四等水準(zhǔn)與導(dǎo)線測量技術(shù)

1、2012年7月 一、四等水準(zhǔn)測量一、四等水準(zhǔn)測量 u水準(zhǔn)測量原理 u水準(zhǔn)測量的儀器和工具 u水準(zhǔn)測量的外業(yè)實施 u水準(zhǔn)測量的檢核 u水準(zhǔn)測量的成果整理 u水準(zhǔn)測量的誤差 u水準(zhǔn)測量規(guī)范 高程測量概述高程測量概述 1.1.高程測量高程測量 測定地面點高程的工作（測高差定高程測高差定高程） 2.2.高程測量的方法高程測量的方法 水準(zhǔn)測量水準(zhǔn)測量用水準(zhǔn)儀進(jìn)行高程測量的工作。 是高程測量的主要方法 使用儀器：水準(zhǔn)儀水準(zhǔn)儀 水準(zhǔn)儀的主要功能是能指出一條水平視線。水準(zhǔn)儀的主要功能是能指出一條水平視線。 其它高程測量方法：其它高程測量方法：三角高程測量,氣壓高程測量， GPS測量 3.3.高程系統(tǒng)高程系統(tǒng)

2、我國國家高程系統(tǒng)：黃海高程系我國國家高程系統(tǒng)：黃海高程系 19561956年黃海高程系年黃海高程系 ( (水準(zhǔn)原點水準(zhǔn)原點 H=72.289H=72.289米）米） 我國國家高程基準(zhǔn)：我國國家高程基準(zhǔn)： 1985年年國家國家高程基準(zhǔn)高程基準(zhǔn)( (水準(zhǔn)原點水準(zhǔn)原點 H=72.260H=72.260米米) ) 4. 4. 水準(zhǔn)測量的等級水準(zhǔn)測量的等級 （1 1）國家分一、二、三、四等、圖根（按精度要求、）國家分一、二、三、四等、圖根（按精度要求、 控制范圍）控制范圍） （2 2）城市分二、三、四等、圖根）城市分二、三、四等、圖根 a b 水平視線水平視線 前進(jìn)方向前進(jìn)方向 A B 大地水準(zhǔn)面大地水

3、準(zhǔn)面 HA HB hAB 水水 準(zhǔn)準(zhǔn) 尺尺 水水 準(zhǔn)準(zhǔn) 尺尺 （一）（一） 水準(zhǔn)測量原理水準(zhǔn)測量原理 高差高差=后視讀數(shù)后視讀數(shù)- -前視讀數(shù)：前視讀數(shù)： 1.11.1、水準(zhǔn)測量原理、水準(zhǔn)測量原理 1.1.1原理內(nèi)容：原理內(nèi)容： 求待定點高程的方法：求待定點高程的方法： 高差法高差法 ：HBHA+hABHA+(a-b) 視線高法視線高法 ：HB（HA+a）-bHi-b 1.1.21.1.2 連續(xù)高程測量連續(xù)高程測量 當(dāng)?shù)孛嫔螦、B兩點的距離較遠(yuǎn)，兩點的高差太大，安置一次儀 器不能測定其高程時，就需要增設(shè)若干個臨時的立尺點，作為 傳遞高程的過渡點，稱為轉(zhuǎn)點轉(zhuǎn)點，用ZD表示 ，分段測量高差， 取各

4、分段高差的總和。 hAB=h1+ h2+ hn =(a1-b1)+(a2-b2)+(an-bn) =a-b hAB 1.2水準(zhǔn)面曲率（地球曲率）對水準(zhǔn)測量的影響水準(zhǔn)面曲率（地球曲率）對水準(zhǔn)測量的影響 結(jié)論：結(jié)論：在進(jìn)行水準(zhǔn)測量時，總是把儀器安置在進(jìn)行水準(zhǔn)測量時，總是把儀器安置 在離前、后視點大致等距的地點在離前、后視點大致等距的地點 。 2.12.1水準(zhǔn)儀水準(zhǔn)儀 按精度劃分精度劃分： DS05 DS1 DS3 DS10 型號下標(biāo)：其中D表示“大 地”，S表示“水準(zhǔn)儀”，數(shù)字 表示精度，毫米數(shù)，表示 1公 里水準(zhǔn)測量的中誤差(由儀器引 起的) 。 水準(zhǔn)儀構(gòu)造構(gòu)造： 望遠(yuǎn)鏡與視差 水準(zhǔn)器 基座 D

5、S3 水準(zhǔn)儀外型 （二）（二） 儀器和工具儀器和工具 2.1.12.1.1望遠(yuǎn)鏡與視差望遠(yuǎn)鏡與視差 測量望遠(yuǎn)鏡及十字絲測量望遠(yuǎn)鏡及十字絲 上絲上絲 下絲下絲 豎豎 絲絲 橫絲橫絲 望遠(yuǎn)鏡的十字絲望遠(yuǎn)鏡的十字絲 視距絲視距絲 視差：視差： 產(chǎn)生原因：望遠(yuǎn)鏡內(nèi)目標(biāo)成像平面與十字絲平面未重合。 現(xiàn)象：現(xiàn)象：觀測時，改變眼睛與目鏡的相對位置，觀測時，改變眼睛與目鏡的相對位置， 十字絲與目標(biāo)的像有十字絲與目標(biāo)的像有相對移動相對移動。 消除視差的步驟：消除視差的步驟： 目鏡調(diào)焦，使十字絲最清晰；目鏡調(diào)焦，使十字絲最清晰； 物鏡調(diào)焦，使目標(biāo)像最清晰，且無視差。物鏡調(diào)焦，使目標(biāo)像最清晰，且無視差。 直到眼睛上

6、下移動，讀數(shù)不變?yōu)橹埂Ｖ钡窖劬ι舷乱苿?，讀數(shù)不變?yōu)橹埂?圓水準(zhǔn)器 靈敏度 8/2mm 用于儀器粗平 管水準(zhǔn)器 靈敏度20/2mm 用于儀器精平 圓水準(zhǔn)器用來指示豎軸是否豎直。 管水準(zhǔn)器用來指示視準(zhǔn)軸是否水平。 2.1.2水準(zhǔn)器水準(zhǔn)器 10 )( 5 2 1 t t t m m 符合棱鏡系統(tǒng)的精度： 為氣泡的格值肉眼觀察的精度： 2.22.2水準(zhǔn)尺、尺墊水準(zhǔn)尺、尺墊 直尺直尺：雙面(黑、紅)水準(zhǔn)尺， 尺常數(shù)4.687m4.687m、4.787m4.787m，用 于三等以下水準(zhǔn)路線測量。 塔尺塔尺：可伸縮，伸足為3米、 5米，用于一般工程測量。 尺墊尺墊：轉(zhuǎn)點立尺用。 零點差零點差 2.3水準(zhǔn)儀的

7、使水準(zhǔn)儀的使 用用 操作程序與方法 安置粗平瞄準(zhǔn)(精平)讀數(shù) 安置安置時考慮前、后視等距(原因）； 粗平粗平時掌握“左手大拇指法”； 瞄準(zhǔn)瞄準(zhǔn)時包括消除視差； 在精平精平狀態(tài)下(符合氣泡符合時)讀數(shù)； 讀數(shù)讀數(shù)估讀至毫米。 符合氣泡符合尚未符合 符合氣泡符合，符合氣泡符合， 水準(zhǔn)管軸與視水準(zhǔn)管軸與視 線水平線水平 “左手大拇指法左手大拇指法”整平：氣泡移動的方向整平：氣泡移動的方向 與左手大拇指轉(zhuǎn)動腳螺旋的方向一致。與左手大拇指轉(zhuǎn)動腳螺旋的方向一致。 a a b b c c 粗平的操作粗平的操作 讀數(shù) b c a 07080708 62266226 14711471 3.1.2水準(zhǔn)路線定義 三

8、種水準(zhǔn)路線的布置形式（三種水準(zhǔn)路線的布置形式（注注：高差總合的理論值：高差總合的理論值） TBM1 BM.ABM.A TBM2 TBM3 TBM4 1.閉合水準(zhǔn)路線 2.附合水準(zhǔn)路線 BM.ABM.A BM.BBM.B TBM1 TBM2 TBM3 3.支水準(zhǔn)路線 BM.ABM.A TBM1 TBM2 3.2水準(zhǔn)測量的外業(yè)實施 BMA BMB 1.444 1.324 TP2 h2=+0.120 1.8220.876 TP3 h3=+0.946 1.820 1.435 TP4 h4=+0.385 1.4221.304 h5=+0.118 前進(jìn)方向 1.134 1.677 TP1 h1=-0.54

9、3 3.2.1普通水準(zhǔn)測量 普通水準(zhǔn)測量的記錄 水準(zhǔn)測量記錄表 水 準(zhǔn) 尺 讀 數(shù) 測 站 點 號 后 視 前 視 高 差 h 米 視 距 改 正 后 高 差 高 程 H 米 1 2 3 4 5 BMA 1.134 TP1 1.677 -0.543 TP1 1.444 TP2 1.324 +0.120 TP2 1.822 TP3 0.876 +0.946 TP3 1.820 TP4 1.435 +0.385 TP4 1.422 BMB 1.304 +0.118 7642 6616 +1.026 61 62 60 61 58 57 61 61 61 62 計算檢核 a1 b1 a2 b2 h1=

10、a1-b1 h2=a2-b2 h1-h2f= 5mm 測站檢核 測站水準(zhǔn)尺讀數(shù)點號 后尺前尺 高差 ( h ) 平均高 差 改正后 高差 高 程 （H） 1 A113410.000 1011 TP.11677-0.543 1554-0.543-0.543 TP.1 1444 1624 TP.21324+0.120 2 1508+0.116+0.118 水準(zhǔn)測量記錄（兩次儀器高法） a1 b1 a2 b2 h1=a1-b1 h2=a2-b2 h1-h2f= 5mm 1）用途：加密國家高程控制網(wǎng)；小地區(qū)地形測量中首級高程控制網(wǎng)；用途：加密國家高程控制網(wǎng)；小地區(qū)地形測量中首級高程控制網(wǎng)； 工程建設(shè)中

11、建立高程施工控制網(wǎng)。工程建設(shè)中建立高程施工控制網(wǎng)。 2）觀測步驟：（1）后前前后（黑、黑、紅、紅） （2）后后前前（黑、紅、黑、紅） 測站檢核 水準(zhǔn)測量記錄（雙面尺法） Fh=20mm Fh=6 n mm L 平地：（） 山地：（） Fh=30mmL平地：（） i i = - = - h i h i f VL L f Vn n 等等 級級 全中全中 誤差誤差 mm 路線路線 長度長度 km 水準(zhǔn)水準(zhǔn) 儀型儀型 號號 水準(zhǔn)水準(zhǔn) 尺尺 與已知與已知 點聯(lián)測點聯(lián)測 次數(shù)次數(shù) 附和或附和或 環(huán)線觀環(huán)線觀 測次數(shù)測次數(shù) 平地閉平地閉 合差合差 mm 山地閉合山地閉合 差差mm 二 等 2-DS1因瓦 往

12、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雙面 往返各 一次 往返各 一次 12L4n 四 等 1016DS3雙面 往返各 一次 往一次20L6n 五 等 15-DS3單面 往返各 一次 往一次30L- 38 7.2水準(zhǔn)測量所使用的儀器及水準(zhǔn)尺，應(yīng)符合下 列規(guī)定： 水準(zhǔn)儀視準(zhǔn)軸與水準(zhǔn)管軸的夾角i，DSl 型不應(yīng)超 過15；DS3 型不應(yīng)超過20“。 補(bǔ)償式自動安平水準(zhǔn)儀的補(bǔ)償誤差a 對于二等 水準(zhǔn)不應(yīng)超過02，三等不應(yīng)超過05。 水準(zhǔn)尺上的米間隔平均長與名義長之差，對于因 瓦水準(zhǔn)尺，不應(yīng)超過015mm；對于條形碼尺， 不應(yīng)超

13、過010mm；對于木質(zhì)雙面水準(zhǔn)尺，不應(yīng) 超過05mm。 39 7.3水準(zhǔn)觀測的主要技術(shù)要求： 40 7.4水準(zhǔn)測量數(shù)據(jù)處理 各等級水準(zhǔn)網(wǎng)，應(yīng)按最小二乘法進(jìn)行平差并計算 每千米高差全中誤差。 高程成果的取值，二等水準(zhǔn)應(yīng)精確至01mm，三、 四、五等水準(zhǔn)應(yīng)精確至1mm。 兩次觀測高差較差超限時應(yīng)重測。重測后，對于 二等水準(zhǔn)應(yīng)選取兩次異向觀測的合格結(jié)果，其他 等級則應(yīng)將重測結(jié)果與原測結(jié)果分別比較，較差 均不超過限值時，取三次結(jié)果的平均數(shù)。 一、導(dǎo)線測量一、導(dǎo)線測量 u導(dǎo)線測量概述 u導(dǎo)線的布設(shè)形式 u導(dǎo)線測量外業(yè) u導(dǎo)線測量的內(nèi)業(yè)計算 u附和導(dǎo)線計算 u支導(dǎo)線計算 u導(dǎo)線測量規(guī)范 導(dǎo)線前進(jìn)方向?qū)Ь€前

14、進(jìn)方向 3.1根據(jù)導(dǎo)線類型進(jìn)行角度閉合差計算及分配根據(jù)導(dǎo)線類型進(jìn)行角度閉合差計算及分配 3.2根據(jù)連接角及導(dǎo)線轉(zhuǎn)折角計算導(dǎo)線各邊的根據(jù)連接角及導(dǎo)線轉(zhuǎn)折角計算導(dǎo)線各邊的 方位角方位角 3.3根據(jù)已知點坐標(biāo)、已知邊長及導(dǎo)線各邊的根據(jù)已知點坐標(biāo)、已知邊長及導(dǎo)線各邊的 坐標(biāo)方位角計算未知點的坐標(biāo)坐標(biāo)方位角計算未知點的坐標(biāo) 3.4根據(jù)導(dǎo)線類型進(jìn)行坐標(biāo)增量閉合差計算及根據(jù)導(dǎo)線類型進(jìn)行坐標(biāo)增量閉合差計算及 分配分配 3.5計算導(dǎo)線點最終坐標(biāo)計算導(dǎo)線點最終坐標(biāo) 注意：注意： 改正數(shù)與閉合改正數(shù)與閉合 差反號差反號 理論 理論 i o f n180)2( n f v v ii 注意：閉合差是否注意：閉合差是否

15、滿足精度要求滿足精度要求 180 n m iBAEF aa EFEF faa 180 , 11,左iiiii aa 180 , 11,右iiiii aa 計算的方位角小于零時，應(yīng)加上計算的方位角小于零時，應(yīng)加上360 計算的方位角大于計算的方位角大于360時，應(yīng)減去時，應(yīng)減去360 注意注意: APAPAP APAPAP Dy Dx a a sin cos )(10為導(dǎo)線邊數(shù)nnf )(16為導(dǎo)線邊數(shù)nnf 22 yxS fff 城市一級導(dǎo)線14000/1 / 1 S S fDD f K yf xf y x 終 終 yyf xxf y x i y yi i x xi D D f v D D f

16、 v yiiii xiiii vyyy vxxx 1 1 注意：閉合差是否注意：閉合差是否 滿足精度要求滿足精度要求 54 等級等級 導(dǎo)線導(dǎo)線 長度長度 km 平均平均 邊長邊長 km 測角測角 中誤中誤 差差 （“） 測距測距 中誤中誤 差差mm 測距相對測距相對 中誤差中誤差 1 “ 儀儀 器器 測測 回回 數(shù)數(shù) 2 “ 儀儀 器器 測測 回回 數(shù)數(shù) 6 “ 儀儀 器器 測測 回回 數(shù)數(shù) 方位方位 角閉角閉 合差合差 （“） 導(dǎo)線全長導(dǎo)線全長 相對閉合相對閉合 差差 三等1431.8201/150000610-3.6n1/55000 四等91.52.5181/8000046-5n1/350

17、00 一級40.55151/30000-2410n1/15000 二級2.40.258151/14000-1316n1/10000 三級1.20.112151/7000-1224n1/5000 當(dāng)導(dǎo)線平均邊長較短時，應(yīng)控制導(dǎo)線邊數(shù)不超過上表相應(yīng)等級導(dǎo)線長度和平均 邊長算得的邊數(shù)；當(dāng)導(dǎo)線長度小于上表規(guī)定長度的13 時，導(dǎo)線全長的絕對閉 合差不應(yīng)大于13cm。 導(dǎo)線網(wǎng)中，結(jié)點與結(jié)點、結(jié)點與高級點之間的導(dǎo)線段長度不應(yīng)大于上表中相應(yīng) 等級規(guī)定長度的07 倍。 55 3.2導(dǎo)線網(wǎng)、導(dǎo)線點布設(shè)應(yīng)滿足以下要求：導(dǎo)線網(wǎng)、導(dǎo)線點布設(shè)應(yīng)滿足以下要求： 加密網(wǎng)可采用單一附合導(dǎo)線或結(jié)點導(dǎo)線網(wǎng)形式。 結(jié)點間或結(jié)點與已知

18、點間的導(dǎo)線段宜布設(shè)成直伸形狀，相 鄰邊長不宜相差過大，網(wǎng)內(nèi)不同環(huán)節(jié)上的點也不宜相距過 近。 相鄰兩導(dǎo)線點之間的視線傾角不宜過大。 3.3水平角觀測：水平角觀測： 全站儀兩次重合讀數(shù)之差、半測回歸零差應(yīng)滿足規(guī)范要求。 當(dāng)觀測方向不多于3 個時，可不歸零。 儀器或反光鏡的對中誤差不應(yīng)大于2mm。 水平角觀測過程中，氣泡中心位置偏離整置中心不宜超 過1 格。 若一測回中重測方向數(shù)超過總方向數(shù)的13 時，應(yīng)重測該 測回。當(dāng)重測的測回數(shù)超過總測回數(shù)的13 時，應(yīng)重測該 站。 56 3.4測距作業(yè)，應(yīng)符合以下規(guī)定： 測站對中誤差和反光鏡對中誤差不應(yīng)大于2mm。 當(dāng)觀測數(shù)據(jù)超限時，應(yīng)重測整個測回，如觀測數(shù)據(jù)

19、出現(xiàn)分 群時，應(yīng)分析原因，采取相應(yīng)措施重新觀測。 四等及以上等級控制網(wǎng)的邊長測量，應(yīng)分別量取兩端點觀 測始末的氣象數(shù)據(jù)，計算時應(yīng)取平均值。 3.5導(dǎo)線網(wǎng)平差： 一級及以上等級的導(dǎo)線網(wǎng)計算，應(yīng)采用嚴(yán)密平差法；二、 三級導(dǎo)線網(wǎng)，可根據(jù)需要采用嚴(yán)密或簡化方法平差。當(dāng)采 用簡化方法平差時，成果表中的方位角和邊長應(yīng)采用坐標(biāo) 反算值。 平差后的精度評定，應(yīng)包含有單位權(quán)中誤差、點位誤差橢 圓參數(shù)或相對點位誤差橢圓參數(shù)、邊長相對中誤差或點位 中誤差等。當(dāng)采用簡化平差時，平差后的精度評定，可作 相應(yīng)簡化。 s s fSS f K / 1 X O X x 理 Y 理 x 測 y 測 C y xf f f C B

20、22 yxs fff s s fSS f K / 1 i x Xi D D f V i y yi D D f V 左左 角角 增增 量量 計計 算算 值值 改改 正正 后后 增增 量量 坐坐 標(biāo)標(biāo) 點點 號號 觀觀 測測 值值 改改 正正 后后 值值 坐坐標(biāo)標(biāo)方方 位位 角角 邊邊 長長 D D （ m m） x x y y x x y y x x y y 點 號 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

21、3 4 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 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 2 9 92 2 1 4 44 4 4 40 0 1 18 8 3 32 28 8. .2 21 1 - -7 7

22、+ +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 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 +

23、+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 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 5

24、5 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 + +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

25、 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 9 2 2 + +7 73 32 2. .6 60 0 B C C 4 3 2 1 2 1 3 4 CB CB L L CBCB CB CB R yy xx ， ， 導(dǎo)線邊長真假長度比： 方位角差 ， aa , , 1 1、先假定坐標(biāo)方位角、先假定坐標(biāo)方位角 X A B AB B1 左 1 1 2 3 右 1 對于支導(dǎo)線觀測時角度須觀測左右角；每段距離須對于支導(dǎo)線觀測時角度須觀測左右角；每段距離須 往返測，合格后取中數(shù)。往返測，合格后取中數(shù)。 在計算時不需要計算閉和差，也就是不需要進(jìn)行閉在計算時不需要計算閉和差，也就是不需要進(jìn)行閉 和差的調(diào)整。和差的調(diào)整。 導(dǎo)線測量粗差的檢查方法導(dǎo)線測量粗差的檢查方法 A 2 BC 3 1 B D C 4 4 2 1 1