第四章：水准测量

Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,Company Logo,*,Click to edit Master title style,第四章：水准测量,公共管理学院,齐志国,水准测量,水准测量原理与仪器操作,普通水准测量实施及成果整理,Company Logo,水准测量,高程测量概念,（,Height Measurement,）,根据已知点高程，测定该点与未知点的高差，然后计算出未知点的高程的方法。,Company Logo,水准测量,高程测量的方法分类,1,、水准测量,(leveling),2,、三角高程测量,(trigonometric leveling),3,、气压高程测量,(air pressure leveling),4,、,GPS,测量。,(GPS leveling),Company Logo,水准测量,三角测量的原理,Company Logo,水准测量原理与仪器操作,第一节：,水准测量原理与仪器操作,一,.,基本原理,利用水准仪提供,的“水平视线”，测量两,点间高差，从而由已知,点高程推算出未知点,高程。,大地水准面,h,AB,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,Company Logo,A,后视点,a,后视读数,B,前视点,b,前视读数,1,、,A,、,B,两点间高差,2.B,点的高程,3.,视线高程,大地水准面,h,AB,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,水准测量原理与仪器操作,Company Logo,h,AB,=h,1,+h,2,+,+,h,n,=(,a,1,-b,1,)+(a,2,-b,2,)+,+(a,n,-b,n,),=,a-,b,4.,转点,TP(turning,point),的概念,若,A,、,B,两点间布设一些过渡点（转点）,1,、,2,、,3,，将其分为,n,段，则用水准仪分别测得各段高差为,h,1,，,h,2,h,n,，则有：,水准测量原理与仪器操作,Company Logo,1,、望远镜,(telescope),物镜,目镜,十字丝（上、中、下丝）,三个部分组成。,二,.,水准测量的仪器与工具,（,一）水准仪,(level),组成,Company Logo,圆水准器,(circular bubble),：用于整平。,水准管,(bubble tube),：用于精平。,特性：气泡始终向高处移动。,3,、基座,(,tribrach,),2,、水准器,(bubble),二,.,水准测量的仪器与工具,Company Logo,Company Logo,（二）水准尺,(leveling staff),主要有单面尺、双面尺和塔尺。,1,、尺面分划为,1cm,，每,10cm,处（,E,字形刻划的尖端）注有阿拉伯数字。,2,、双面尺的红面尺底刻划：一把为,4687mm,，另一把为,4787mm,。,（三）尺垫,(staff plate),放在转点上，以防水准尺下沉,。,Company Logo,三,.,水准仪的使用,操作程序：,粗平,瞄准,精平,读数,（一）粗平,调节脚螺旋，使圆水准气泡居中。,1,方法：,对向转动脚螺旋,1,、,2,使气泡移至,1,、,2,方向中间,转动脚螺旋,3,，使气泡居中。,三、水准仪的使用,Company Logo,图形：粗平的操作方法示意图,a,1,2,3,b,3,1,2,c,3,1,2,2,规律：,气泡移动方向与左手大拇指运动的方向一致,。,三、水准仪的使用,Company Logo,（二）瞄准,1,方法：,先用准星器粗瞄，再用微动螺旋精瞄。,2,视差：,概念：,眼睛在目镜端上下移动时，十字丝与目标像有相对运动。,产生原因：,目标像平面与十字丝平面不重合。,消除方法：,反复交替调节目镜和物镜对光螺旋,。,三、水准仪的使用,Company Logo,（三）精平,1,、方法：,如图所示，调节微倾螺旋，使水准管气泡成像抛物线符合。,2,、说明：自动安平水准仪（,compensator level,），不需进行精平。,三、水准仪的使用,Company Logo,（四）读数,精平后，用十字丝的中丝在水准尺上读数。,1,方法：,米、分米看尺面上的注记，厘米数尺面上的格数，毫米估读。,2,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。,Company Logo,图形：水准仪读数实例,水准仪读数实例,6.228,1.509,0.723,b,c,a,Company Logo,第二节,水准测量的实施与成果整理,一、水准路线,1,闭合水准路线,由已知点,BM1,已知点,BM1,2,附合水准路线,由已知点,BM1,已知点,BM2,3,支水准路线,由已知点,BM1,某一待定水准点,A,。,Company Logo,水准路线布设形式,3.,支水准路线,BM,1,2,4,1,BM,2,3,1.,闭合水准路线,2.,附合水准路线,BM1,BM2,1,2,3,Company Logo,水准点,:,水准点是水准测量方法求得高程的地面的地面标志点,水准点的分类,:,永久性水准点,临时性水准点,水准点编号,一般用,BM,开头,.,二、水准测量的实施,Company Logo,BMA,BMB,1.444,1.324,TP2,h,2,=+0.120,1.822,0.876,TP3,h,3,=+0.946,1.820,1.435,TP4,h,4,=+0.385,1.422,1.304,h,5,=+0.118,前进方向,1.134,1.677,TP1,h,1,=-0.543,（,1,）,水准仪安置在离前、后视距离大致相等之处。,（,2,）,为及时发现错误，通常采用,“,两次仪器高法,”,或,“,双面尺法,”,。两次仪器高法：高差之差,h,-h,5mm,二、水准测量的实施,Company Logo,水准测量中应该注意的事项：,1.,水准仪到后视水准尺的距离和水准仪到前视水准仪的距离必须大致相等。,2.,水准仪粗平后，先照准后视的水准尺再精平。,3.,水准仪转前视后必须先精平再读数。,4.,如果采取双面尺法，一般的观测顺序为“后前前后”（黑黑红红）或者,”,后后前前,”(,黑红黑红）,5.,水准测量的前视和后视时，不许进行调焦,二、水准测量的实施,Company Logo,水准测量的高程计算,:,高差的计算,:,hAB,=h1+h2+,+,hn,=(a1-b1)+(a2-b2)+,+(an-bn),=,a-,b,高程的计算,:,二、水准测量的实施,Company Logo,三、水准测量成果整理步骤,1,.,计算高差闭合差,故对于闭合水准路线，有：,对于附合水准路线，有：,Company Logo,2.,分配高差闭合差,（,1,）,计算高差闭合差的容许值,对于普通水准测量：,式中,，,f,h,容,高差闭合差限差，单位：,mm,；,L,水准路线长度，单位：,km,；,n,测站数,。,Company Logo,（,2,）,分配原则,按与距离,L,或测站数,n,成正比原则，将高差闭合差反号分配到各段高差上。,用改正后的高差和已知点的高程，来计算各待定点的高程。,3.,计算各待定点高程,Company Logo,如图按图根水准测量施测某附合水准路线观测成果略图。,BM,-,A,和,BM,-,B,为已知高程的水准点，图中箭头表示水准测量前进方向，路线上方的数字为测得的两点间的高差,(,以,m,为单位,),，路线下方数字为该段路线的长度,(,以,km,为单位,),，试计算待定点,1,、,2,、,3,点的高程。,举 例,Company Logo,第一步计算高差闭合差：,第二步计算限差：,故可进行闭合差分配,第三步计算每,km,改正数：,Company Logo,第四步计算各段高差改正数：,改正后高差,=,改正前高差,+,改正数,V,i,四舍五入后，使：,故有：,V,1,=-8,mm,，,V,2,=-11,mm,，,V,3,=-8,mm,，,V,4,=-10,mm,第五步计算各段改正后高差后，计算,1,、,2,、,3,各点的高程。,Company Logo,H,1,=,H,BM-A,+(,h,1,+,V,1,)=45.286+2.323=47.609(,m,),H,2,=,H,1,+(,h,2,+,V,2,)=47.509+2.802=50.411(,m,),H,3,=,H,2,+(,h,3,+,V,3,)=50.311-2.252=48.159(,m,),H,BM-B,=,H,3,+(,h,4,+,V,4,)=48.059+1.420=49.579(,m,),故可得：,Company Logo,第四节 水准测量的误差分析,一、仪器误差,1,视准轴与水准管轴不平行的误差,理论上要求使后、前视的距离正好相等,。,实际测量中根据不同等级的精度要求，对每一测站的后、前视距离之差和每一测段的后、前视距离的累计差规定一个限值。,Company Logo,2,水准尺误差,由于水准尺刻划不准确，尺长变化、弯曲等影响。,水准尺需经过检验才能使用。对水准尺的零点差，可在一测段中使测站数为偶数的方法予以消除。,二、观测误差,1,精平误差,水准管气泡偏离中心,0.5,格，则引起的读数误差可达,5mm,。,第四节 水准测量的误差分析,Company Logo,2,调焦误差,在观测时，若在照准后、前尺时均调焦，必然使在前、后尺读数时,i,角高度不一致，从而引起读数误差。前后视距相等时可避免在一站中重复调焦。,3,估读误差,视线长度影响较大，对不同等级水准测量时的视线均作了规定。,第四节 水准测量的误差分析,Company Logo,4,水准尺倾斜误差,三、外界环境的影响,1,水准仪水准尺下沉误差,采用“后,前,前,后,”,的观测程序可以削弱误差的影响。,踩实，往返观测的办法。,第四节 水准测量的误差分析,Company Logo,2,大气折光的影响,视线在大气中穿过时，会受到大气折光影响。一般视线离地面越近，光线的折射也就越大。观测时应尽量使视线保持一定高度，一般规定视线须高出地面,0.3 m,，可减少大气折光的影响。,3,日照及风力引起的误差,第四节 水准测量的误差分析,Company Logo,Thank You!,