水準測量原理及方法課件

高程測量的方法水準測量三角高程測量CHAPTER2水準測量氣壓高程測量GPS高程測量高程測量的方法水準測量三角高程測量CHAPTER21A：后視點，a：后視讀數(shù)；B：前視點，b：前視讀數(shù)。a計算高程的方法：高差法：hAB

=a-b;

HB=HA+hAB

視線高程法：HI=HA+aHB=HI-b§2-1水準測量原理HA平均海水面水平視線hABHIHB?ABb前進方向利用儀器提供水平視線，測定地面上兩點間的高差，推算待測點的高程A：后視點，a計算高程的方法：高差法：hAB=a-b;2水準儀按精度分精密水準儀DS05DS1普通水準儀DS3DS10§2-2水準測量的儀器和工具一、DS3型水準儀的構造望遠鏡水準器基座水準儀按精度分精密水準儀DS05DS1普通水準儀3目鏡物鏡調焦螺旋物鏡左右微動螺旋水平制動螺旋腳螺旋準星微傾螺旋目鏡物鏡調焦螺旋物鏡左右微動螺旋水平制動螺旋腳螺旋準星微傾螺4②視準軸（CC）：十字絲交點與望遠鏡物鏡光心的連線①組成：由物鏡、對光透鏡十字絲分劃板和目鏡等部分組成。③十字絲作用：瞄準目標時的讀數(shù)基準線。④望遠鏡的作用:瞄準遠方的目標2、望遠鏡1、基座⑤性能指標：放大率②視準軸（CC）：十字絲交點與望遠鏡物鏡光心的連線①53、水準器L0L03、水準器L0L06二、水準尺和尺墊1、水準尺直尺折尺塔尺尺底起始刻劃：黑面：0m紅面：4.687mor4.787m2、尺墊：三角形、半圓形；鑄鐵制造作用：標志轉點位，防止土質下沉二、水準尺和尺墊1、水準尺直尺尺底起始刻劃：2、尺墊：三角形7§2-3水準儀的使用§2-3水準儀的使用82、轉點（TPi/ZDi)：傳遞高程的過渡點作用：傳遞高程（無固定點位，無須計算其高程）1、水準點（BenchMark）：已知高程點作用：統(tǒng)一全國的高程系統(tǒng)滿足各種測量需要引測其它點的高程種類：永久性臨時性一、水準點、轉點的概念§2-4水準測量的外業(yè)2、轉點（TPi/ZDi)：傳遞高程的過渡點1、水準點（B9二、水準測量的實施h1=a1-b1

h2=a2-b2

h3=a3-b3

h4=a4-b4hAB=h=a-bHB=HA+hAB第1站：第2站：第3站：第4站：a1b1a2b2a3b3a4b41234ABTP1TP2TP3二、水準測量的實施h1=a1-b1hAB=h=10測站測點后視讀數(shù)前視讀數(shù)高差(m)高程(m)備注1A14670.34327.354已知TP111242TP11385-0.289TP216743TP218690.926TP309434TP314250.213TP412125TP41367-0.365B173228.182計算校核7513-6685=0.828測站測點后視前視高差高程備注1A14670.34327.3511（一）測站校核１、變儀器高法(兩次成果之差≤5mm)２、雙面尺法三、水準測量的檢核（二）計算校核（一）測站校核１、變儀器高法(兩次成果之差≤5mm)２、12２、附合水準路線

?h=h測-（H終-H始)≤fh允３、支水準路線

?h=h往+h返≤fh允AB123A12１、閉合水準路線高差閉合差：?h=h測≤fh允h2A1234h1h3h4h5（三）成果校核（路線校核）２、附合水準路線３、支水準路線AB123A12１13精度要求：fh允=式中：L----路線長度，以km計。

n----測站總數(shù)?！В篖、n以單程計。精度要求：fh允=式中：L----路線長度，以km計。14§2-5水準測量的內(nèi)業(yè)

閉合、附合水準路線第i待測點的高程：Hi=Hi-1+hi正平差高差閉合差、計算點的高程§2-5水準測量的內(nèi)業(yè)

閉合、附合水準路線第i待測點的15支水準路線支水準路線16例題AB123點號測站數(shù)hi測（m)改正數(shù)(m)hi正(m)高程(m)備注A12+2.785-0.010+2.77556.345已知159.12018-4.369-0.016-4.385254.73513+1.980-0.011+1.969356.70411+2.345-0.010+2.335B59.039已知54+2.741-0.047+2.694∑fh=2.741-(59.030-56.345)=+0.047m例題AB123點號測站數(shù)hi測改正數(shù)hi正高程備注A1217實驗一、二1、內(nèi)容：①水準儀的認識和使用②閉合水準路線測量2、要求：（1）每人獨立觀測完成一條水準路線，設待測點1~2個，測站總數(shù)n≥4（2）3、儀器安排1臺/4人；水準尺一付；尺墊一付；記錄板一只實驗室排球場N待測點已知點HBMi=10m實驗一、二實排N待測點已知點18二、水準儀應滿足的條件1、L′L′∥VV2、十字絲橫絲⊥VV3、LL∥CC→主條件視準軸水準管軸支點微傾螺旋§2-8微傾式水準儀的檢驗與校正一、水準儀的一般檢查二、水準儀應滿足的條件1、L′L′∥VV視準軸水準管軸支點微19三、檢驗與校正1、L′L′∥VV的檢校方法和步驟：（1）檢驗：用腳螺旋整平儀器，轉動儀器180°，若氣泡居中，不需要校正，否則，需要校正。（2）校正：用校針撥動圓水準管校正螺絲，使氣泡向中間移動偏離量的一半，再用腳螺旋整平儀器，反復1、2、兩步，直到條件滿足為止。L′L′VVVVL′L′三、檢驗與校正1、L′L′∥VV的檢校方法和步驟：（1）檢驗20（1）原理：若條件滿足，精平儀器后，橫絲掃過的面是水平面。（2）檢驗：讓橫絲的一端對準固定點A，微動視線，若A始終在橫絲上移動，則條件成立，不需要校正，否則，需要校正。（3）校正方法和步驟：2、十字絲橫絲⊥VV的檢校(a)(b)護蓋（1）原理：若條件滿足，精平儀器后，橫絲掃過的面是水平面。方213、LL∥CC的檢校（5）校正

轉動微傾螺旋→使A尺讀數(shù)為:a2正=hAB正+b2

→用撥針撥動校正螺絲，使長水準管氣泡居中→反復幾次，直至條件滿足為止。abhAB（1）準備場地在平坦地上標定A、B，約為80m，C為AB的中點。（2）測hAB正=a1-b1（3）在B附近約3m處，測得a2,b2讀數(shù)（4）計算a2正，a2正=hAB正+b2

檢查：

△a=|a2-a2正|≤5mm，不需校正，否則校正。a2正3、LL∥CC的檢校（5）校正

轉動微傾螺旋→使A尺讀數(shù)為:22實驗三：1、內(nèi)容：水準儀的檢校2、要求：按序檢查儀器應滿足的幾何條件3、儀器安排：1臺/2人；水準尺一付；尺墊一付；記錄板一只；皮尺一把實驗三：23§2-9水準測量誤差分析一、誤差來源：（1）儀器不夠完善（2）觀測者感覺的限制（3）外界條件的變化二、誤差分析1、儀器誤差：

1）校正殘余誤差

2）對光誤差（對光透鏡非線形運動）

3）水準尺誤差（零點不準）§2-9水準測量誤差分析一、誤差來源：24水準測量原理及方法課件253、外界條件的影響（1）儀器垂直位移“后、前、前、后”（2）尺墊垂直位移“往返觀測取中數(shù)”（3）溫度影響“撐傘遮陽”（4）地球曲率及大氣折光影響3、外界條件的影響26AB水平視線γ1c1γ2c2f1f2D后≈D前f1≈f2D后D前地球曲率與大氣折光影響AB水平視線γ1c1γ2c2f1f2D后≈D前D后D前地球曲27習題：P29：1、2、5、6、9、10、11、12

習題：28§2-7自動安平水準儀、電子水準儀簡介一、自動安平水準儀（DSZ3）補償器→管水準器、微傾螺旋，補償角：8′～10′二、電子（數(shù)字）水準儀電子(數(shù)字)水準儀是集電子、光學、圖像處理、計算技術于一體的水準儀?！?-7自動安平水準儀、電子水準儀簡介一、自動安平水準儀（291、望遠鏡1、望遠鏡302、銦鋼RAB標尺2、銦鋼RAB標尺313、電子水準儀的主要特點：1）精度高（電子讀數(shù)±0.4mm/km，人工讀數(shù)±1.0mm/km）2）自動化程度高3）較強的儲存功能4）菜單和按鍵操作功能豐富3、電子水準儀的主要特點：32§6-5三、四等水準測量一、高程控制網(wǎng)由國家測繪部門在全國范圍統(tǒng)一建立的高程系統(tǒng)。(Ⅰ~Ⅳ）分為：①1956黃海高程系②1985國家高程基準關系：H85=H56-0.029m§6-5三、四等水準測量一、高程控制網(wǎng)331985年國家高程基準1956年黃海高程系廢黃河零點吳淞零點0.0289m0.1829m1.8228m江蘇境內(nèi)各新舊高程系統(tǒng)的關系1985年國家高程基準1956年黃海高程系廢黃河零點吳淞零點34沿地質構造穩(wěn)定和坡度平緩的交通線布滿全國，構成網(wǎng)狀。路線全長為93000多公里，有100個閉合環(huán)，環(huán)長為800～1500公里國家一等水準網(wǎng)沿地質構造穩(wěn)定和坡度平緩的交通線布滿全國，構成網(wǎng)狀。路線全長35在一等水準網(wǎng)上加密，一般沿鐵路、公路和河流布設，環(huán)長為300～700公里，有822個閉合環(huán)，全長為137000多公里二等水準網(wǎng)加密三等、四等水準網(wǎng)在一等水準網(wǎng)上加密，一般沿鐵路、公路和河流布設，環(huán)長為30036它是確定地形海拔高程的坐標系統(tǒng)，按等級和精度分為一、二、三、四等網(wǎng)。目前提供使用的85國家高程系統(tǒng)共有水準點114041個，水準路線長度為416619.1公里。它是確定地形海拔高程的坐標系統(tǒng)，按等級和精度分為一、二、三、37（一）三、四等水準測量技術要求項目等級使用儀器高差閉合差的限差（mm)視線長度（m)視線高度前后視距離差（m)前后視距離累積差（m)黑紅面讀數(shù)差（mm)黑紅面所測高差之差（mm)附合、閉合路線往返測三DS3≤65三絲能讀數(shù)≤2≤523四DS3≤80三絲能讀數(shù)≤3≤1035注：1.L為水準路線長度，以km計

2.K為路線或測段長度，以km計表6-11二、三四等水準測量（一）三、四等水準測量技術要求項高差閉合差的限差381、安置儀器2、先黑：①讀后視尺黑面：下、上、中（a黑）②讀前視尺黑面：下、上、中（b黑）3、后紅：①讀前視尺紅面：中（b紅）②讀后視尺紅面：中（a紅）※將上述讀數(shù)分別對應填入記錄手簿（二）觀測方法雙面尺法觀測順序：“先黑后紅”“后后前前”先黑后紅1、安置儀器※將上述讀數(shù)分別對應填入記錄手簿（二）觀測方法39(三)計算與校核1、視距部分：D后=（下絲-上絲）×100≤65m、80mD前=（下絲-上絲）×100≤65m、80m要求：△D=|D后-D前|≤2m、3m∑△D≤5m、10m2、高差部分：要求：|K+黑-紅|

≤2mm、3mm

|△h

|=|

h黑-（h紅±0.100m)|

≤3mm、5mm

△a-△b=△h

△a、△b計算校核(三)計算與校核1、視距部分：D40水準測量原理及方法課件41※fh測的調整同§2-5※fh測的調整同§2-542測站點號后尺下前尺下方向尺號水準尺讀數(shù)K+黑-紅mm高差中數(shù)(m)備注上上黑面m紅面mD后D前△D∑△D1BM1～ZD114260.774后1前2121159980+0.6250K14.787K24.68709950.32605865273043.143.0+0.625+0.7250+0.1+0.12ZD1～ZD218120570后2前1155462410+1.24351296005203115097+151.651.8+1.243+1.144-1-0.2-0.1¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨每頁校核∑：169.5169.629.291-24.935=+2.1780×2∑：△D末=-0.1m∑h黑+∑h紅=+4.356∑：D總=339.1m測站點號后尺下前尺下方向尺號水準尺讀數(shù)K+黑-紅高差備上43實驗四1、內(nèi)容：四等水準測量2、要求：①路線形成閉合水準路線，②線路上設置1～2個待測點，測站數(shù)≥4③每組完成2組有效數(shù)據(jù)成果排球場N待測點已知點HBMi=10m實驗四排N待測點已知點44aABDiDtgavh§6-6三角高程測量

→地面起伏較大一、原理：

如圖，已知A點的高程：HAAB的距離為：D

求測：B點高程HB

計算公式：h+v=Dtga+ih=Dtga+i-vHB=HA+hiaABDiDtgavh§6-6三角高程測量一、原理：計算45二、曲率、折光等因素的影響1、單向觀測(A→B）1）D＜300m→忽略f2）D≥300m→加改正數(shù)f2、對向觀測（A→←B）→消減f的影響當│hAB+hBA│≤4cm/100m時則：h正=1/2（hAB-hBA)3、S≥1m→減少大氣折光和地面反射光的影響4、形成閉合、附合路線形式→便于成果校核二、曲率、折光等因素的影響1、單向觀測(A→B）1）46高程測量的方法水準測量三角高程測量CHAPTER2水準測量氣壓高程測量GPS高程測量高程測量的方法水準測量三角高程測量CHAPTER247A：后視點，a：后視讀數(shù)；B：前視點，b：前視讀數(shù)。a計算高程的方法：高差法：hAB

=a-b;

HB=HA+hAB

視線高程法：HI=HA+aHB=HI-b§2-1水準測量原理HA平均海水面水平視線hABHIHB?ABb前進方向利用儀器提供水平視線，測定地面上兩點間的高差，推算待測點的高程A：后視點，a計算高程的方法：高差法：hAB=a-b;48水準儀按精度分精密水準儀DS05DS1普通水準儀DS3DS10§2-2水準測量的儀器和工具一、DS3型水準儀的構造望遠鏡水準器基座水準儀按精度分精密水準儀DS05DS1普通水準儀49目鏡物鏡調焦螺旋物鏡左右微動螺旋水平制動螺旋腳螺旋準星微傾螺旋目鏡物鏡調焦螺旋物鏡左右微動螺旋水平制動螺旋腳螺旋準星微傾螺50②視準軸（CC）：十字絲交點與望遠鏡物鏡光心的連線①組成：由物鏡、對光透鏡十字絲分劃板和目鏡等部分組成。③十字絲作用：瞄準目標時的讀數(shù)基準線。④望遠鏡的作用:瞄準遠方的目標2、望遠鏡1、基座⑤性能指標：放大率②視準軸（CC）：十字絲交點與望遠鏡物鏡光心的連線①513、水準器L0L03、水準器L0L052二、水準尺和尺墊1、水準尺直尺折尺塔尺尺底起始刻劃：黑面：0m紅面：4.687mor4.787m2、尺墊：三角形、半圓形；鑄鐵制造作用：標志轉點位，防止土質下沉二、水準尺和尺墊1、水準尺直尺尺底起始刻劃：2、尺墊：三角形53§2-3水準儀的使用§2-3水準儀的使用542、轉點（TPi/ZDi)：傳遞高程的過渡點作用：傳遞高程（無固定點位，無須計算其高程）1、水準點（BenchMark）：已知高程點作用：統(tǒng)一全國的高程系統(tǒng)滿足各種測量需要引測其它點的高程種類：永久性臨時性一、水準點、轉點的概念§2-4水準測量的外業(yè)2、轉點（TPi/ZDi)：傳遞高程的過渡點1、水準點（B55二、水準測量的實施h1=a1-b1

h2=a2-b2

h3=a3-b3

h4=a4-b4hAB=h=a-bHB=HA+hAB第1站：第2站：第3站：第4站：a1b1a2b2a3b3a4b41234ABTP1TP2TP3二、水準測量的實施h1=a1-b1hAB=h=56測站測點后視讀數(shù)前視讀數(shù)高差(m)高程(m)備注1A14670.34327.354已知TP111242TP11385-0.289TP216743TP218690.926TP309434TP314250.213TP412125TP41367-0.365B173228.182計算校核7513-6685=0.828測站測點后視前視高差高程備注1A14670.34327.3557（一）測站校核１、變儀器高法(兩次成果之差≤5mm)２、雙面尺法三、水準測量的檢核（二）計算校核（一）測站校核１、變儀器高法(兩次成果之差≤5mm)２、58２、附合水準路線

?h=h測-（H終-H始)≤fh允３、支水準路線

?h=h往+h返≤fh允AB123A12１、閉合水準路線高差閉合差：?h=h測≤fh允h2A1234h1h3h4h5（三）成果校核（路線校核）２、附合水準路線３、支水準路線AB123A12１59精度要求：fh允=式中：L----路線長度，以km計。

n----測站總數(shù)?！В篖、n以單程計。精度要求：fh允=式中：L----路線長度，以km計。60§2-5水準測量的內(nèi)業(yè)

閉合、附合水準路線第i待測點的高程：Hi=Hi-1+hi正平差高差閉合差、計算點的高程§2-5水準測量的內(nèi)業(yè)

閉合、附合水準路線第i待測點的61支水準路線支水準路線62例題AB123點號測站數(shù)hi測（m)改正數(shù)(m)hi正(m)高程(m)備注A12+2.785-0.010+2.77556.345已知159.12018-4.369-0.016-4.385254.73513+1.980-0.011+1.969356.70411+2.345-0.010+2.335B59.039已知54+2.741-0.047+2.694∑fh=2.741-(59.030-56.345)=+0.047m例題AB123點號測站數(shù)hi測改正數(shù)hi正高程備注A1263實驗一、二1、內(nèi)容：①水準儀的認識和使用②閉合水準路線測量2、要求：（1）每人獨立觀測完成一條水準路線，設待測點1~2個，測站總數(shù)n≥4（2）3、儀器安排1臺/4人；水準尺一付；尺墊一付；記錄板一只實驗室排球場N待測點已知點HBMi=10m實驗一、二實排N待測點已知點64二、水準儀應滿足的條件1、L′L′∥VV2、十字絲橫絲⊥VV3、LL∥CC→主條件視準軸水準管軸支點微傾螺旋§2-8微傾式水準儀的檢驗與校正一、水準儀的一般檢查二、水準儀應滿足的條件1、L′L′∥VV視準軸水準管軸支點微65三、檢驗與校正1、L′L′∥VV的檢校方法和步驟：（1）檢驗：用腳螺旋整平儀器，轉動儀器180°，若氣泡居中，不需要校正，否則，需要校正。（2）校正：用校針撥動圓水準管校正螺絲，使氣泡向中間移動偏離量的一半，再用腳螺旋整平儀器，反復1、2、兩步，直到條件滿足為止。L′L′VVVVL′L′三、檢驗與校正1、L′L′∥VV的檢校方法和步驟：（1）檢驗66（1）原理：若條件滿足，精平儀器后，橫絲掃過的面是水平面。（2）檢驗：讓橫絲的一端對準固定點A，微動視線，若A始終在橫絲上移動，則條件成立，不需要校正，否則，需要校正。（3）校正方法和步驟：2、十字絲橫絲⊥VV的檢校(a)(b)護蓋（1）原理：若條件滿足，精平儀器后，橫絲掃過的面是水平面。方673、LL∥CC的檢校（5）校正

轉動微傾螺旋→使A尺讀數(shù)為:a2正=hAB正+b2

→用撥針撥動校正螺絲，使長水準管氣泡居中→反復幾次，直至條件滿足為止。abhAB（1）準備場地在平坦地上標定A、B，約為80m，C為AB的中點。（2）測hAB正=a1-b1（3）在B附近約3m處，測得a2,b2讀數(shù)（4）計算a2正，a2正=hAB正+b2

檢查：

△a=|a2-a2正|≤5mm，不需校正，否則校正。a2正3、LL∥CC的檢校（5）校正

轉動微傾螺旋→使A尺讀數(shù)為:68實驗三：1、內(nèi)容：水準儀的檢校2、要求：按序檢查儀器應滿足的幾何條件3、儀器安排：1臺/2人；水準尺一付；尺墊一付；記錄板一只；皮尺一把實驗三：69§2-9水準測量誤差分析一、誤差來源：（1）儀器不夠完善（2）觀測者感覺的限制（3）外界條件的變化二、誤差分析1、儀器誤差：

1）校正殘余誤差

2）對光誤差（對光透鏡非線形運動）

3）水準尺誤差（零點不準）§2-9水準測量誤差分析一、誤差來源：70水準測量原理及方法課件713、外界條件的影響（1）儀器垂直位移“后、前、前、后”（2）尺墊垂直位移“往返觀測取中數(shù)”（3）溫度影響“撐傘遮陽”（4）地球曲率及大氣折光影響3、外界條件的影響72AB水平視線γ1c1γ2c2f1f2D后≈D前f1≈f2D后D前地球曲率與大氣折光影響AB水平視線γ1c1γ2c2f1f2D后≈D前D后D前地球曲73習題：P29：1、2、5、6、9、10、11、12

習題：74§2-7自動安平水準儀、電子水準儀簡介一、自動安平水準儀（DSZ3）補償器→管水準器、微傾螺旋，補償角：8′～10′二、電子（數(shù)字）水準儀電子(數(shù)字)水準儀是集電子、光學、圖像處理、計算技術于一體的水準儀。§2-7自動安平水準儀、電子水準儀簡介一、自動安平水準儀（751、望遠鏡1、望遠鏡762、銦鋼RAB標尺2、銦鋼RAB標尺773、電子水準儀的主要特點：1）精度高（電子讀數(shù)±0.4mm/km，人工讀數(shù)±1.0mm/km）2）自動化程度高3）較強的儲存功能4）菜單和按鍵操作功能豐富3、電子水準儀的主要特點：78§6-5三、四等水準測量一、高程控制網(wǎng)由國家測繪部門在全國范圍統(tǒng)一建立的高程系統(tǒng)。(Ⅰ~Ⅳ）分為：①1956黃海高程系②1985國家高程基準關系：H85=H56-0.029m§6-5三、四等水準測量一、高程控制網(wǎng)791985年國家高程基準1956年黃海高程系廢黃河零點吳淞零點0.0289m0.1829m1.8228m江蘇境內(nèi)各新舊高程系統(tǒng)的關系1985年國家高程基準1956年黃海高程系廢黃河零點吳淞零點80沿地質構造穩(wěn)定和坡度平緩的交通線布滿全國，構成網(wǎng)狀。路線全長為93000多公里，有100個閉合環(huán)，環(huán)長為800～1500公里國家一等水準網(wǎng)沿地質構造穩(wěn)定和坡度平緩的交通線布滿全國，構成網(wǎng)狀。路線全長81在一等水準網(wǎng)上加密，一般沿鐵路、公路和河流布設，環(huán)長為300～700公里，有822個閉合環(huán)，全長為137000多公里二等水準網(wǎng)加密三等、四等水準網(wǎng)在一等水準網(wǎng)上加密，一般沿鐵路、公路和河流布設，環(huán)長為30082它是確定地形海拔高程的坐標系統(tǒng)，按等級和精度分為一、二、三、四等網(wǎng)。目前提供使用的85國家高程系統(tǒng)共有水準點114041個，水準路線長度為416619.1公里。它是確定地形海拔高程的坐標系統(tǒng)，按等級和精度分為一、二、三、83（一）三、四等水準測量技術要求項目等級使用儀器高差閉合差的限差（mm)視線長度（m)視線高度前后視距離差（m)前后視距離累積差（m)黑紅面讀數(shù)差（mm)黑紅面所測高差之差（mm)附合、閉合路線往返測三DS3≤65三絲能讀數(shù)≤2≤523四DS3≤80三絲能讀數(shù)≤3≤1035注：1.L為水準路線長度，以km計

2.K為路線或測段長度，以km計表6-11二、三四等水準測量（一）三、四等水準測量技術要求項高差閉合差的限差841、安置儀器2、先黑：①讀后視尺黑面：下、上、中（a黑）②讀前視尺黑面：下、上、中（b黑）3、后紅：①讀前視尺紅面：中（b紅）②讀后視尺紅面：中（a紅）※將上述讀數(shù)分別對應填入記錄手簿（二）觀測方法雙面尺法觀測順序：“先黑后紅”“后后前前”先黑后紅1、安置儀器※將上述讀數(shù)分別對應填入記錄手簿（二）觀測方法85(三)計算與校核1、視距部分：D后=（下絲-上絲）×100≤65m、80mD前