02水准测量原理及操纵方法

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,工程测量,水准测量,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,测量学,Surveying,第二章,水准测量,Leveling,工程测量基本工作之一,目的与要求,了解水准仪系列及其含意，水准管分划值及其精度，望远镜视差产生的原因及消除方法，水准仪的简单验校方法；,了解精密水准仪、水准尺，自动安平水准仪及其使用方法；,熟悉水准测量所用仪器及工具，掌握水准测量误差来源及注意事项；,熟练掌握水准测量的基本原理、观测方法及成果整理。,2024/9/23,2,2.1,水准测量的原理,高程测量（,Height Measurement,）,测量地面上各点高程的工作,工程中常用的高程测量方法,几何水准测量,三角高程测量,GPS,测高,物理高程测量,2024/9/23,3,2.1,水准测量的原理,几何水准测量（,Leveling,）,利用水平视线来测量两点间的高差,;,由于水准测量的精度较高，是高程测量中最主要的方法。,B,A,大地水准面,H,A,H,B,=,？,水平线,a,b,2024/9/23,4,2.1,水准测量的原理,三角高程测量（,Trigonometric Leveling,）,测量两点间的水平距离或斜距和竖直角,(,即倾斜角,),，然后利用三角公式计算出两点间的高差,三角高程测量一般精度较低，只是在适当的条件下才被采用。,B,A,大地水准面,H,A,H,B,=,？,D,2024/9/23,5,2.1,水准测量的原理,GPS,测量（,GPS leveling,）,利用,GPS,系统直接获得两点的三维坐标，从而确定两点高差。,B,A,X,A,Y,a,Z,A,X,B,Y,B,Z,B,2024/9/23,6,2.1,水准测量的原理,气压高程测量（,Air Pressure Leveling,）,利用气压仪测量两点之间的大气压差值，利用气压与距地球表面高度之间的关系测定两点之间的高差。,由于测得的气压值受到的影响因素多，精度较低。,2024/9/23,7,2.1,水准测量的原理,几何水准测量基本原理,水准测量是利用仪器产生的一条水平视线，并借助水准尺，来测定地面两点间的高差，这样就可由已知点的高程推算出未知点的高程。,2024/9/23,8,2.1,水准测量的原理,大地水准面,A,B,H,A,H,B,=,H,A,+,h,AB,水平视线,水准尺,水准尺,a,b,前进方向,h,AB,水准测量示意图,后视点,前视点,后尺,前尺,2024/9/23,9,2.1,水准测量的原理,几何关系,AB,两点高差,B,点高程,通过两点高差计算：,通过确定的仪器高程计算：,大地水准面,A,B,H,A,H,B,=H,A,+h,AB,水平视线,水准尺,水准尺,a,b,前进方向,h,AB,高差法,仪高法,同一测站利用一个后视点，观测多个点的高程利用仪高法方便！,2024/9/23,10,2.2,水准测量的仪器和工具,水准测量仪器,水准仪,水准测量工具,水准尺（塔尺）、尺垫,DS,3,级水准仪,尺垫,水准尺,2024/9/23,11,2.2,水准测量的仪器和工具,水准仪,按构造分类：,微倾式水准仪,自动安平水准仪,数字,(,电子,),水准仪,按精度分为：,DS,0.5,、,DS,1,、,DS,3,等几种,下标含义,其中,D,和,S,分别表示中文“,大地,”和“,水准仪,”中“大”字和“水”字的汉语拼音的第一个字母，通常在书写时可省略字母“,D”,，下标“,05”,、“,l”,、“,3”,等数字表示该类仪器的精度。,S,3,型和,S,1,型水准仪称为普通水准仪，用于国家三、四等水准及普通水准测量，,S,0.5,型水准仪称为精密水准仪，用于国家一、二等精密水准测量。,2024/9/23,12,2.2,水准测量的仪器和工具,DS,3,型微倾式水准仪的构造,2024/9/23,13,2.2,水准测量的仪器和工具,2024/9/23,14,2.2,水准测量的仪器和工具,在一般水准测量中使用较广的,DS,3,型微倾式水准仪由下列三个主要部分组成：,望远镜,可以提供水平视线，并可读出远处水准尺上的读数。,水准器,用于指示仪器或视线是否处于水平位置。,基座,用于置平仪器，它支承仪器的上部并能使仪器的上部在水平方向转动。,2024/9/23,15,2.2,水准测量的仪器和工具,望远镜,主要由物镜、目镜、调焦透镜及十字丝分划板等组成,从目镜中看到的经过放大后的十字丝分划板上的像,十字丝分划板,是用来准确瞄准目标用的，中间一根长横丝称为,中丝,，与之垂直的一根丝称为,竖丝,，在中丝上下对称的两根与中丝平行的短横丝称为上、下丝（又称距丝）。,2024/9/23,16,2.2,水准测量的仪器和工具,水准测量时，用中丝在水准尺上进行前、后视读数，用以计算高差；用上、下丝在水准尺上读数，用以计算水准仪至水准尺距离（视距）。,用望远镜瞄准目标或在水准尺上读数，均以十字丝的交点为准。,物镜光心,物镜主平面和主轴线的交点为主要通过点，一般称该点为物镜光心。,视准轴,物镜光心与十字丝交点的连线构成望远镜的视准轴，用,CC,表示。因此，观测的视线即为视准轴的延长线。,2024/9/23,17,2.2,水准测量的仪器和工具,水准器,用于判定视线是否水平的装置，分为水准管和圆水准盒两种。,望远镜和水准管固连在一起，而且使水准管的水准轴与视准轴平行。水准管的,水准轴,水平，即气泡居中时，视准轴也就处于水平位置。,圆水准器的用途是用它粗略地整平仪器。构造上要求,圆水准器的水准轴,应与仪器的旋转轴平行，因此按一定的操作方法，调节基座的三个脚螺旋将圆水准器气泡导致中央后，仪器的旋转轴即处于基本竖直状态。,2024/9/23,18,2.2,水准测量的仪器和工具,水准管,水准管的管子用玻璃制成，其纵剖面方向的内表面为具有一定半径的圆弧。精确水准管的圆弧半径约为,80,100m,，最精确的可达,200m,。,内表面琢磨后，将一端封闭，由开口的一端装入质轻而易流动的液体如酒精或氯化锂，装满后再加热使液体膨胀而排去一部分，然后将开口端封闭或用玻璃塞塞住，待液体冷却后，管内即形成了一个被液体蒸气充塞的空间，这个空间称为水准气泡。,2024/9/23,19,2.2,水准测量的仪器和工具,在水准管上刻有,2mm,间隔的分划线。分划线与中间的,S,点成对称，,S,点称为水准管的,零点,，,零点附近无分划。,水准管水准轴,水准管零点与圆弧相切的切线,LL,称为水准管的水准轴。根据气泡在管内占有最高位置的特性，当气泡中点位于管子的零点位置时，称气泡居中，水准轴成水平位置。,2024/9/23,20,2.2,水准测量的仪器和工具,测量仪器上的水准管分划值，小的可达,2,，大者可达,2,5,。水准管的分划值与圆弧的半径,R,成反比；半径愈大分划值愈小。,水准管灵敏度,气泡准确而快速移居管中最高位置的能力，称为水准管的灵敏度,。,测量仪器上水准管的灵敏度须适合它的用途。用灵敏度较高的水准管可以更精确地控制仪器的某部分成水平位置或竖直位置；,但灵敏度愈高，置平愈费时间，所以水准管灵敏度应与仪器其他部分的精密情况相适应。,2024/9/23,21,2.2,水准测量的仪器和工具,圆水准器,圆水准器是将一圆柱形的玻璃盒子装嵌在金属的框内，盒内部是装满酒精或氯化锂后加热密封的。盒顶面的内壁磨成圆球形，顶面的中央画一小圆，其圆心,S,即为水准器的,零点,。,2024/9/23,22,2.2,水准测量的仪器和工具,圆水准器水准轴,连接零点,S,与球面的球心,O,的直线称为圆水准器的水准轴，用,LL,表示。,当气泡位于圆内中央位置时，圆水准器的水准轴即成竖直，这时切于零点的平面水平。,圆水准器的主要 用途是用它粗略置平仪器，故圆水准器的分划值制做得较水准管的分划值为大，其圆弧半径为,0.5,2m,。这样可使粗略置平的操作能迅速完成。,2024/9/23,23,2.2,水准测量的仪器和工具,符合水准器,在水准管上装有符合棱镜系统，当气泡两端影象符合一致时就表明气泡已经居中。此种水准器称符合水准器。,在判断两端气泡的符合程度时常会出现误差，而气泡不符合的程度是指两个端点之间的距离，它正好是距完全符合位置的两倍。因此，用符合水准器作业可使气泡居中的精度提高一倍。,2024/9/23,24,2.2,水准测量的仪器和工具,基座,基座的作用是支承仪器的上部 并通过连接螺旋使仪器与三脚架相连。它包括轴套、脚螺旋、三角形底板等，仪器竖轴插入轴套内。,2024/9/23,25,2.2,水准测量的仪器和工具,水准尺及附件,水准尺使用干燥木料或铝合金制成，一般长约,3,5m,，按其构造不同可分为折尺、塔尺、直尺等数种。,折尺可以对折，塔尺可以缩短，但用旧后的接头处容易损坏，影响尺长的精度，所以直尺精度较高。,2024/9/23,26,2.2,水准测量的仪器和工具,为使尺子不弯曲，其横剖面作成丁字型、槽型、工字型等。尺面每隔一厘米涂有黑白或红白相间的分格，每分米有数字注记。为倒象望远镜观测方便起见，注字常倒写。尺子底面钉以铁片，以防磨损。,作为转点用的尺垫（或称尺台）系用生铁铸成，一般为三角形，中央有一突起的圆顶，以便放置水准尺，下有三尖脚可以插入土中。,2024/9/23,27,2.2.3 DS,3,微倾式水准仪的操纵方法,基本操作步骤,安置仪器粗略整平照准目标精平视线读数,安置仪器,首先打开三脚架,安置三脚架要求高度适当、架头大致水平并牢固稳妥，,在山坡上应使三脚架的两脚在坡下一脚在坡上。,然后把水准仪用中心连接螺旋连接到三脚架上,取水准仪时必须握住仪器的坚固部位，并确认已牢固地连结在三脚架上之后才可放手。,2024/9/23,28,2.2.3 DS,3,微倾式水准仪的操纵方法,粗略整平,粗平工作是用脚螺旋将圆水准器的气泡导致居中。,方法如下,左手拇指法则。,用两手分别以相对方向转动两个脚螺旋，此时气泡移动方向与左手大拇指旋转时的移动方向相同，如图（,a,）所示,;,安置仪器,粗平,瞄准,精平,读数,2024/9/23,29,2.2.3 DS,3,微倾式水准仪的操纵方法,然后再转动第三个脚螺旋使气泡居中，见图（,b,）,;,实际操作时可以不转动第三个脚螺旋，而以相同方向同样速度转动原来的两个脚螺旋使气泡居中，如图（,c,）所示。在操作熟练以后，不必将气泡的移动分解为两步，而可以转动两个脚螺旋直接导致气泡居中。,三点确定一平面！,安置仪器,粗平,瞄准,精平,读数,2024/9/23,30,2.2.3 DS,3,微倾式水准仪的操纵方法,照准目标,先用准星器粗瞄，再用微动螺旋精瞄,使十字丝竖丝照准水准尺,注意消除视差,视差,当望远镜瞄准目标后，眼睛在目镜处上下左右作少量的移动，发现十字丝和目标有着相对的运动，这种现象称为视差。测量作业不允许存在视差。,原因,目标通过物镜之后的象没有与十字丝分划板重合。,反复交替调节目镜和物镜对光螺旋，直至水准尺的像准确落在十字丝分划板上。,安置仪器,粗平,瞄准,精平,读数,2024/9/23,31,2.2.3 DS,3,微倾式水准仪的操纵方法,视差产生示意图,安置仪器,粗平,瞄准,精平,读数,2024/9/23,32,2.2.3 DS,3,微倾式水准仪的操纵方法,精平,调节微倾螺旋，使水准管气泡成像抛物线符合,注意,自动安平水准仪（,Compensator Level,）不需进行精平,安置仪器,粗平,瞄准,精平,读数,2024/9/23,33,2.2.3 DS,3,微倾式水准仪的操纵方法,读数,仪器已经精平后即可在水准尺上读数。,一般习惯上是报四个数字，即,米、分米、厘米、毫米,，并且以毫米为单位。,例如,1.367m,或读,1367,四个字，,2.000m,或读,2000,，,0.068m,或读,0068,。,规律,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，即从下往上读。,安置仪器,粗平,瞄准,精平,读数,2024/9/23,34,2.2.3 DS,3,微倾式水准仪的操纵方法,b,6.252,1.477,0.725,a,c,安置仪器,粗平,瞄准,精平,读数,2024/9/23,35,2.2.4,自动安平水准仪,2024/9/23,36,2.2.4,自动安平水准仪,特点,相对微倾式水准仪增加了一组棱镜，可以保证仪器在大致水平的情况下提供一条水平视线,使用方法,首先将圆水准器气泡居中，然后瞄准水准尺，等待,2,4,秒后，即可进行读数。,有的自动安平水准仪配有一个补偿器检查按钮，每次读数前按一下该按钮，确认补偿器能正常作用再读数。,2024/9/23,37,2.2.4,自动安平水准仪,2024/9/23,38,2.3,普通水准测量,水准点（,Bench Mark,）,水准测量的主要目的是测出一系列点的高程，通常称这些点为水准点，常用,BM,表示。,我国水准点的高程是从,青岛水准原点,起算的。,分类,按精度和作用不同,国家级水准点,埋设规定形式的永久性标志，满足长期建设需要。,普通水准点,根据需要做成永久性标志或临时性标志。,中国水准零点标志地下旱井内的“零点”石球。同位于青岛观象山的“水准原点”比较计算，该石球的顶点高度为海拔,0,米。,2024/9/23,39,2.3,普通水准测量,国家级,永久水准点,由钢筋混凝土或条石制成，埋于冻土层之下，顶部嵌入金属半球状标志。,城市或矿区也可将金属标志埋设在稳定的建筑物墙角上，称为,墙上水准点,（,P18-,图,2-19,）,。,临时性,水准点可选用地面上坚硬的地物点或用大木桩打入土中，在桩顶钉一铁钉。,绘制,点之记,！,临,2,点之记,砖,13.3m,12.1m,4.8m,工人宿舍,2024/9/23,40,2.3,普通水准测量,水准点标识样图,2024/9/23,41,2.3.2,施测方法,确定测量路线,水准路线；,种类,附和水准路线；闭合水准路线；支水准路线,分段,将整条路线按照一定的长度进行分段；,安置仪器，测量，成果记入,水准测量手薄,；,测量成果计算,（,P19,表,2-1,）,2024/9/23,42,2.3.2,施测方法,若,A,，,B,两点的高差较大或间距较远，安置一次仪器无法直接测定两点高差，则需连续多次安置仪器进行测量。,2024/9/23,43,2.3.2,施测方法,中间的这些过渡点称为,转点,（,Turning Point,） ，常用,TP,表示，并用下标表示转点号。,利用水准仪分别测定各段的高差，最后将各段高差进行累加，则得到,AB,两点之间高差。,将各式进行累加,计算检核公式,2024/9/23,44,2.3.2,施测方法,水准测量的检核与成果计算,计算检核,计算检核的目的是及时检核记录手簿中的高差和高程计算中是否有错误。,缺陷,计算检核只能检查高差计算的正确性，并不能检查因观测、记录原因导致的高差错误。,因此，对每一站的高差还需进行,测站检核,。,2024/9/23,45,2.3.2,施测方法,测站检核,测站检核的目的是及时发现和纠正施测过程中因观测、读数、记录等原因导致的高差错误。,为保证每个测站观测高差的正确性，必须进行测站检核。,测站检核的方法分为,双仪高法,变动水准仪视线高度重新测量检验第一次成果。,双面尺法,利用水准尺红、黑面尺底零点不同进行的检验。,2024/9/23,46,2.3.2,施测方法,变动仪器高法,在同一测站上，改变仪器高度在,10cm,以上，两次测定高差。若两次测得高差之差在允许范围内（,四等水准测量为,5mm,等外水准测量为,6mm,),，则取其平均值作为该站高差。,BM,TP,1,例如,第一次测得高差：,h,1,=1 .236,第二次测得高差：,h,2,=1.238,两次高差之差为,2mm,，则,该站平均高差为：,h,=1.237m,2024/9/23,47,2.3.2,施测方法,双面尺法,仪器高度不变，读取每一根双面尺的黑面与红面的读数，分别计算双面尺的,黑面,与,红面,读数之差及两个黑面尺的高差,h,黑,与两个红面尺的高差,h,红,，若同一水准尺红面与黑面（加常数后）之差在,3mm,以内，且黑面尺高差,h,黑,与红面尺高差,h,红,之差不超过,土,5mm,，则取黑、红面高差平均值作为该站测得的高差值。,每次读数时均应使符合水准气泡严密吻合,。,2024/9/23,48,0.013m,49,47,48,红面尺的尺底为,4.687,米,或,4.787,米起算,00,01,正像水准尺（正像水准仪使用）,黑面尺的尺底为,0,米起算,48,2024/9/23,49,0.013m,47,48,01,48,49,00,黑面尺的尺底为,0,米起算,红面尺的尺底为,4.687,米,或,4.787,米起算,倒像水准尺（倒像水准仪使用）,2024/9/23,50,2.3.2,施测方法,例如,A,尺的黑面和红面读数分别为,1.688,和,6.374m,，,B,尺为,1.359,和,6.147m,。求,A,、,B,两点的高差为。,A,B,h,AB,K,1,=4.687,K,2,=4.787,解,黑面尺高差：,h,AB1,=1.688-1.359=+0.329(m),红面尺高差：,h,AB2,=6.374-6.147=0.227(m),由于,A,尺的,K,比,B,尺的,K,小,0.1m,，因此，红面尺的高差为：,h,AB2,=0.227+0.1=0.327(m),注意,当后视尺常数,K,1,小于前视尺常数时,K,2,时，红面尺高差要加,0.1m,，反之要减,0.1m,。,h,AB,=(0.329+0.327)/2=0.328(m),6.374-,（,1.688+4.687,）,= -0.001m,6.147-,（,1.359+4.787,）,= 0.001m,2024/9/23,51,2.3.2,施测方法,路线检核,为防止测量过程中，转点高程测量结果的误差，需对整条线路的测量结果进行检核,附合水准路线,从一高程已知点,BM,A,出发，经过一系列未知高程点，附合到另一高程已知点,BM,B,构成的路线。,例如：,BM1123 BM2,1,2,3,BM2,89.655,BM1,88 .363,2024/9/23,52,2.3.2,施测方法,应保证各段高差总和,f,h,与,A,，,B,两点的已知高差在允许的误差范围,f,h,容,之内。,f,h,高差闭合差,f,h,= ,h,测,-,（,H,终,- H,始,）,普通水准测量闭合差容许值,铁路线路水准测量容许闭合差,其中，,L,为水准线路长度，单位,km,；,n,为测站数。,适用较平坦地区,适用丘陵或山区,适用较平坦地区,适用丘陵或山区,2024/9/23,53,2.3.2,施测方法,闭合差的调整,在同一条水准路线上，假设观测条件是相同的，可认为,各站产生的误差机会相同,，故应将闭合差按与测站数（或距离）成正比并反符号分配的原则进行调整。,每一测段的调整值称为改正数，,表示。,改正数与闭合差的符号是相反的，而其数值的总和与闭合差相等。,闭合差的调整方法：按与距离或测站数成正比例、反符号分配。,2024/9/23,54,2.3.2,施测方法,计算改正后高差,h,i,改,h,i,i,高差观测值加上高差改正数，即得改正后的高差,h,改,H,1,H,BM1,h,1,改,H,2,H,1,h,2,改,H,3,H,2,h,3,改,H,BM5,H,3,h,4,改,已知高程（,校核,）,1,2,3,BM2,89.655,BM1,88 .363,2024/9/23,55,2.3.2,施测方法,附合水准路线计算实例,某水准测量路线如下，对实测数据进行检核并计算各转点高程。,1,2,3,4,个测站,0.7km,4,个测站,0.4km,5,个测站,0.6km,6,个测站,0.75km,h,1,h,2,h,3,h,4,BMA,48.531m,BMB,46.975m,2024/9/23,56,测段编号,点名,距离,(km),测站数,实测高差,(m),改正数,(m),改正后高差,(m),高程,(m),1,2,3,4,5,6,7=5+6,8,1,2,3,4,辅助计算,B,3,2,1,A,0.75,0.6,0.4,0.7,6,5,4,4,-0.951,-0.351,+0.212,-0.447,-1.537,19,2.45,-0.006,-0.005,-0.004,-0.004,-0.957,-0.356,+0.208,-0.451,-1.556,-0.019,46.975,47.932,48.288,48.080,48.531,1,2,3,4,个测站,0.7km,4,个测站,0.4km,5,个测站,0.6km,6,个测站,0.75km,h,1,h,2,h,3,h,4,BMA,48.531m,BMB,46.975m,2024/9/23,57,2.3.2,施测方法,闭合水准路线,从一已知水准点（,BM,A,）出发，沿一条环形路线进行水准测量，测定沿线若干水准点（,A,，,B,，,C,）的高程，最后闭合到起始水准点（,BM,A,） 。,BM,86.668,A,B,C,理论上，闭合差为零！,f,h,= ,h,测,-,（,H,终,- H,始,）,由于：,H,终,= H,始,因此：,f,h,= ,h,测,闭合差容许值与符合水准线路要求相同。,2024/9/23,58,h,4,= + 1.732m,h,3,= - 2.852m,n,2,=14,站,n,1,=24,站,2.3.2,施测方法,闭合水准路线的计算,BM,88.686,1,2,3,n,3,=16,站,n,4,=10,站,h,1,=+3.820m,h,2,= - 2.716m,2024/9/23,59,2.3.2,施测方法,计算步骤如下,填写观测数据于表相应栏中,测段编号,点名,测站数,实测高差,(m),改正数,(m),改正后高差,(m),高程,(m),1,2,3,4,5,6=4+5,7=7+6,1,2,3,4,1,2,3,BM,BM,24 14 16 10,64,+3.820,-2.716,-2.852,+1.732,-0.016,h4= - 1.732m,h,3,= - 2.852m,n,2,=14,n,1,=24,BM,88.686,1,2,3,n,3,=16,n,4,=10,h,1,=+3.820m,h,2,= - 2.716m,2024/9/23,60,2.3.2,施测方法,高差闭合差的计算,f,h,=,h,测,-,（,H,终,- H,始,）,= ,h,测,=-0.016m,高差闭合差容许值,f,h,容,=12 ,n,=1264= 96 mm,f,h,f,h,容,，观测结果合格,闭合差的调整,按测站,v,i,= -,f,h,/ n = +16/64 =+0.25mm,计算各段改正数,i,=( -,f,h,/ n),n,i,第一段：,1,=,0.25,24 =+6 mm,其他各段：,2,=,0.25,14=+,3.5,mm,；,3,=,0.,25,16,=+,4,mm,；,4,=,0.,25,1,0,=+,2.5,mm,h4= - 1.732m,h,3,= - 2.852m,n,2,=14,n,1,=24,BM,88.686,1,2,3,n,3,=16,n,4,=10,h,1,=+3.820m,h,2,= - 2.716m,2024/9/23,61,2.3.2,施测方法,将以上各改正数填于第,5,栏中，检核：,=-,f,h,h4= - 1.732m,h,3,= - 2.852m,n,2,=14,站,n,1,=24,站,BM,88.686,1,2,3,n,3,=16,站,n,4,=10,站,h,1,=+3.820m,h,2,= - 2.716m,测段编号,点名,测站数,实测高差,(m),改正数,(m),改正后高差,(m),高程,(m),1,2,3,4,5,6=4+5,7=7+6,1,2,3,4,1,2,3,BM,BM,24 14 16 10,64,+3.820,-2.716,-2.852,+1.732,-0.016,+0.006,0.0035,+0.004,0.0025,+0.016,+3.826,-2.712,-2.848,+1.734,0,2024/9/23,62,2.3.2,施测方法,待定点高程计算,根据,BM,点的高程和各段改正后的高差推算各待定点高程：,H,1,=H,BM,+h,1,改,= 88.686+3.826=92.512m,H,2,=H,1,+h,2,改,=92.512+(-2.712)=89.800m,H,3,=H,2,+h,3,改,=89.800-2.848=86.952m,检核：,H,BM,=H,3,+h,4,改,=86.952+1.734=88.686,计算无误。,将上述计算结果填入成果计算表。,2024/9/23,63,2.3.2,施测方法,测段编号,点名,测站数,实测高差,(m),改正数,(m),改正后高差,(m),高程,(m),1,2,3,4,5,6=4+5,7=7+6,1,2,3,4,1,2,3,BM,BM,24 14 16 10,64,+3.820,-2.716,-2.852,+1.732,-0.016,+0.006,+0.004,+0.004,+0.002,+0.016,+3.826,-2.712,-2.848,+1.734,0,88.686,92.512,89.800,86.952,88.686,闭合水准路线成果计算表,2024/9/23,64,2.3.2,施测方法,支水准线路,从一已知水准点（,BMA,）出发，测定沿线若干水准点（,A,，,B,，,C,）的高程，最后没有,连测,到已知高程的水准点。,为了对测量成果进行检核，并提高成果的精度，单一水准支线必须进行,往返,测量。,同一支水准线路，往、返测高差的绝对值应相等，但符号相反，,把往返高差的代数和称为闭合差。,闭合差允许值与附合水准线路相同。,2024/9/23,65,2.3.2,施测方法,BM1,88 .363,BM2,89.655,1,2,3,G,2,G,1,支水准路线示意图,2024/9/23,66,2.3.2,施测方法,支水准路线成果计算实例,计算未知点,A,的高程。,h,1,h,2,h,3,h,4,h,AB,1,2,3,4,1 .467 1.124,1.385 1.274,1.560 1.335,1.438 1.623,TP,1,TP,2,TP,3,A,BM,88.668,2024/9/23,67,h,1,h,2,h,3,h,4,h,AB,1,2,3,4,1 .467 1.124,1.385 1.274,1.560 1.335,1.438 1.623,TP,1,TP,2,TP,3,A,BM,88.668,测站,测点,水准尺读数,高差,(m),高程,(m),备注,后视,(a),前视,(b),+,-,1,BM,TP1,2,TP1,TP2,3,TP2,TP3,4,TP3,A,计算校核,1.467,1.124,1.385,1.274,1.560,1.335,1.438,1.623,0.343,0.111,0.225,0.185,88.668,87.011,87.122,87.347,87.162,水准测量手簿,a=5.850,b=5.356,a- b=+0.494,+0.679,-0.185,h=0.494,H,A,- H,BM,=87.162-86.668=+0.494,2024/9/23,68,2.3.2,施测方法,练习,下图为一条等外水准路线的外业成果注记图，试进行高差闭合差的计算、调整和高程计算。,A,78 .366,B,85.886,n,1,=13,站,n,2=,=15,站,n,3,=8,站,h,1,=3.438m,h,2=,=9.663m,h,3,=-5.545m,1,2,2024/9/23,69,2.3.4,水准测量的误差,水准测量的误差主要来自三方面,由于仪器在构造上的不完善；,操作中因观测者感官灵敏度的限制；,受作业环境的影响。,分别称为,仪器误差；,观测误差；,外界条件影响的误差。,2024/9/23,70,2.3.4,水准测量的误差,仪器误差,仪器校正后的残余误差,望远镜的视准轴与水准管的水准轴不平行，当水准管水平的时候，望远镜并不水平，由此产生的误差称为,i,角误差。,只要将水准仪安置在距离前后视距相等处，即可消除该误差。,i,角,l,1,l,2,2024/9/23,71,2.3.4,水准测量的误差,水准尺误差,尺长误差、分划误差和尺底零点误差。,观测前应用精密钢尺检定。,观测误差,仪器整平误差（,水准管气泡居中误差,）,采用符合水准器，气泡的居中精度会提高一倍。,由于符合水准器的灵敏度高，因此每次观测时一定要在气泡居中后立即进行读数。,2024/9/23,72,2.3.4,水准测量的误差,读数误差（估读误差）,观测人员读数时用十字丝在厘米间隔内估读毫米数的误差与人眼的分辨能力、望远镜的放大倍率及视线的长度有关，,因此，视线长度不宜超过,100m,。,采用精度越高（望远镜放大率高）的水准仪，视线的长度越短，产生的误差越小。,视差的影响,十字丝平面与水准尺影像不重合。,反复调节物镜和目镜调焦螺旋，直至两像重合。,水准尺倾斜误差,水准尺倾斜将使得尺上的读数增大而产生误差，而且倾角相同的时候，视线越高，产生的误差越大。,a,b,2024/9/23,73,2.3.4,水准测量的误差,外界条件的影响,仪器及尺垫下沉引起的误差,仪器下沉产生的误差，如果下沉的速度是均匀的，则可采用“,后前前后,”的观测顺序来减弱该项误差的影响。,尺垫下沉引起的误差则应采用往返测取平均值的方法消除或减弱。,2024/9/23,74,2.3.4,水准测量的误差,地球曲率及大地折光的影响,小范围测量的时候采用水平面代替大地水准面产生的误差；,地面上的空气不均匀，视线通过不同的介质将产生折射；,观测时使前后的视距相等则可以消除或减弱该项误差。,温度、风力及雾的影响,水准管受热不均、气泡将向温度高的地方移动；,风力作用下，水准仪会产生倾斜。,2024/9/23,75,2.4,精密水准仪与水准尺,精,密,水,准,尺,2024/9/23,76,2.4,精密水准仪与水准尺,精密水准仪,精密水准仪与一般水准仪比较，其特点是能够精密地整平视线和精确地读取读数。,水准器具有较高的灵敏度。,如,DS,1,水准仪的管水准器,值为,10/2mm,。,望远镜具有良好的光学性能。,如,DS,1,水准仪望远镜的放大倍数为,38,倍，望远镜的有效孔径,47mm,，视场亮度较高。十字丝的中丝刻成楔形，能较精确地瞄准水准尺的分划。,2024/9/23,77,2.4,精密水准仪与水准尺,具有光学测微装置。,可直接读取水准尺一个分格,(1cm,或,5cm),的,1/100,单位,(0.01mm,或,0.05mm),，提高读数精度。,视准轴与水准轴之间的联系相对稳定。,精密水准仪均采用钢构件，并且密封起来，受温度变化影响小。,2024/9/23,78,2.4,精密水准仪与水准尺,精密水准尺,精密水准尺是在木质尺身的槽内，安有一根铟瓦合金带。带上标有刻划，数字注在木尺上。,精,密,水,准,尺,2024/9/23,79,2.4,精密水准仪与水准尺,精密水准仪的操作方法,精密水准仪的操作方法与一般水准仪基本相同，只是读数方法有些差异。,在水准仪精平后，十字丝中丝往往不恰好对准水准尺上某一整分划线，这时就要转动测微轮使视线上、下平行移动，十字丝的楔形丝正好夹住一个整分划线，被夹住的分划线读数为,m,、,dm,、,cm,。此时视线上下平移的距离则由测微器读数窗中读出,mm,。,2024/9/23,80,楔型丝,测微器,读数窗,水准器,视窗,读数：,197150,2024/9/23,81,2.5,电子水准仪,莱卡,DNA03,电子水准仪,2024/9/23,82,2.5,电子水准仪,电子水准仪的主要优点,操作简洁，自动观测和记录，并且能够立即用数字显示测量结果。,观测速度快，整个观测过程可在几秒内完成，大大减小观测错误和误差。,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。,2024/9/23,83,2.5,电子水准仪,电子水准仪的观测精度,电子水准仪的观测精度高，如瑞士徕卡公司开发的,NA2000,型电子水准仪的分辨力为,0.1mm,，每千米往返测得高差中数的偶然中误差为,2.0mm,；,NA3003,型电子水准仪的分辨力为,0.01mm,，每千米往返测得高差中数的偶然中误差为,0.4mm,。,2024/9/23,84,本章小结,水准测量是利用水准仪提供的水平视线来直接测定地面上各点间的高差，然后根据其中一点的高程推算出其他各点的高程。,高差,h,AB,a,-,b,，下角,AB,表示,A,点测向,B,点，,a,为,A,尺上的读数即,后视读数,，,b,为,B,尺上的读数即,前视读数,，所以高差具有正、负性,(,方向性,),；,弄清下述一些基本概念：,视准轴、望远镜放大率、水准轴、水准管分划值、视差等,2024/9/23,85,本章小结,水准管的作用在于保证视线成,水平位置,，圆水准器的作用在于保证竖铀成,竖直位置,；,安置水准仪时，必须要使架头大致与观测者身高相适应,要掌握以左手大拇指为准的调节脚螺旋使圆水准器居中的方法；,读数时一定要消除视差，并使水准管气泡居中；,2024/9/23,86,本章小结,在实际工作中，由于两点相距较远或高差较大时，必须安置若干次仪器才能测得两点间的高差，这是一个测站上工作的重复连续运用，所以其特点是工作的连续性。,转点在水准测量中用来传递高程的点，通常不必求该点高程，其上要放尺垫固定。转点的特点是既有前视读数，又有后视读数，它有关全局，所以要选择坚实的地方。,2024/9/23,87,本章小结,测量工作一般都在规定的记录表格上如实地反映出测、算过程和结果，表格中有计算校核，,a,一,b,h,，这只说明计算无误，但不能反映测量成果的优劣。,外业结束后，进行高差闭合差的计算，在限差允许的范围内，即按水准路线长度或测站数进行调整，,若超过限差，必须重测,。,高差改正后，可根据已知点高程算出其它各欲求点的高程。,2024/9/23,88,本章小结,水准测量时，将仪器放在距前、后视距离相等处的目的在于消除,地球曲率,、,大气折光,的影响和,视准轴不平行于水准管轴,残余误差的影响；,在正式作业前，必须将仪器进行全面检查、检验和校正，其中水准轴平行视准轴的检验与校正是主要条件，这样才能保证提供一条水平的视线。,在测量中要注意分析各种误差产生的原因，采取一定的办法进行消除或减弱，这样保证测量的精度。,2024/9/23,89,本章结束,2024/9/23,90,h=+1.638m,L,4,=0.95km,h,2,= -1.420m,L,2,=0.75km,h,1,= -1.999m,L,1,=1.10km,L,2,=0.75km,h,3,= +1.825m,L,3,=1.20km,1,2,3,BM,A,检核该测量成果,2024/9/23,91,闭合水准路线高差闭合差调整与高程计算表,点,号,距,离,(km),高差观测值,(m),高差改正数,(m),改正后高差,(m),高,程,(m),备,注,BM,5,1.10,1.999,0.012,2.011,37.141,BM,5,为己知,高程点,1,35.130,0.75,1.420,0.008,1.428,2,33.702,1.20,十,1.825,0.013,十,1.812,3,35.514,0.95,十,1.638,0.011,1.627,BM,5,37.141,4.00,十,0.044,0.044,0,计算路线闭合差,f,h,f,h,h,测,+44mm,f,h,允,80mm,可见,f,h,f,h,允,，说明该成果符合要求。,2024/9/23,92,