1、高程测量测量地面点高程 方法水准测量、三角高程测量 GPS高程测量、气压高程测量 水准测量精度最高 第2章 水准测量 2.1 水准测量原理水准测量原理 水准仪水平视线，水平视线在标尺读数 水准测量方向AB A尺后视尺， a后视读数 B尺前视尺， b前视读数 AB高差 hAB=ab A点高程HA已知， 求出B点高程 HB= HA + hAB 视线高程 Hi= HA +a B点高程 HB= Hi b 常用于施工测量，放样点的高程 A，B两点相距较远时，连续水准测量 中间设置转点(TP)，放置尺垫 h1=a1b1, h2=a2b2, h3=a3b3，, hn=anbn hAB= h1 h2 h3 h
2、n= hi hAB=aibi 2.2 水准测量的仪器与工具 水准仪，水准尺，尺垫 微倾式水准仪 调整微倾螺旋管水准气泡居中水平视线 水准仪望远镜、水准器（圆水准器和管水准 器）、基座 1) 望远镜望远镜 作用照准竖立水准尺并读取水准尺上的读数 组成物镜、调焦透镜、十字丝分划板、目镜 倒像望远镜，正像望远镜 视准轴CC物镜中心物镜中心与十字丝分划板中心十字丝分划板中心连线 中丝读取视准轴CC与标尺交点的读数 上下丝读取水准仪到标尺的距离( 视距) 十字丝分划板结构安装在金属圆环上 用四颗校正螺丝固定在望远镜筒上 倒像望远镜成像原理 放大倍数V= DS3水准仪V=28 视差：标尺像没成在十字丝分划
3、板上引起读数误差 检查是否有视差，可以移动眼睛，看标尺与十字丝之 间是否有相对错动 消除：望远镜对准天空(或明亮背景) 旋转目镜调焦螺旋，使十字丝分划板清晰 望远镜对准标尺 旋转物镜调焦螺旋，使标尺像清晰 望远镜对准天空(或明亮背景) 旋转目镜调焦螺旋，使十字丝分划板清晰 望远镜对准标尺，旋转物镜调焦螺旋 使标尺像清晰 2) 水准器 分类圆水准器，管水准器 圆水准器轴LL内圆弧中点的法法线 气泡居中时，LL铅垂 圆水准器格值内圆弧2mm弧长所对圆心角 DS3的 =810 圆水准器轴LL竖轴VV，粗略整平仪器 管水准器轴LL内圆弧中点切切线 气泡居中时，LL水平 管水准器格值内圆弧2mm弧长所对
4、圆心角 DS3的 =20 管水准器轴LL望远镜视准轴CC，精确整平仪器 管水准器安装 管水准器符合棱镜系统 提高管水准气泡的居中精度 3) 水准尺与尺垫 水准尺：2m5m，有三种类型（直尺、折尺、塔尺），常用直尺 直尺 直尺A、B尺，两把一对 每把有黑、红两面分划与注记 A尺黑面分划03m，红面分划4.687m7.687m B尺黑面分划03m，红面分划4.787m7.787m A、B尺黑面注记的零点差0 红面注记的零点差0.1m 1cm分划直尺 0.5cm分划直尺 尺垫转点处放置水准尺用 生铁铸成的三角形板座 (3) 微倾式水准仪的使用 水准测量操作：粗平瞄准水准尺精平读数 粗平粗平旋转脚螺旋
5、，使圆水准器气泡居中 瞄准瞄准：先目镜对光，再物镜对光，消除视差 粗略瞄准粗略瞄准：松开制动螺旋，照准标尺 使准星、照门、标尺在一直线上 精确瞄准精确瞄准：拧紧制动螺旋，从望远镜观察标尺像 旋转微动螺旋，使十字丝竖丝位于标尺中央 精平精平：旋转微倾螺旋，使管水准气泡居中 管水准气泡偏离中点较大时，旋转微倾螺旋的同时 从仪器侧面观测管水准气泡的移动，使其大致居中 再从管水准器观察窗口查看符合情况 读数读数：倒像望远镜，从上向下读 m位与“分米”位直读标尺上的数字 cm位数格子，mm位估读 请在5分钟内读出以上所示读数 2.3 水准测量方法与成果处理 (1) 水准点 水准测量等级：一、二、三、四等
6、与图根水准 一、二等精密水准测量，三四等普通水准测量 为统一全国高程系统和满足各种测量的需要 国家各级测绘部门在全国各地埋设并测定了很多高程点 称水准点(BM)，分地面点与墙上点 (2) 水准路线 水准点之间进行水准测量所经过的路线 附合水准路线，闭合水准路线，支水准路线 检核条件高差闭合差fh 附合水准路线fh=hi(HBM2 HBM1) 闭合水准路线fh=hi0=hi 支水准路线fh=h往h返 (2) 水准测量方法 每站高差观测两次，以检核观测数据的正确性 1) 两次仪器高法 两次不同仪器高度的水平视线 (改变仪器高度应在10cm以上) 测定相邻两点间的高差， 图根水准测量 两次高差之差应
7、小于5mm，否则应重测 2) 双面尺法 读取每一把水准尺的黑面和红面分划读数 前、后视尺的黑面读数计算出一个高差 前后视尺的红面读数计算出另一个高差 两次高差之差应小于5mm，否则应重测 瞄准后视点水准尺黑面分划精平读数 瞄准后视点水准尺红面分划精平读数 瞄准前视点水准尺黑面分划精平读数 瞄准前视点水准尺红面分划精平读数 上述观测顺序简称为“后后前前” (5) 水准测量成果处理 根据已知水准点的高程，水准路线高差观测值， 分配高差闭合差，计算出未知点的高程。 附合水准路线fh=hi(H终 H起)。 闭合水准路线fh=hi0=hi 。 支水准路线fh=h往h返。 图根水准高差闭合差允许值fh允
8、平坦地区 fh允=40L(mm) 山地fh允=12n(mm) fh fh允时，可以分配高差闭合差。 原则反号， 路线长Li(平坦)或测站数ni(山地)比例分配 高差改正数 Vi公式： 例例2-1 图根水准测量要求施测 BMA和BMB已知高程水准点 计算待定点1，2，3点的高程 计算高差闭合差fh ，限差fh允 fh= hi(HB HA) =4.330-(49.579-45.286) =0.037m=37mm fh允=40L= 407.4=109mm fh fh允 ，可分配闭合差 使用Excel计算 使用Excel打开光盘 “Excel文件表2-3.xls”文件 查看计算公式与结果 2.4 微倾
9、式水准仪的检验与校正微倾式水准仪的检验与校正 (1) 水准仪的轴线及其应满足的条件水准仪的轴线及其应满足的条件 视准轴CC、管水准器轴LL、圆水准器轴LL、竖轴VV 应满足三个条件 圆水准器轴LL竖轴VV 十字丝分划板的横丝竖轴VV 管水准器轴LL视准轴CC 水准仪的主要轴线 圆水准器轴LL竖轴VV 旋转脚螺旋圆水准气泡居中 仪器绕竖轴旋转180，气泡中心偏离圆水准器零点时 关系不满足，需要校正 旋转脚螺旋调整气泡偏移量的一半 松开圆水准器固定螺丝 旋转圆水准器校正螺丝气泡中心移到圆水准器零点 仪器再绕竖轴旋转180 气泡中心与圆水准器的零点重合时，校正完毕 否则还需要重复前面的校正工作 勿忘
10、拧紧固定螺丝 十字丝分划板横丝竖轴VV 整平仪器，十字丝横丝一端对准远处一明显标志点 旋紧制动螺旋，旋转微动螺旋转动水准仪 标志点始终在横丝上移动横丝垂直于竖轴 否则，需要校正 旋下十字丝分划板护罩 用螺丝刀松开四个压环螺丝 按横丝倾斜的反方向转动十字丝组件，再检验 最后应拧紧四个压环螺丝 管水准器轴LL视准轴CC 不平行存在i角 选择场地：平坦，A，B两点相距约80m，立尺 两尺间安置水准仪，观测高差hAB=a1b1，不受i角影响 距B点23m安置水准仪，观测高差hAB =a2b2 两次高差之差h= hABhAB ”=206265，弧秒值。i”应小于20，否则应校正 求出点B尺正确读数：a2
11、 = a2 h。 旋转微倾螺旋，使十字丝横丝对准 a2 管水准气泡必然偏离中心 用校正针拨动管水准器一端的上、下两个校正螺丝 气泡两影像符合 2.5 水准测量的误差及其削减方法水准测量的误差及其削减方法 仪器误差仪器误差、观测误差和外界环境的影响观测误差和外界环境的影响 (1) 仪器误差仪器误差 1) 校正残余误差 i角误差 (大于20才需校正 ) 保持前、后视距相等 2) 水准尺误差 检验水准尺每米间隔平均真长与名义长之差 区格式木质标尺，不应大于0.5mm 否则，应在所测高差中进行米真长改正 一对水准尺的零点差 在一水准测段的观测中安排偶数个测站予以消除 (2) 观测误差观测误差 1) 管
12、水准气泡居中误差 设分划值 =20/2mm，视线长为100m 气泡偏离居中位置0.5格引起读数误差5mm 每次读尺前应严格居中管水准气泡 2) 读数误差 mm位十字丝横丝在标尺厘米分划内位置估读 望远镜内看到的横丝宽度相对厘米分划格宽度比例 决定估读精度 读数误差与望远镜的放大倍数及视线长有关 视线愈长，读数误差愈大 规范规定，使用DS3水准仪进行四等水准测量时 视线长80m 3) 水准尺倾斜 读数时，水准尺应竖直 水准尺前后倾斜，水准仪望远镜视场不会察觉 引起水准尺读数总偏大 视线高度愈大误差愈大 水准尺上安装圆水准器保证尺子竖直 4) 视差 水准尺像未准确成在十字丝分划板上 造成眼睛的观察
13、位置不同时 读出的标尺读数也不同，由此产生读数误差 按操作规定进行目镜对光，物镜对光 (3) 外界环境影响外界环境影响 1) 仪器下沉和尺垫下沉 仪器或水准尺安置在软土或植被产生下沉 “后前前后” 观测顺序，削弱仪器下沉影响 往返观测取观测高差中数，削弱尺垫下沉影响 2) 大气折光影响 晴天，日光照射下，地面温度较高 靠近地面空气温度也高，其密度较上层为稀 水准仪的水平视线离地面越近，光线折射越大 规范规定，三、四等水准测量 应保证上、中、下三丝能读数 二等水准测量则要求下丝读数0.3m 3) 温度影响 日光照射水准仪 仪器各构件受热不匀引起不规则膨胀 影响仪器轴线间的正常关系观测产生误差 观
14、测时注意撑伞遮阳 2.6 自动安平水准仪自动安平水准仪 无管水准器、微倾螺旋 视准轴水平时，水准尺上的正确读数a 圆水准器粗平，视准轴相对于水平面有微小倾斜角 无补偿器时水准尺上读数设a 物镜与目镜间补偿器使进入十字丝分划板光线偏转 正确读数光线经补偿器后通过十字丝分划板横丝 读出视线水平时的正确读数a 天津欧波DS30自动安平水准仪 7.5 三、四等水准测量 (1) 三、四等水准测量技术要求 (1) 三、四等水准测量技术要求 (1) 三、四等水准测量技术要求 (2) 三、四等水准测量方法 1) 一站观测顺序 后视水准尺黑面 旋微倾螺旋居中管水准气泡 上、下视距丝读数；中丝读数 前视水准尺黑面
15、 旋微倾螺旋居中管水准气泡 上、下视距丝读数；中丝读数 前视水准尺红面 旋微倾螺旋居中管水准气泡中丝读数 后视水准尺红面 旋微倾螺旋居中管水准气泡中丝读数 观测顺序三等后前前后 观测顺序四等后后前前 直读前、后视距 测量实习要求 1，测量总体要求参见教材附录B- ”测量实习须 知” 2 ，实验仪器在格物苑3栋1楼，实习场地初步定为 云大驾校前山坡上。 3，注意安全（人身安全和仪器安全） 4，由于在空地上实习，实习时间一般太阳光较强， 实习同学提前做好野外作业准备。 5，每组需准备普通计算器一个。 6，实习报告只是样表格式，请实习前检查实习表格，按需要适当 增减。因此建议不要全部打印出来，每次实
16、习前调整好表格后打 印。 7 ，实习报告在电子邮箱：ynuran ；密码：ynuran123。今 后相关资料也放在上面。 8，实习分组 1 1 蒋洪亮蒋洪亮 男男 鲁晓峰鲁晓峰 男男 王丽云王丽云 女女 张颖超张颖超 女女 2 2 熊光印熊光印 男男 曾楠曾楠 男男 龚虹钰龚虹钰 男男 黄梓欣黄梓欣 女女 3 3 居淳居淳 女女 梁坤梁坤 男男 杨婷杨婷 女女 段泽段泽 男男 4 邵瑞 男 裴光仲 男 赵宝清 女 李万权 男 5 张敬文 男 王浩 男 许朋 男 张建 男 6 张中勋 男 李石军 男 陈正龙 男 7 张骏 男 李彧 男 张玉国 男 8 蒲志祥 男 杨良德 男 段永嘉 男 殷一雯
17、女 水准测量实习要求（共三个） 1，仪器的认识和检验 熟悉仪器，按教材相关要求检验三个基本条件是否满足， 其中i角的检验需要一对水准尺，请各组相互借用，该 项作为选作内容。 2，等外水准测量 闭合水准路线，在实习场地上选择固定不动的点作为零点， 其高程假设为0.000米。在满足视距要求的条件下，任 意选择3个待测高程点构成闭合回路。每两个点之间设 置1个测站。其余限制条件参见教材实验1。 零点 待测1点 待测3点 待测2点 水准测量实习要求（共三个） 3，四等水准测量 闭合水准路线，两次仪器高法，在实习场地上选择固定不动的 点作为零点，其高程均假为0.000米。在满足视距要求的条 件下，任意选择2个待测高程点构成闭合回路。每两个点之 间设置1个测站。限制条件如下： 零点 待测1点 待测2点 Lfh20 米80 米5 米10mm5 限制描述限制描述 闭合差闭合差 视距视距 前后视距差前后视距差 前后视前后视 距差累距差累 计计 两次仪两次仪 器高的器高的 水平视水平视 线高度线高度 两次仪器两次仪器 高的高差高的高差 之差之差 限制条件限制条件 m10c
