水準(zhǔn)測(cè)量的方法與成果計(jì)算.ppt

1、,第一章 水準(zhǔn)測(cè)量,主講人：潘繼軍 臨滄農(nóng)校工程技術(shù)職業(yè)群教改研究部,第二講 水準(zhǔn)測(cè)量方法與測(cè)量成果計(jì)算,本講學(xué)習(xí)簡(jiǎn)介,學(xué)習(xí)目標(biāo),學(xué)習(xí)重點(diǎn),水準(zhǔn)測(cè)量基本方法 水準(zhǔn)測(cè)量成果計(jì)算 水準(zhǔn)測(cè)量誤差分析,水準(zhǔn)測(cè)量基本方法 水準(zhǔn)測(cè)量誤差分析,學(xué)習(xí)難點(diǎn),學(xué)習(xí)導(dǎo)向,水準(zhǔn)測(cè)量成果計(jì)算方法,復(fù)習(xí)思考題量 實(shí)驗(yàn)二：簡(jiǎn)單水準(zhǔn)測(cè)量 實(shí)驗(yàn)三：路線水準(zhǔn)測(cè)量,一、水準(zhǔn)測(cè)量基本方法,為了統(tǒng)一全國(guó)高程系統(tǒng)和滿足科研、測(cè)圖、國(guó)家建設(shè)的需要，測(cè)繪部門在全國(guó)各地埋設(shè)了許多固定的測(cè)量標(biāo)志，并用水準(zhǔn)測(cè)量的方法測(cè)定了它們的高程，這些標(biāo)志（高程控制點(diǎn)）稱為水準(zhǔn)點(diǎn)（Bench Mark），常用BM表示。水準(zhǔn)點(diǎn)有: 永久點(diǎn) 臨時(shí)點(diǎn),（一）水準(zhǔn)點(diǎn),

2、（二）簡(jiǎn)單水準(zhǔn)測(cè)量,適用情景：已知水準(zhǔn)點(diǎn)到待定點(diǎn)之間的距離較近（小于200m），高差較?。ㄐ∮谒疁?zhǔn)尺長(zhǎng)度），由一個(gè)測(cè)站即可測(cè)出待定點(diǎn)的高程。 計(jì)算方法：高差法或儀高法，由A點(diǎn)求B點(diǎn)的高程。 操作程序：（1）在兩點(diǎn)之間安置水準(zhǔn)儀，進(jìn)行粗平。（2）照準(zhǔn)后視點(diǎn)塔尺，讀數(shù)。（3）照準(zhǔn)前視點(diǎn)塔尺，讀數(shù)。（4）計(jì)算出兩點(diǎn)間高差，推算未知點(diǎn)的高程。 操作簡(jiǎn)圖：以組為單位，畫出儀高法和高差法進(jìn)行簡(jiǎn)單水準(zhǔn)測(cè)量的示意圖？ 數(shù)據(jù)記錄：？,（三）路線水準(zhǔn)測(cè)量,1、適用情景即采取路線水準(zhǔn)測(cè)量原因：當(dāng)高程待定點(diǎn)離開(kāi)已知點(diǎn)較遠(yuǎn)或高差較大時(shí)，僅安置一次儀器進(jìn)行一個(gè)測(cè)站的工作就不能測(cè)出兩點(diǎn)之間的高差。這時(shí)需要在兩點(diǎn)間加設(shè)若干個(gè)

3、臨時(shí)立尺點(diǎn)，分段連續(xù)多次安置儀器來(lái)求得兩點(diǎn)間的高差。這些臨時(shí)加設(shè)的立尺點(diǎn)是作為傳遞高程用的，稱為轉(zhuǎn)點(diǎn)，一般用符號(hào)TP表示。,hAP = h1+ h2+ h3,HpHAhAP,3、在第一測(cè)站上的觀測(cè)程序?yàn)椋?安置儀器，使圓水準(zhǔn)器氣泡居中； 照準(zhǔn)后視(A點(diǎn))尺，并轉(zhuǎn)動(dòng)微傾螺旋使水準(zhǔn)管氣泡精確居中，用中絲讀后視尺讀數(shù)a1=2.036。記錄員復(fù)誦后記入手簿。 照準(zhǔn)前視（即轉(zhuǎn)點(diǎn)TP1）尺，精平，讀前視尺讀數(shù)b1=1.547。記錄員復(fù)誦后記入手簿，并計(jì)算出A點(diǎn)與轉(zhuǎn)點(diǎn)TP1之間的高差： h12.036-1.547=0.489填入高差欄。 水準(zhǔn)測(cè)量手薄見(jiàn)表,（1）水準(zhǔn)儀安置在離前、后視距離大致相等之處。 （2

4、）為及時(shí)發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤，通常采用“兩次儀器高法”或 “雙面尺法”。 兩次儀器高法：高差之差h-h5mm,4、觀測(cè)要求,5、路線水準(zhǔn)測(cè)量記錄水準(zhǔn)測(cè)量,前進(jìn)方向,6、水準(zhǔn)測(cè)量的主要技術(shù)要求,（四）水準(zhǔn)測(cè)量注意事項(xiàng),由于測(cè)量誤差是不可避免的，我們無(wú)法完全消除其影響。但是可采取一定的措施減弱其影響，以提高測(cè)量成果的精度。同時(shí)應(yīng)絕對(duì)避免在測(cè)量成果中存在錯(cuò)誤，因此在進(jìn)行水準(zhǔn)測(cè)量時(shí)，應(yīng)注意以下各點(diǎn)： 、觀測(cè)前對(duì)所用儀器和工具，必須認(rèn)真進(jìn)行檢驗(yàn)和校正。 、在野外測(cè)量過(guò)程中，水準(zhǔn)儀及水準(zhǔn)尺應(yīng)盡量安置在堅(jiān)實(shí)的地面上。三腳架和尺墊要踩實(shí)，以防儀器和尺子下沉。 、前、后視距離應(yīng)盡量相等，以消除視準(zhǔn)軸不平行水準(zhǔn)管軸的誤差和地

5、球曲率與大氣折光的影響。,（四）水準(zhǔn)測(cè)量注意事項(xiàng)（續(xù)）,、前、后視距離不宜太長(zhǎng)，一般不要超過(guò)100m。視線高度應(yīng)使上、中、下三絲都能在水準(zhǔn)尺上讀數(shù)以減少大氣折光影響。 、水準(zhǔn)尺必須扶直不得傾斜。使用過(guò)程中，要經(jīng)常檢查和清除尺底泥土。塔尺銜接處要卡住，防止二、三節(jié)塔尺下滑。 、讀完數(shù)后應(yīng)再次檢查氣泡是否仍然吻合，否則應(yīng)重讀。 、記錄員要復(fù)誦讀數(shù)，以便核對(duì)。記錄要整潔、清楚端正。如果有錯(cuò)，不能用橡皮擦去而應(yīng)在改正處劃一橫，在旁邊注上改正后的數(shù)字。 、在烈日下作業(yè)要撐傘遮住陽(yáng)光避免氣泡因受熱不均而影響其穩(wěn)定性。,（五）水準(zhǔn)測(cè)量的檢驗(yàn)方法,1、測(cè)站檢核 為了確保觀測(cè)高差正確無(wú)誤，須對(duì)各測(cè)站的觀測(cè)高差進(jìn)

6、行檢核，這種檢核稱為測(cè)站檢核。常用的檢核方法有兩次儀器高法和雙面尺法兩種： 兩次儀器高法 兩次儀器高法是在同一測(cè)站上用兩次不同的儀器高度，兩次測(cè)定高差。即測(cè)得第一次高差后，改變儀器高度約10cm以上，再次測(cè)定高差。若兩次測(cè)得的高差之差未超過(guò)5mm，則取其平均值作為該測(cè)站的觀測(cè)高差。否則需重測(cè)。 雙面尺法 雙面尺法是在一測(cè)站上，儀器高度不變，分別用雙面水準(zhǔn)尺的黑面和紅面兩次測(cè)定高差。若兩次測(cè)得高差之差未超過(guò)5mm，則取其平均值作為該測(cè)站的高差。否則需要重測(cè)。,1、測(cè)站檢驗(yàn) 2、路線檢驗(yàn),（五）水準(zhǔn)測(cè)量的檢驗(yàn)方法（續(xù)1）,兩次儀器高法： 立尺，尺中間安置水準(zhǔn)儀，粗平 照準(zhǔn)后視尺，精平，讀數(shù) 照準(zhǔn)前

7、視尺，精平，讀數(shù) 計(jì)算高差 變動(dòng)儀器高（升或降大于10cm）再觀測(cè) 高差互差不大于5mm時(shí)，取平均值,（四）水準(zhǔn)測(cè)量的檢驗(yàn)方法（續(xù)2）,雙面尺法（黑面、紅面）： 用雙面尺，每尺均讀黑、紅面讀數(shù) 立尺，尺中間安置水準(zhǔn)儀，粗平 瞄準(zhǔn)后視尺黑面，精平，讀數(shù) 瞄準(zhǔn)前視尺黑面，精平，讀數(shù) 瞄準(zhǔn)前視尺紅面，精平，讀數(shù) 瞄準(zhǔn)后視尺紅面，精平，讀數(shù) 黑面：以零開(kāi)始刻劃 紅面：一尺從4687開(kāi)始刻劃，另一尺從4787開(kāi)始 紅黑面計(jì)算高差理論上相差0.1m,（五）水準(zhǔn)測(cè)量的檢驗(yàn)方法,2.路線檢核 雖然每一測(cè)站都進(jìn)行了檢核，但一條水準(zhǔn)路線是否有錯(cuò)還是沒(méi)有保證。例如，在前、后視某一轉(zhuǎn)點(diǎn)時(shí)，水準(zhǔn)尺未放在同一點(diǎn)上，利用該

8、轉(zhuǎn)點(diǎn)計(jì)算的相鄰兩站的高差雖然精度符合要求，但這一條水準(zhǔn)路線卻含有錯(cuò)誤，因此必須進(jìn)行路線檢核。水準(zhǔn)路線檢核方法一般有以下三種：,附合水準(zhǔn)路線 水準(zhǔn)路線從已知水準(zhǔn)點(diǎn)BM1（起始點(diǎn)）出發(fā)，沿著待定點(diǎn)進(jìn)行水準(zhǔn)測(cè)量，最后測(cè)到已知水準(zhǔn)點(diǎn)BM2（終點(diǎn)），這樣的水準(zhǔn)路線稱為附合水準(zhǔn)路線。 h理H終一H始 (2-4) 實(shí)測(cè)的高差與已知高差一般不可能完全相等，其差值稱為高差閉合差fh: (2-5),水準(zhǔn)測(cè)量,閉合水準(zhǔn)路線 由BM5出發(fā)，沿環(huán)線進(jìn)行水準(zhǔn)測(cè)量，最后回到原水準(zhǔn)點(diǎn)BM5上，稱為閉合水準(zhǔn)路線。 路線上各點(diǎn)之間高差的代數(shù)和應(yīng)等于零，即： h理0 (2-6) 如不等于零，則高差閉合差為： (2-7),支水準(zhǔn)路線

9、 由一水準(zhǔn)點(diǎn)BM8出發(fā)，既不附合到其他水準(zhǔn)點(diǎn)上，也不自行閉合，稱為支水準(zhǔn)路線。 支水準(zhǔn)路線要進(jìn)行往返觀測(cè)，往測(cè)高差與返測(cè)高差觀測(cè)值的代數(shù)和h往+h返理論上應(yīng)為零。如不等于零，則高差閉合差為： (2-8),二、水準(zhǔn)測(cè)量成果計(jì)算,3.5水準(zhǔn)測(cè)量的成果計(jì)算,3.5.1水準(zhǔn)測(cè)量的精度要求,建筑工程中對(duì)水準(zhǔn)測(cè)量的精度要求，一般規(guī)定為： 平地 (mm) (2.12) 山地 (mm) (2.13),式中fh容為高差閉合差的容許值；L為水準(zhǔn)路線長(zhǎng)度，以km為單位；n為水準(zhǔn)路線測(cè)站數(shù)。當(dāng)?shù)匦纹鸱^大，每1km水準(zhǔn)路線超過(guò)16個(gè)測(cè)站時(shí)按山地計(jì)算容許閉合差。,水準(zhǔn)測(cè)量,3.5.2水準(zhǔn)測(cè)量成果計(jì)算,計(jì)算步驟如下（以附

10、合水準(zhǔn)路線為例）：,計(jì)算實(shí)測(cè)高差之和 h測(cè)與理論高差h理H終一H始 計(jì)算高差閉合差 計(jì)算容許閉合差 fh容=12n 如果fh=fh容 ，則其精度符合要求，可做下一步計(jì)算。,計(jì)算高差改正數(shù)高差閉合差的調(diào)整方法和原則：按與測(cè)站數(shù)或與距離成正比的分配原則，改正數(shù)的符號(hào)與閉合差的符號(hào)相反。 每一測(cè)站的改正數(shù)為： 各測(cè)段的改正數(shù)為：,檢核 v=-fh,水準(zhǔn)測(cè)量,計(jì)算改正后高差 h改各測(cè)段觀測(cè)高差hi分別加上相應(yīng)的改正數(shù)后vi，即得改正后高差： h1改=h1+v1h2改=h2+v2 hi改=hi+vi 改正后的高差代數(shù)和，應(yīng)等于高差的理論值，即：h總= h理如不相等，說(shuō)明計(jì)算中有錯(cuò)誤存在。,水準(zhǔn)測(cè)量,待定

11、點(diǎn)高程計(jì)算 測(cè)段起點(diǎn)高程加測(cè)段改正后高差，即得測(cè)段終點(diǎn)高程，以此類推。最后推出的終點(diǎn)高程應(yīng)與該點(diǎn)的已知高程相等。即： H1=HA+h1總H2=H1+h2總 HA（算）=HA(已知) 計(jì)算中應(yīng)注意各項(xiàng)檢核的正確性。,水準(zhǔn)測(cè)量,對(duì)于閉合水準(zhǔn)路線計(jì)算步驟類似于附合水準(zhǔn)路線，以下例說(shuō)明其計(jì)算步驟： 計(jì)算步驟如下：,計(jì)算實(shí)測(cè)高差之和 h測(cè)=-0.017m理論高差h理0 計(jì)算高差閉合差 =-0.017m 計(jì)算容許閉合差 fh容=12n= =1232=68mm 因?yàn)閒h=fh容 ，故其精度符合要求，可做下一步計(jì)算。,水準(zhǔn)測(cè)量,計(jì)算高差改正數(shù)高差閉合差的調(diào)整方法和原則與符合水準(zhǔn)路線的方法一樣。本例各測(cè)段改正數(shù)

12、vi計(jì)算如下：v1=-(fh/n)n1=-(-17/32)11=6mmv2=-(fh/n)n2=-(-17/32)8=4mm 檢核 v=-fh=0.017m,水準(zhǔn)測(cè)量,計(jì)算改正后高差 h改各測(cè)段觀測(cè)高差hi分別加上相應(yīng)的改正數(shù)后vi，即得改正后高差： h1改=h1+v1 =-1.352+0.006=-1.346m h2改=h2+v2=2.158+0.004=2.162m hi改=hi+vi 改正后的高差代數(shù)和，應(yīng)等于高差的理論值0，即： h總= 0 如不相等，說(shuō)明計(jì)算中有錯(cuò)誤存在。,水準(zhǔn)測(cè)量,待定點(diǎn)高程計(jì)算測(cè)段起點(diǎn)高程加測(cè)段改正后高差，即得測(cè)段終點(diǎn)高程，以此類推。最后推出的終點(diǎn)高程應(yīng)與起始點(diǎn)的

13、高程相等。即： H1=HA+h1總=51.732-1.346=50.386mH2=H1+h2總=50.386+2.162=52.548m HA（算）=HA(已知)=51.732m 計(jì)算中應(yīng)注意各項(xiàng)檢核的正確性。,水準(zhǔn)測(cè)量,3.6水準(zhǔn)儀的檢驗(yàn)與校正,3.6.1水準(zhǔn)儀應(yīng)滿足的幾何條件 為了保證儀器提供一條水平視線，水準(zhǔn)儀的四條主要軸線：望遠(yuǎn)鏡視準(zhǔn)軸ZZ、水準(zhǔn)管軸LL、圓水準(zhǔn)器軸LL和儀器豎軸VV,應(yīng)滿足以下條件： 圓水準(zhǔn)器軸LL應(yīng)平行于豎軸VV； 水準(zhǔn)管軸LL應(yīng)平行于視準(zhǔn)軸ZZ； 十字絲橫絲應(yīng)垂直于儀器豎軸VV。 儀器出廠前都經(jīng)過(guò)嚴(yán)格檢查，均能滿足條件，但經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期使用或某些震動(dòng)，軸線間的關(guān)系會(huì)受到

14、破壞。為此，測(cè)量之前必須對(duì)儀器進(jìn)行檢驗(yàn)校正。,水準(zhǔn)測(cè)量,3.6.2水準(zhǔn)儀的檢驗(yàn)和校正 1、圓水準(zhǔn)器軸平行于儀器豎軸的檢驗(yàn)與校正 檢驗(yàn)方法：旋轉(zhuǎn)腳螺旋使圓水準(zhǔn)氣泡居中，之后將儀器水平旋轉(zhuǎn)180，氣泡仍居中則正常，否則需要校正（圓水準(zhǔn)器的檢驗(yàn)與校正）。 2、望遠(yuǎn)鏡十字絲橫絲垂直于儀器豎軸的檢驗(yàn) 檢驗(yàn)方法：瞄準(zhǔn)一固定點(diǎn)，轉(zhuǎn)微動(dòng)螺旋使儀器水平旋轉(zhuǎn)，若點(diǎn)始終沿橫絲移動(dòng)，則水平；否則需校正（十字絲的檢驗(yàn)與校正） 。,水準(zhǔn)測(cè)量,3、水準(zhǔn)管軸平行于望遠(yuǎn)鏡視準(zhǔn)軸的檢驗(yàn)校正 i角誤差 (管水準(zhǔn)器的檢驗(yàn)與校正),水準(zhǔn)測(cè)量,3.7 水準(zhǔn)測(cè)量的誤差分析,包括儀器誤差、觀測(cè)誤差、外界環(huán)境的影響。 一 、儀器誤差 儀器校正

15、后的殘余i角誤差： 原因： i角誤差檢校后的殘余值 方法：觀測(cè)時(shí)注意使前、后視距相等，可消除或減弱其影響。 水準(zhǔn)尺誤差： 原因：水準(zhǔn)尺分劃不準(zhǔn)確、尺長(zhǎng)變化、尺彎曲等。 方法：檢驗(yàn)水準(zhǔn)尺上真長(zhǎng)與名義長(zhǎng)度，加尺長(zhǎng)改正數(shù)； 水準(zhǔn)尺的零點(diǎn)差：一測(cè)段中采用偶數(shù)站到達(dá)方式予以消除。,水準(zhǔn)測(cè)量,二 、觀測(cè)誤差 氣泡居中誤差 讀數(shù)誤差 水準(zhǔn)尺傾斜（尤其注意前后傾斜） 視差的影響 這些誤差須嚴(yán)格認(rèn)真操作、讀數(shù)，來(lái)避免誤差的影響,水準(zhǔn)測(cè)量,三、外界環(huán)境的影響 儀器下沉：（在軟土或植被上時(shí)容易發(fā)生下沉） 采用“后前前后”，的觀測(cè)順序，可以削弱其影響。 尺墊下沉：采用往返觀測(cè)取觀測(cè)高差的中數(shù)可以削弱其影響。 地球曲率

16、和大氣折光影響： 地球曲率影響：（ 前后視距相等來(lái)消除，即地球曲率對(duì)前后尺讀數(shù)影響相同） 大氣折光影響：（ 由于大氣折光，視線會(huì)發(fā)生彎曲。越靠近地面，光線折射的影響也就越大。因此要求視線要高于地面0.3m以上，前后視距相等也可消減該影響） 溫度影響：觀測(cè)時(shí)應(yīng)注意撐傘遮陽(yáng)。,水準(zhǔn)測(cè)量,3.8 自動(dòng)安平水準(zhǔn)儀及數(shù)字水準(zhǔn)儀簡(jiǎn)介 1 精密水準(zhǔn)儀（DS1） 采用光學(xué)測(cè)微器讀數(shù)，儀器整體結(jié)構(gòu)穩(wěn)定 2 自動(dòng)安平水準(zhǔn)儀 內(nèi)部有自動(dòng)安平補(bǔ)償器，無(wú)須管水準(zhǔn)器和微傾螺旋，提高整平效率 3 激光水準(zhǔn)儀 安裝發(fā)射激光的裝置，用激光束代替望遠(yuǎn)鏡水平視線。 4 數(shù)字水準(zhǔn)儀 用傳感器代替人眼觀測(cè)，獲得水準(zhǔn)尺的影像，對(duì)影像處理

17、獲得高差信息。 注：這幾類水準(zhǔn)儀都必須與配套的水準(zhǔn)尺一起使用。,水準(zhǔn)測(cè)量,7水準(zhǔn)測(cè)量的方法 當(dāng)高程待定點(diǎn)離已知點(diǎn)較遠(yuǎn)或高差較大時(shí)，需要加設(shè)轉(zhuǎn)點(diǎn)，分段連續(xù)多次安置儀器來(lái)求得兩點(diǎn)間的高差。 8一個(gè)測(cè)站的操作程序： 安置粗平照準(zhǔn)精平讀數(shù)記錄 9水準(zhǔn)點(diǎn) 測(cè)繪部門在全國(guó)各地埋設(shè)的固定的測(cè)量標(biāo)志，并用水準(zhǔn)測(cè)量的方法測(cè)定了它們的高程，這些標(biāo)志稱為水準(zhǔn)點(diǎn)。 10水準(zhǔn)測(cè)量的檢核方法 有測(cè)站檢核和路線檢核。 測(cè)站檢核：常用的檢核方法有兩次儀器高法和雙面尺法兩種。 路線檢核：有閉合水準(zhǔn)路線、符合水準(zhǔn)路線、支水準(zhǔn)路線三種。,小 結(jié),水準(zhǔn)測(cè)量,11成果計(jì)算 高差閉合差的計(jì)算：閉合水準(zhǔn)路線 符合水準(zhǔn)路線支水準(zhǔn)路線 容許閉合差計(jì)算 測(cè)段高差改正數(shù)的計(jì)算 改正數(shù)的計(jì)算檢核 改正后高差的檢核,水準(zhǔn)測(cè)量,12水準(zhǔn)儀應(yīng)滿足的幾何條件 圓水準(zhǔn)器軸LL應(yīng)平行于豎軸VV；