1、2012年7月一、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
2、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
3、测量原理高差高差=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-b1.1.21.1.2 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-bhAB1.2水准面曲率（地
4、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。2.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2.1.12.1.1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
5、丝横丝望远镜的十字丝望远镜的十字丝视距丝视距丝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。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）。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。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，称为目镜调焦目镜调焦。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。移动调焦镜称为移动调焦镜称为物镜调焦。物镜调焦。n视差：如果目标象没
6、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。这种现象称为这种现象称为视差视差。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。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；
7、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。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n水准器分圆形和管形两种n管水准器是个玻璃容器，其纵剖面上内侧呈圆弧形。刻划线对称中点处的切线就是水准管轴。“气泡居中”即水准管轴水平。n圆水准器是个玻璃容器，上面有同心圆的刻划。上盖的内表面是圆球形，同心圆圆心处的曲率半径就是圆水准器的轴。“气泡居中”即水准器
8、的轴垂直。n水准管的精度：n管子内壁光滑，液体与内壁的附着力小，则气泡对倾斜反映的灵敏度高n曲率半径大，格值小则精度高n气泡长，两端清晰，读数误差小则精度高格值格值是相邻分划线之间的弧所对的圆心角。水准管圆弧2mm所对的圆心角称为水准管分划值。气泡中心偏移零点2mm，轴线所倾斜的角值，称为圆水准器的分划值n符合棱镜系统符合棱镜系统把水准气泡两端成象在一起便于观察。n若直接用肉眼观察则n因为玻璃有厚度，斜视时会产生视差n要同时观察气泡的两端才能判断气泡是否居中n用符合棱镜系统符合棱镜系统观察，可以避免上述缺点。判断“气泡居中”的精度约可提高一倍。10)(521tttmm符合棱镜系统的精度：为气泡
9、的格值肉眼观察的精度：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。零点差零点差二.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左手大拇指
10、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bc瞄准与读数 a0708070862266226147114713.1水准点和水准线路水准点和水准线路3.1.1水准点（水准点（Bench Mark）为为了统一全国的高程系统和满足各种测量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1.永久性、临时性永久性、临时性（与转点的
11、区别与转点的区别）2.点之记：点之记：图、编号、高程图、编号、高程2.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.ATBM1TBM21.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
12、前进方向1.1341.677TP1h1=-0.5433.2.1普通水准测量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a1b1a2b2h
13、1=a1-b1h2=a2-b2h1-h2f=5mm测站检核测站水准尺读数点号后尺前尺高差(h)平均高差 改正后高差高 程（H）1A113410.0001011TP.11677-0.5431554-0.543-0.543TP.1 14441624TP.21324+0.12021508+0.116+0.118水准测量记录（两次仪器高法）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
14、）后前前后（黑、黑、红、红）（2）后后前前（黑、红、黑、红）测站检核水准测量记录（双面尺法）Fh=20mmFh=6 n mmL平地：（）山地：（）Fh=30mmL平地：（）ii=-=-hihifVLLfVnn7.1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
15、返各一次往一次20L6n五等15-DS3单面往返各一次往一次30L-387.2水准测量所使用的仪器及水准尺，应符合下列规定：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“。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。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。397.3水准观测的主要技术要求：407.4水准测量数据处理各等级水准网，应按最小二乘法进行平差并计算每千米高差全中误差。高程成果的取值，二等水准应精确至01mm，三、四、
16、五等水准应精确至1mm。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。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导线测量规范导线前进方向导线前进方向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
17、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注意：注意：改正数与闭合改正数与闭合差反号差反号理论理论iofn180)2(nfv vii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180nmiBAEFaaEFEFfaa180,11,左iiiiiaa180,11,右iiiiiaa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:APAPAPAPAPAPDyDxaasincos)(10
18、为导线边数nnf)(16为导线边数nnf22yxSfff城市一级导线14000/1/1SSfDDfKyfxfyx终终yyfxxfyxiyyiixxiDDfvDDfvyiiiixiiiivyyyvxxx11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54等级等级导线导线长度长度km平均平均边长边长km测角测角中误中误差差（“）测距测距中误中误差差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方位角闭角闭合差合差（“）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9
19、1.52.5181/8000046-5n1/35000一级40.55151/30000-2410n1/15000二级2.40.258151/14000-1316n1/10000三级1.20.112151/7000-1224n1/5000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。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。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：加密网可采用单一附合导线或结点导线
20、网形式。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。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：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。仪器或反光镜的对中误差不应大于2mm。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。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。563.4测距作业，应符合以下规定：测站对中误差和反光镜对中误差不应大于2mm。当观测数据超限时，应重测整个测回，如观测数据出现分
21、群时，应分析原因，采取相应措施重新观测。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：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。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。ssfSSfK/1XOX x理 Y理 x测 y测CyxfffCB22yxsfff ssfSSfK/1ixXiDDfViyyiDDfV左左角
22、角 增增量量计计算算值值 改改正正后后增增量量 坐坐 标标 点点号号 观观测测值值 改改正正后后值值 坐坐 标标 方方位位角角 边边长长 D D （m m）x x y y x x y y x x y y 点号 A A A 4 43 3 1 17 7 1 12 2 B B -1 12 2 1 17 79 9 4 46 6 0 00 0 1 17 79 9 4 45 5 4 48 8 1 12 23 30 08 88 8 6 67 73 34 45 5 B 4 43 3 0 03 3 0 00 0 2 24 48 8.1 15 5 -5 5 +1 18 81 1.3 34 4 +7 7 +1 16
23、 69 9.4 40 0 +1 18 81 1.2 29 9 +1 16 69 9.4 47 7 1 1 -1 12 2 1 18 81 1 3 37 7 3 30 0 1 18 81 1 3 37 7 1 18 8 1 14 41 12 21 17 7 8 84 42 29 92 2 1 4 44 4 4 40 0 1 18 8 3 32 28 8.2 21 1 -7 7 +2 23 33 3.4 41 1 +1 10 0 +2 23 30 0.7 75 5 +2 23 33 3.3 34 4 +2 23 30 0.8 85 5 2 2 -1 12 2 1 16 66 6 1 16 6 0
24、00 0 1 16 66 6 1 15 5 4 48 8 1 16 64 45 55 51 1 1 10 07 73 37 77 7 2 3 30 0 5 56 6 0 06 6 4 41 17 7.0 05 5 -8 8 +3 35 57 7.7 73 3 +1 12 2 2 21 14 4.3 39 9 +3 35 57 7.6 65 5 +2 21 14 4.5 51 1 3 3 -1 12 2 1 17 78 8 4 47 7 0 00 0 1 17 78 8 4 46 6 4 48 8 2 20 00 03 31 16 6 1 12 28 88 82 28 8 3 2 29 9 4
25、42 2 5 54 4 1 18 88 8.3 37 7 -4 4 +1 16 63 3.6 60 0 +6 6 +9 93 3.3 37 7 +1 16 63 3.5 56 6 +9 93 3.4 43 3 4 4 -1 12 2 1 15 55 5 0 05 5 3 30 0 1 15 55 5 0 05 5 1 18 8 2 21 16 66 67 72 2 1 13 38 81 17 71 1 4 4 4 4 48 8 1 12 2 2 29 94 4.8 88 8 -6 6 2 29 93 3.8 84 4 +9 9 2 24 4.6 69 9 +2 29 93 3.7 78 8 +
26、2 24 4.7 78 8 C C -1 12 2 1 17 79 9 2 28 8 0 00 0 1 17 79 9 2 27 7 4 48 8 2 24 46 60 05 50 0 1 14 40 06 64 49 9 C 4 4 1 16 6 0 00 0 D D D 1 10 04 41 1 0 00 0 0 00 0 1 10 04 40 0 5 58 8 4 48 8 1 14 47 76 6.6 66 6 +1 12 22 29 9.9 92 2 +7 73 32 2.6 60 0 BCC43212134CBCBLLCBCBCBCBRyyxx，导线边长真假长度比：方位角差，aa,
27、1 1、先假定坐标方位角、先假定坐标方位角XABA BB 1左 1123右 1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。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,ABP图 aPBCAABP图 b图 c P C AB1122AB xAPyAPAP PXYOAPAPxxxAPAPyyyAPAPAPDxxacosAPAPAPDyyasin)
28、sin(sinaABAPDDBPBPBPDxxacosBPBPBPDyyasin检核计算aAB xAPyAPAP PXYOaactgctgyyctgxctgxxABBAP)(aactgctgxxctgyctgyyABBAP)(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120aaP A B p pP PABCPCBACCBBAAPPPPxPxPxPx CBACCBBAAPPPPyPyPyPy actgActgPA1 ACACABABACABxxyyarctgxxyyarctgAaa ctgBctgPB1 BABABCBCBABCxxyyarctgxxyyarctgBaa ctgCctgPC1 CACACBCBCACBxxyyarctgxxyyarctgCaa ABCPPABC1122P21ABABSabSaA2cos222AABAPaaAPAPaxxacosAPAPayyasinABPabSAB22)(CPCPPCyyxxS
