第二章水準測量

第二章水準測量高程測量:測量地面點高程的測量工作。方法有：1、水準測量

2、三角高程測量

3、氣壓高程測量

4、GPS高程測量高程系

為了確定地面點的空間位置除了要確定其在基準面上的投影位置外，還應確定其沿投影方向到基準面的距離，即確定點的高低位置。

1、我國的高程系統(tǒng)：1956年黃海高程系（1950～1956年觀測資料建立了國家水準原點即青島原點，其高程為72.289m）1985年國家高程基準（1952～1979年觀測資料建立了國家水準原點即青島原點的高程為72.260m）水準測量是利用水準儀提供的水平視線，借助于帶有分劃的水準尺，直接測定地面上兩點間的高差，然后根據(jù)已知點高程和測得的高差，推算出未知點高程。ABabhAB前進方向大地水準面HA（已知）HB=？后視前視第一節(jié)水準測量原理A、B兩點間高差hAB為：A點為后視點，A點尺上的讀數(shù)a稱為后視讀數(shù)；B點為前視點，B點尺上的讀數(shù)b稱為前視讀數(shù)。高差等于后視讀數(shù)減去前視讀數(shù)。ABabhAB前進方向大地水準面HA（已知）HB=？后視前視hABABab前進方向大地水準面HAHBHB視線高度計算未知點的高程高差法視線高法∑hAB大地水準面HB=?ＨA連續(xù)水準測量hAB=∑h=h1+h2

+…

=(a1

－b1)+(a2

－b2)+…=∑a－∑b水準儀精密水準儀普通水準儀DS05DS1DS3DS10≤0.5mm≤1mm≤3mm≤10mm國家一等水準測量及地震監(jiān)測國家二等水準測量及其他精密水準測量國家三、四等水準測量及一般工程水準測量一般工程水準測量第二節(jié)水準測量儀器及工具水準儀

1、微傾式水準儀目鏡微傾螺旋物鏡調焦螺旋物鏡水平微動螺旋水平制動螺旋腳螺旋準星水準儀的結構望遠鏡物鏡目鏡十字絲水準器圓水準器管水準器基座腳螺旋底板軸座2、自動安平水準儀只需粗略整平即可獲得水平視線讀數(shù)的儀器。無水準管和微傾螺旋，而是在望遠鏡的光學系統(tǒng)中裝置了補償器。補償范圍一般為±8′～±12′，最大可達±15′3、電子水準儀

又稱數(shù)字水準儀，是在自動安平水準儀的基礎上發(fā)展起來的，將原有的由人眼觀測讀數(shù)變?yōu)橛晒怆娫O備自行探測視線水平時的水準尺讀數(shù)?？勺詣佑涗洿鎯y量數(shù)據(jù)，若將觀測結果輸入計算機進行處理，可實現(xiàn)水準測量工作自動化和流水線作業(yè)。水準尺和尺墊1、雙面水準尺水準尺的雙面均有刻劃，一面為黑白相間，稱為黑面尺（也稱主尺）；另一面為紅白相間，稱為紅面尺（也稱輔尺）。多用于三、四等水準測量尺常數(shù)：4687、47872、塔尺：幾節(jié)套接在一起，長度有2m，3m、5m。用于普通水準測量立尺點尺墊是由生鐵鑄成。一般為三角形板座，其下方有三個腳，可以踏入土中。尺墊上方有一突起的半球體.水準尺立于半球頂面。第三節(jié)水準儀的使用一、微傾式水準儀的基本操作程序包括：安置儀器：安置三腳架和水準儀；粗略整平：使圓水準器氣泡居中；瞄準目標：消除視差，粗瞄和精瞄；精確整平：使水準管氣泡居中；讀數(shù)：用中絲讀數(shù)；安置儀器在測站上松開三腳架架腿的固定螺旋，按需要的高度調整架腿長度，再擰緊固定螺旋，張開三腳架將架腿踩實，并使三腳架架頭大致水平。從儀器箱中取出水準儀，用連接螺旋將水準儀固定在三腳架架頭上。粗平使圓水準器氣泡居中b312c312

a13

2氣泡移動方向與左手大拇指運動的方向一致。缺口準星水平微動螺旋水平制動螺旋對光螺旋消除視差瞄準目標目鏡對光--粗瞄—物鏡對光--精瞄--消除視差精確整平

觀察窗口符合水準器的氣泡完全重合時，水準儀的視準軸才精確水平1213111.271m0.689m讀數(shù)用中橫絲讀數(shù)二、自動安平水準儀的使用：安置儀器---粗略整平---瞄準目標---讀數(shù)第四節(jié)水準測量的方法一、水準點和水準路線1、水準點：用水準測量的方法確定的高程控制點，稱為水準點。用○表示，記為BM，(BenchMark)。水準點有永久性水準點和臨時性水準點兩種。國家等級永久性水準點BM23BM24BM259.0m9.8m8.4mH23＝56.437mH24＝58.392mH25＝53.168m水準點“點之記”永久性水準點臨時性水準點水準點水準網(wǎng)2、水準路線：水準測量施測所經(jīng)過的路線。水準路線上相鄰兩水準點間的路線稱一個測段。一般工程測量中，水準路線布設形式有：1）、附合水準路線從已知高程的水準點BM1出發(fā)，沿待定高程的水準點1、2、…進行水準測量，最后附合到另一已知高程的水準點BM2所構成的水準路線，稱為附合水準路線。BM1BM22）、閉合水準路線從已知高程的水準點BM1出發(fā)，沿各待定高程的水準點1、2、3、4進行水準測量，最后又回到原出發(fā)點BM1的環(huán)形路線，稱為閉合水準路線。BM13）支水準路線從已知高程的水準點BM0出發(fā)，沿待定高程的水準點1，2進行水準測量，這種既不閉合又不附合的水準路線，稱為支水準路線。支水準路線要進行往返測量，以資檢核。BM0二、水準測量的外業(yè)實施

1、當兩點距離比較近時設一個測站測量ABabhAB前進方向大地水準面HAHBHB∑hAB大地水準面HB=?ＨA2、當兩點距離較遠時，應分段設站測量即連續(xù)水準測量hAB=∑h=h1+h2

+…

=(a1

－b1)+(a2

－b2)+…=∑a－∑b

具體步驟：立尺---安置儀器---瞄準后視尺---瞄準前視尺---遷站---順序觀測、記錄已知水準點BMA的高程HA＝132.815m，現(xiàn)欲測定B點的高程HB，由于A、B兩點相距較遠，需分段設站進行測量，具體施測步驟如下。HAHBhAB大地水準面AB水準測量外業(yè)的實施舉例AHABHBhAB大地水準面TP1Ⅰh1后視點前視點進行方向1.1451.890測站測點水準尺讀數(shù)/m高差/m高程/m備注后視讀數(shù)前視讀數(shù)+-132.815已知1BMATP11.8901.1450.745133.56水準測量外業(yè)的實施AHABHBhAB大地水準面TP11h1后視點前視點進行方向2水準測量外業(yè)的實施舉例AHABHBhAB大地水準面TP11h1后視點前視點進行方向1.41322.515測站測點水準尺讀數(shù)/m高差/m高程/m備注后視讀數(shù)前視讀數(shù)+-1BMA1.8900.745132.815已知TP11.145133.562TP12.5151.102134.662TP21.413水準測量記錄手簿測站點號水準尺讀數(shù)（m）高差高程(m)備注后視前視＋－1BM.A1.8900.745132.815TP.11.1452TP.12.5151.102TP.21.4133TP.22.0010.850TP.31.1514TP.31.5120.602TP.42.1135TP.41.3170.906B2.224134.004計算檢核a－b＝＋1.189h＝＋1.189132.815+1.189=134.004水準測量外業(yè)的實施舉例校核∑a=∑b=∑a

－∑b

=∑h=

高程高差前視讀數(shù)后視讀數(shù)測點測站BM1TP111BM1TP11.5630.986+0.57719.43122TP1AA1.7621.828－0.0663.3252.814+0.511+0.5113、水準測量觀測注意事項：架儀器要注意前后視距大致相等；儀器不能架在路中央；尺墊只在轉點處使用；讀數(shù)前要精平；后視完畢轉向前視，一定要重新精平再讀數(shù)，（但切記不能動腳螺旋）；視線要小于100米。課間實訓時要求大家視距控制在30～40米之間。4、水準測量檢核⑴計算檢核：∑h=∑a-∑b=HB-HA⑵測站檢核：為防止讀數(shù)錯誤，保證每站測量的正確性，應進行測站檢核：雙儀高法：是在一個測站上用不同的儀器高度測兩次高差，兩次高差的差值應在允許范圍內（兩次高差之差≤3～5mm），否則重測等外水準一般采用雙儀高法進行觀測，其觀測步驟如下：①安置儀器，照準后視尺，讀取下、中、上絲讀數(shù)。②照準前視尺，讀取下、中、上絲讀數(shù)。③變更儀器高至少10cm，重新安置儀器。④照準前視尺，讀取中絲讀數(shù)⑤照準后視尺，讀取中絲讀數(shù)雙面尺法：是在儀器高度不變的前提下，用水準尺的紅、黑面分別進行兩次高差測量，兩次高差的差值應在允許范圍內（兩次高差之差≤3～5mm），否則重測⑶路線檢核：把已知高程點和待測點布設成不同形式的水準路線，水準路線觀測高差和理論高差的差值(稱高差閉合差）應在允許范圍內。對于閉合水準路線，有：對于附合水準路線，有：對于支水準路線，有：第五節(jié)水準測量內業(yè)的計算水準測量內業(yè)的計算步驟一、已知數(shù)據(jù)和觀測數(shù)據(jù)填表二、計算高差閉合差公式：對于閉合水準路線，有：對于附合水準路線，有：對于支水準路線，有：三、計算高差閉合差的容許值對于普通水準測量：式中，fh容——高差閉合差限差，單位：mm；

L——水準路線長度，單位：km

；

n——測站數(shù)。四、高差閉合差的分配和高程計算1、對閉合、附合水準路線，其高差閉合差分配是將閉合差反號按與水準路線的距離（或測站數(shù)）成正比分配到各段高差中。2、對支水準路線，只需把各段往測和返測高差的絕對值取其平均值，并按往測方向取高差的符號即可。即：hi=0.5（∣h往∣＋∣h返∣）高差閉合差分配并檢核正確后，就可根據(jù)已知水準點的高程和改正后的各段高差，逐一推算各個水準點的高程。水準測量的內業(yè)計算舉例下圖是一附合水準路線等外水準測量示意圖，A、B為已知高程的水準點，HA＝6.543m，HB＝9.578m，1、2、3為待定高程的水準點。h1＝＋1.331mh2＝＋1.813mh3＝－1.424mh4＝＋1.340mL1＝0.60kmL＝2.0kmL＝1.6kmL4＝2.05km13BMBBMA2水準測量內業(yè)的計算原始數(shù)據(jù)填表點號路線長度觀測高差高差改正數(shù)改正后高差高程備注L/kmhi/mvhi/mHi’/mH/mBMA0.60+1.3316.543已知12.00+1.83121.60-1.42432.05+1.340BMB9.578已知6.25+3.060計算檢核水準測量內業(yè)的計算高差閉合差的計算：高差閉合差的計算和調整計算各點改正后的高差計算各點改正后的高程水準測量內業(yè)的計算輔助計算填表點號路線長度觀測高差高差改正數(shù)改正后高差高程備注L/kmHi/mPhi/mhi/mH/mBM.A0.60+1.3316.543已知12.00+1.81321.60-1.42432.05+1.340BM.B9.578已知6.25+3.060計算檢核水準測量的內業(yè)計算高差改正數(shù)計算填表點號路線長度觀測高差高差改正數(shù)改正后高差高程備注L/kmHi/mPhi/mhi/mH/mBM.A0.60+1.3316.543已知12.00+1.81321.60-1.42432.05+1.340BM.B9.578已知6.25+3.060計算檢核-0.002-0.008-0.007-0.008-0.025返回水準測量的內業(yè)計算高差改正數(shù)計算填表點號路線長度觀測高差高差改正數(shù)改正后高差高程備注L/kmHi/mPhi/mhi/mH/mBM.A0.60+1.3316.543已知12.00+1.81321.60-1.42432.05+1.340BM