第二章水准测量无误差课件

第二章第二章 水准测量水准测量学学习重点：重点：水准水准测量原理量原理、路线布设、路线布设学学习难点：点：水准水准测量原理、量原理、水准水准测量外量外业工作工作 第二章第二章 水准测量水准测量n高程原点高程原点 我国采用黄海平均海水面作为全国我国采用黄海平均海水面作为全国高程系统的基准面高程系统的基准面，在青岛设立验，在青岛设立验潮站和潮站和“青岛水准原点青岛水准原点”,其高程其高程为为 72.2604m这个高程基准面和水这个高程基准面和水准原点称为：准原点称为：“1985国家高程基准国家高程基准”青岛观象山水准原点青岛观象山水准原点第二章第二章 水准测量水准测量n高程测量的方法高程测量的方法u水准测量水准测量用水准仪进行高差测用水准仪进行高差测量量,是高是高程测量的主要方法。程测量的主要方法。u三角高程测量三角高程测量 用经纬仪、测距仪或全用经纬仪、测距仪或全站仪测定两点间的高差。站仪测定两点间的高差。uGNSS高程测量高程测量 用用GNSS接收机，收接收机，收取卫星信号，测定点的高程。取卫星信号，测定点的高程。水准测量的原理水准测量的原理n 水准测量水准测量 是利用能提供一条水平视线的仪器，测是利用能提供一条水平视线的仪器，测 定地面两点间的高差，已知一点高程，定地面两点间的高差，已知一点高程，推算另一点高程的一种方法推算另一点高程的一种方法。水准测量的原理水准测量的原理水准尺水准仪水准仪HA+a=HB+bhAB=HB-HA=a-b水准测量的原理水准测量的原理n了解两个概念了解两个概念 后视点、前视点后视点、前视点 后视读数、前视读数后视读数、前视读数n由后视点推算前视点由后视点推算前视点测量顺序测量顺序水准测量的原理水准测量的原理n未知点的高程后视点的高程未知点的高程后视点的高程高差高差n高差后视读数前视读数高差后视读数前视读数 注：不论注：不论hAB是是正值或者负值正值或者负值,上式均成立上式均成立hAB=a-bHB=hAB+HA高程求解方法高程求解方法水准测量的原理水准测量的原理nhAB=hAP+hPQ+hWB转点、测站转点、测站水准测量仪器和工具的构造和使用水准测量仪器和工具的构造和使用n水准仪的等级水准仪的等级型号下标：型号下标：05，1、3、10（毫米数）分别（毫米数）分别表示水准测量的精度。表示表示水准测量的精度。表示 1公里往、返测公里往、返测量的高差平量的高差平 均值的中误差。均值的中误差。S3S3水准仪水准仪 主要用于地形主要用于地形测量和普通工程测量测量和普通工程测量水准仪的构造水准仪的构造n n水准仪构造水准仪构造 (主要部分主要部分)：n n 望远镜望远镜n n 水准器水准器n n 支架支架n n 基座基座水准仪的构造水准仪的构造望远镜望远镜望远镜望远镜物镜物镜目镜目镜调焦透镜调焦透镜望远镜望远镜n组成组成物镜、调焦透镜、十字丝划板、目镜等。物镜、调焦透镜、十字丝划板、目镜等。n作用作用1）提供一条瞄准目标的视线）提供一条瞄准目标的视线2）将远处目标的像放大，提高瞄准和读）将远处目标的像放大，提高瞄准和读 数的精度。数的精度。水准仪的构造水准仪的构造望远镜望远镜水准仪的构造水准仪的构造望远镜望远镜n十字丝十字丝瞄准目标和读数瞄准目标和读数n望远镜的视准轴（望远镜的视准轴（CC）十字丝的交点与物镜光心的连线十字丝的交点与物镜光心的连线视距上丝视距上丝横丝横丝视距下丝视距下丝纵丝纵丝水准仪的构造水准仪的构造望远镜望远镜n水准器水准器用以整平仪器的器具。用以整平仪器的器具。包括管水准器包括管水准器和圆水准器。和圆水准器。水准仪的构造水准仪的构造置平系统置平系统n n置平系统：置平系统：n n圆水准器圆水准器n n基座脚螺旋基座脚螺旋n n管水准器管水准器n n微倾螺旋微倾螺旋n n水准气泡观察镜水准气泡观察镜置平系统置平系统圆水准器圆水准器n玻璃球玻璃球n圆圈圆圈n留一个气泡留一个气泡nLL与仪器纵轴平行与仪器纵轴平行圆圆水准器水准器圆圈中心与球心的连线称为圆水准器圆圈中心与球心的连线称为圆水准器LL置平系统置平系统圆水准器圆水准器圆水准器圆水准器n管水准器管水准器水准管水准管置平系统置平系统管水准器管水准器用以精确整平仪器的器具。用以精确整平仪器的器具。水准管内表面切面水准管内表面切面置平系统置平系统管水准器管水准器玻璃管玻璃管圆弧状圆弧状留一个气泡留一个气泡水准管轴：管内圆弧中点处的水平切线水准管轴：管内圆弧中点处的水平切线水准管气泡偏离零点水准管气泡偏离零点置平系统置平系统管水准器管水准器水准管气泡居中水准管气泡居中置平系统置平系统管水准器管水准器气泡两端与圆气泡两端与圆弧中点对称弧中点对称水准管气泡居中水准管气泡居中置平系统置平系统管水准器管水准器符合水准器符合水准器置平系统置平系统管水准器管水准器目的：提高目的：提高水准管气泡水准管气泡居中的精度居中的精度置平系统置平系统管水准器管水准器管水准器管水准器水准尺和尺垫水准尺和尺垫n折尺折尺n塔尺塔尺n直尺直尺水准测量仪器和工具水准测量仪器和工具水水准准尺尺尺垫尺垫水准测量仪器和工具的构造和使用水准测量仪器和工具的构造和使用照准部照准部基座基座脚架：支脚架：支撑撑水准仪的构造水准仪的构造制动螺旋制动螺旋物镜物镜准星准星照门照门符合水准器符合水准器气泡观察镜气泡观察镜水准管水准管圆圆水准器水准器照准部照准部水准仪的构造水准仪的构造目镜目镜目镜调目镜调焦螺旋焦螺旋物镜调物镜调焦螺旋焦螺旋微动螺旋微动螺旋微倾螺旋微倾螺旋脚螺旋脚螺旋三角架头三角架头中心连接螺旋中心连接螺旋基座基座水准仪的构造水准仪的构造水准仪的安置和使用水准仪的安置和使用n安置安置1）架脚架）架脚架2）安放仪器）安放仪器（中心连接螺旋）（中心连接螺旋）n粗平粗平3）旋转脚螺旋，使圆）旋转脚螺旋，使圆 水准器气泡居中水准器气泡居中水准仪的安置和使用水准仪的安置和使用n n粗平粗平圆水准器圆水准器脚螺旋脚螺旋7935根据圆水准器用脚螺旋整平仪器（左手拇指法则）123使气泡向右移动使气泡向前移动321水准仪的安置和使用水准仪的安置和使用n瞄准瞄准1）松开制动螺旋）松开制动螺旋2）用照门和准星概略瞄准水准尺）用照门和准星概略瞄准水准尺3）拧紧制动螺旋）拧紧制动螺旋4）调节目镜调焦螺旋，使十字丝）调节目镜调焦螺旋，使十字丝 成像清晰成像清晰5）调节物镜调焦螺旋，使水准尺）调节物镜调焦螺旋，使水准尺 成像清晰成像清晰6）利用微动螺旋精确对准水准尺）利用微动螺旋精确对准水准尺n精平精平 调解微倾螺旋，使水准管气泡居中调解微倾螺旋，使水准管气泡居中水准仪的安置和使用水准仪的安置和使用水准仪的安置和使用水准仪的安置和使用n读数读数精平后，用十字丝的中丝在水准尺上读数。精平后，用十字丝的中丝在水准尺上读数。1 1方法：方法：米、分米看尺面上的注记，厘米数尺米、分米看尺面上的注记，厘米数尺面上的格数，毫米估读。面上的格数，毫米估读。2 2规律：规律：读数在尺面上由小到大的方向读。故读数在尺面上由小到大的方向读。故仪器若成倒像的，从上往下读；若成正像，即仪器若成倒像的，从上往下读；若成正像，即从下往上读。从下往上读。bc a水准仪的安置和使用水准仪的安置和使用6.252m6.252m1.478m1.478m0.722m0.722m水准测量的检核方法和精度要求水准测量的检核方法和精度要求n 水准点水准点通过水准测量方法获得其高程的高程控制点，称通过水准测量方法获得其高程的高程控制点，称为水准点，一般用为水准点，一般用BM表示。有永久性和临时性表示。有永久性和临时性两种。两种。水准测量的检核方法和精度要求水准测量的检核方法和精度要求n测站检核测站检核 只能检校本测站的测量成果。只能检校本测站的测量成果。改变仪器高法改变仪器高法两台仪器同时观测法两台仪器同时观测法双面尺法双面尺法不超过不超过5mmn路线检核路线检核 闭合水准路线闭合水准路线 符合水准路线符合水准路线 支水准路线支水准路线水准测量的检核方法和精度要求水准测量的检核方法和精度要求AP1P2BO1O2O3从从一一已知的水准点已知的水准点开始，沿一条闭合的路线开始，沿一条闭合的路线进行水准测量，最后又回到该起点，称为闭进行水准测量，最后又回到该起点，称为闭合水准路线。合水准路线。路线检核路线检核闭合水准路线闭合水准路线h1h2h3h4理论上：理论上：路线检核路线检核闭合水准路线闭合水准路线测量高差和：测量高差和：令：令：闭合差：测闭合差：测量值与理论量值与理论值之差值之差允许闭合差：允许闭合差：平原丘陵地区山区从一从一已知的水准点开始，沿一条路线进行水已知的水准点开始，沿一条路线进行水准测量，最后附合到另一个已知水准点，称准测量，最后附合到另一个已知水准点，称为附合水准路线。为附合水准路线。路线检核路线检核附合水准路线附合水准路线路线检核路线检核附合水准路线附合水准路线理论上理论上：实际量测存在闭合差实际量测存在闭合差：允许闭合差：允许闭合差：平原丘陵地区山区路线检核路线检核支水准路线支水准路线从一从一已知的水准点开始，沿一条路线进行水已知的水准点开始，沿一条路线进行水准测量，最后既不闭合到原水准点，也不附准测量，最后既不闭合到原水准点，也不附合到另一个已知水准点，称为支水准路线。合到另一个已知水准点，称为支水准路线。检测方法：往返测量检测方法：往返测量路线检核路线检核支水准路线支水准路线理论上理论上：允许闭合差：允许闭合差：平原丘陵地区山区实际量测存在闭合差实际量测存在闭合差：1.4441.324TP2h2=+0.120TP3前进方向前进方向1.1341.677h1=-0.543121.8220.876h3=+0.94631.8201.435h4=+0.38541.4221.304h5=+0.1185ABTP1TP4水准测量成果的内业计算水准测量成果的内业计算n闭合水准路线高差闭合差的计算闭合水准路线高差闭合差的计算 请参考表2-2。n闭合水准路线高差的改正闭合水准路线高差的改正平原丘陵地区：平原丘陵地区：山区：山区：水准测量成果的内业计算水准测量成果的内业计算例：例：水准测量成果的内业计算水准测量成果的内业计算n步骤：步骤：n1 1）计算实测高差和：）计算实测高差和：n2 2）计算高差闭合差：）计算高差闭合差：n3)3)计算容许闭合差：计算容许闭合差：可以改正。可以改正。水准测量成果的内业计算水准测量成果的内业计算n4）计算高差改正数）计算高差改正数n检核：检核：水准测量成果的内业计算水准测量成果的内业计算n5）计算改正后的高差）计算改正后的高差水准测量成果的内业计算水准测量成果的内业计算n6）高程计算）高程计算水准测量成果的内业计算水准测量成果的内业计算n附合水准路线高差闭合差、支水准路线附合水准路线高差闭合差、支水准路线高差闭合差解算，改正原理一致，请大高差闭合差解算，改正原理一致，请大家通过理解表家通过理解表2-3，学习它们的内业计算学习它们的内业计算方法。方法。地球曲率对高程的影响地球曲率对高程的影响（R+h）2=R2+l22R h+h2=l2h=l2/（2R+h）h=l2/2R7964水准测量原理当 Da=Db 时，水准仪至两支水准尺等距水准仪至两支水准尺等距 中间法水准测量中间法水准测量（消除水准面曲率影响）其他的水准仪其他的水准仪1自动安平水准仪自动安平水准仪借助自动安平补偿器获得水平视线借助自动安平补偿器获得水平视线。n自动安平水准仪与微倾式水准仪的区别在自动安平水准仪与微倾式水准仪的区别在于：自动安平水准仪没有水准管和微倾螺于：自动安平水准仪没有水准管和微倾螺旋，而是在望远镜的光学系统中装置了补旋，而是在望远镜的光学系统中装置了补偿器。偿器。其他的水准仪其他的水准仪n自动安平水准仪的使用自动安平水准仪的使用使用自动安平水准仪时，首先将圆水准器使用自动安平水准仪时，首先将圆水准器气泡居中，然后瞄准水准尺，等待气泡居中，然后瞄准水准尺，等待24秒秒后，即可进行读数。后，即可进行读数。拓普康水准仪拓普康水准仪AT-G国产国产DSG320徕卡徕卡NA700索佳索佳B2011自动安平水准仪自动安平水准仪7968Zeiss Koni007自动安平水准仪补偿器结构补偿器结构ZeissZeiss Reni 002A Reni 002A精密自动安平水准仪精密自动安平水准仪79697970用自动安平水准仪用自动安平水准仪沿山区道路进行精密水准测量沿山区道路进行精密水准测量2.激光水准仪激光水准仪n利用激光束代替人工读数的一种水准仪。利用激光束代替人工读数的一种水准仪。将激光器发出的激光束导入望远镜筒内，将激光器发出的激光束导入望远镜筒内，使其沿视准轴方向射出水平激光束。使其沿视准轴方向射出水平激光束。3、数字水准仪、数字水准仪数字水准仪是带有高度数字显示和进行数数字水准仪是带有高度数字显示和进行数据自动归算及存储装置的水准仪。据自动归算及存储装置的水准仪。n电子水准仪的主要优点是：电子水准仪的主要优点是：（1）操作简捷，自动观测和记录，并立即用数）操作简捷，自动观测和记录，并立即用数字显示测量结果。字显示测量结果。（2）整个观测过程在几秒钟内即可完成，从而）整个观测过程在几秒钟内即可完成，从而大大减少观测错误和误差。大大减少观测错误和误差。3、数字水准仪、数字水准仪n数字水准仪的主要优点是：数字水准仪的主要优点是：（3）仪器还附有数据处理器及与之配套）仪器还附有数据处理器及与之配套的软件，从而可将观测结果输入计算机进的软件，从而可将观测结果输入计算机进入后处理，实现测量工作自动化和流水线入后处理，实现测量工作自动化和流水线作业，大大提高功效。作业，大大提高功效。徕卡徕卡DNA10托普康托普康DL-101C/102C数字水准仪数字水准仪7976天宝天宝 Dini12 Dini12 精密电子水准仪精密电子水准仪7977条码水准尺条码水准尺的竖立、支的竖立、支撑和尺垫放撑和尺垫放置。置。7978遥控器遥控器遥控器遥控器其他的水准仪其他的水准仪精密水准仪精密水准仪用于二等水准测量以上的高精度水准仪。用于二等水准测量以上的高精度水准仪。n 精精密密水水准准仪仪与与一一般般水水准准仪仪比比较较，其其特特点点是是能能够够精精密密地地整整平平视视线线和和精精确确地地读读取取读读数。数。n 精密水准仪必须配有精密水准尺。精密水准仪必须配有精密水准尺。其他的水准仪其他的水准仪精密水准仪精密水准仪n精密水准仪在结构上应满足：精密水准仪在结构上应满足：（1）水准器具有较高的灵敏度。）水准器具有较高的灵敏度。（2）望远镜具有良好的光学性能。望远镜具有良好的光学性能。（3）具有光学测微器装置。）具有光学测微器装置。（4）视准轴与水准轴之间的联系相对稳定。）视准轴与水准轴之间的联系相对稳定。