測(cè)量學(xué)課件第2章水準(zhǔn)

高程測(cè)量概念

〔HeightMeasurement〕

根據(jù)點(diǎn)高程，測(cè)定該點(diǎn)與未知點(diǎn)的高差，然后計(jì)算出未知點(diǎn)的高程的方法。高程測(cè)量的方法分類1、水準(zhǔn)測(cè)量(leveling)2、三角高程測(cè)量(trigonometricleveling)3、氣壓高程測(cè)量(airpressureleveling)4、GPS測(cè)量。(GPSleveling)第二章水準(zhǔn)測(cè)量本章要點(diǎn)1、水準(zhǔn)測(cè)量的根本原理2、水準(zhǔn)儀的在一個(gè)測(cè)站上使用步驟3、水準(zhǔn)的外業(yè)測(cè)量與內(nèi)業(yè)計(jì)算4、水準(zhǔn)測(cè)量的誤差分析ABhAB水準(zhǔn)測(cè)量的根本原理大地水準(zhǔn)面HA（已知）HB=？abhAB=a－b

HB=HA+hAB

原理：是利用能提供水平視線的儀器，測(cè)定地面點(diǎn)間的高差，從而推算高程的一種方法A:后視點(diǎn)a:后視讀數(shù)B:前視點(diǎn)b:前視讀數(shù)∑hAB大地水準(zhǔn)面HB=?ＨA連續(xù)中間水準(zhǔn)測(cè)量hAB=∑h=h1+h2

+

…

=(a1－

b1)+(a2－

b2)+…=∑a－∑b水準(zhǔn)儀與水準(zhǔn)尺水準(zhǔn)儀與水準(zhǔn)尺第二章水準(zhǔn)測(cè)量2.1水準(zhǔn)測(cè)量原理2.2水準(zhǔn)儀及其使用2.3水準(zhǔn)測(cè)量方法2.4水準(zhǔn)儀的檢查和校正2.5水準(zhǔn)測(cè)量誤差分析水準(zhǔn)儀：為水準(zhǔn)測(cè)量提供水平視線的儀器。常用的水準(zhǔn)儀精密水準(zhǔn)儀DS05、DS1普通水準(zhǔn)儀DS3、DS10一、水準(zhǔn)儀結(jié)構(gòu)DS3型水準(zhǔn)儀望遠(yuǎn)鏡水準(zhǔn)器基座水準(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(dòng)螺旋水平制動(dòng)螺旋腳螺旋準(zhǔn)星1、望遠(yuǎn)鏡物鏡調(diào)焦透鏡十字絲分劃板目鏡視準(zhǔn)軸2、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)器圓水準(zhǔn)器軸長水準(zhǔn)管軸圓水準(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：8′~30′/2mm長水準(zhǔn)管長水準(zhǔn)管的作用：精確整平分劃值：30″/2mm長水準(zhǔn)管軸符合水準(zhǔn)器二、水準(zhǔn)尺黑面起點(diǎn)0.000和0.000米紅面起點(diǎn)4.687和4.787米三、水準(zhǔn)儀的使用安置：安置三腳架和水準(zhǔn)儀粗平：使圓水準(zhǔn)器氣泡居中瞄準(zhǔn)：粗瞄和精瞄精平：使長水準(zhǔn)管氣泡居中讀數(shù)：用中絲讀數(shù)水準(zhǔn)儀的使用安置：安置三腳架和水準(zhǔn)儀水準(zhǔn)儀的使用2、粗平：使圓水準(zhǔn)器氣泡居中132氣泡移動(dòng)方向與左手大拇指移動(dòng)方向相同312水準(zhǔn)儀的使用3、照準(zhǔn)：粗瞄、對(duì)光、精瞄和消除視差缺口準(zhǔn)星水平微動(dòng)螺旋水平制動(dòng)螺旋對(duì)光螺旋目鏡調(diào)節(jié)螺旋水準(zhǔn)儀的使用4、精平：使長水準(zhǔn)管氣泡居中微傾螺旋水準(zhǔn)儀的使用5、讀數(shù)：用中絲讀數(shù)0.7121.259121311四、DSZ3型自動(dòng)安平水準(zhǔn)儀

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)sdK′(十字絲交點(diǎn)）水準(zhǔn)尺水平光線傾斜視線物鏡補(bǔ)償器f即：安置一“補(bǔ)償器〞實(shí)現(xiàn)自動(dòng)安平的。三.電子水準(zhǔn)儀五、電子水準(zhǔn)儀●也稱“數(shù)字水準(zhǔn)儀〞具有自動(dòng)安平功能。自動(dòng)顯示水平視線讀數(shù)和視距。通過物鏡獲取水準(zhǔn)尺圖象，通過儀器的處理系統(tǒng)，將圖象信息轉(zhuǎn)換成數(shù)字顯示。能與計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)通訊。根本防止了人為的觀測(cè)誤差〔視差、水準(zhǔn)器精平誤差、瞄準(zhǔn)誤差、估讀數(shù)誤差。電子水準(zhǔn)儀圖電子水準(zhǔn)儀圖條碼尺測(cè)量鍵要求豎絲位于條碼帶上電子水準(zhǔn)儀的瞄準(zhǔn)第二章水準(zhǔn)測(cè)量2.1水準(zhǔn)測(cè)量原理2.2水準(zhǔn)儀及其使用2.3水準(zhǔn)測(cè)量方法2.4水準(zhǔn)儀的檢查和校正2.5水準(zhǔn)測(cè)量誤差分析∑hAB大地水準(zhǔn)面HB=?ＨA連續(xù)中間水準(zhǔn)測(cè)量hAB=

∑h=h1+h2

+

…

=(a1－

b1)+(a2－

b2)+…=∑a－∑bHB=ＨA+hABhABAB大地水準(zhǔn)面HB=?ＨA∑h

≠hAB水準(zhǔn)測(cè)量校核及精度1、測(cè)站校核：在一個(gè)測(cè)站上觀測(cè)兩次高差，兩次高差不符值應(yīng)在允許范圍內(nèi)。方法有變儀器高法和雙面尺法。2、線路校核：把已知高程點(diǎn)和待測(cè)點(diǎn)布設(shè)成路線，線路觀測(cè)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、附合水準(zhǔn)路線、往返水準(zhǔn)路線水準(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)水準(zhǔn)路線布設(shè)形式1、閉合水準(zhǔn)路線BM0?h=h測(cè)水準(zhǔn)路線布設(shè)形式2、附合水準(zhǔn)路線BM1BM2?h=h測(cè)-〔H終-H始)水準(zhǔn)路線布設(shè)形式3、支水準(zhǔn)路線BM0?h=h往+h返水準(zhǔn)路線布設(shè)形式4、水準(zhǔn)網(wǎng)BM3BM1BM2結(jié)點(diǎn)普通水準(zhǔn)測(cè)量線路閉合差允許值：

L—路線長度，單位kmn—測(cè)站數(shù)水準(zhǔn)測(cè)量的外業(yè)實(shí)施BM1TP111BM1TP11.5630.986+0.57719.43122TP1AA1.7621.828－0.0663.3252.814+0.511+0.511水準(zhǔn)測(cè)量的外業(yè)實(shí)施BM1BM2AB2+0.5114+2.7914

-1.632HBM1=19.431

HBM2=

21.121一、水準(zhǔn)測(cè)量的內(nèi)業(yè)計(jì)算步驟1、計(jì)算高差閉合差和允許閉合差附合路線fh=∑h測(cè)－〔H終－H始〕閉合路線fh=∑h測(cè)支水準(zhǔn)路線fh=h往+h返閉合差允許值：水準(zhǔn)測(cè)量的內(nèi)業(yè)計(jì)算步驟3、計(jì)算改正后高差hi’i+1

=hii+1+

i

4、計(jì)算各點(diǎn)的高程Hi+1=Hi+hi’i+1

i=-fh×Li/[L]

i=-fh×ni/[n][L]——線路總長；L

i——第i段長度（i=1、2、3、……）[n]——測(cè)站總數(shù)；n

i——為第i測(cè)段測(cè)站數(shù)。

i

——各測(cè)段高差改正2、滿足?hfh允計(jì)算高差改正數(shù)

注：

v與?h大小相等，符號(hào)相反。例1：水準(zhǔn)測(cè)量的內(nèi)業(yè)計(jì)算BM1BM2AB2+0.5114+2.7914－1.632＋0.004＋0.008＋0.008＋0.515＋2.799－1.62419.43119.94622.74521.121BM1ABBM2244＋0.511＋2.791－1.63210＋1.670＋0.020＋1.690fh=1.670－(21.121－19.431)=－20(mm)fh允=±31(mm)例：水準(zhǔn)點(diǎn)IV1的高程H始=21.453m，IV2點(diǎn)的高程H終=25.006m，求各點(diǎn)平差后高程。123n1=5h1=3.748n2=10h2=-12.365n3=6h3=11.430n4=4h4=0.715IV1IV2例2：水準(zhǔn)測(cè)量的內(nèi)業(yè)計(jì)算〔1〕高差閉合差的計(jì)算fh=h測(cè)-〔H終-H始〕=3.528-〔25.006-21.453〕=-0.025mfh允=10n=50mm,合格。（2）高差閉合差的調(diào)整

i=-fh×ni/[n]

1=0.0052=0.0103=0.0064=0.004檢核計(jì)算：

i=-fh例2：〔3〕計(jì)算各點(diǎn)改正后的高差HIV1=21.453mH1=HIV1+h1′

=25.206mH2=H1+h2′

=12.851mH3=H2+h3′

=24.287mHIV2=H3+h4

′

=25.006m=已知高程

h1′=h1+

1h2′=

h2+

2h3′=

h3+

3h4

′=

h4+

4〔4〕計(jì)算各點(diǎn)的高程例2：外業(yè)注意幾點(diǎn)：架儀器要注意前后視距大致相等尺墊只在轉(zhuǎn)點(diǎn)處使用讀數(shù)前要精平后視完畢轉(zhuǎn)向前視，一定要重新精平再讀數(shù)，〔切記不能動(dòng)腳螺旋〕視線要小于100米水準(zhǔn)測(cè)量實(shí)習(xí)外業(yè)記錄BM1TP11122A3.3252.814+0.511+0.511水準(zhǔn)測(cè)量的內(nèi)業(yè)計(jì)算BM1BM2AB2+0.5114+2.7914－1.632＋0.004＋0.008＋0.008＋0.515＋2.799－1.62419.43119.94622.74521.121BM1ABBM2244＋0.511＋2.791－1.63210＋1.670＋0.020＋1.690fh=1.670－(21.121－19.431)=－20(mm)fh允=±31(mm)第二章水準(zhǔn)測(cè)量2.1水準(zhǔn)測(cè)量原理2.2水準(zhǔn)儀及其使用2.3水準(zhǔn)測(cè)量方法2.4水準(zhǔn)儀的檢查和校正2.5水準(zhǔn)測(cè)量誤差分析水準(zhǔn)儀的幾何軸線有：圓水準(zhǔn)軸L0L0長水準(zhǔn)管軸LL視準(zhǔn)軸CC豎軸VV儀器豎軸圓水準(zhǔn)器軸水準(zhǔn)管軸視準(zhǔn)軸水準(zhǔn)儀的檢驗(yàn)和校正水準(zhǔn)儀滿足的軸線條件圓水準(zhǔn)器軸∥儀器的豎軸，即L0L0∥VV。水準(zhǔn)管軸∥視準(zhǔn)軸，即LL∥CC。〔主要條件〕十字絲橫絲⊥豎軸VV。檢校目的：使儀器的各軸系滿足應(yīng)有的幾何條件。一、圓水準(zhǔn)器的檢校檢校目的：當(dāng)圓水準(zhǔn)管氣泡居中時(shí)，儀器的豎軸根本上處于鉛垂位置。L0L0∥VV?檢驗(yàn)方法：轉(zhuǎn)動(dòng)三個(gè)腳螺旋使圓水準(zhǔn)器的氣泡居中，然后將望遠(yuǎn)鏡旋轉(zhuǎn)180o，如果仍然居中，說明滿足此條件。如果氣泡偏離中央位置，那么需校正。校正方法：轉(zhuǎn)動(dòng)腳螺旋，使氣泡向中間移動(dòng)偏離量的一半，然后用改正針校正氣泡，使其居中。檢校原理二、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(shí)，橫絲應(yīng)處于水平位置。橫絲⊥豎軸VV？檢驗(yàn)方法：整平儀器，瞄準(zhǔn)墻上的固定點(diǎn)，水平微動(dòng)，固定點(diǎn)是否離開十字絲橫絲。如果偏離十字絲橫絲，那么需校正。校正方法：撥正十字絲環(huán)。三、長水準(zhǔn)管的檢校檢驗(yàn)方法：〔1〕在比較平坦的地面上，相距約40~60m左右的地方打兩個(gè)木樁或放兩個(gè)尺墊作為固定點(diǎn)A和B。檢驗(yàn)時(shí)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?！瞙1不含有該項(xiàng)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(duì)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。假設(shè)h2=h1，說明儀器的水準(zhǔn)管平行于視準(zhǔn)軸，無需校正。假設(shè)h2h1，那么水準(zhǔn)管軸不平行于視準(zhǔn)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？D1D2h1ABiiiaa1

a2a2′bb1b2

x1x2

=206265〞檢驗(yàn)原理校正方法:

算出遠(yuǎn)尺的正確讀數(shù)a2′，a2′=h1+b2。轉(zhuǎn)動(dòng)微傾螺旋，令遠(yuǎn)尺A上讀數(shù)恰為a2′，此時(shí)視線已水平，而符合氣泡不居中，用校正針撥動(dòng)水準(zhǔn)管上、下兩校正螺絲，使氣泡居中，這時(shí)水準(zhǔn)管軸就平行于視