水準(zhǔn)測量外業(yè)PPT課件

1、高程的概念A(yù)BABHHhn絕對高程BAHH ,AB大地水準(zhǔn)面AHBH假定水準(zhǔn)面AHBHn相對高程BAHH ,ABABHHhn高差A(yù)BABABHHHHh第1頁/共76頁ABhAB 大地水準(zhǔn)面HA（已知）HB=？hAB = HB= HA+ hAB 原理：是利用能提供水平視線的儀器，測定地面點(diǎn)間的高差，從而推算高程的一種方法abab第2頁/共76頁111bah222bah333bahABABh1b1a1h2b2a2h3b3a3h4a4b4h過A點(diǎn)的水準(zhǔn)面444habH1HA+h1 H2H1+h2 H3H2+h3 HBH3+h4 H2+h3+h4 H1+h2 +h3+h4 HA+h1+ h2 +h3+

2、h4 HA+ h = HA+ (a1 b1)+(a2 b2 )+ = HA+ ab第3頁/共76頁hAB= h =h1+h2 + =(a1 b1)+(a2 b2 )+ = abH H1 1H HA A+ +h h1 1 H H2 2H H1 1+ +h h2 2 H H3 3H H2 2+ +h h3 3 H HB BH H3 3+ +h h4 4 H H2 2+ +h h3 3+h+h4 4 H H1 1+ +h h2 2 + +h h3 3+h+h4 4 H HA A+ +h h1 1+ h+ h2 2 +h +h3 3+h+h4 4 H HA A+ + hh = H = HA A+ +

3、(a (a1 1 b b1 1)+(a)+(a2 2 b b2 2 )+ )+ = H = HA A+ + aab b 而按照定義：而按照定義：hAB=HB-HA 即即HBHA+hAB所以有所以有（）：第4頁/共76頁第5頁/共76頁n水準(zhǔn)儀：水準(zhǔn)儀： 提供一條水平視線，并能照準(zhǔn)水準(zhǔn)尺、讀數(shù)n水準(zhǔn)尺：水準(zhǔn)尺：用于讀取刻度 一般使用黑紅雙面水準(zhǔn)尺；尺底端常數(shù)為4.687、4.787； 水準(zhǔn)尺一般成對使用，n尺墊：尺墊：防止水準(zhǔn)尺下沉和變位 頂端球面的切面放置水準(zhǔn)尺水準(zhǔn)測量的儀器和工具水準(zhǔn)測量的儀器和工具第6頁/共76頁為水準(zhǔn)測量提供水平視線的為水準(zhǔn)測量提供水平視線的儀器。儀器。常用的水準(zhǔn)儀常用的

4、水準(zhǔn)儀 精密水準(zhǔn)儀精密水準(zhǔn)儀 DS05 、 DS1 普通水準(zhǔn)儀普通水準(zhǔn)儀 DS3 、DS10 D D大地測量儀器；大地測量儀器； S S水準(zhǔn)儀；水準(zhǔn)儀；XX精度。即：一公里往返測高差中數(shù)中誤差（毫米）。第7頁/共76頁DS3型水準(zhǔn)儀望遠(yuǎn)鏡水準(zhǔn)器基 座水準(zhǔn)儀結(jié)構(gòu)：第8頁/共76頁水準(zhǔn)儀結(jié)構(gòu)水準(zhǔn)儀結(jié)構(gòu)目鏡微傾螺旋物鏡調(diào)焦螺旋物鏡左右微動螺旋水平制動螺旋腳螺旋準(zhǔn)星第9頁/共76頁1234567891011第10頁/共76頁第11頁/共76頁1、望、望 遠(yuǎn)遠(yuǎn) 鏡鏡物鏡調(diào)焦透鏡十字絲分劃板目鏡第12頁/共76頁2、水準(zhǔn)器、水準(zhǔn)器是用以指示視線水平或豎軸是否豎直的裝置。水準(zhǔn)器長水準(zhǔn)管圓水準(zhǔn)器長水準(zhǔn)管圓水準(zhǔn)

5、器圓水準(zhǔn)軸水準(zhǔn)軸第13頁/共76頁圓水準(zhǔn)器圓水準(zhǔn)器圓水準(zhǔn)器水準(zhǔn)管軸圓水準(zhǔn)器校正螺旋圓水準(zhǔn)器的作用：粗略整平分劃值：830/2mm氣泡液體第14頁/共76頁長長 水水 準(zhǔn)準(zhǔn) 管管長水準(zhǔn)管的作用：精確整平分劃值：20/2mm長水準(zhǔn)管軸第15頁/共76頁符合水準(zhǔn)器符合水準(zhǔn)器第16頁/共76頁黑面起點(diǎn)0.000和0.000米紅面起點(diǎn)4.687和4.787米第17頁/共76頁實際的標(biāo)尺觀測的標(biāo)尺第18頁/共76頁第19頁/共76頁1.安置：安置三腳架和水準(zhǔn)儀安置：安置三腳架和水準(zhǔn)儀第20頁/共76頁2、粗平：使圓水準(zhǔn)器氣泡居中、粗平：使圓水準(zhǔn)器氣泡居中132312第21頁/共76頁3、照準(zhǔn)：粗瞄、對光、

6、精瞄和消除視差、照準(zhǔn)：粗瞄、對光、精瞄和消除視差缺口準(zhǔn)星水平微動螺旋水平制動螺旋對光螺旋目鏡調(diào)節(jié)螺旋第22頁/共76頁4、精平：使長水準(zhǔn)管氣泡居中、精平：使長水準(zhǔn)管氣泡居中微傾螺旋第23頁/共76頁5、讀數(shù)：用中絲讀數(shù)、讀數(shù)：用中絲讀數(shù)121.2720.712第24頁/共76頁1.1971.197120.7260.726讀數(shù)練習(xí)讀數(shù)練習(xí)第25頁/共76頁 f - 組合焦距 s - 補(bǔ)償器到分 劃板的距離 - 傾斜視線 - 水平視線偏轉(zhuǎn)角 n - 補(bǔ)償系數(shù)安置一“補(bǔ)償器”實現(xiàn)自動安平的。K(十字絲交點(diǎn)）水準(zhǔn)尺水平光線傾斜視線物鏡nsfsfsfd/tantan即：補(bǔ)償器f sdKAA第26頁/共7

7、6頁GS1型銦鋼尺索佳C330型自動安平水準(zhǔn)儀索佳B20型自動安平水準(zhǔn)儀索佳B1C型自動安平水準(zhǔn)儀第27頁/共76頁RAB碼水準(zhǔn)尺索佳SDL30數(shù)碼水準(zhǔn)儀第28頁/共76頁第29頁/共76頁2.62.6水準(zhǔn)測量誤差分析水準(zhǔn)測量誤差分析第30頁/共76頁n水準(zhǔn)測量測出一系列的高程點(diǎn)。n基本概念：測站、轉(zhuǎn)點(diǎn)第31頁/共76頁hAB大地水準(zhǔn)面HB=?A連續(xù)水準(zhǔn)測量hAB= h =h1+h2 + =(a1 b1)+(a2 b2 )+ = abHB=A + hAB第32頁/共76頁hABAB大地水準(zhǔn)面HB=?Ah hAB第33頁/共76頁水準(zhǔn)測量校核及精度水準(zhǔn)測量校核及精度1 1、測站校核：、測站校核：

8、在一個測站上觀測兩次高差，兩次高差不在一個測站上觀測兩次高差，兩次高差不符值應(yīng)在允許范圍內(nèi)。符值應(yīng)在允許范圍內(nèi)。方法有變儀器高法和雙面尺法。方法有變儀器高法和雙面尺法。2、線路校核：線路校核：把已知高程點(diǎn)和待測點(diǎn)布設(shè)成路線，線路把已知高程點(diǎn)和待測點(diǎn)布設(shè)成路線，線路觀測高差和理論高差不符值應(yīng)在允許范圍內(nèi)。觀測高差和理論高差不符值應(yīng)在允許范圍內(nèi)。線路方式主要有閉合水準(zhǔn)路線線路方式主要有閉合水準(zhǔn)路線 、附合水準(zhǔn)、附合水準(zhǔn)路線路線 、往返水準(zhǔn)路線、往返水準(zhǔn)路線第34頁/共76頁水準(zhǔn)路線布設(shè)形式水準(zhǔn)路線布設(shè)形式閉合水準(zhǔn)路線附合水準(zhǔn)路線支水準(zhǔn)路線單一水準(zhǔn)路線水準(zhǔn)網(wǎng) 高差閉合差：高差閉合差：實測高差與其理論

9、值之差應(yīng)該為0，但由于測量中不可避免帶有誤差，使得觀測所得高差與理論高差不相等，其差值稱為高差閉合差.第35頁/共76頁水準(zhǔn)路線布設(shè)形式水準(zhǔn)路線布設(shè)形式1.附合水準(zhǔn)路線附合水準(zhǔn)路線 BM1BM2h= h測 -（H終-H始)12第36頁/共76頁水準(zhǔn)路線布設(shè)形式水準(zhǔn)路線布設(shè)形式2、閉合水準(zhǔn)路線閉合水準(zhǔn)路線BM0h= h測第37頁/共76頁水準(zhǔn)路線布設(shè)形式水準(zhǔn)路線布設(shè)形式3、支水準(zhǔn)路線、支水準(zhǔn)路線BM0h= h往+ h返12第38頁/共76頁水準(zhǔn)路線布設(shè)形式水準(zhǔn)路線布設(shè)形式4、水準(zhǔn)網(wǎng)、水準(zhǔn)網(wǎng)BM3BM1BM2結(jié)點(diǎn)1234第39頁/共76頁普通水準(zhǔn)測量線路閉合差允許值：普通水準(zhǔn)測量線路閉合差允許值：

10、h允允=40L mm （平坦地區(qū)）（平坦地區(qū)） L路線長度，路線長度，kmh允允=10n mm（丘陵地區(qū)）（丘陵地區(qū)） n測站數(shù)測站數(shù)第40頁/共76頁水準(zhǔn)測量的外業(yè)實施水準(zhǔn)測量的外業(yè)實施BM1TP1測站測點(diǎn)后視讀數(shù)前視讀數(shù)高差高程 校核a= b= a b = h=11BM1TP11.5630.986+0.57719.43122TP1AA1.7621.8280.0663.3252.814+0.511+0.511第41頁/共76頁BM1BM2AB2+0.5114+2.79141.632H BM1=19.431; H BM2 = 21.121第42頁/共76頁2.62.6水準(zhǔn)測量誤差分析水準(zhǔn)測量誤

11、差分析第43頁/共76頁1、計算高差閉合差和允許閉合差、計算高差閉合差和允許閉合差閉合路線閉合路線 fh= h 測測 ； 支水準(zhǔn)路線支水準(zhǔn)路線 fh= h 往往+h 返；返； 附合路線附合路線 fh= h 測測（H終終 H始始）v 閉合差允許值：閉合差允許值： h允允=40 mm （平坦地區(qū)）（平坦地區(qū)） h允允=10 mm （丘陵地區(qū)）（丘陵地區(qū)）一、水準(zhǔn)測量的內(nèi)業(yè)計算步一、水準(zhǔn)測量的內(nèi)業(yè)計算步驟驟ABCD閉合水準(zhǔn)路線ABCD附合水準(zhǔn)路線ABD支水準(zhǔn)路線Ln第44頁/共76頁水準(zhǔn)測量的內(nèi)業(yè)計算步驟水準(zhǔn)測量的內(nèi)業(yè)計算步驟3、計算改正后高差 hi i+1 = hi i+1 + i 4、計算各點(diǎn)的

12、高程 H i+1=Hi+ hi i+1 i = - f h L i / L i = - f h n i / nL 線路總長；L i 第 i 段長度（i=1、2、3、）n 測站總數(shù)；n i 為第 i 測段測站數(shù)。 i 各測段高差改正2、滿足 h f h允計算高差改正數(shù)注： v與 h 大小相等，符號相反。第45頁/共76頁例1：支水準(zhǔn)的內(nèi)業(yè)計算BM1CAB+0.511+2.7911.632解：AH21.324m已知：ABM1BM1-ABAA-BCBB-CHHh21.3240.51121.835mHHh21.8352.79124.626mHHh24.626 1.63222.994m第46頁/共76頁

13、例例2：閉合水準(zhǔn)的內(nèi)業(yè)計算：閉合水準(zhǔn)的內(nèi)業(yè)計算BM1AB2+0.5114+2.7911.632點(diǎn)號 站數(shù)觀測值 改正數(shù)改正后高差高程0.0040.0080.0080.5152.7991.62419.43119.946 22.74521.121BM1ABBM22440.5112.7911.632101.670 0.0201.690fh=1.670(21.12119.431)=20(mm) fh允=31(mm)第47頁/共76頁 例：已知水準(zhǔn)點(diǎn)IV1的高程H始 = 21.453 m，IV2點(diǎn)的高程H終 = 25.006m，求各點(diǎn)平差后高程。123n1 =5h1=3.748n2=10h2=-12.3

14、65n3=6h3=11.430n4=4h4=0.715IV1IV2例例2：水準(zhǔn)測量的內(nèi)業(yè)計：水準(zhǔn)測量的內(nèi)業(yè)計算算第48頁/共76頁（1）高差閉合差的計算f h= h測 -（H終-H始） = 3.528 -（25.006 -21.453）= - 0.025 mf h允 = 10 n = 50 mm，合格。（2）高差閉合差的調(diào)整i = - f h n i / n 1=0.005 2=0.010 3=0.006 4=0.004檢核計算： i = - f h例例2：第49頁/共76頁（3）計算各點(diǎn)改正后的高差HIV1= 21.453 m H1= HIV1 + h1 = 25.206 mH2= H1 +

15、 h2 = 12.851 mH3= H2 + h3 = 24.287 mHIV2= H3 + h4 = 25.006 m = 已知高程 h1= h1 + 1 h2= h2 + 2 h3= h3 + 3 h4 = h4 + 4（4）計算各點(diǎn)的高程例例2：第50頁/共76頁BM.A143結(jié)構(gòu)實驗室機(jī)電實驗室二、普通水準(zhǔn)測量實習(xí)（實驗二二、普通水準(zhǔn)測量實習(xí)（實驗二）2普通水準(zhǔn)測量閉合路線圖已知：AH19.431m, 分別測定1、2、3、4四點(diǎn)的高程。 第51頁/共76頁第52頁/共76頁水準(zhǔn)測量實習(xí)外業(yè)記水準(zhǔn)測量實習(xí)外業(yè)記錄錄BM1TP1測站測站測點(diǎn)測點(diǎn)后視讀后視讀數(shù)數(shù)前視讀前視讀數(shù)數(shù)高高 差差高高

16、 程程 BM1BM11.5631.563+0.577+0.57719.43119.431TP1TP10.9860.986TP1TP11.7621.7620.0660.066? ?A A1.8281.828校核校核a= a= b= b= a a b b = = h h= =1122A3.3252.814+0.511+0.511第53頁/共76頁水準(zhǔn)測量的內(nèi)業(yè)計水準(zhǔn)測量的內(nèi)業(yè)計算算BM1BM2AB2+0.5114+2.79141.632點(diǎn)號點(diǎn)號 站數(shù)站數(shù)觀測值觀測值 改正改正數(shù)數(shù)改正后高改正后高差差高程高程0.0040.0080.0080.5152.7991.62419.43119.94622.7

17、4521.121BM1ABBM22440.5112.7911.632101.670 0.0201.690fh=1.670(21.12119.431)=20(mm) f h允=31(mm)第54頁/共76頁2.62.6水準(zhǔn)測量誤差分析水準(zhǔn)測量誤差分析第55頁/共76頁儀器豎軸圓水準(zhǔn)器軸水準(zhǔn)管軸視準(zhǔn)軸水準(zhǔn)儀的幾何軸線有：水準(zhǔn)儀的幾何軸線有：圓水準(zhǔn)軸圓水準(zhǔn)軸 L L0 0 L L0 0 長水準(zhǔn)管軸長水準(zhǔn)管軸L LL L視準(zhǔn)軸視準(zhǔn)軸 C C C C 豎軸豎軸 V VV V第56頁/共76頁水準(zhǔn)儀的檢驗和校正水準(zhǔn)儀的檢驗和校正水準(zhǔn)儀滿足的軸線條件水準(zhǔn)儀滿足的軸線條件v圓水準(zhǔn)器軸圓水準(zhǔn)器軸儀器的豎軸，即儀

18、器的豎軸，即L L0 0L L0 0 VV VV 。v水準(zhǔn)管軸水準(zhǔn)管軸視準(zhǔn)軸，即視準(zhǔn)軸，即LLCC LLCC 。( (主要條件主要條件) )v十字絲橫絲十字絲橫絲 豎軸豎軸VV VV 。檢校目的：檢校目的： 使儀器的各軸系滿足應(yīng)有的幾何條件。使儀器的各軸系滿足應(yīng)有的幾何條件。第57頁/共76頁一、圓水準(zhǔn)器的檢校一、圓水準(zhǔn)器的檢校檢校目的：檢校目的： 當(dāng)圓水準(zhǔn)管氣泡居中時，儀器的豎軸基本上當(dāng)圓水準(zhǔn)管氣泡居中時，儀器的豎軸基本上 處于鉛垂位置。處于鉛垂位置。 L L0 0L L0 0 VV ? VV ?檢驗方法檢驗方法： 轉(zhuǎn)動三個腳螺旋使圓水準(zhǔn)器的氣泡居中，然轉(zhuǎn)動三個腳螺旋使圓水準(zhǔn)器的氣泡居中，然

19、后將望遠(yuǎn)鏡旋轉(zhuǎn)后將望遠(yuǎn)鏡旋轉(zhuǎn)180180，如果仍然居中，說明滿足，如果仍然居中，說明滿足此條件。如果氣泡偏離中央位置，則需校正。此條件。如果氣泡偏離中央位置，則需校正。校正方法校正方法： 轉(zhuǎn)動腳螺旋，使氣泡向中間移動偏離量的轉(zhuǎn)動腳螺旋，使氣泡向中間移動偏離量的一半，然后用改正針校正氣泡，使其居中。一半，然后用改正針校正氣泡，使其居中。第58頁/共76頁檢校原理檢校原理第59頁/共76頁二、望遠(yuǎn)鏡十字絲橫絲的檢校二、望遠(yuǎn)鏡十字絲橫絲的檢校檢校目的：當(dāng)儀器的豎軸處于鉛垂位置時，橫絲應(yīng)處于水平位置。 橫絲 豎軸VV ？檢驗方法： 整平儀器，瞄準(zhǔn)墻上的固定點(diǎn)，水平微動，固定點(diǎn)是否離開十字絲橫絲。如果偏

20、離十字絲橫絲，則需校正。校正方法： 撥正十字絲環(huán)。第60頁/共76頁三、長水準(zhǔn)管的檢校三、長水準(zhǔn)管的檢校檢驗方法： （1）在比較平坦的地面上，相距約4060m左右的地方打兩個木樁或放兩個尺墊作為固定點(diǎn)A和B。檢驗時先將水準(zhǔn)儀安置在距兩點(diǎn)等距離處，在符合氣泡居中的情況下，分別讀取A、B點(diǎn)上的水準(zhǔn)尺的讀數(shù)a1和b1，求得高差h1=a1-b1。（h1不含有該項誤差的影響） （2）將儀器搬至B點(diǎn)附近（相距約3米處），在符合氣泡居中的情況下，對遠(yuǎn)尺A和近尺B，分別讀得讀數(shù)a2和b2，求得第二次高差h2=a2-b2。若h2=h1，說明儀器的水準(zhǔn)管平行于視準(zhǔn)軸，無需校正。若h2 h1，則水準(zhǔn)管軸不平行于視準(zhǔn)

21、軸， h2與h1的差值大于3mm，需要校正。檢校目的：使長水準(zhǔn)管軸平行于視準(zhǔn)軸，提供水平視線。 LL CC ？第61頁/共76頁 =1803.14159266060206265D1D2h1ABii iaa1 a2a2bb1b2 x1x2Dhhi 212檢驗原理檢驗原理第62頁/共76頁校正方法: 算出遠(yuǎn)尺的正確讀數(shù)a2， a2=h1+b2。 轉(zhuǎn)動微傾螺旋，令遠(yuǎn)尺A上讀數(shù)恰為a2，此時視線已水平，而符合氣泡不居中，用校正針撥動水準(zhǔn)管上、下兩校正螺絲，使氣泡居中，這時水準(zhǔn)管軸就平行于視準(zhǔn)軸。 校正方法校正方法 松上緊下 松下緊上第63頁/共76頁第64頁/共76頁水準(zhǔn)測量的水準(zhǔn)測量的誤差來源誤差來

22、源及及注意事項注意事項 儀器誤差儀器誤差 觀測誤差觀測誤差 外界條件的影響外界條件的影響第65頁/共76頁1 1、儀器誤差、儀器誤差 儀器校正不完善的誤差儀器校正不完善的誤差 例如殘留例如殘留i角誤差，測量時使儀器的角誤差，測量時使儀器的前后視距相等，即可消除這項誤差。前后視距相等，即可消除這項誤差。實實際工作中要求前后視距差總和盡量的小。際工作中要求前后視距差總和盡量的小。調(diào)焦誤差 當(dāng)前后視距相等時，轉(zhuǎn)向時就不需調(diào)焦或只需做少量調(diào)焦，即可減小該誤差.第66頁/共76頁 水準(zhǔn)標(biāo)尺零點(diǎn)不等的誤差水準(zhǔn)標(biāo)尺零點(diǎn)不等的誤差 水準(zhǔn)尺由于長期使用,其底部受到磨損，產(chǎn)生零點(diǎn)誤差。兩根標(biāo)尺的零點(diǎn)誤差之差，稱為

23、一對標(biāo)尺的零點(diǎn)差。 在兩個測站的觀測高差之和中，這種誤差的影響就抵消了。所以，水準(zhǔn)所以，水準(zhǔn)路線的每個測段應(yīng)盡量安排成偶數(shù)站，路線的每個測段應(yīng)盡量安排成偶數(shù)站，以減小一對標(biāo)尺零點(diǎn)差的影響。以減小一對標(biāo)尺零點(diǎn)差的影響。第67頁/共76頁2 2、 觀測誤差觀測誤差 整平誤差整平誤差 一般認(rèn)為,利用符合水準(zhǔn)器整平儀器的誤差約為 ，所以整平誤差引起的讀數(shù)誤差為： 075. 0Dm 075. 0平D為水準(zhǔn)儀到標(biāo)尺的距離 所以，觀測時應(yīng)控制視距的長度小于100m，同時應(yīng)注意整平儀器。第68頁/共76頁 照準(zhǔn)誤差照準(zhǔn)誤差 設(shè)人眼的分辨率為60秒，望遠(yuǎn)鏡的放大倍率為V，視距長度為D，則照準(zhǔn)誤差為: DVm 6

24、0照 所以測量時應(yīng)注意控制視距長度，減小該誤差的影響.第69頁/共76頁ba)cos1 (cosbbbaba 水準(zhǔn)尺傾斜的誤差 當(dāng)水準(zhǔn)尺傾斜時,其讀數(shù)比垂直豎立時大，且視線越高誤差越大。 估讀誤差 其大小與厘米分格的寬度，十字絲的粗細(xì)，望遠(yuǎn)鏡的放大倍率和視距長度等有關(guān)。所以各等級水準(zhǔn)測量對上述方面各有要求第70頁/共76頁3 3、外界條件的影響、外界條件的影響 儀器垂直位移的影響儀器垂直位移的影響1a2a2b1b12后前前后法取平均1111111)(babah2222222)(babah21第71頁/共76頁 尺墊垂直位移的影響尺墊垂直位移的影響 發(fā)生在遷站過程中，用往返測取平均可減弱該誤差。 地球曲率的影響地球曲率的影響)()()(2121babah儀器安置在AB中點(diǎn)時,可消除該項誤差的影響A12abABhB大地水準(zhǔn)面第72頁/共76頁 大氣垂直折光的影響大氣垂直折光的影響 光線經(jīng)過大氣層時,由疏媒質(zhì)折向密媒質(zhì)，一般情況下，大氣層的密度上疏下密，視線成一條彎向下