第2章-水准测量课件

第二章第二章 水准测量水准测量2-1 水准测量原理水准测量原理2-2 水准测量仪器和工具水准测量仪器和工具2-3 水准测量基本方法水准测量基本方法2-4 水准测量精度要求及内业计算水准测量精度要求及内业计算2-5 水准仪的检验与校正水准仪的检验与校正2-6 水准测量误差分析水准测量误差分析2-7 地球曲率和大气折光影响的消地球曲率和大气折光影响的消除除2024/7/1212.1 水准测量原理水准测量原理 一高程测量概述一高程测量概述 1高程测量高程测量(height leveling)测定地面点高程的工作。测定待测点和已知点间的高差。根据已知点高程，计算出另一点的高程。2高程测量常用方法高程测量常用方法水准测量(leveling)三角高程测量(trigonometric leveling)气压高程测量(air pressure leveling)GPS高程测量(GPS leveling)2024/7/122二水准测量原理二水准测量原理1水准测量原理水准测量原理（图21）利 用 水 准 仪(level)所 提 供 的 水 平 视 线(horizontal sight)，并借助水准尺(level staff)测定地面上待测点与已知高程点的高差，再由已知点高程和所测得的高差计算出待测点的高程。2024/7/123二、高程计算公式二、高程计算公式（1）计算公式：hAB后视读数前视读数ab（21）HBHAhAB （22）（2）视线高程法）视线高程法计算公式：HB（HAa）bHib （23）Hi 称为视线高程(elevation of sight)。HiHAa2024/7/124三、三、视线高程法的作用视线高程法的作用 当架设一次水准仪，依次观测多个前视点B1、B2、Bn时，采用视线高程Hi计算就非常方便。HiHAaHB1Hib1HB2Hib2HBnHibn2024/7/125四、四、转点转点(turning point)的作用的作用6当已知点A与待测点B距离不远，高差不大时，只需安置一次水准仪即可测得高差hAB。若A、B距离较远或高差较大，则需要在A、B之间设立若干个临时立尺点（转点，TP点），用以传递高程。HB=HA+hAB2024/7/1262.2 测量仪器和工具测量仪器和工具一水准测量的主要仪器和工具一水准测量的主要仪器和工具水准仪(level)水准尺(level staff)尺 垫(staff plate)2024/7/1271.水准仪（水准仪（Topcon AT-G4/G6）2024/7/1282024/7/1292024/7/12102024/7/12112024/7/12122024/7/12132024/7/12142024/7/12152024/7/12162024/7/12172.水准尺和尺垫水准尺和尺垫尺垫2024/7/12182024/7/1219二、二、圆水准器与读数窗口圆水准器与读数窗口1.圆水准器圆水准器(circular bubble)2.目镜读数窗口目镜读数窗口2024/7/1220三、水准仪的操作步骤三、水准仪的操作步骤（1）安置安置（2）粗平粗平（3）瞄准瞄准（4）精平精平与读数读数注：ATG4/G6采用倾斜补偿系统，自动安平，无需人工“精平”即可直接读数2024/7/1221步骤（1）安置：目估使架头大致水平；2024/7/1222步骤（2）粗平：圆水准器气泡移动方向与左手 （右手）大拇指转动方向相同（相反）；2024/7/1223步骤（3）瞄准：注意消除视差步骤（4）精平和读数（读数方法）。（注：ATG6采用倾斜补偿系统能自动安平，无需 人工“精平”即可直接读数）2024/7/12242.3 水准测量基本方法水准测量基本方法一、水准点简介一、水准点简介1.水准点水准点（Bench Mark，记为BMi）用水准测量方法测定的高程控制点。2水准点等级水准点等级精密水准测量(precise leveling)：一等、二等普通水准测量(general leveling)：三等、四等图根水准测量(mapping leveling)：等外/图根2024/7/1225n水准点埋设：位置（地面水准点、墙脚水准点等）、埋设方法及选材。2024/7/12263水准路线水准路线(leveling line)（1）附合水准路线(annexed leveling line)（2）闭合水准路线(closed leveling line)（3）支水准路线(spur leveling line)2024/7/1227（1）附合水准路线）附合水准路线(annexed leveling line)从从一一个个已已知知高高程程的的水水准准点点出出发发，沿沿各各高高程程待待定定点点进进行水准测量，最后附合到另一个已知的水准点。行水准测量，最后附合到另一个已知的水准点。特特点点：两两个个已已知知水水准准点点间间实实测测高高差差与与其其理理论论高高差差应应相等，即闭合差相等，即闭合差(closing error)fh0。2024/7/1228（2）闭合水准路线）闭合水准路线(closed leveling line)从从一一个个已已知知高高程程的的水水准准点点出出发发，沿沿各各高高程程待待定定点点进进行水准测量，最后仍回到原水准点。行水准测量，最后仍回到原水准点。特特点点：实实测测高高差差之之和和应应为为0，即即闭闭合合差差(closing error)fh0。2024/7/1229（3）支水准路线）支水准路线(spur leveling line)从从一一个个已已知知高高程程的的水水准准点点出出发发，沿沿各各高高程程待待定定点点进进行水准测量。支水准路线应进行往返测量。行水准测量。支水准路线应进行往返测量。特特点点：往往测测高高差差总总和和与与返返测测高高差差总总和和应应大大小小相相等等，符号相反，即闭合差符号相反，即闭合差(closing error)fh为为0。2024/7/1230二、水准测量的外业工作二、水准测量的外业工作1 图 根 水 准 测 量(Mapping Leveling)常应用于建筑工程中2水准测量的一般方法（1）两次仪器高法（表2-1）（2）双尺面法（表2-2）2024/7/1231（2）两次仪器高法（表2-1）要点：a）同一测站两次不同仪器高度的水平视线（改变高度应在10cm以上）；b）理论上，两次测量的高差应相等。对于图根水准测量，高差的绝对值5mm。2024/7/1232（1）数字修约）数字修约将将测测量量数数据据有有效效位位数数舍舍去去的的过过程程。目目前前比比较较科科学学的的方方法法是是按按照照“四舍六入五成双四舍六入五成双”规则进行。规则进行。（2）“四舍六入五成双四舍六入五成双”规则规则a）有效位数的后一位有效位数的后一位 4舍去舍去 1.3423 1.342b）有效位数的后一位有效位数的后一位 6进一一 1.6248 1.625c）有效位数的后一位有效位数的后一位=5时：i）5后面后面还有数字有数字进一一 2.36251 2.3634.28153 4.282 ii）5后面没有数字，最后一位保留数字后面没有数字，最后一位保留数字为偶数偶数，则舍去舍去3.2385 3.238，1.5425 1.542 iii）5后面没有数字，最后一位保留数字后面没有数字，最后一位保留数字为奇数奇数，则进一一 3.2375 3.238，1.5455 1.546【补充知识补充知识】数字修约规则：四舍六入五成双数字修约规则：四舍六入五成双2024/7/12332024/7/1234（1）双尺面法（表2-2）要点：a）无需改变仪器高度。只是读取水准尺的红、黑尺面读数。理论上，两次测量的高差应相等。b)两把双面尺，黑面0点注记均为0，红面0点注记分别为4.687、4.787。c）为了加快测量速度，常采用“后黑-前黑-前红-后红”读尺顺序。2024/7/12352024/7/1236三、水准测量的外业工作记录（实例）三、水准测量的外业工作记录（实例）注意转点（TP）和测站的设置。2024/7/1237水准测量手薄水准测量手薄日期：天 气：第 组：仪器：观测者：记录者：测站站测点点水准尺水准尺读数数高差高差平均平均高差高差改正后改正后高差高差高程高程备注注后后视a前前视b1A1.364TP 10.9792TP 11.259TP 20.7123TP 21.278TP 30.5664TP 30.653B1.8644.5544.1210.3850.5470.433-1.2110.71254.20654.20654.63954.6392024/7/12382.4 2.4 水准测量精度要求和内业计算水准测量精度要求和内业计算一、主要技术要求一、主要技术要求402024/7/12392024/7/1240二、水准测量校核二、水准测量校核校核项目操作方法主要作用局限性计算校核算校核表格数据平衡计算检查计算过程中出现的错误。不能检查出原始数据的记录是否有错。测站校核站校核*两次仪器高度法*双面尺法检查一个测站所测高差的正确性。不足以证明整条水准线路成果的正确性。成果校核成果校核通过计算闭合差h进行精度校核综合检查成果，保证全线观测的正确性。2024/7/1241三、内业成果校核及改正三、内业成果校核及改正fh12 mmfh40 mmfhh往h返支水准线路fhh测h理（h理H终H始）附合水准线路fhh测闭合水准线路容许闭合差fh（图根）闭合差fh线路名称2024/7/12422.闭合差调整计算（1）知道每测段的测站数ni（2）知道每测段的距离Li2024/7/1243四、例四、例 题题例题1 附合水准路线2024/7/1244404080注意注意：（1）最）最终结果里，改正数果里，改正数V一定等于一定等于闭合差合差fh；（2）如果改正数）如果改正数V不能整数分配（不能整数分配（mm为单位）到各位）到各测段，一般段，一般情况将余数分配到情况将余数分配到测站最多（或者水平距离最站最多（或者水平距离最长）的）的测段。段。2024/7/1245例题2 附合导线附合导线成果校核2024/7/1246 4040+0.042+0.042-8-6-11-5-12-423.7002.450-1.958-2.985-1.207052.37254.82252.86449.87948.672例题3 闭合导线mfh=h测测=3.708+2.456-1.947-2.980-1.195=0.0423.708+2.456-1.947-2.980-1.195=0.042h=12 12 =1212 =76mm76mm；v=-h/n=-42/40=-1.05mm2024/7/12472.5 水准仪的检验与校正水准仪的检验与校正1水准仪的主要轴线视准轴 CC管水准器轴LL仪器竖轴VV圆水准器轴LL十字丝横丝注：自动安平水准仪没有轴线LL2024/7/12482水准仪轴线之间的关系水准管轴/视准轴 LL/CC圆水准器轴/竖轴 LL/VV十字丝横丝 竖轴 2024/7/12493水准仪的检验（1）圆水准器轴与仪器竖轴平行的检验旋转脚螺旋，使管水准器气泡居中；将仪器绕竖轴旋转180，如果汽包中心偏离院水准器0点，则LL不平行于VV。2024/7/1250（2）十字丝横丝与仪器竖轴垂直的检验2024/7/1251（3）水准管轴与视准轴平行的检验（简介）（自动安平水准仪不需此项）2024/7/12522.6 水准测量误差水准测量误差 1.仪器误差（1）水水准准仪仪校校正正的的残残余余误误差差（i角0）前、后视距相等，可消除或者减弱i角误差的影响。（|i角|20时，可以不校正仪器）（2）水准尺误差）水准尺误差采用符合技术要求的水准尺2024/7/12532.观测误差（1）读数误差（2）水准尺（前后）倾斜（3）视差4.管水准气泡居中误差自动安平水准仪不需此项2024/7/12543.外界环境的影响（1）仪器下沉和尺垫下沉的误差（2）地球曲率的影响（3）大气折光的影响（4）温度变化的影响2024/7/12552.7 地球曲率和大气折光影响的消除地球曲率和大气折光影响的消除1地球曲率的影响及消除（1）地球曲率的影响（2）消除方法前、后视距相等前、后视距相等2024/7/12562大气折光的影响及消除（1）大气折光的影响）大气折光的影响在阳光直射下，地面温度较高，靠近地面的空气温度也较高，其密度较上层为稀薄。水准仪的水平视线离地面越近，光线的折射就越大。（2）消除方法）消除方法 a)视线离地面的距离不小于0.2m；b)选择大气状况比较稳定的时段观测。2024/7/1257写在最后写在最后成功的基成功的基础在于好的学在于好的学习习惯The foundation of success lies in good habits58 结束语当你尽了自己的最大努力时，失败也是伟大的，所以不要放弃，坚持就是正确的。When You Do Your Best,Failure Is Great,So DonT Give Up,Stick To The End演讲人：XXXXXX 时 间：XX年XX月XX日