 与 水 准 轴 相 互 关 系 的 检 验 与 校 正 水 准 测 量 的 精 度 水 准 测 量 有 不 同 于 平 面 控 制 网 中 三 角 网 、 三边 网 、 边 角 网 之 处 在 于 它 有 自 已 的 特 点 ， 即 观 测 精 度高 ， 工 作 量 大 ， 难 于 多 次 重 复 ， 一 般 只 进 行 往 返 测 ，也 就 是 往 返 测 （ 符 合 要 求 的 ） 高 差 平 均 作 为 高 差 的 最或 是 值 。水 准 测 量 的 精 度 当 评 定 这 种 最 或 是 值 的 精 度 时 ， 也 只 有 往 返 测 高差 之 差 可 资 利 用 ， 它 反 映 了 水 准 测 量 各 种 误 差 共 同 作用 的 结 果 ， 具 有 真 误 差 的 性 质 ， 它 们 含 有 偶 然 误 差 的影 响 也 含 有 系 统 误 差 的 影 响 。 而 系 统 误 差 具 有 累 积 的特 性 。 水 准 测 量 的 精 度 水 准 测 量 的 精 度我 国 周 江 文 推 算 过 试 图 能 反 映 系 统 误 差 的 水 准 测 量 的中 误 差 公 式 。 1948年 国 际 大 地 测 量 协 会 的 水 准 测 量 组通 过 了 威 尼 阿 尔 等 人 所 推 荐 的 估 算 水 准 测 量 中 误 差 的方 法 。 但 不 论 用 那 一 种 公 式 都 不 能 正 确 反 映 往 返 测 平均 高 差 中 系 统 误 差 影 响 的 大 小 。 水 准 测 量 的 精 度 来 源 有 ： 仪 器 误 差 、 操 作 误 差 、 外 界 条 件 影 响一 、 仪 器 误 差主 要 有 ： 视 准 轴 不 平 行 于 水 准 管 轴 （ i角 ） 的误 差 ； 角 误 差 ； 水 准 尺 每 米 长 度 误 差水 准 标 尺 零 点 差 二 、 操 作 误 差主 要 有 ： 水 准 气 泡 未 严 格 居 中 、 视 差 、 估 读 误 差 、 水准 尺 未 竖 直 。 三 、 外 界 条 件 影 响 的 误 差主 要 有 ： 仪 器 下 沉 、 尺 垫 下 沉 、 地 球 曲 率 、 大 气 折 光、 气 温 和 风 力 、 温 度 变 化 对 i角 的 影 响 、 磁 场 影响 。 精 密 水 准 测 量 的 实 施精 密 水 准 测 量 作 业 的 一 般 规 定精 密 水 准 测 量 观 测精 密 水 准 测 量 一 般 指 国 家 一 、 二 等 水 准 测 量 ，在 各 项 工 程 的 不 同 建 设 阶 段 的 高 程 控 制 测 量 中 ，极 少 进 行 一 等 水 准 测 量 ， 故 在 工 程 测 量 技 术 规范 中 ， 将 水 准 测 量 分 为 二 、 三 、 四 等 三 个 等 级 ，其 精 度 指 标 与 国 家 水 准 测 量 的 相 应 等 级 一 致 精 密 水 准 测 量 作 业 的 一 般 规 定精 密 水 准 测 量 的 实 施 作 出 了 各 种 相 应 的 规 定 ：（ 1） 观 测 前 30分 钟 ， 应 将 仪 器 置 于 露 天 阴 影 处 ，使 仪 器 与 外 界 气 温 趋 于 一 致 ； 观 测 时 应 用 测 伞 遮蔽 阳 光 ； 迁 站 时 应 罩 以 仪 器 罩 。（ 2） 仪 器 距 前 、 后 视 水 准 标 尺 的 距 离 应 尽 量 相等 ， 其 差 应 小 于 规 定 的 限 值 ： 二 等 水 准 测 量 中 规定 ， 一 测 站 前 、 后 视 距 差 应 小 于 1.0m， 前 、 后 视距 累 积 差 应 小 于 3m。 这 样 ， 可 以 消 除 或 削 弱 与 距离 有 关 的 各 种 误 差 对 观 测 高 差 的 影 响 ， 如 i角 误差 和 垂 直 折 光 等 影 响 。 （ 3） 对 气 泡 式 水 准 仪 ， 观 测 前 应 测 出 倾 斜 螺 旋 的 置平 零 点 ， 并 作 标 记 ， 随 着 气 温 变 化 ， 应 随 时 调 整 置平 零 点 的 位 置 。 对 于 自 动 安 平 水 准 仪 的 圆 水 准 器 ，须 严 格 置 平 。（ 4） 同 一 测 站 上 观 测 时 ， 不 得 两 次 调 焦 ； 转 动 仪 器的 倾 斜 螺 旋 和 测 微 螺 旋 ， 其 最 后 旋 转 方 向 均 应 为 旋进 ， 以 避 免 倾 斜 螺 旋 和 测 微 器 隙 动 差 对 观 测 成 果 的影 响 。 （ 5） 在 两 相 邻 测 站 上 ， 应 按 奇 、 偶 数 测 站 的 观测 程 序 进 行 观 测 ， 对 于 往 测 奇 数 测 站 按 “ 后 前 前后 ” 、 偶 数 测 站 按 “ 前 后 后 前 ” 的 观 测 程 序 在 相邻 测 站 上 交 替 进 行 。 返 测 时 ， 奇 数 测 站 与 偶 数 测站 的 观 测 程 序 与 往 测 时 相 反 ， 即 奇 数 测 站 由 前 视开 始 ， 偶 数 测 站 由 后 视 开 始 。 这 样 的 观 测 程 序 可以 消 除 或 减 弱 与 时 间 成 比 例 均 匀 变 化 的 误 差 对 观测 高 差 的 影 响 ， 如 i角 的 变 化 和 仪 器 的 垂 直 位 移等 影 响 。 （ 6） 在 连 续 各 测 站 上 安 置 水 准 仪 时 ， 应 使 其 中两 脚 螺 旋 与 水 准 路 线 方 向 平 行 ， 而 第 三 脚 螺 旋 轮换 置 于 路 线 方 向 的 左 侧 与 右 侧 。 （ 7） 每 一 测 段 的 往 测 与 返 测 ， 其 测 站 数 均 应 为 偶 数， 由 往 测 转 向 返 测 时 ， 两 水 准 标 尺 应 互 换 位 置 ， 并应 重 新 整 置 仪 器 。 在 水 准 路 线 上 每 一 测 段 仪 器 测 站安 排 成 偶 数 ， 可 以 削 减 两 水 准 标 尺 零 点 不 等 差 等 误差 对 观 测 高 差 的 影 响 。（ 8） 每 一 测 段 的 水 准 测 量 路 线 应 进 行 往 测 和 返 测 ，这 样 ， 可 以 消 除 或 减 弱 性 质 相 同 、 正 负 号 也 相 同 的误 差 影 响 ， 如 水 准 标 尺 垂 直 位 移 的 误 差 影 响 。 （ 9） 一 个 测 段 的 水 准 测 量 路 线 的 往 测 和 返 测 应在 不 同 的 气 象 条 件 下 进 行 ， 如 分 别 在 上 午 和 下 午观 测 。（ 10)使 用 补 偿 式 自 动 安 平 水 准 仪 观 测 的 操 作 程 序与 水 准 器 水 准 仪 相 同 。 观 测 前 对 圆 水 准 器 应 严 格检 验 与 校 正 ， 观 测 时 应 严 格 使 圆 水 准 器 气 泡 居 中 。 （ 11） 水 准 测 量 的 观 测 工 作 间 歇 时 ， 最 好 能 结 束 在 固定 的 水 准 点 上 ， 否 则 ， 应 选 择 两 个 坚 稳 可 靠 、 光 滑突 出 、 便 于 放 置 水 准 标 尺 的 固 定 点 ， 作 为 间 歇 点 加以 标 记 ， 间 歇 后 ， 应 对 两 个 间 歇 点 的 高 差 进 行 检 测， 检 测 结 果 如 符 合 限 差 要 求 （ 对 于 二 等 水 准 测 量 ，规 定 检 测 间 歇 点 高 差 之 差 应 1.Omm） ， 就 可 以 从间 歇 点 起 测 。 若 仅 能 选 定 一 个 固 定 点 作 为 间 歇 点 ，则 在 间 歇 后 应 仔 细 检 视 ， 确 认 没 有 发 生 任 何 位 移 ，方 可 由 间 歇 点 起 测 。 精 密 水 准 测 量 观 测1.测 站 观 测 程 序 往 测 时 ， 奇 数 测 站 照 准 水 准 标 尺 分 划 的 顺序 为 后 视 标 尺 的 基 本 分 划 ； 前 视 标 尺 的 基 本 分 划 ； 前 视 标 尺 的 辅 助 分 划 ； 后 视 标 尺 的 辅 助 分 划 ； 往 测 时 ， 偶 数 测 站 照 准 水 准 标 尺 分 划 的 顺 序 为 前 视 标 尺 的 基 本 分 划 ； 后 视 标 尺 的 基 本 分 划 ； 后 视 标 尺 的 辅 助 分 划 ； 前 视 标 尺 的 辅 助 分 划 。 返 测 时 ， 奇 、 偶 数 测 站 照 准 标 尺 的 顺 序 分 别 与 往测 偶 、 奇 数 测 站 相 同 。 精 密 水 准 测 量 观 测以 往 测 奇 数 测 站 为 例 ， 一 测 站 的 操 作 程 序 如 下 ： （ 一 ） 置 平 仪 器 。 气 泡 式 水 准 仪 望 远 镜 绕 垂 直轴 旋 转 时 ， 水 准 气 泡 两 端 影 像 的 分 离 ， 不 得 超 过lcm， 对 于 自 动 安 平 水 准 仪 ， 要 求 圆 气 泡 位 于 指标 圆 环 中 央 。 （ 二 ） 将 望 远 镜 照 准 后 视 水 准 标 尺 ， 使 符 合 水 准 气 泡两 端 影 像 近 于 符 合 （ 双 摆 位 自 动 安 平 水 准 仪 应 置 于第 摆 位 ） 。 随 后 用 上 、 下 丝 分 别 照 准 标 尺 基 本 分划 进 行 视 距 读 数 （ 如 下 表 中 的 （ 1） 和 （ 2） ） 。 视距 读 取 4位 ， 第 四 位 数 由 测 微 器 直 接 读 得 。 然 后 ，使 符 合 水 准 气 泡 两 端 影 像 精 确 符 合 ， 使 用 测 微 螺 旋用 楔 形 平 分 线 精 确 照 准 标 尺 的 基 本 分 划 ， 并 读 取 标尺 基 本 分 划 和 测 微 分 划 的 读 数 （ 3） 。 测 微 分 划 读数 取 至 测 微 器 最 小 分 划 。 （ 三 ） 旋 转 望 远 镜 照 准 前 视 标 尺 ， 并 使 符 合 水 准 气 泡两 端 影 像 精 确 符 合 （ 双 摆 位 自 动 安 平 水 准 仪 仍 在 第 摆 位 ） ， 用 楔 形 平 分 线 照 准 标 尺 基 本 分 划 ， 并 读取 标 尺 基 本 分 划 和 测 微 分 划 的 读 数 （ 4） 。 然 后 用上 、 下 丝 分 别 照 准 标 尺 基 本 分 划 进 行 视 距 读 数 （ 5） 和 （ 6） 。 （ 四 ） 用 水 平 微 动 螺 旋 使 望 远 镜 照 准 前 视 标尺 的 辅 助 分 划 ， 并 使 符 合 气 泡 两 端 影 像 精 确 符合 （ 双 摆 位 自 动 安 平 水 准 仪 置 于 第 摆 位 ） ，用 楔 形 平 分 线 精 确 照 准 并 进 行 标 尺 辅 助 分 划 与测 微 分 划 读 数 （ 7） 。 （ 五 ） 旋 转 望 远 镜 ， 照 准 后 视 标 尺 的 辅 助 分划 ， 并 使 符 合 水 准 气 泡 两 端 影 像 精 确 符 合 （ 双摆 位 自 动 安 平 水 准 仪 仍 在 第 摆 位 ） ， 用 楔 形平 分 线 精 确 照 准 并 进 行 辅 助 分 划 与 测 微 分 划 读数 （ 8） 。 下 表 中 第 （ 1） 至 （ 8） 栏 是 读 数 的 记录 部 分 ， （ 9） 至 （ 18） 栏 是 计 算 部 分 。 测 自 至 20 年 月 日 时 间 始 时 分 末 时 分 成 像 温 度 云 量 风 向 风 速 天 气 土 质 太 阳 方 向 精 密 水 准 测 量 观 测测站编号 后尺 下 丝 前尺 下 丝 方 尺及向 号 标 尺 读 数 基 +K减辅（ 一 减 二 ） 备 考上 丝 上 丝后 距 d 前 距 d 基 本 分 划（ 一 次 ） 辅 助 分 划（ 二 次 ）（ 1） （ 5） 后 （ 3） （ 8） （ 14）（ 2） （ 6） 前 （ 4） （ 7） （ 13）（ 9） （ 10） 后 -前 （ 15） （ 16） （ 17）（ 11） （ 12） h （ 18） 后前后 -前 h 现 以 往 测 奇 数 测 站 的 观 测 程 序 为 例 ， 来 说 明 计 算 内容 与 计 算 步 骤 视 距 部 分 的 计 算 （ 9） =（ 1） -（ 2） （ 10） =（ 5） -（ 6） （ 11） =（ 9） -（ 10） （ 12） =（ 11） +前 站 （ 12） 高 差 部 分 的 计 算 与 检 核 （ 14） （ 3） + K -（ 8）式 中 K 为 基 辅 差 （ 对 于 N3水 准 标 尺 而 言 K =3.0155m) 精 密 水 准 测 量 观 测 （ 13） =（ 4） + K -（ 7） （ 15） =（ 3） -（ 4） （ 16） =（ 8） -（ 7） （ 17） =（ 14） -（ 13） =（ 15） -（ 16） 检 核 （ 18） = （ 15） +（ 16） 以 上 即 一 测 站 全 部 操 作 与 观 测 过 程 。 21精 密 水 准 测 量 观 测 一 、 二 等 精 密 水 准 测 量 外 业 计 算 尾数 取 位 规 定 如 下 表 ：项 目等 级 往 （ 返 ） 测距 离 总 和 km 测 段 距离 中 数 km 各 测 站高 差 mm 往 （ 返 ） 测高 差 总 和 mm 测 段 高 差中 数 mm 水 准 点高 程 mm 一二 0.010.01 0.10.1 0.010.01 0.010.01 0.10.1 11 一 、 二 等 水 准 测 量 限 差 规 定 如 下 表 ：