大地测量学基础-6-1概论.docx

幻灯片1第6章篇程控制测建大地测量学基础§6-1国家高程基准与国家高程控制网的建立一、国家高程基准1、高程基准面通常采用大地水准面作为高程基准面大地水准面1956年黄海高程系统，1985年国家高程基准2、水准原点青岛1956年黄海高程系统，水准原点的高程值72.289m1985年国家高程基准，水准原点的高程值72.2604m两系统相差-0.0286m图5-1幻灯片2二、国家高程控制网建立的基本原理1、国家高程控制网布设的基本原则1）从高到低、逐级控制2）水准点分布应满足一定的密度3）水准测量应达到足够的精度4）一等水准网应定期复测2、国家水准网的布设方案及精度要求大地测量学基础a5-2水准测量等级…等二等三等四等.Ms的限值C±0.45mmC±1.0mmC±3.0mm<±S.0mmM■的限值<±i.OmmS±2.0mm嗔上6.0mmW±10.0mm幻灯片33、水准路线的设计、选点和埋石4、我国国家水准网布设概况分三期：1976年以前完成，以1956年黄海高程系统为基准1976年至1990年完成，以1985年国家高程基准为基准的一二等网1990年后进行的国家一等水准网的复测和局部地区二等水准。

国家一等水准网共布设289条路线，总长度93360km,全网有100个闭合环和5条单独路线，共埋设固定水准标石2万多座国家二等水准网共布设1139条路线，总长度136368km,全网有822个闭合环和101条附合路线和支线，共埋设固定水准标石33000多座大地测量学基础幻灯片4国家一二等水准网分等级平差，一等水准网先将大陆的进行平差，再求海南岛的结果二等是以一等水准环为控制进行平差计算的一等水准网每隔15〜20年复测一次三四等水准，加密，布设成附合路线，并尽可能互相交叉，构成闭合环三、城市和工程建设高程控制网大地测量学基础幻灯片5§6-2精密水池仅用水抽尺一、精密水准仪和水准尺的特点1、精密水准仪及分类大地测量学基础配重器o拓"水准仪O幻灯片6大地测量学基础尼康S1水准仪幻灯片7大地测量学基础国产S1水准仪幻灯片8大地测量学基础测微器幻灯片92、精密水准仪的主要特点1）结构特点①高质量的望远镜光学系统②坚固稳定的仪器结构③高精度的测微器装置④高灵敏的管水准器⑤高性能的补偿器装置2）精密水准尺特点①当空气的温度和湿度发生变化时，水准尺分划之间的长度必须保持稳定，或仅有微小的变化②水准尺的分划必须十分正确与精密，分划的偶然误差和系统误差都应很小。

③水准尺在构造上应保证全长笔直，并且尺身不易发生长度和弯曲等变形.④在精密水准尺的尺身上应附有圆水准器装置⑤为了提高对水准尺分划的照准精度，水准尺分划的形式和颜色与水准尺的颜色相协调，一般精密水准尺都为黑色条分划，和浅黄色尺面相配合，有利于观测时对水准尺分划精确照准精密水准尺上的分划注记形式一般有两种:一种是尺身上刻有左右两排分划，右边为基本分划，左边为辅助分划基本分划的注记从零开始，辅助分划的注记从某一常数K开始，K称为基辅差K=301.55幻灯片13大地测量学基础幻灯片14另一种是尺身上两排均为基本划分，其最小分划为10皿，但彼此错开5mm尺身一侧注记米数，另一种侧注记分米数这种水准尺上的注记数字比实际长度增大了一倍，即5cm注记为1加因此使用这种水准尺进行测量时，要将观测高差除以2才是实际高差大地测量学基础幻灯片15精密水准仪测微器的读数大地测量学基础拓普康水准仪测微器幻灯片16大地测量学基础尼康水准仪测微器幻灯片17二、数字水准仪简介1、发展概况为实现水准仪读数的数字化，人们进行了近30年尝试，如蔡司厂的RENI002A已使测微器读数能自动完成，但粗读数还需人工读出并按键输入，与精读数一起存入存储器,因此还算不上真正的电子水准仪。

大地测量学基础幻灯片181990年威特厂首先研制出数字水准仪NA2000可以说，从1990年起，大地测量仪器已经完成了从精密光机仪器向光机电测一体化的高技术产品的过渡，攻克了大地测量仪器中水准仪数字化读数的这一最后难关大地测量学基础到1994年蔡司厂研制出了电子水准仪DiNil0/20,同年拓普康厂也研制出了电子水准仪DL101/102这意味着电子水准仪也将普及，并开始了激烈的市场竞争幻灯片19电子水准仪具有测量速度快、读数客观、能减轻作业劳动强度、精度高、测量数据便于输入计算机和容易实现水准测量内外业一体化的特点，因此它投放市场后很快受到用户青睐大地测量学基础2、电子水准仪的基本原理它采用条码标尺，各厂家标尺编码的条码图案不相同，不能互换使用目前照准标尺和调焦仍需目视进行幻灯片20人工完成照准和调焦之后，标尺条码一方面被成像在望远镜分化板上，供目视观测，另一方面通过望远镜的分光镜，标尺条码又被成像在光电传感㈱（又称探测器）上，即线阵CCD器件上，供电子读数因此，如果使用传统水准标尺，电子水准仪又可以象普通自动安平水准仪一样使用不过这时的测量精度低于电子测量的精度特别是精密电子水准仪，由于没有光学测微器，当成普通自动安平水准仪使用时，其精度更低。

大地测量学基础幻灯片21当前电子水准仪采用了原理上相差较大的三种自动电子读数方法：1）相关法（袜卡NA3002/3003）2）几何法（蔡司DiNil0/20）3）相位法（拓普康DL101C/102C）4）比例调制载码相位测量（武汉大学，叶晓明）大地测量学基础幻灯片22CCD的含义：中文译为电子耦合组件（chargedcoupleddevice）,它就像传统相机的底片一样，是感应光线的电路装置，你可以将它想象成一颗颗微小的感应粒子，铺满在光学镜头后方，当光线与图像从镜头透过、投射到ccd表面时，ccd就会产生电流，将感应到的内容转换成数码资料储存起来°ccd像素数目越多、单一像素尺寸越大，收集到的图像就会越清晰大地测量学基础幻灯片230.116m参考信号（存储在数字水准仪中的 水准标尺图像）2「二二」।测盘信号二一■：（在水准标尺上匚一」的目视片断）图541相关法原理大地测量学基础补偿器分光镜分划板图510幻灯片24三、自动安平水准仪1、自动安平水准仪的补偿原理光学补偿器大地测量学基础图5-20fa=gP=a0=Lag由于视准轴倾角a和偏转角B都很小，所以：如果，则也就是说，如果光学补偿器安置在望远镜像方光路上的f/2处，当偏转角B等于两倍视准轴倾斜角a时，补偿器能得到正确的补偿。

p-2a幻灯片25同样，若补偿器能使来自水平的光线平移量a=fa,则平移后的光线也将正确地进入十字丝分划01处，从而得到正确补偿的目的大地测量学基础幻灯片262、Ni002自动安平水准仪大地测量学基础1一日镜；2一调焦加'田；3一测微器旋钮；4—表示摆位置的标志；5—水平微动螺旋；6一脚螺旋；7一三脚架头；8一调节三角架腿松紧的六角形螺丝；9一夹紧三脚架木理的六角形螺丝；10一涔接遮日邛的槽；11一楔形密封玻璃；12一用于测微踹分划尺照明的能优蕤沱二棱镜；13—照准装置；14一能旋转、造到的采光反射镜1一楔形卷封玻璃；2一物镜;3—平面反射搜债:4一十字丝分划板:5-摆钺旋转钮；6—照明三棱镜；7—溶微器指标；8—发合透镜（测微器的指标映象）；9一反射镜；10—测微器分划尺；“一采光反射镜；12—圆形水准器；13-目傥焦平而；14一望远系统透傥组；15-浏微螺旋幻灯片27图 5-271)光学测微器NiOO2精密自动安平水准仪的测微器，是使物镜在与视线严格正交的直线导轨中移动，则视线作平移而达到测微目的如图5・212)光学补偿器大地测量学基础作为视线倾斜补偿的元件悬挂在位于物镜焦距的二分之一处。

补偿元件是两面都镀有反射膜的平面反射摆镜3(见图5-21),当仪器倾斜时，平面反射摆镜可以作自由摆动,最终静止在垂直位置上幻灯片28大地测录学基础由图5—23(a)可见，当视准轴水平时，来自水平方向的光线，通过物镜，经处于垂直位置的平面反射摆镜的反射，而正确投射在物镜前端的十字丝分划板上，也就是水平视线在水准标尺上的读数的分划线，构像在十字丝分划板上当仪器的视准轴倾斜时，平面反射摆镜经摆动后最后静止在位置S,如图5-23(b)所示对来自水平方向的光线经平面反射摆镜的反射正确投射在十字丝分划板上，即将水平视线在水准标尺上读数的分划线构像在十字丝分划板上©由图5—23(b)看出，倾斜光线经过物镜，由静止在位置S的平面反射摆镜的反射，将不能投射在物镜前的十字丝分划板上幻灯片29由于补偿器的构造和装配不够完善，平面反射摆镜最终不能完全精确地静止在垂直位置上，因而会引起平面反射摆镜倾斜的误差影响为了有效地消除这种误差影响，平面反射摆镜可以绕轴旋转180在作业时可以使用平面反射摆镜的两个位置进行观测，在两个摆位观测的平均值中可以消除这种误差影响，如图5-24所示这种方法实际上和经纬仪使用盘左盘右去消除视准差是同一性质的»大地测量学基础幻灯片30四、普通精密水准仪EWildN3精密水准仪大地测量学基础图5-28i-望远镜目僦；2—水准气泡反光镜；3-便斜螺旋；4一两焦蜡旋：5—平行玻璃板测限螺旋,6-平行玻璃板旋转轴；7—水平做动螺旋；8—水平制动螺旋，9一脚螺旋；10一脚蟹ffl5-26图5・27凹标尺幻灯片312、Zeiss Ni004精密水准仪S 5-29大地测量学基础I一望远镜目镜；2一两靠螺旋；3一概略・平水准4一幢斜螺tt;5—望远镜物蝴；7一读数放大愤；8—水平微动螺旋；9一脚螺旋B532幻灯片323、国产S1水准仪一9-O・-一•大地测量学基础•三二・6幻灯片33§6-3精密水准仪和水准标尺的检验一、精密水准仪的检验作业前应检验的项目：⑴检视⑵概略水准器的检校⑶光学测微器隙动差和分划值的测定⑷气泡式水准仪交叉误差的测定⑸气泡式。