测量学第四章.ppt

测 量 学,地大江城学院 陈文玲,第四章 水准测量教学内容,§4.1 水准测量原理§4.2 水准测量仪器和工具§4.3 水准仪的使用§4.4 普通水准测量§4.5 三、四等水准测量§4.6 水准测量成果的计算,§4.1 水准测量原理,1.水准测量——用水准仪进行高程测量的工作 是高程测量的主要方法 使用仪器：水准仪 ——水准仪的主要功能是能指出一条水平视线2. 高程系统 国家高程系统采用黄海高程系 1956年黄海高程系 (水准原点 H=72.289米） 1985年国家高程基准(水准原点 H=72.260米) 地方高程系统 上海：吴淞高程系,3. 几何水准测量的等级 几何水准测量分为一等、二等、三等、四等水准测量和等外水准测量（也叫图根水准测量） 一等水准测量的精度最高，是国家控制网的骨干，也是地壳垂直位移及有关科学研究的主要依据；二等水准测量的精度低于一等，是国家高程控制的基础；三、四等水准测量的精度依次降低，主要为地形图和各种工程建设提供高程控制；等外水准测量的精度低于四等水准测量，主要用于测定图根点的高程和普通工程建设施工本章主要介绍等外水准测量和三、四等水准测量,4.水准测量原理水准测量是测出两点间的高差。

即在两个点上分别竖立水准尺，利用水准测量的仪器提供的一条水平视线，瞄准并在水准尺上读数，求得两点间的高差，从而由已知点高程推求未知点高程前进方向,,,,,,,,,,,,,水平视线,大地水准面,,Hi,HA,HB,A,B,,,后视尺,前视尺,,b,hab,,,高差法：根据水准仪提供的水平视线在A点水准尺上读数为a（后视读数），B点水准尺上读数为b（前视读数），则 hAB=a-b HB=HA+hAB=HA+(a-b) 在计算高差hAB时，一定要注意hAB的下标：hAB表示A点至B点的高差前进方向,,,,,,,,,,,,,水平视线,大地水准面,,Hi,HA,HB,A,B,,,后视尺,前视尺,,b,hab,,,如图，已知HA，求HB？,5.连续水准测量、转点、测站,转点：如果两点间高差较大或相距较远，仅安置一次仪器不能测得它们的高差，这时需要加设若干个临时的立尺点，作为传递高程的临时点5.连续水准测量、转点、测站,测站：每安置一次仪器，称为一个测站从安置仪器到测完到搬到另一点）附图,连续水准测量：依次连续地在两个立尺点中间安置水准仪来测定相邻各点间高差，最后取各个测站高差的代数和，即求得两点间的高差值。

5.连续水准测量、转点、测站,欲求hAB，在A点至B点水准路线上增设n-1个转点，安置n次水准仪，依次连续地测定相邻两点间高差h1～hn，即 h1=a1-b1 h2=a2-b2 hn=an-bn则 hAB= h1+h2+···+hn=∑h= ∑a- ∑b HB=HA+ hAB=HA + （∑a- ∑b）,4.2 水准测量仪器和工具,主要仪器：水准仪、水准尺、尺垫1、水准仪 精度系列:分DS05、DS1、DS3，DS10,下标“05”、“1”、“3”及“10”等数字表示该类仪器的精度，每公里往返测高差中数的中误差 精密水准仪，配有相应的精密水准尺，用于国家一二等水准测量、大型工程建筑物施工及变形测量以及地下建筑测量普通水准仪，用于国家三四等及普通水准测量水准仪构造,望远镜 水准器1. 望远镜望远镜：物镜、目镜、调焦透镜、十字丝分划板、物镜对光螺旋、目镜对光螺旋,水 准 仪,水准仪结构,水准仪构造,望远镜视准轴：通过物镜光心与十字丝交点的连线CC，延长线即为视线视差：由于物镜调焦螺旋调焦不完善，使目标成像与十字丝分划板平面之间有相对移动消除视差的方法：先进行目镜调焦，使十字丝十分清晰；再瞄准目标进行物镜调焦，使目标十分清晰，使目标与十字丝平面之间没有相对移动。

2) 水准器,水准器用于置平仪器水准器有两种:① 管水准器：精确整平水准仪器② 圆水准器：粗粗略整平仪器,圆水准器 灵敏度 8/2mm 用于仪器粗平 管水准器 灵敏度20/2mm 用于仪器精平,水准器,是用以指示视线水平或竖轴是否竖直的装置管水准器,,圆水准器,符合水准器,水准尺、尺垫,直尺:双面水准尺分 “黑面尺” 和 “红面尺”黑面尺尺底尺 均从零开始，而红面尺尺底， 从固定数值4.687m或4.787m 开始，此数值称为零点差塔尺:可伸缩，伸足为3米、 5米，用于一般工程测量 尺垫:转点立尺用4.3 微倾式水准仪的使用,按三方面要求安置水准仪：根据观测者的身高调节好三脚架的高度；要求使三脚架的架头面大致水平；并将三脚架的三个脚尖踩入土中，与地面呈60、70度角度使脚架稳定水准仪的使用步骤： 安置——粗平——瞄准——精平——读数安置时考虑前、后视等距； 粗平时掌握“左手大拇指法”； 瞄准时包括消除视差； 精平状态下(符合气泡符合时)读数； 读数估读至毫米1）、水准测量的粗平,,,,,2）、瞄准水准尺,瞄准水准尺→精平→读数先目镜对光：将望远镜对准明亮的背景，旋转目镜调焦螺旋，使十字丝清晰；松开制动螺旋，转动望远镜，用望远镜上的准星和照门瞄准水准尺，拧紧制动螺旋；从望远镜中观察目标，旋转物镜调焦螺旋，使目标清晰，再旋转微动螺旋，使竖丝对准水准尺。

3) 、精平,从望远镜的一侧观察管水准气泡偏离零点的方向，旋转微倾螺旋，使气泡大致居中，这时再从目镜左边的附合气泡观察窗中察看两个气泡影像是否吻合，如不吻合，再慢慢旋转微倾螺旋直至完全吻合为止4) 、读数,仪器精平后，应立即用十字丝的横丝在水准标尺上读数,水准测量的瞄准和读数,a,4.4 普通水准测量,1、水准点水准点：用水准测量的方法测定的高程控制点“BM”，分永久性和临时性水准测量：从某一已知高程的水准点开始，经过一定的水准路线，测定各待定点的高程点之记：水准点应进行编号，并绘出水准点与附近固定建筑物或其它明显地物关系的点位草图，作为水准测量的成果一并保存2、水准路线由已知水准点开始或在两已知水准点之间按一定形式进行水准测量的测量路线闭合水准路线 附合水准路线 支水准路线,3、普通水准测量方法已知HA＝19.153m，欲测定B点高程？步骤如下：(1)观测者在测站处安置水准仪，在BM.A和TP.1点立尺，TP.1安放尺垫，依次瞄准、精平、读数，1632和1271mm并计算该站高差为+0.361m,(2)水准仪搬迁至测站2，转点TP.1上的尺垫保持不动，水准尺转向仪器方向，在转点TP.2安放尺垫并立尺，读数为1862和0952，计算高差为+0.910m，按上法依次连续进行水准测量，直至测到B点为止。

普通水准测量记录手簿,,,4、水准测量的检核方法,在进行连续水准测量时，如果任何一测站的后视读数或前视读数有错误，都将影响所测高差的正确性在每一测站的水准测量中，为了能及时发现观测中的错误，通常采用两次仪器高法或双面尺法进行观测，以检核高差测量中可能发生的错误，这种检核称测站检核1、两次仪器高法2、双面尺法,1)、两次仪器高法,在每一测站上用两次不同仪器高度的水平视线(改变仪器高度应在10cm以上)来测定相邻两点间的高差； 如果两次高差观测值不相等，对图根水准测量，其差的绝对值应小于5mm，否则应重测2、双面尺法,用双面尺法进行水准测量就是同时读取每一把水准尺的黑面和红面分划读数，然后由前后视尺的黑面读数计算出一个高差，前后视尺的红面读数计算出另一个高差，以这两个高差之差是否小于某一限值来进行检核在每一测站上仪器高度不变，这样可加快观测的速度立尺点和水准仪的安置同两次仪器高法在每一测站上，仪器经过粗平后，其观测程序为： ①瞄准后视点水准尺黑面分划→精平→读数； ② 瞄准前视点水准尺黑面分划→精平→读数； ③ 瞄准前视点水准尺红面分划→精平→读数； ④ 瞄准后视点水准尺红面分划→精平→读数。

双面尺法观测顺序,其观测顺序 “后一前一前一后”，对于尺面分划来说，顺序为 “黑一黑一红一红” 由于在一对双面水准尺中，两把尺子的红面零点注记分别为4687和4787，零点差为100mm， 在表2-2每站观测高差的计算中，当4787水准尺位于后视点，4687水准尺位于前视点时，采用红面尺读数计算出的高差比采用黑面尺读数计算出的高差大100mm； 当4687水准尺位于后视点，4787水准尺位于前视点时，采用红面尺读数计算出的高差比采用黑面尺读数计算出的高差小100mm 每站高差计算中，要先将红面尺读数计算出的高差加或减100mm后才能与黑面尺读数计算出的高差取平均4.5、 水准测量的成果处理,测量记录和计算的复核，高差闭合差的计算和检核，高差改正数和各点高程的计算1）、闭合水准路线,实际上：,理论上：,令：,有：,结论：闭合水准路线具有严密的检核条件闭合水准路线分析：,成果检核,2）、附合水准路线,附合水准路线分析：,理论上：,实际上：,令：,有：,结论：附合水准路线具有严密的检核条件3)、支线水准路线,支线水准路线分析：,理论上：,实际上：,令：,有：,结论：支线水准路线往返观测具有严密性。

支线水准路线不严密，必须作往返测！,2、高差闭合差的分配和各点高程的计算,高差改正数为：,改正后高差为：,计算各高程：,例：符合水准测量的成果处理,四.水准测量成果整理计算步骤： 高差闭合差的计算 路线闭合差检验 闭合差分配： 计算每公里（每站）高差改正数 计算测段高差改正数 计算改正后高差 计算各点高程,一、三四等水准测量的技术要求,三、四等水准测量所用仪器及主要技术要求见表7-7，每站观测的技术要求见表7-114.6 三、四等水准测量,小地区一般以三等或四等水准网作为首级高程控制，地形测量时再用图根水准测量或三角高程测量进行加密三、四等水准点的高程应从附近的一、二等水准点引测，布设成附合或闭合水准路线，其点位应选在土质坚硬、便于长期保存和使用的地方，并应埋设水准标石也可以利用埋设了标石的平面控制点作为水准点，埋设的水准点应绘制点之记本节介绍三、四等水准测量的方法三、四等水准测量观测应在通视良好、望远镜成像清晰及稳定的情况下进行下面介绍双面尺法的观测程序1) 一站观测顺序2) 一站计算与检核,二、三四等水准测量的方法,1、一站观测顺序,1) 一站观测顺序① 在测站上安置水准仪，使圆水准气泡居中，后视水准尺黑面，用上、下视距丝读数，记入表7-12中(1)、(2)位置；旋转微倾螺旋，使管水准气泡居中，用中丝读数，记入表7-12中(3)位置。

② 前视水准尺黑面，用上、下视距丝读数，记入表7-12中(4)、(5)位置；旋转微倾螺旋，使管水准气泡居中，用中丝读数，记入表7-12中(6)位置③ 前视水准尺红面，旋转微倾螺旋，使管水准气泡居中，用中丝读数，记入表7-12中(7)位置④ 后视水准尺红面，旋转微倾螺旋，使管水准气泡居中，用中丝读数，记入表7-12中(8)位置以上观测顺序简称为后、前、前、后一站计算与检核① 视距计算与检核,根据前、后视的上、下丝读数计算前、后视的视距(9)和(10)：后视距离(9)={(1)-(2)}*100前视距离(10)={(4)-(5)}*100计算前、后视距差(11)：(11)=(9)-(10)对于三等水准，(11)不超过3m，对于四等水准，(11)不超过5m计算前、后视视距累积差(12)：(12)=上站(12)+本站(11)对于三等水准，(12)不超过6m，对于四等水准，(12)不超过10m,。