第二章水準測量PPT課件

1、第二章第二章 水準測量水準測量第一節(jié)第一節(jié) 水準測量原理水準測量原理第二節(jié)第二節(jié) 水準儀與水準尺水準儀與水準尺第三節(jié)第三節(jié) 水準儀的技術(shù)操作水準儀的技術(shù)操作第四節(jié)第四節(jié) 普通水準測量（等外水準測量）普通水準測量（等外水準測量）第五節(jié)第五節(jié) 微傾式水準儀檢驗與校正微傾式水準儀檢驗與校正第六節(jié)第六節(jié) 自動安平水準儀自動安平水準儀第七節(jié)第七節(jié) 三、四等水準測量三、四等水準測量第八節(jié)第八節(jié) 水準測量的水準測量的誤差分析誤差分析第一節(jié)第一節(jié) 水準測量原理水準測量原理 水準測量的基本原理水準測量的基本原理是：利用水準儀給出的水平是：利用水準儀給出的水平視線視線,在兩點立尺得到水平讀數(shù)在兩點立尺得到水平讀數(shù)

2、.已知已知A點的高程為點的高程為HA，只要能測出只要能測出A點至點至B點的高程之差，簡稱高差點的高程之差，簡稱高差hAB。則。則點的高程點的高程HB就可用下式計算求得：就可用下式計算求得： hAB = 后視讀數(shù)后視讀數(shù)前視讀數(shù)前視讀數(shù)=a-bHB=HA+hAB 有時安置一次儀器須測算出較多點的高程有時安置一次儀器須測算出較多點的高程，可，可先求出水準儀的視線高程，然后再分別計算各點高先求出水準儀的視線高程，然后再分別計算各點高程，從圖中可以看出：程，從圖中可以看出： 視線高視線高 Hi=HA+a 點高程點高程 HB=Hi- -b 要測算地面上兩點間的高差，所要測算地面上兩點間的高差，所依據(jù)的就

3、是一條水平視線，如果視線依據(jù)的就是一條水平視線，如果視線不水平，上述公式不成立。因此，視不水平，上述公式不成立。因此，視線必須水平，是水準測量中要牢牢記線必須水平，是水準測量中要牢牢記住的操作要領(lǐng)。住的操作要領(lǐng)。 第二節(jié)第二節(jié) 水準儀與水準尺水準儀與水準尺一、微傾式水準儀的構(gòu)造一、微傾式水準儀的構(gòu)造（2）水準儀的結(jié)構(gòu)）水準儀的結(jié)構(gòu) 主要有主要有望遠鏡望遠鏡、水準器水準器及及基座基座三部分。三部分。 1）望遠鏡）望遠鏡DS3水準儀望遠鏡主要由水準儀望遠鏡主要由物鏡、目鏡、對光透鏡和物鏡、目鏡、對光透鏡和十字絲分劃板十字絲分劃板所組成。所組成。十字絲交點與物鏡光心的連線，稱為十字絲交點與物鏡光心的

4、連線，稱為視準軸或視線視準軸或視線。DS3級水準僅望遠鏡的放大率一般為級水準僅望遠鏡的放大率一般為28倍。倍。 視差：視差： 產(chǎn)生原因：目標通過物鏡后的影像沒有與產(chǎn)生原因：目標通過物鏡后的影像沒有與十字絲分劃板重合十字絲分劃板重合 危害：說明尚未精確瞄準目標，影響讀數(shù)危害：說明尚未精確瞄準目標，影響讀數(shù)正確性正確性 消除方法：重新仔細地進行物鏡調(diào)焦和目消除方法：重新仔細地進行物鏡調(diào)焦和目鏡調(diào)焦，直至視差消除為止鏡調(diào)焦，直至視差消除為止2）水準器）水準器 水準器是用來指示視準軸是否水平或儀器豎軸是水準器是用來指示視準軸是否水平或儀器豎軸是否豎直的裝置。分為否豎直的裝置。分為管水準器管水準器和和圓

5、水準器圓水準器，管水，管水準器用來指示視準軸是否水平；圓水準器用來指準器用來指示視準軸是否水平；圓水準器用來指示豎軸是否豎直。示豎軸是否豎直。 圓水準器圓水準器 圓水準器頂面的內(nèi)壁是球面，其中有圓分劃圈，圓水準器頂面的內(nèi)壁是球面，其中有圓分劃圈，圓圈的中心為圓圈的中心為水準器的零點水準器的零點。通過零點的球面法線為通過零點的球面法線為圓水準器軸圓水準器軸，當圓水準器，當圓水準器氣泡居中時，該軸線處于豎直位置。氣泡居中時，該軸線處于豎直位置。當氣泡不居中時，氣泡中心偏移零點當氣泡不居中時，氣泡中心偏移零點2mm，軸，軸線所傾斜的角值，稱為線所傾斜的角值，稱為圓水準器的分劃值圓水準器的分劃值，由于

6、，由于它的精度較低，故只用于儀器的概略整平。它的精度較低，故只用于儀器的概略整平。 管水準器管水準器又稱水準管，是一縱向內(nèi)壁磨成圓弧形的玻璃又稱水準管，是一縱向內(nèi)壁磨成圓弧形的玻璃管，管內(nèi)裝酒精和乙醚的混合液，加熱融封冷管，管內(nèi)裝酒精和乙醚的混合液，加熱融封冷卻后留有一個氣泡。卻后留有一個氣泡。水準管上一般刻有間隔為水準管上一般刻有間隔為2mm的分劃線，分劃的分劃線，分劃線的中點線的中點0，稱為，稱為水準管零點水準管零點。通過零點作水準管圓弧的切線，稱為通過零點作水準管圓弧的切線，稱為水準管軸水準管軸。3）基座）基座u基座的作用是支承儀器的上部并與三腳架連接?；淖饔檬侵С袃x器的上部并與三腳

7、架連接。u主要由軸座、腳螺旋、底板和三角壓板構(gòu)成。主要由軸座、腳螺旋、底板和三角壓板構(gòu)成。二、水準尺和尺墊二、水準尺和尺墊水準尺分為直尺、折尺和塔尺。雙面水準尺的分水準尺分為直尺、折尺和塔尺。雙面水準尺的分劃，一面黑色面（主尺），尺底分劃為零，另一面劃，一面黑色面（主尺），尺底分劃為零，另一面是紅色面（輔助尺），尺底刻畫為一常數(shù)：是紅色面（輔助尺），尺底刻畫為一常數(shù)：4687mm或或4787mm。使用水準尺前一定要認清刻。使用水準尺前一定要認清刻畫特點。畫特點。尺墊是供支承水準尺和傳遞高程所用的工具。尺墊是供支承水準尺和傳遞高程所用的工具。 雙面尺雙面尺塔塔 尺尺尺尺 墊墊第三節(jié)第三節(jié) 水準儀

8、的技術(shù)操作水準儀的技術(shù)操作水準儀的技術(shù)操作：水準儀的技術(shù)操作：粗平粗平照準照準精平精平讀數(shù)讀數(shù) 一、一、粗平粗平：就是通過調(diào)整腳螺旋，將圓水準氣泡居中，就是通過調(diào)整腳螺旋，將圓水準氣泡居中，使儀器豎軸處于鉛垂位置，視線概略水平使儀器豎軸處于鉛垂位置，視線概略水平 。 二、二、照準照準：就是用望遠鏡照準水準尺，清晰地看清就是用望遠鏡照準水準尺，清晰地看清目標和十字絲。目標和十字絲。 三、精平三、精平：就是慢慢轉(zhuǎn)動微傾螺旋，使符合水準氣就是慢慢轉(zhuǎn)動微傾螺旋，使符合水準氣泡的影象符合。泡的影象符合。 四、讀數(shù)四、讀數(shù)：就是在視線水平時，用望遠鏡十字絲的就是在視線水平時，用望遠鏡十字絲的橫絲在尺上讀數(shù)

9、。橫絲在尺上讀數(shù)。第四節(jié)第四節(jié) 普通水準測量普通水準測量一、水準測量等級一、水準測量等級 一等、二等（大范圍、精度高）一等、二等（大范圍、精度高） 三等、四等（適合于區(qū)域性，精度比較高）三等、四等（適合于區(qū)域性，精度比較高） 等外（圖根，適合于小范圍，精度比較低）等外（圖根，適合于小范圍，精度比較低）二、水準測量技術(shù)要求二、水準測量技術(shù)要求n6等級等級高差閉合差（高差閉合差（mmmm）備注備注山地山地平地平地三等三等 n：測站數(shù)：測站數(shù)L：路線長度：路線長度四等四等 等外等外 n4n12L12L20L40 三、水準點和水準路線三、水準點和水準路線 1.水準點是測區(qū)的高程控制點，一般縮寫為水準點

10、是測區(qū)的高程控制點，一般縮寫為“BM”，用用“ ”符號表示。水準點分為永久性和臨時性且符號表示。水準點分為永久性和臨時性且分等級分等級.點位受法律保護點位受法律保護,對于高等級的水準點成果要對于高等級的水準點成果要去當?shù)販y繪部門查詢。去當?shù)販y繪部門查詢。國家級水準點國家級水準點墻上級水準點墻上級水準點臨時級水準點臨時級水準點2.水準路線依據(jù)測區(qū)的情況，可布設(shè)成以下幾種形式：水準路線依據(jù)測區(qū)的情況，可布設(shè)成以下幾種形式： (1)閉合水準路線閉合水準路線 (2)附合水準路線附合水準路線 (3)支水準路線支水準路線四、施測方法四、施測方法 1.將水準尺置于已知后視高程點將水準尺置于已知后視高程點A和

11、前視轉(zhuǎn)和前視轉(zhuǎn)點點ZD1中間中間的的站。站。 2. 先瞄準后視尺，讀取后視讀數(shù)值先瞄準后視尺，讀取后視讀數(shù)值a1，并記入，并記入普通水準測量記錄表中普通水準測量記錄表中。 再照準前視尺，讀取前再照準前視尺，讀取前視讀數(shù)值視讀數(shù)值b1，并記入記錄表中。至此完成了普通水，并記入記錄表中。至此完成了普通水準測量準測量一個測站一個測站的觀測任務(wù)。的觀測任務(wù)。 3.將儀器搬遷到第將儀器搬遷到第站，把第站，把第站的后視尺站的后視尺移到第移到第站的轉(zhuǎn)點站的轉(zhuǎn)點ZD2上，把上，把原第原第站前視變成站前視變成第第站的后視站的后視。按。按(2)步驟測出第步驟測出第站的后、前視站的后、前視讀數(shù)值讀數(shù)值a2、b2，并

12、記入記錄表中。，并記入記錄表中。 4.重復(fù)上述步驟測至終點重復(fù)上述步驟測至終點B為止。為止。 普通水準測量記錄表普通水準測量記錄表0.7182.20950.5831.2681.425ZD1ab=5.358 3.867=1.491h=2.209 0.718=1.491h=a b (計算無誤計算無誤) 計計算算檢檢核核3.8675.35851.4910.346B50.6181.5811.219ZD351.3360.6720.863ZD2HA=50.000m 50.0000.5830.7530.8731.851A+前視前視后后 視視備備 注注高高 程程（m）高高 差差測測點點0.7180.718ZD

13、1ZD3ZD2五、校核方法五、校核方法 1計算校核計算校核 即：即：h=a b HB HA 說明高差和各轉(zhuǎn)點高程的計算是正確的。說明高差和各轉(zhuǎn)點高程的計算是正確的。 2測站校核測站校核 u變更儀器高法變更儀器高法u雙面尺法雙面尺法 3. 成果校核成果校核 檢核水準路線的高差閉合差檢核水準路線的高差閉合差fh是否超限。是否超限。 校核方法：如果校核方法：如果fhfh容容，說明外業(yè)觀測成果合格，說明外業(yè)觀測成果合格，否則須進行重測。否則須進行重測。(1)(1)附合水準路線附合水準路線： fh=h （H終終 H始始）(2)(2)閉合水準路線閉合水準路線： fh=h(3)(3)支水準路線支水準路線：

14、fhh往往 +h返返高差閉合差的計算公式：高差閉合差的計算公式：適用于山區(qū)適用于平原區(qū)容容nfLfhh1240 。 六、成果處理六、成果處理 普通水準測量的成果處理就是當外業(yè)觀測的高差普通水準測量的成果處理就是當外業(yè)觀測的高差閉合差在容許范圍內(nèi)時，所進行的高差閉合差調(diào)整。閉合差在容許范圍內(nèi)時，所進行的高差閉合差調(diào)整。 1 1、高差閉合差的計算與檢核、高差閉合差的計算與檢核 2 2、高差閉合差的調(diào)整、高差閉合差的調(diào)整 高差閉合差高差閉合差調(diào)整原則是以水準路線的調(diào)整原則是以水準路線的測段站數(shù)測段站數(shù)或或測段測段長度長度成正比，將閉合差成正比，將閉合差反符號反符號分配到各測段上分配到各測段上 3 3

15、、改正后高差的計算、改正后高差的計算 4 4、高程計算、高程計算 七、例題七、例題按按測站數(shù)調(diào)整高差閉合差測站數(shù)調(diào)整高差閉合差和高程計算示例見下表。和高程計算示例見下表。 如圖如圖備備 注注+2.694 0.047+2.74154+2.335 0.010+2.345114+1.969 0.011+1.980133 4.385 0.016 4.36918236.34539.12034.74536.70439.039+2.775 0.010+2.78512BMABM1BM2BM3BMB1高程（高程（m）改正后的改正后的高差（高差（m）改正數(shù)改正數(shù)(m)實測高差實測高差(m)測站數(shù)測站數(shù)（個）（個）

16、測點測點測段測段編號編號fh=h (HB HA)=2.741 2.694=+0.047 ihinnfVmmnfh8812容七、例題七、例題 如果把上圖中的測站數(shù)改為測段長度（以公里如果把上圖中的測站數(shù)改為測段長度（以公里為單位，見下表第為單位，見下表第3列），則按列），則按測段長度調(diào)整高差測段長度調(diào)整高差閉合差閉合差和高程計算示例見下表和高程計算示例見下表 。如圖如圖fh=h (HB HA)=2.741 2.694=+0.047Vi= - Li 備備 注注+2.694 0.047+2.7419.1+2.335 0.010+2.3451.94+1.968 0.012+1.9802.33 4.38

17、3 0.014 4.3692.8236.34539.11934.73636.70439.039+2.774 0.011+2.7852.1BMABM1BM2BM3BMB1高程（高程（m）改正后的改正后的高差（高差（m）改正數(shù)改正數(shù)(m)實測高差實測高差(m)測段長度測段長度（km）測點測點測段測段編號編號LfhmmLfh12140容第六節(jié)第六節(jié) 自動安平水準儀自動安平水準儀 自動安平水準儀自動安平水準儀不需要水準管和微傾螺旋不需要水準管和微傾螺旋，只，只有一個圓水準器，安置儀器時，只要使圓水準器的有一個圓水準器，安置儀器時，只要使圓水準器的氣泡居中后，借助一種氣泡居中后，借助一種“補償器補償器”

18、的特別裝置，使的特別裝置，使視線自動處于水平狀態(tài)視線自動處于水平狀態(tài)。自動安平水準儀正面自動安平水準儀正面sf自動安平水準儀反面自動安平水準儀反面自動安平水準儀后面自動安平水準儀后面自動安平水準儀反面自動安平水準儀反面自動安平水準儀正面自動安平水準儀正面第五節(jié)第五節(jié) 微傾式水準儀檢驗與校正微傾式水準儀檢驗與校正 根據(jù)水準測量原理，微傾式水準儀各軸線間應(yīng)根據(jù)水準測量原理，微傾式水準儀各軸線間應(yīng)具備的幾何關(guān)系是：圓水準器軸應(yīng)平行于儀器豎軸具備的幾何關(guān)系是：圓水準器軸應(yīng)平行于儀器豎軸( (LLLLVVVV) )；十字絲的橫絲應(yīng)垂直于儀器豎軸十字絲的橫絲應(yīng)垂直于儀器豎軸；水準管軸應(yīng)平行于儀器視準軸水準

19、管軸應(yīng)平行于儀器視準軸( (LLLLCCCC) )，如右圖所，如右圖所示。示。一、圓水準器的檢驗與校正一、圓水準器的檢驗與校正 二、十字絲橫絲的檢驗與校正二、十字絲橫絲的檢驗與校正 三、管水準器的檢驗與校正三、管水準器的檢驗與校正 檢校項目一、圓水準器的檢驗與校正：目的是使一、圓水準器的檢驗與校正：目的是使VV LL 二、十字絲橫絲的檢驗與校正二、十字絲橫絲的檢驗與校正三、水準儀三、水準儀i角檢驗與校正角檢驗與校正 將水準儀安置在兩點中間進行觀測，得到兩點間將水準儀安置在兩點中間進行觀測，得到兩點間的正確高差的正確高差hAB。 hAB=(a+) - (b+)=a-b 為了防止錯誤和提高觀測精度

20、，一般應(yīng)改變儀器為了防止錯誤和提高觀測精度，一般應(yīng)改變儀器高觀測兩次，若兩次高差的誤差小于高觀測兩次，若兩次高差的誤差小于3mm時，取時，取平均數(shù)作為正確高差平均數(shù)作為正確高差hAB。 再將水準儀安置在距再將水準儀安置在距A尺尺2m左右，安置好儀器后，左右，安置好儀器后，先讀取近尺先讀取近尺A的讀數(shù)值的讀數(shù)值a2，因儀器離，因儀器離A點很近，兩點很近，兩軸不平行的誤差可忽略不計。然后根據(jù)正確高差軸不平行的誤差可忽略不計。然后根據(jù)正確高差hAB計算視線水平時在遠尺計算視線水平時在遠尺B的正確讀數(shù)值的正確讀數(shù)值b2=a2-hAB 用望遠鏡照準用望遠鏡照準B點的水準尺，若讀數(shù)與相差小于點的水準尺，若

21、讀數(shù)與相差小于4mm,則說明水準管軸平行于視準軸，否則應(yīng)進則說明水準管軸平行于視準軸，否則應(yīng)進行校正。行校正。第七節(jié)第七節(jié) 三、四等水準測量三、四等水準測量 三、四等水準測量三、四等水準測量主要使用主要使用DS3水準儀進水準儀進行觀測，水準尺采用行觀測，水準尺采用雙面水準尺雙面水準尺，觀測前必須，觀測前必須對水準儀進行檢校。測量時水準尺應(yīng)安置在尺對水準儀進行檢校。測量時水準尺應(yīng)安置在尺墊上扶立鉛直。根據(jù)雙面水準尺的尺常數(shù)即墊上扶立鉛直。根據(jù)雙面水準尺的尺常數(shù)即K1=4687和和K2=4787，成對使用水準尺。，成對使用水準尺。 三、四等水準測量技術(shù)要求三、四等水準測量技術(shù)要求等級等級標準視線標

22、準視線長度長度（m）前后視前后視距差距差（m）前后視距前后視距累計差累計差 （m）黑紅面黑紅面讀數(shù)差讀數(shù)差（mm）黑紅面黑紅面高差之差高差之差（mm）三三四四751003.05.05.010.02.03.03.05.0具體記錄與計算方法具體記錄與計算方法參見參見三、四等水準測量記錄表三、四等水準測量記錄表。每一測站的觀測程序每一測站的觀測程序： 后視黑面尺，讀取上、下、中絲讀數(shù)，即后視黑面尺，讀取上、下、中絲讀數(shù)，即(1)、(2)、(3)； 前視黑面尺，讀取上、下、中絲讀數(shù)，即前視黑面尺，讀取上、下、中絲讀數(shù)，即(4)、(5)、(6)；前視紅面尺，讀取中絲讀數(shù)，即前視紅面尺，讀取中絲讀數(shù)，即(

23、7);后視紅面尺，讀取中絲讀數(shù)，即后視紅面尺，讀取中絲讀數(shù)，即(8)。 以上（以上（）內(nèi)之號碼，表示觀測與記錄的順序。）內(nèi)之號碼，表示觀測與記錄的順序。三三、四四等等水水準準測測量量記記錄錄表表5.9985.273+0.725(8)(7)(12) +0.62500001.2110.568+0.625 后后106前前107后后前前0.8010.37143.0+0.1 1.4260.99543.1+0.1 BM1-ZD11(14)(10)(9)(13(3)(6)(11) 后后前前后后前前(4)(6)(16)(18) (1)(2)(15)(17) d視視距距差差d紅紅面面黑黑面面前前視視距距后后視視

24、距距上上絲絲上上絲絲備備注注平平均均高高差差(m)K+黑黑-紅紅水水準準尺尺讀讀數(shù)數(shù)方方向向及及尺尺號號下下絲絲前前尺尺下下絲絲后后尺尺點點號號測測站站編編號號自自天天氣氣：測測量量者者：測測至至成成象象：記記錄錄者者：20年年月月日日始始：時時分分終終：時時分分=-0.1 =+4.356 =末站末站(18) 總視距總視距(15)+(16)=339.1(mm) (15)=169.5 (3)+(8)=29.291 (11)+(12) (14)=+2.1780- )(16)=169.6 -)(6)+(7)=24.935 =4.356 2(14)=+4.356 每頁校核每頁校核+1.13400006

25、.3955.361+1.0341.7080.534+1.134后后107前前106后前后前0.7580.39036.8-0.11.8911.52536.6-0.2ZD3-A45.4866.210+0.7246.2415.097+1.144-0.8245-10-10.6981.523-0.825后后106前前107后前后前1.7121.33338.0+0.10.8890.50738.2+0.2ZD2-ZD33K為尺為尺常數(shù)，常數(shù)，如：如：K106=4.787K107=4.687已知已知BM1高高程為：程為：H=56.345m1.24350+1-11.5540.311+1.243后后107前前106后前后前0.5700.05251.8-0.11.8121.29651.6-0.2 ZD1-ZD22三、四等水準測量記錄表續(xù)表三、四等水準測量記錄表續(xù)表第八節(jié)第八節(jié) 水準測量的誤差分析水準測量的誤差分析一