四等水准测量及导线测量技术课件

2012年7月2012年7月四等水准测量及导线测量技术一、四等水准测量一、四等水准测量u水准测量原理u水准测量的仪器和工具u水准测量的外业实施u水准测量的检核u水准测量的成果整理u水准测量的误差u水准测量规范一、四等水准测量水准测量原理高程测量概述高程测量概述1.1.高程测量高程测量 测定地面点高程的工作（测高差定高程测高差定高程）2.2.高程测量的方法高程测量的方法水准测量水准测量用水准仪进行高程测量的工作。是高程测量的主要方法使用仪器：水准仪水准仪 水准仪的主要功能是能指出一条水平视线。水准仪的主要功能是能指出一条水平视线。其它高程测量方法：其它高程测量方法：三角高程测量,气压高程测量，GPS测量高程测量概述1.高程测量2.高程测量的方法其它高程测量方法：3.3.高程系统高程系统 我国国家高程系统：黄海高程系我国国家高程系统：黄海高程系 19561956年黄海高程系年黄海高程系 (水准原点水准原点 H=72.289H=72.289米）米）我国国家高程基准：我国国家高程基准：1985年年国家国家高程基准高程基准(水准原点水准原点 H=72.260H=72.260米米)4.4.水准测量的等级水准测量的等级 （1 1）国家分一、二、三、四等、图根（按精度要求、）国家分一、二、三、四等、图根（按精度要求、控制范围）控制范围）（2 2）城市分二、三、四等、图根）城市分二、三、四等、图根3.高程系统4.水准测量的等级ab水平视线水平视线前进方向前进方向A B大地水准面大地水准面HAHB hAB水水准准尺尺水水准准尺尺（一）（一）水准测量原理水准测量原理ab水平视线前进方向AB大地水准面HAHBhAB水准尺水高差高差=后视读数后视读数-前视读数：前视读数：1.11.1、水准测量原理、水准测量原理1.1.1原理内容：原理内容：求待定点高程的方法：求待定点高程的方法：高差法高差法：HBHA+hABHA+(a-b)视线高法视线高法：HB（HA+a）-bHi-b高差=后视读数-前视读数：1.1、水准测量原理1.1.1原1.1.21.1.2 连续高程测量连续高程测量当地面上A、B两点的距离较远，两点的高差太大，安置一次仪器不能测定其高程时，就需要增设若干个临时的立尺点，作为传递高程的过渡点，称为转点转点，用ZD表示，分段测量高差，取各分段高差的总和。hAB=h1+h2+hn =(a1-b1)+(a2-b2)+(an-bn)=a-bhAB1.1.2连续高程测量hAB=h1+h2+hnhA1.2水准面曲率（地球曲率）对水准测量的影响水准面曲率（地球曲率）对水准测量的影响结论：结论：在进行水准测量时，总是把仪器安置在进行水准测量时，总是把仪器安置在离前、后视点大致等距的地点在离前、后视点大致等距的地点。1.2水准面曲率（地球曲率）对水准测量的影响结论：在进行水准2.2.水准仪水准仪2.12.1水准仪水准仪按精度划分精度划分：DS05 DS1 DS3 DS10 型号下标：其中D表示“大地”，S表示“水准仪”，数字表示精度，毫米数，表示 1公里水准测量的中误差(由仪器引起的)。水准仪构造构造：望远镜与视差 水准器 基座DS3 水准仪外型（二）（二）仪器和工具仪器和工具2.水准仪2.1水准仪按精度划分：水准仪构造：DS3水2.1.12.1.1望远镜与视差望远镜与视差测量望远镜及十字丝测量望远镜及十字丝上丝上丝下丝下丝竖竖丝丝横丝横丝望远镜的十字丝望远镜的十字丝视距丝视距丝2.1.1望远镜与视差测量望远镜及十字丝上丝下丝竖丝横丝望n n视准轴：十字丝分划中心与物镜光心的连线。视准轴：十字丝分划中心与物镜光心的连线。视准轴：十字丝分划中心与物镜光心的连线。视准轴：十字丝分划中心与物镜光心的连线。n n物镜的作用：把目标成象（拉近）。物镜的作用：把目标成象（拉近）。物镜的作用：把目标成象（拉近）。物镜的作用：把目标成象（拉近）。n n目镜的作用：把十字丝（和目标象）放大。目镜的作用：把十字丝（和目标象）放大。目镜的作用：把十字丝（和目标象）放大。目镜的作用：把十字丝（和目标象）放大。十字丝固定不动。为了让仪器适用于不同视力的人，目镜十字丝固定不动。为了让仪器适用于不同视力的人，目镜十字丝固定不动。为了让仪器适用于不同视力的人，目镜十字丝固定不动。为了让仪器适用于不同视力的人，目镜可以前后调节，称为可以前后调节，称为可以前后调节，称为可以前后调节，称为目镜调焦目镜调焦目镜调焦目镜调焦。n n调焦镜的作用：使远近不同的目标都能成象于十字丝面上。调焦镜的作用：使远近不同的目标都能成象于十字丝面上。调焦镜的作用：使远近不同的目标都能成象于十字丝面上。调焦镜的作用：使远近不同的目标都能成象于十字丝面上。移动调焦镜称为移动调焦镜称为移动调焦镜称为移动调焦镜称为物镜调焦。物镜调焦。物镜调焦。物镜调焦。n n视差：如果目标象没有落在十字丝面上，则当观测员的眼睛视差：如果目标象没有落在十字丝面上，则当观测员的眼睛视差：如果目标象没有落在十字丝面上，则当观测员的眼睛视差：如果目标象没有落在十字丝面上，则当观测员的眼睛上下左右移动时，会感到目标象与十字丝之间有相对错动。上下左右移动时，会感到目标象与十字丝之间有相对错动。上下左右移动时，会感到目标象与十字丝之间有相对错动。上下左右移动时，会感到目标象与十字丝之间有相对错动。这种现象称为这种现象称为这种现象称为这种现象称为视差视差视差视差。视差影响瞄准的精度。视差影响瞄准的精度。视差影响瞄准的精度。视差影响瞄准的精度。消除视差消除视差消除视差消除视差方法与方法与方法与方法与经纬仪消除视差方法一样。经纬仪消除视差方法一样。经纬仪消除视差方法一样。经纬仪消除视差方法一样。测量望远镜测量望远镜视准轴：十字丝分划中心与物镜光心的连线。测量望远镜视差视差 视差：视差：产生原因：望远镜内目标成像平面与十字丝平面未重合。现象：现象：观测时，改变眼睛与目镜的相对位置，观测时，改变眼睛与目镜的相对位置，十字丝与目标的像有十字丝与目标的像有相对移动相对移动。消除视差的步骤：消除视差的步骤：目镜调焦，使十字丝最清晰；目镜调焦，使十字丝最清晰；物镜调焦，使目标像最清晰，且无视差。物镜调焦，使目标像最清晰，且无视差。直到眼睛上下移动，读数不变为止。直到眼睛上下移动，读数不变为止。视差视差：消除视差的步骤：水准器水准器圆水准器 灵敏度 8/2mm 用于仪器粗平 管水准器 灵敏度20/2mm 用于仪器精平圆水准器用来指示竖轴是否竖直。管水准器用来指示视准轴是否水平。2.1.2水准器水准器水准器圆水准器灵敏度8/2mm用于仪器粗平n n水准器分圆形和管形两种水准器分圆形和管形两种n n管水准器是个玻璃容器，其管水准器是个玻璃容器，其纵剖面上内侧呈圆弧形。刻纵剖面上内侧呈圆弧形。刻划线对称中点处的切线就是划线对称中点处的切线就是水准管轴。水准管轴。“气泡居中气泡居中”即即水准管轴水平。水准管轴水平。n n圆水准器是个玻璃容器，上圆水准器是个玻璃容器，上面有同心圆的刻划。上盖的面有同心圆的刻划。上盖的内表面是圆球形，同心圆圆内表面是圆球形，同心圆圆心处的曲率半径就是圆水准心处的曲率半径就是圆水准器的轴。器的轴。“气泡居中气泡居中”即水即水准器的轴垂直。准器的轴垂直。水准器分圆形和管形两种水准管圆水准器 n n水准管的精度：水准管的精度：n n管子内壁光滑，液体与内管子内壁光滑，液体与内壁的附着力小，则气泡对壁的附着力小，则气泡对倾斜反映的灵敏度高倾斜反映的灵敏度高n n曲率半径大，格值小则精曲率半径大，格值小则精度高度高n n气泡长，两端清晰，读数气泡长，两端清晰，读数误差小则精度高误差小则精度高格值格值格值格值是相邻分划线之间的弧是相邻分划线之间的弧所对的圆心角。所对的圆心角。水准管圆弧水准管圆弧2mm2mm所对的圆心角称所对的圆心角称为为水准管分划值水准管分划值。气泡中心偏移零点气泡中心偏移零点2mm2mm，轴线所，轴线所倾斜的角值，称为倾斜的角值，称为圆水准器的圆水准器的分划值分划值水准管的精度：n n符合棱镜系统符合棱镜系统符合棱镜系统符合棱镜系统把水准气把水准气泡两端成象在一起便于泡两端成象在一起便于观察。观察。n n若直接用肉眼观察则若直接用肉眼观察则n n因为玻璃有厚度，斜视因为玻璃有厚度，斜视时会产生视差时会产生视差n n要同时观察气泡的两端要同时观察气泡的两端才能判断气泡是否居中才能判断气泡是否居中n n用用符合棱镜系统符合棱镜系统符合棱镜系统符合棱镜系统观察，观察，可以避免上述缺点。判可以避免上述缺点。判断断“气泡居中气泡居中”的精度的精度约可提高一倍。约可提高一倍。10)(521tttmm符合棱镜系统的精度：为气泡的格值肉眼观察的精度：符合棱镜系统把水准气泡两端成象在一起便于观察。观察窗10)(2.22.2水准尺、尺垫水准尺、尺垫 直尺直尺：双面(黑、红)水准尺，尺常数4.687m4.687m、4.787m4.787m，用 于三等以下水准路线测量。塔尺塔尺：可伸缩，伸足为3米、5米，用于一般工程测量。尺垫尺垫：转点立尺用。零点差零点差2.2水准尺、尺垫塔尺：可伸缩，伸足为3米、零点差二二.水准仪使用水准仪使用2.3水准仪的使水准仪的使 用用操作程序与方法 安置粗平瞄准(精平)读数 安置安置时考虑前、后视等距(原因）；粗平粗平时掌握“左手大拇指法”；瞄准瞄准时包括消除视差；在精平精平状态下(符合气泡符合时)读数；读数读数估读至毫米。符合气泡符合尚未符合符合气泡符合，符合气泡符合，水准管轴与视水准管轴与视线水平线水平二.水准仪使用2.3水准仪的使用操作程序与方法安置时考左手大拇指法左手大拇指法“左手大拇指法左手大拇指法”整平：气泡移动的方向整平：气泡移动的方向与左手大拇指转动脚螺旋的方向一致。与左手大拇指转动脚螺旋的方向一致。a ab bc c粗平的操作粗平的操作左手大拇指法“左手大拇指法”整平：气泡移动的方向与左手大拇指普通水准尺普通水准尺水准尺的分划不是线划式而是区格区格式式的。区格的边缘是分划的位置，区格内的小数“估读”。区格式分划便于从远处观察并读数。读数普通水准尺水准尺的分划不是线划式而是区格式的。区格的边缘是分bc瞄准与瞄准与读数读数 a070807086226622614711471bc瞄准与读数a070862261471（三）水准测量的方法及成果（三）水准测量的方法及成果整理整理3.13.1水准点和水准线路水准点和水准线路水准点和水准线路水准点和水准线路3.1.13.1.1水准点（水准点（水准点（水准点（Bench MarkBench Mark）为了统一全国的高程系统和满足各种测量为了统一全国的高程系统和满足各种测量为了统一全国的高程系统和满足各种测量为了统一全国的高程系统和满足各种测量的需要埋设的高程点的需要埋设的高程点的需要埋设的高程点的需要埋设的高程点1.1.永久性、临时性永久性、临时性永久性、临时性永久性、临时性（与转点的区别与转点的区别与转点的区别与转点的区别）2.2.点之记：点之记：点之记：点之记：图、编号、高程图、编号、高程图、编号、高程图、编号、高程（三）水准测量的方法及成果整理3.1水准点和水准线路2.2.水准路线水准路线3.1.2水准路线定义三种水准路线的布置形式（三种水准路线的布置形式（注注：高差总合的理论值：高差总合的理论值）TBM1BM.ABM.ATBM2TBM3TBM41.闭合水准路线2.附合水准路线BM.ABM.ABM.BBM.BTBM1TBM2TBM33.支水准路线BM.ABM.ATBM1TBM22.水准路线3.1.2水准路线定义三种水准路线的布置形式（1.1.水准测量的方法水准测量的方法3.2水准测量的外业实施 BMABMB1.444 1.324TP2h2=+0.1201.8220.876TP3h3=+0.9461.8201.435TP4h4=+0.3851.4221.304h5=+0.118前进方向1.1341.677TP1h1=-0.5433.2.1普通水准测量1.水准测量的方法3.2水准测量的外业实施BMA水准测量记录表水准测量记录表普通水准测量的记录水准测量记录表 水 准 尺 读 数 测 站 点 号 后 视 前 视 高 差 h米 视 距 改 正 后 高 差 高 程 H米 12345BMA 1.134TP1 1.677 -0.543TP1 1.444 TP2 1.324 +0.120TP2 1.822 TP3 0.876 +0.946TP3 1.820TP4 1.435 +0.385TP4 1.422 BMB 1.304 +0.118 7642 6616 +1.02661626061585761616162计算检核水准测量记录表普通水准测量的记录水准测量记录表水准尺a1b1a2b2h1=a1-b1h2=a2-b2h1-h2f=5mm3.2.2四等水准测量四等水准测量1.两次仪器高法两次仪器高法已知已知HA A，求，求HB B测站检核a1b1a2b2h1=a1-b1h2=a2-b2h1-h2水准测量记录（两次仪器高法）水准测量记录（两次仪器高法）2、双面尺法双面尺法已知已知HA，求，求HB（主要方法）（主要方法）a1b1a2b2h1=a1-b1h2=a2-b2h1-h2f=5mm1）用途：加密国家高程控制网；小地区地形测量中首级高程控制网；用途：加密国家高程控制网；小地区地形测量中首级高程控制网；工程建设中建立高程施工控制网。工程建设中建立高程施工控制网。2）观测步骤：（1）后前前后（黑、黑、红、红）（2）后后前前（黑、红、黑、红）测站检核2、双面尺法已知HA，求HB（主要方法）a1b1a2b2h1水准测量记录（双面尺法）水准测量记录（双面尺法）（四）水准测量检核（四）水准测量检核4.14.1计算检核计算检核计算检核计算检核 两点高差等于各转点之间高差的代数两点高差等于各转点之间高差的代数和，也等于后视读数之和减去前视读数之和。和，也等于后视读数之和减去前视读数之和。4.24.2测站检核测站检核测站检核测站检核只能检核一个测站上是否存在错误或误只能检核一个测站上是否存在错误或误差超限。差超限。1.1.两次仪器高法两次仪器高法在每个测站上一次测得两转点间在每个测站上一次测得两转点间的高差后，改变一下水准仪的高度，再次测量两的高差后，改变一下水准仪的高度，再次测量两转点间的高差。转点间的高差。2.2.双面尺法双面尺法利用双面水准尺分别由黑面和红面读利用双面水准尺分别由黑面和红面读数得出的高差，扣除一对水准尺的常数差后，两数得出的高差，扣除一对水准尺的常数差后，两个高差之差小于个高差之差小于5mm5mm时可认为合格。时可认为合格。（四）水准测量检核4.34.3成果检核成果检核成果检核成果检核4.3.14.3.1附合水准路线附合水准路线附合水准路线附合水准路线理论上在两已知高程水准点间所测理论上在两已知高程水准点间所测得各站高差之和应等于起迄两水准点间高程之差。如得各站高差之和应等于起迄两水准点间高程之差。如果它们不能相等，其差值称为高程闭合差。果它们不能相等，其差值称为高程闭合差。4.3.24.3.2闭合水准路线闭合水准路线闭合水准路线闭合水准路线在闭合水准路线上亦可对测量成果在闭合水准路线上亦可对测量成果进行检核。对于闭合水准路线，因为它起迄于同一个进行检核。对于闭合水准路线，因为它起迄于同一个点，所以理论上全线各站高差之和应等于零。如果高点，所以理论上全线各站高差之和应等于零。如果高差之和不等于零，则其差值即差之和不等于零，则其差值即 h h就是闭合水准路线的就是闭合水准路线的高程闭合差。高程闭合差。4.3.34.3.3水准支线水准支线水准支线水准支线水准支线水准支线水准支线水准支线必须在起终点间用往返测进行必须在起终点间用往返测进行检核。理论上往返测所得高差的绝对值应相等，但符检核。理论上往返测所得高差的绝对值应相等，但符号相反，或者是往返测高差的代数和应等于零。如果号相反，或者是往返测高差的代数和应等于零。如果往返测高差的代数和不等于零，其值即为水准支线的往返测高差的代数和不等于零，其值即为水准支线的高程闭合差。高程闭合差。4.3成果检核（五）水准测量的内业（五）水准测量的内业5.1容许高程闭合差容许高程闭合差，用F h表示。四等水准测量的容许高程闭合差为：五等水准测量的容许高程闭合差则为（五）水准测量的内业5.2闭合差的分配闭合差的分配n n当实际的高程闭合差在容许值以内时，可把闭合当实际的高程闭合差在容许值以内时，可把闭合差分配到各测段的高差上。显然，高程测量的误差分配到各测段的高差上。显然，高程测量的误差是随水准路线的长度或测站数的增加而增加，差是随水准路线的长度或测站数的增加而增加，所以分配的原则是把闭合差以相反的符号根据各所以分配的原则是把闭合差以相反的符号根据各测段路线的长度或测站数按比例分配到各测段的测段路线的长度或测站数按比例分配到各测段的高差上。故各测段高差的改正数为：高差上。故各测段高差的改正数为：5.2闭合差的分配当实际的高程闭合差在容许值以内时，可把闭合（六）水准测量的误差（六）水准测量的误差6.16.1自自动安平水准安平水准仪的校正的校正自动安平水准仪应满足的条件是：自动安平水准仪应满足的条件是：(一一)圆水准器轴应平行于仪器的竖轴。圆水准器轴应平行于仪器的竖轴。(二二)十字丝横丝应垂直于竖轴。十字丝横丝应垂直于竖轴。(三三)水准仪在补偿范围内，应能起到补偿作用。水准仪在补偿范围内，应能起到补偿作用。检验方法检验方法如下：将水准仪安置在一点，在离仪器约如下：将水准仪安置在一点，在离仪器约50m 50m 处立处立一水准尺。安置仪器时使中两个脚螺旋的连线垂直于仪器一水准尺。安置仪器时使中两个脚螺旋的连线垂直于仪器到水准尺连线的方向。用圆水准器整平仪器，读取水准尺到水准尺连线的方向。用圆水准器整平仪器，读取水准尺上读数。旋转视线方向上的第三个脚螺旋，让气泡中心偏离上读数。旋转视线方向上的第三个脚螺旋，让气泡中心偏离圆水准零点少许，使竖轴向前稍倾斜，读取水准尺上读数。圆水准零点少许，使竖轴向前稍倾斜，读取水准尺上读数。然后再次旋转这个脚螺旋，使气泡中心向相反方向偏离零然后再次旋转这个脚螺旋，使气泡中心向相反方向偏离零点并读数、重新整平仪器，用位于垂直于视线方向的两个点并读数、重新整平仪器，用位于垂直于视线方向的两个脚螺旋，先后使仪器向左右两侧倾斜，分别在气泡中心脚螺旋，先后使仪器向左右两侧倾斜，分别在气泡中心（六）水准测量的误差稍偏离零点后读数。如果仪器竖轴向前后左右倾斜时所得读稍偏离零点后读数。如果仪器竖轴向前后左右倾斜时所得读数与仪器整平时所得读数之差不超过数与仪器整平时所得读数之差不超过2mm2mm，则可认为补偿，则可认为补偿器工作正常，否则应检查原因或送工厂修理。检验时圆水器工作正常，否则应检查原因或送工厂修理。检验时圆水准器气泡偏离的大小，应根据补偿器的工作范围及圆水准准器气泡偏离的大小，应根据补偿器的工作范围及圆水准器的分划值来决定。例如补偿工作范围为器的分划值来决定。例如补偿工作范围为55，圆水准，圆水准器的分划值为器的分划值为8/2mm 8/2mm 弧长所对之圆心角值。则气泡偏离弧长所对之圆心角值。则气泡偏离零点不应超过零点不应超过5/82=1.2mm5/82=1.2mm。补偿器工作范围和圆水准器。补偿器工作范围和圆水准器的分划值在仪器说明书中均可查得。的分划值在仪器说明书中均可查得。(四四)视准轴经过补偿后应与水平线一致。视准轴经过补偿后应与水平线一致。若视准轴经补偿后不能与水平线一致，则也构成若视准轴经补偿后不能与水平线一致，则也构成i i 角，产生角，产生读数误差。这种误差的检验方法与微倾式水准仪读数误差。这种误差的检验方法与微倾式水准仪i i 角的检角的检验方法相同，但校正时应校正十字丝。验方法相同，但校正时应校正十字丝。稍偏离零点后读数。如果仪器竖轴向前后左右倾斜时所得读数与仪器6.2水准测量的误差水准测量的误差1 1、仪器误差、仪器误差（保持前后视距相等）（保持前后视距相等）n n视准轴与水准管轴不平行引起的误差视准轴与水准管轴不平行引起的误差n n调焦引起的误差（调焦透镜光心移动的轨迹和望调焦引起的误差（调焦透镜光心移动的轨迹和望眼镜光轴不重合）。眼镜光轴不重合）。n n水准尺的分划误差和尺身构造误差水准尺的分划误差和尺身构造误差2 2、观测误差、观测误差n n气泡居中误差、估读水准尺分划的误差、水准尺气泡居中误差、估读水准尺分划的误差、水准尺不直引起的误差不直引起的误差3 3、外界环境的影响、外界环境的影响n n仪器和水准尺下沉、地球曲率和大气折光引起的仪器和水准尺下沉、地球曲率和大气折光引起的误差、气候的影响误差、气候的影响6.2水准测量的误差（七）水准测量规范（七）水准测量规范7.1水准测量主要技术要求如下：等等级级全中全中误差误差mm路线路线长度长度km水准水准仪型仪型号号水准水准尺尺与已知与已知点联测点联测次数次数附和或附和或环线观环线观测次数测次数平地闭平地闭合差合差mm山地闭合山地闭合差差mm二等2-DS1因瓦往返各一次往返各一次4L-三等650DS1因瓦往返各一次往一次12L4n三等650DS3双面往返各一次往返各一次12L4n四等1016DS3双面往返各一次往一次20L6n五等15-DS3单面往返各一次往一次30L-（七）水准测量规范等级全中误差mm路线长度km水准仪型号水准387.2水准测量所使用的仪器及水准尺，应符合下列规定：l水准仪视准轴与水准管轴的夹角i，DSl 型不应超过15；DS3 型不应超过20“。l补偿式自动安平水准仪的补偿误差a 对于二等水准不应超过02，三等不应超过05。l水准尺上的米间隔平均长与名义长之差，对于因瓦水准尺，不应超过015mm；对于条形码尺，不应超过010mm；对于木质双面水准尺，不应超过05mm。387.2水准测量所使用的仪器及水准尺，应符合下列规定：397.3水准观测的主要技术要求：397.3水准观测的主要技术要求：407.4水准测量数据处理l各等级水准网，应按最小二乘法进行平差并计算每千米高差全中误差。l高程成果的取值，二等水准应精确至01mm，三、四、五等水准应精确至1mm。l两次观测高差较差超限时应重测。重测后，对于二等水准应选取两次异向观测的合格结果，其他等级则应将重测结果与原测结果分别比较，较差均不超过限值时，取三次结果的平均数。407.4水准测量数据处理一、导线测量一、导线测量u导线测量概述u导线的布设形式u导线测量外业u导线测量的内业计算u附和导线计算u支导线计算u导线测量规范一、导线测量导线测量概述导线测量概述导线测量概述1导线将测区内相邻控制点连接成直线而构成的折线称为导线。2导线点，导线边构成导线的各点称导线点，每相邻两个导线点要相互通视。折线边称为导线边。3导线测量测定各转角，各边长，根据起算数据和一定的几何关系推出各点的坐标。导线测量概述（一）导线的布设形式（一）导线的布设形式导线类型：导线类型：闭合导线、附和导线、支导线、导线闭合导线、附和导线、支导线、导线网、结点网网、结点网（一）导线的布设形式（二）导线测量的外业工作（二）导线测量的外业工作 导线的测量的外业工作包括：踏勘选点及建立导线的测量的外业工作包括：踏勘选点及建立导线的测量的外业工作包括：踏勘选点及建立导线的测量的外业工作包括：踏勘选点及建立标志，测角、测距。标志，测角、测距。标志，测角、测距。标志，测角、测距。2.1 2.1 踏勘选点及建立标志踏勘选点及建立标志踏勘选点及建立标志踏勘选点及建立标志 2.1.12.1.12.1.12.1.1资料搜集：测区及附近已有地形图和控制点资料搜集：测区及附近已有地形图和控制点资料搜集：测区及附近已有地形图和控制点资料搜集：测区及附近已有地形图和控制点2.1.22.1.2导线点位置的选择导线点位置的选择导线点位置的选择导线点位置的选择:1)1)相邻导线点间要通视。相邻导线点间要通视。相邻导线点间要通视。相邻导线点间要通视。2)2)应选在土质坚实处，以保存和安置仪器。应选在土质坚实处，以保存和安置仪器。应选在土质坚实处，以保存和安置仪器。应选在土质坚实处，以保存和安置仪器。3)3)视野开阔，便于碎部测量。视野开阔，便于碎部测量。视野开阔，便于碎部测量。视野开阔，便于碎部测量。4)4)相邻导线的边长应大致相等。相邻导线的边长应大致相等。相邻导线的边长应大致相等。相邻导线的边长应大致相等。5)5)导线点应分布均匀，以便控制整个测区导线点应分布均匀，以便控制整个测区导线点应分布均匀，以便控制整个测区导线点应分布均匀，以便控制整个测区。（二）导线测量的外业工作2.1.32.1.32.1.32.1.3建立标志建立标志建立标志建立标志 1 1 1 1）临时控制点：用木桩，桩上有钉做标志。）临时控制点：用木桩，桩上有钉做标志。）临时控制点：用木桩，桩上有钉做标志。）临时控制点：用木桩，桩上有钉做标志。2 2 2 2）永永永永久久久久控控控控制制制制点点点点：钢钢钢钢钉钉钉钉，混混混混凝凝凝凝土土土土，中中中中间间间间十十十十字字字字或或或或中中中中间间间间夹钢筋。夹钢筋。夹钢筋。夹钢筋。2.1.3建立标志2.观测转折角（或内角）和连接角观测转折角（或内角）和连接角 采用测回法测角采用测回法测角（1 1）附合导线附合导线：城市测量一般观测导线前进方：城市测量一般观测导线前进方向的左角，铁路测量中一般观测导线前进方向向的左角，铁路测量中一般观测导线前进方向的右角。的右角。（2 2）闭合导线闭合导线：观测内角。：观测内角。（3 3）连接角连接角：各图中：各图中1、A均均为连接角接角 导线前进方向导线前进方向2.观测转折角（或内角）和连接角导线前进方向3.边长测量边长测量用全站仪、测距仪或钢尺精密测距进行导线用全站仪、测距仪或钢尺精密测距进行导线用全站仪、测距仪或钢尺精密测距进行导线用全站仪、测距仪或钢尺精密测距进行导线边长测量，读数到毫米。导线测量手薄格式见下表所边长测量，读数到毫米。导线测量手薄格式见下表所边长测量，读数到毫米。导线测量手薄格式见下表所边长测量，读数到毫米。导线测量手薄格式见下表所示。示。示。示。3.边长测量（三）导线测量的内业计算（三）导线测量的内业计算3.1根据导线类型进行角度闭合差计算及分配根据导线类型进行角度闭合差计算及分配3.2根据连接角及导线转折角计算导线各边的根据连接角及导线转折角计算导线各边的方位角方位角3.3根据已知点坐标、已知边长及导线各边的根据已知点坐标、已知边长及导线各边的坐标方位角计算未知点的坐标坐标方位角计算未知点的坐标3.4根据导线类型进行坐标增量闭合差计算及根据导线类型进行坐标增量闭合差计算及分配分配3.5计算导线点最终坐标计算导线点最终坐标（三）导线测量的内业计算3.13.1根据导线类型进行角度闭合差计算及分配根据导线类型进行角度闭合差计算及分配根据导线类型进行角度闭合差计算及分配根据导线类型进行角度闭合差计算及分配3.1.13.1.1角度闭合差计算角度闭合差计算角度闭合差计算角度闭合差计算 1 1）附合导线测左（右）角）附合导线测左（右）角）附合导线测左（右）角）附合导线测左（右）角 2 2）闭合导线测内角）闭合导线测内角）闭合导线测内角）闭合导线测内角3.1.23.1.2闭合差分配闭合差分配闭合差分配闭合差分配3.1.33.1.3改正后的角度计算改正后的角度计算改正后的角度计算改正后的角度计算注意：注意：改正数与闭合改正数与闭合差反号差反号注意：闭合差是否注意：闭合差是否满足精度要求满足精度要求=180nmiBAEFbaaEFEFfaab-=3.1根据导线类型进行角度闭合差计算及分配注意：注意：闭合差3.2导线边方位角计算导线边方位角计算3.2.1观测左角：观测左角：3.2.2观测右角：观测右角：计算的方位角小于零时，应加上计算的方位角小于零时，应加上360计算的方位角大于计算的方位角大于360时，应减去时，应减去360注意注意:3.2导线边方位角计算计算的方位角小于零时，应加上360注意3.3根据导线类型进行坐标增量闭合差计算及分根据导线类型进行坐标增量闭合差计算及分配配3.3.1计算各导线边坐标增量计算各导线边坐标增量已知已知A点坐标及点坐标及AP直线边长直线边长DAP，计算未知点，计算未知点P的坐标增量为的坐标增量为3.3根据导线类型进行坐标增量闭合差计算及分配3.4评价观测结果精度评价观测结果精度（1）角度闭合差条件）角度闭合差条件城市测量一级导线：城市测量一级导线：城市测量二级导线城市测量二级导线：（2）导线全长相对闭合差）导线全长相对闭合差 导线全长闭合差导线全长闭合差相对闭合差相对闭合差3.4评价观测结果精度3.3.23.3.23.3.23.3.2坐标增量闭合差计算及分配坐标增量闭合差计算及分配坐标增量闭合差计算及分配坐标增量闭合差计算及分配 1 1）计算坐标增量闭合差）计算坐标增量闭合差）计算坐标增量闭合差）计算坐标增量闭合差 (a)(a)闭合导线闭合导线闭合导线闭合导线 (b)(b)附合导线附合导线附合导线附合导线 2 2）计算坐标增量改正数）计算坐标增量改正数）计算坐标增量改正数）计算坐标增量改正数 （3 3）计算改正后的导线点坐标）计算改正后的导线点坐标）计算改正后的导线点坐标）计算改正后的导线点坐标注意：闭合差是否注意：闭合差是否满足精度要求满足精度要求3.3.2坐标增量闭合差计算及分配注意：闭合差是否54（四）导线测量规范（四）导线测量规范3.13.1导线测量主要技术要求如下：导线测量主要技术要求如下：导线测量主要技术要求如下：导线测量主要技术要求如下：等级等级导线导线长度长度km平均边平均边长长km测角测角中误中误差差（“）测距中测距中误差误差mm测距相对测距相对中误差中误差1“仪仪器器测测回回数数2“仪仪器器测测回回数数6“仪仪器器测测回回数数方位角方位角闭合差闭合差（“）导线全长导线全长相对闭合相对闭合差差三等1431.8201/150000610-3.6n1/55000四等91.52.5181/8000046-5n1/35000一级40.55151/30000-2410n1/15000二级2.40.258151/14000-1316n1/10000三级1.20.112151/7000-1224n1/5000l当导线平均边长较短时，应控制导线边数不超过上表相应等级导线长度和平均边长算得的边数；当导线长度小于上表规定长度的13 时，导线全长的绝对闭合差不应大于13cm。l导线网中，结点与结点、结点与高级点之间的导线段长度不应大于上表中相应等级规定长度的07 倍。54（四）导线测量规范等级导线长度km平均边长km测角中误差553.2导线网、导线点布设应满足以下要求：导线网、导线点布设应满足以下要求：l加密网可采用单一附合导线或结点导线网形式。l结点间或结点与已知点间的导线段宜布设成直伸形状，相邻边长不宜相差过大，网内不同环节上的点也不宜相距过近。l相邻两导线点之间的视线倾角不宜过大。3.3水平角观测：水平角观测：l全站仪两次重合读数之差、半测回归零差应满足规范要求。当观测方向不多于3 个时，可不归零。l仪器或反光镜的对中误差不应大于2mm。l 水平角观测过程中，气泡中心位置偏离整置中心不宜超过1 格。l若一测回中重测方向数超过总方向数的13 时，应重测该测回。当重测的测回数超过总测回数的13 时，应重测该站。553.2导线网、导线点布设应满足以下要求：563.4测距作业，应符合以下规定：l测站对中误差和反光镜对中误差不应大于2mm。l当观测数据超限时，应重测整个测回，如观测数据出现分群时，应分析原因，采取相应措施重新观测。l四等及以上等级控制网的边长测量，应分别量取两端点观测始末的气象数据，计算时应取平均值。3.5导线网平差：l一级及以上等级的导线网计算，应采用严密平差法；二、三级导线网，可根据需要采用严密或简化方法平差。当采用简化方法平差时，成果表中的方位角和边长应采用坐标反算值。l平差后的精度评定，应包含有单位权中误差、点位误差椭圆参数或相对点位误差椭圆参数、边长相对中误差或点位中误差等。当采用简化平差时，平差后的精度评定，可作相应简化。563.4测距作业，应符合以下规定：附合导线计算附合导线计算由由于于f fx x ；f fy y存存在在,使使导导线线不不能能闭闭合在合在C C点上点上 产产生生差差值值C C CC长长度度称称为为导导线线全全长闭合差长闭合差 f f f fS S S S值值值值与与与与导导导导线线线线总总总总长长长长S S S S的的的的比比比比值值值值K K K K称称称称为为为为导线全长相对闭合差导线全长相对闭合差导线全长相对闭合差导线全长相对闭合差 附合导线计算由于fx；fy存在,使导线不能闭合在C点上附合导线计算附合导线计算 当当当当K K K K容容容容=1/2000=1/2000=1/2000=1/2000 K K K KK K K K容容容容 成果不合格重测成果不合格重测成果不合格重测成果不合格重测 KKKKKKKK容容容容 成果合格成果合格成果合格成果合格 本例中：本例中：S=1476.66S=1476.66米米 ；f f f fx x x x=+0.30=+0.30=+0.30=+0.30米米米米 ；f f f fy y y y=-0.44=-0.44=-0.44=-0.44米米米米 因此：因此：f fS S=0.53=0.53米米 K=0.53/1477=1/2800 K=0.53/1477=1/2800 K=0.53/1477=1/2800 K=0.53/1477=1/2800 K K K K容容容容 (合格合格合格合格)附合导线计算当K容=1/2000 （5 5 5 5）增量闭合差调整）增量闭合差调整）增量闭合差调整）增量闭合差调整将将将将f f f fx x x x ；f f f fy y y y 反号按边长成正比例原则分配到各边坐标增量中去反号按边长成正比例原则分配到各边坐标增量中去反号按边长成正比例原则分配到各边坐标增量中去反号按边长成正比例原则分配到各边坐标增量中去.计算式计算式计算式计算式:改正后改正后xx、yy应等于理论值应等于理论值（6 6 6 6）计算各导线点坐标）计算各导线点坐标）计算各导线点坐标）计算各导线点坐标 x x x x1 1 1 1=x=x=x=xB B B B+x+x+x+xB1B1B1B1 (改正后增量改正后增量改正后增量改正后增量).x x x xc c c c=x=x=x=x4 4 4 4+x+x+x+x4c 4c 4c 4c 如不等于如不等于如不等于如不等于x x x xc c c c说明计算有误说明计算有误说明计算有误说明计算有误 （5）增量闭合差调整n n附合导线计算实例表附合导线计算实例表附合导线计算实例表附合导线计算实例表附合导线计算实例表四等水准测量及导线测量技术课件四等水准测量及导线测量技术课件2 2、真坐标增量和坐标的计算、真坐标增量和坐标的计算用改正后的边长和方位角计算各边的坐标增量用改正后的边长和方位角计算各边的坐标增量x x、y y。1 1、先假定坐标方位角、先假定坐标方位角支导线的计算支导线的计算2、真坐标增量和坐标的计算1、先假定坐标方位角支导线的计算支导线的计算支导线的计算对于支导线观测时角度须观测左右角；每段距离须对于支导线观测时角度须观测左右角；每段距离须 往返测，合格后取中数。往返测，合格后取中数。在计算时不需要计算闭和差，也就是不需要进行闭在计算时不需要计算闭和差，也就是不需要进行闭 和差的调整。和差的调整。支导线的计算对于支导线观测时角度须观测左右角；每段距离须设设设设导导导导线线线线点点点点的的的的角角角角度度度度测测测测错错错错了了了了。由由由由图图图图看看看看出出出出，从从从从第第第第点点点点（或或或或B B B B点点点点）出出出出发发发发计计计计算算算算至至至至第第第第点点点点的的的的坐坐坐坐标标标标是是是是正正正正确确确确的的的的，第第第第点点点点以以以以后后后后的的的的点点点点4444、5 5 5 5、1111（或或或或、CCCC点点点点）的的的的坐坐坐坐标标标标是是是是不不不不正正正正确确确确的的的的（图图图图中中中中以以以以实实实实线线线线表表表表示示示示）。如如如如果果果果按按按按反反反反方方方方向向向向计计计计算算算算，闭闭闭闭合合合合导导导导线线线线按按按按1-5-4-3-2-11-5-4-3-2-11-5-4-3-2-11-5-4-3-2-1（图图图图中中中中以以以以虚虚虚虚线线线线表表表表示示示示），则则则则、点点点点坐坐坐坐标标标标是是是是正正正正确确确确的的的的，2 2 2 2、1111点点点点坐坐坐坐标标标标是是是是不不不不正正正正确确确确的的的的；附附附附合合合合导导导导线线线线按按按按C-4-3-2-1-BC-4-3-2-1-BC-4-3-2-1-BC-4-3-2-1-B，则则则则C C C C、4 4 4 4、3 3 3 3点点点点坐坐坐坐标标标标是是是是正正正正确确确确的的的的，2 2 2 2 1 1 1 1 B B B B 点点点点坐坐坐坐标标标标是是是是不不不不正正正正确确确确的的的的。可可可可见见见见，正正正正反反反反两两两两个个个个方方方方向向向向计计计计算算算算各各各各导导导导线线线线点点点点坐坐坐坐标标标标，其其其其中中中中只有一个点坐标相等或接近时，就是该点角度有错误。只有一个点坐标相等或接近时，就是该点角度有错误。只有一个点坐标相等或接近时，就是该点角度有错误。只有一个点坐标相等或接近时，就是该点角度有错误。导线测量粗差的检查方法导线测量粗差的检查方法A2BC31BDC44211132425154如图所示,设导线点的角度测错了。由图看出，从第点（或B点）出发交会测量交会测量 n n交会测量概念：用交会测量的方法来加密控制点满足施工或测图所需交会测量概念：用交会测量的方法来加密控制点满足施工或测图所需交会测量概念：用交会测量的方法来加密控制点满足施工或测图所需交会测量概念：用交会测量的方法来加密控制点满足施工或测图所需的控制点，称为交会测量。的控制点，称为交会测量。的控制点，称为交会测量。的控制点，称为交会测量。n n交会测量分为测角交会，测边交会两类。交会测量分为测角交会，测边交会两类。前方交会前方交会前方交会前方交会 图图图图a a a a （分别在两已知点上设站）（分别在两已知点上设站）（分别在两已知点上设站）（分别在两已知点上设站）n n测角交会测角交会测角交会测角交会 侧方交会侧方交会侧方交会侧方交会 图图图图b b b b （分别在一个已知点上和未知点上设站）（分别在一个已知点上和未知点上设站）（分别在一个已知点上和未知点上设站）（分别在一个已知点上和未知点上设站）后方交会后方交会后方交会后方交会 图图图图c c c c （只在未知点上设站）（只在未知点上设站）（只在未知点上设站）（只在未知点上设站）交会测量交会测量概念：用交会测量的方法来加密控制点满足施工前方交会前方交会 n n前方交会前方交会,图形简单图形简单,外业少外业少,计算公式简单计算公式简单n n前方交会方法前方交会方法前方交会方法前方交会方法 如图所示：如图所示：前方交会就是在前方交会就是在前方交会就是在前方交会就是在A B CA B CA B CA B C已知点置仪器已知点置仪器已知点置仪器已知点置仪器,P P P P为待定点，为待定点，为待定点，为待定点，观测观测观测观测1 1 1 1，1 1 1 1，2 2 2 2，2 2 2 2，.分两组计算分两组计算分两组计算分两组计算P P P P点的坐标叫前方交会。点的坐标叫前方交会。点的坐标叫前方交会。点的坐标叫前方交会。(P(P(P(P点在实地选定点在实地选定点在实地选定点在实地选定)为了检核观测精度也可观测为了检核观测精度也可观测为了检核观测精度也可观测为了检核观测精度也可观测、。P C AB1122前方交会前方交会,图形简单,外业少,计算公式简单2 2、计算公式、计算公式 以以以以A A A A、P P P P、B B B B三角形为例说明计算三角形为例说明计算三角形为例说明计算三角形为例说明计算P P P P点公式：点公式：点公式：点公式：按正弦定理有：按正弦定理有：AB xAPyAPAP PXYO检核计算2、计算公式ABxAPyAPAPPXY前方交会计算公式前方交会计算公式2 2 2 2、计算公式、计算公式、计算公式、计算公式 AB xAPyAPAP PXYO注意问题：注意问题：1、图形与公式的对应关系；、图形与公式的对应关系；2、图形的编号方法（逆时针方向）。、图形的编号方法（逆时针方向）。3、P点精度除了与角观测精度有关，还与点精度除了与角观测精度有关，还与 角大小有关。角大小有关。角接近角接近90精度度最高，在不利条件下，也不应小于精度度最高，在不利条件下，也不应小于30 或大于或大于120前方交会计算公式2、计算公式ABxAPyAP前方交会计算步骤：前方交会计算步骤：前方交会计算步骤：前方交会计算步骤：1 1 1 1先绘制野外略图，按公式推导的图形编号。先绘制野外略图，按公式推导的图形编号。先绘制野外略图，按公式推导的图形编号。先绘制野外略图，按公式推导的图形编号。2 2 2 2填制观测资料，已知点坐标。填制观测资料，已知点坐标。填制观测资料，已知点坐标。填制观测资料，已知点坐标。3 3 3 3利用公式计算两组坐标。利用公式计算两组坐标。利用公式计算两组坐标。利用公式计算两组坐标。4 4 4 4两组坐标较差，两组坐标较差，两组坐标较差，两组坐标较差，用用用用D20.1M mm,MD20.1M mm,MD20.1M mm,MD20.1M mm,M为测图比例尺分母。为测图比例尺分母。为测图比例尺分母。为测图比例尺分母。5 5 5 5取两组坐标值平均值作为最后结果。取两组坐标值平均值作为最后结果。取两组坐标值平均值作为最后结果。取两组坐标值平均值作为最后结果。两组坐标值的差值两组坐标值的差值两组坐标值的差值两组坐标值的差值X X X X=0.06m=0.06m=0.06m=0.06m，y=0.00m y=0.00m y=0.00m y=0.00m 则：则：则：则：D=O.06m,D=O.06m,D=O.06m,D=O.06m,D D D D容容容容=20.1m=20.11000=200mm=0.2m,=20.1m=20.11000=200mm=0.2m,=20.1m=20.11000=200mm=0.2m,=20.1m=20.11000=200mm=0.2m,DD DD DD DD容容容容成果合格。成果合格。成果合格。成果合格。前方交会计算步骤：侧方交会侧方交会 如图所示：在已知点如图所示：在已知点如图所示：在已知点如图所示：在已知点A A A A（或（或（或（或B B B B）和未知点和未知点和未知点和未知点P P P P上设站，测得上设站，测得上设站，测得上设站，测得（或（或（或（或）、）、）、）、角。角。角。角。提示：计算提示：计算提示：计算提示：计算P P P P点坐标时点坐标时点坐标时点坐标时 先求出先求出先求出先求出=180-=180-=180-=180-（+），），），），这样就和前方交会的情形一致了，这样就和前方交会的情形一致了，这样就和前方交会的情形一致了，这样就和前方交会的情形一致了，于是可以利用前方交会的公式计算于是可以利用前方交会的公式计算于是可以利用前方交会的公式计算于是可以利用前方交会的公式计算P P P P点坐标。点坐标。点坐标。点坐标。侧方交会如图所示：在已知点A（或B）后方交会后方交会 1 1 1 1、计算公式、计算公式、计算公式、计算公式在在在在P P P P点点点点安安安安置置置置仪仪仪仪器器器器，观观观观测测测测、角。角。角。角。后方交会计算方法很多，后方交会计算方法很多，后方交会计算方法很多，后方交会计算方法很多，介介介介绍绍绍绍一一一一种种种种简简简简单单单单、便便便便于于于于计计计计算算算算，(称称称称仿仿仿仿权权权权计计计计算算算算公公公公式式式式）的的的的方方方方法法法法，也也也也称称称称后后后后方方方方交交交交会会会会坐坐坐坐标标标标计计计计算算算算的的的的垂垂垂垂心心心心公公公公式式式式：即即即即取取取取三三三三个个个个坐坐坐坐标标标标，垂垂垂垂心心心心坐坐坐坐标标标标为为为为未未未未知知知知点点点点P P P P坐坐坐坐标并加权。标并加权。标并加权。标并加权。p pP P后方交会1、计算公式pPn nAA、B B、C C求法：求法：四等水准测量及导线测量技术课件后方交会后方交会n n后方交会待定点坐标计算公式从力学原理解释为在已后方交会待定点坐标计算公式从力学原理解释为在已 知三角形的三个顶点知三角形的三个顶点A A、B B、C C各加质量各加质量P PA A、P PB B、P PC C而而 使使P P点正好是这些质量的重心。点正好是这些质量的重心。n n注意：后方交会点不能选在已知点外接圆上，注意：后方交会点不能选在已知点外接圆上，注意：后方交会点不能选在已知点外接圆上，注意：后方交会点不能选在已知点外接圆上，n n这个圆叫后方交会危险圆。这个圆叫后方交会危险圆。这个圆叫后方交会危险圆。这个圆叫后方交会危险圆。后方交会后方交会待定点坐标计算公式从力学原理解释为在已测边交会测边交会 n n根据三角形的三边长度，根据三角形的三边长度，根据三角形的三边长度，根据三角形的三边长度，用余弦定理计算三角形的两个用余弦定理计算三角形的两个用余弦定理计算三角形的两个用余弦定理计算三角形的两个内角，再按已知点内角，再按已知点内角，再按已知点内角，再按已知点A A A A、B B B B的坐标的坐标的坐标的坐标及算得的水平角，用前方交会及算得的水平角，用前方交会及算得的水平角，用前方交会及算得的水平角，用前方交会公式计算待定点公式计算待定点公式计算待定点公式计算待定点P P P P的坐标的坐标的坐标的坐标 。或者按坐标正算计算或者按坐标正算计算或者按坐标正算计算或者按坐标正算计算P P P P点的坐点的坐点的坐点的坐标。标。标。标。测边交会根据三角形的三边长度，距离交会的检核距离交会的检核1 1 1 1、用用用用两两两两组组组组图图图图形形形形计计计计算算算算P P P P点点点点坐坐坐坐标标标标，较较较较差差差差在在在在20.1mm20.1mm20.1mm20.1mm时时时时取取取取平平平平均值为均值为均值为均值为P P P P点的最后坐标。点的最后坐标。点的最后坐标。点的最后坐标。2 2 2 2、利利利利用用用用a a a a、b b b b边边边边计计计计算算算算P P P P点点点点坐坐坐坐标标标标，取取取取第第第第三三三三边边边边测测测测量量量量边边边边长长长长C C C C做做做做为为为为检检检检核。核。核。核。当当当当用用用用a a a a、b b b b边边边边算算算算出出出出P P P P点点点点的的的的坐坐坐坐标标标标后后后后由由由由C C C C、P P P P点点点点的的的的坐坐坐坐标标标标反反反反算算算算出出出出PC PC PC PC 边长边长边长边长 PCPCPCPC边的观测值与其计算值的较差为：边的观测值与其计算值的较差为：边的观测值与其计算值的较差为：边的观测值与其计算值的较差为：C=CC=CC=CC=C算算算算-C-C-C-C 当当当当CCCC在限差之内时，认为成果合格在限差之内时，认为成果合格在限差之内时，认为成果合格在限差之内时，认为成果合格 C20.1MC20.1MC20.1MC20.1M（mmmmmmmm）距离交会的检核1、用两组图形计算P点坐标，较差在20谢谢