测量学2水准测量教程.pptx

课程内容课程内容1 1绪论绪论2 2水准测量水准测量3 3角度测量角度测量4 4距离测量距离测量5 5全站仪及其应用全站仪及其应用6 6 小区域控制测量小区域控制测量 7 7全球定位系统及其应用全球定位系统及其应用8 8地形图测绘地形图测绘9 9地形图应用地形图应用 1010施工放样施工放样 1111选学章节选学章节 2.1 水准测量的原理和方法水准测量的原理和方法 2.2 水准仪和水准尺水准仪和水准尺 2.3 水准测量的外业施测水准测量的外业施测 2.4 水准测量的内业计算水准测量的内业计算 2.5 水准测量的误差分析水准测量的误差分析引子：引子：基本观测元素：基本观测元素：高差：高差：h h角度：角度：，距离：距离：D D水准测量水准仪水准测量水准仪 高高三角高程测量经纬仪、全站仪中三角高程测量经纬仪、全站仪中 GPSGPS高程测量高程测量GPSGPS接收机接收机 中中气压高程测量海拔仪低气压高程测量海拔仪低2 水准测量水准测量高程测量方法：高程测量方法：测定地面点高程的工作，称为高程测量。测定地面点高程的工作，称为高程测量。2.1 2.1 水准测量的原理水准测量的原理一、一、原理原理根根据据已已知知点点高高程程，利利用用水水准准仪仪提提供供的的水水平平视视线线，测测量量已已知知点点和和未未知知点点间间的的高高差差，从从而而推推算算出出未未知知点点的高程。的高程。测高差，算高程测高差，算高程二、二、高差测量高差测量后视点（尺、读数）后视点（尺、读数）前视点（尺、读数）前视点（尺、读数）高差高差h=h=后视读数后视读数a-a-前视读数前视读数b b 三、三、高程计算高程计算2.2.视线高法：视线高法：1.1.高差法：高差法：1.h hABAB00，h hABAB=0=0，h hABAB00，A A，B B哪点高？哪点高？2.hAB与与hBA的关系的关系当两点高差较大或两点距离较远时，多站观测当两点高差较大或两点距离较远时，多站观测2.22.2水准仪与水准尺水准仪与水准尺 微倾水准仪：微倾水准仪：DSDS0505，DSDS1 1，DSDS3 3，DSDS1010自动安平水准仪：自动安平水准仪：DSZDSZ3 3电子水准仪：电子水准仪：NA2002NA2002一、一、水准仪水准仪1.型号型号2.2.构造：构造：由望远镜、水准器和基座三部分组成由望远镜、水准器和基座三部分组成 演示演示常见水准仪常见水准仪目镜目镜微倾螺旋微倾螺旋物镜调焦螺旋物镜调焦螺旋物镜物镜左右微动左右微动螺旋螺旋水平制动水平制动螺旋螺旋脚螺旋脚螺旋准星准星目镜目镜物镜物镜（1 1）望远镜：）望远镜：A A：组成：凸，凹，凸：组成：凸，凹，凸B B：成象原理：放大的倒（正）象：成象原理：放大的倒（正）象 C C：十字丝分划板：十字丝分划板D D：视准轴：物镜光心与十字丝交点的连线：视准轴：物镜光心与十字丝交点的连线（2 2）水准器：）水准器：A A：圆水准器：粗平，圆水准器轴：圆水准器：粗平，圆水准器轴 B B：管水准器：精平，水准管轴：管水准器：精平，水准管轴C C：符合水准器：抛物线，提高观察精度：符合水准器：抛物线，提高观察精度 D D：水准管分划值：相邻两分划线间弧长：水准管分划值：相邻两分划线间弧长(2mm)(2mm)所对的圆心角所对的圆心角（3 3）基座）基座3.自动安平水准仪自动安平水准仪（1 1）补偿方法）补偿方法水平光线偏转到十字丝交点，或十字丝交点偏转到水平水平光线偏转到十字丝交点，或十字丝交点偏转到水平（2 2）补偿器）补偿器吊挂光学器件，阻尼平衡（空气阻尼、磁阻尼）吊挂光学器件，阻尼平衡（空气阻尼、磁阻尼）4.光学测微器水准仪和电子水准仪光学测微器水准仪和电子水准仪一、二等水准测量、变形监测使用一、二等水准测量、变形监测使用读数方法如下：读数方法如下：1.265米米12 1 1）作用：用于读数）作用：用于读数 2 2）分类：塔尺）分类：塔尺(3-5m)(3-5m)(木质、铝合金木质、铝合金)直尺直尺(3m)(3m)(木质、铟钢木质、铟钢)3 3）刻划：最小刻划为）刻划：最小刻划为0.5cm,1cm0.5cm,1cm。二、二、水准尺水准尺 三、尺垫三、尺垫防止尺子下沉，便防止尺子下沉，便于尺子转动于尺子转动（普通水准尺）水准尺的分划不是线划式而是区格式的。区格的边缘是分划的位置，区格内的小数即毫米“估读”。区格式分划区格式分划便于从远处观察并读数。bc水准尺读数水准尺读数 a d b a0.7250.7256.2526.2521.5331.533“爱护仪器就象爱护自己的眼睛一样爱护仪器就象爱护自己的眼睛一样”“抱着仪器就象抱着自己的孩子一样抱着仪器就象抱着自己的孩子一样”四、水准仪基本操作四、水准仪基本操作 高高度度、角角度度适适中中，架架头头大大致致水水平平，仪仪器器安安全全连接连接1、安置、安置2、粗平、粗平1 1）圆水准器）圆水准器,脚螺旋整平；脚螺旋整平；2 2）技巧）技巧3、照准、照准1 1）目目镜镜调调焦焦；2 2）粗粗略略照照准准;3 3）物物镜镜调调焦焦；4 4）消除视差）消除视差;5;5）精确照准）精确照准4、精平、精平5、读数、读数1 1）管水准器；）管水准器；2 2）抛物线对齐；）抛物线对齐；3 3）技巧）技巧1 1）先小后大，读）先小后大，读4 4位；位；2 2）读后检查气泡精平读后检查气泡精平2.32.3水准测量的外业施测水准测量的外业施测一、水准点与水准路线一、水准点与水准路线 1.1.水准点水准点 用水准测量的方法测定的高程控制点。用水准测量的方法测定的高程控制点。B Bench ench M Mark,ark,常用常用BM,BM,或或B.M.B.M.表示表示 分为：分为：永久性永久性 混凝土加半球形金属标志混凝土加半球形金属标志 临时性临时性 大木桩加半球形状的铁钉大木桩加半球形状的铁钉 水准点编号：如水准点编号：如BM.ABM.A，并作，并作“点之计点之计”水准测量的等级分为：水准测量的等级分为：一、二等水准测量一、二等水准测量科学研究、提供高程起算数据科学研究、提供高程起算数据三、四等水准测量三、四等水准测量工程建设、提供高程起算数据工程建设、提供高程起算数据等外水准测量等外水准测量（普通水准、图根水准）（普通水准、图根水准）工程建设、测图等工程建设、测图等精度由高到低精度由高到低三三2.2.水准路线水准路线 水准测量所经过的路线水准测量所经过的路线 分为：分为：单一路线和水准网单一路线和水准网 单一路线分为：单一路线分为：1 1）闭合闭合水准路线；水准路线；2 2）附合附合水准路线；水准路线；3 3）支支水准路线。水准路线。水准网（水准网（结点水准路线）结点水准路线）：由若干条单一水准路线相由若干条单一水准路线相互连接成网状的形式。互连接成网状的形式。DA132CE4B二、普通水准测量二、普通水准测量1.1.测量原理测量原理：两点高差较大或两点距离较远时，多站观测：两点高差较大或两点距离较远时，多站观测概念：概念：1)1)测点；测点；2 2）转点；）转点；3 3）测站；）测站；4 4）测段；）测段；5)5)路线路线 2.2.观测程序观测程序 3.3.记录计算记录计算 (见表见表)A A：表格化，依规定表格填写；：表格化，依规定表格填写；B B：要求字迹清晰、工整、干净；：要求字迹清晰、工整、干净；C C：边记边算、正确无误；：边记边算、正确无误；4.4.校核方法校核方法【为什么要校核？为什么要校核？】A A：双双仪仪高高法法：两两次次仪仪高高差差（10cm10cm）h h1 1=a=a1 1-b-b1 1 h h2 2=a=a2 2-b-b2 2 h=|h h=|h1 1-h-h2 2|5mm|5mm h=(h h=(h1 1+h+h2 2)/2)/2B B：双面尺法：鸳鸯尺：双面尺法：鸳鸯尺 （4687/47874687/4787）H H黑黑=a=a黑黑-b-b黑黑H H红红=a=a红红-b-b红红100100h=|hh=|h黑黑-h-h红红|5mm|5mmh=(hh=(h黑黑+h+h红红)/2)/2（1 1）测站校核测站校核 水准测量观测手簿水准测量观测手簿测站测站点号点号水准尺读数水准尺读数(m)(m)高差高差(m)(m)高程高程(m)(m)备备注注后视后视(a)(a)前视前视(b)(b)1 12 23 34 45 56 67 78 81 1A A0.6760.6760.3330.33349.87249.872H HA AH HB BTPTP1 10.3430.3432 2TPTP1 11.2651.2650.5730.573TPTP2 20.6920.6923 3TPTP2 20.8430.8430.4190.419TPTP3 30.4240.4244 4TPTP3 31.0021.0020.4090.409B B1.4111.41150.78850.7883.7863.7862.8702.870+1.325+1.325-0.409-0.409计算校核计算校核+0.916+0.916+0.916+0.916+0.916+0.916（2 2）路线校核路线校核A A 高差闭合差的计算高差闭合差的计算闭合路线：闭合路线：附合路线：附合路线：支路线：支路线：B B 容许闭合差的计算容许闭合差的计算多用于平坦地区多用于平坦地区多用于丘岭山区多用于丘岭山区 其中，其中，L L为路线长度为路线长度(以以kmkm记记)；n n为测站数，支路线以单程计，为测站数，支路线以单程计，若测量结果小于限差，则合格若测量结果小于限差，则合格 。三、国家三、四等水准测量三、国家三、四等水准测量一测站上测量一测站上测量顺序顺序为：为：1.1.照准照准后后视标尺黑面，进行视距丝、中丝读数；视标尺黑面，进行视距丝、中丝读数；2.2.照准照准前前视标尺黑面，进行中丝、视距丝读数；视标尺黑面，进行中丝、视距丝读数；3.3.照准照准前前视标尺红面，进行中丝读数；视标尺红面，进行中丝读数；4.4.照准照准后后视标尺红面，进行中丝读数；视标尺红面，进行中丝读数；即即“后前前后后前前后”（黑、黑、红、红）（黑、黑、红、红）四等观测顺序也可为四等观测顺序也可为“后后前前后后前前”（黑、红、黑、红）。（黑、红、黑、红）。等级等级仪器仪器类型类型标准视标准视线长度线长度后前视后前视距差距差后前视距后前视距差累计差累计黑红面黑红面读数差读数差黑红面所测黑红面所测高差之差高差之差检测间歇点检测间歇点高差之差高差之差三等三等DS375m3.0m6.0m2.0mm3.0mm3.0mm四等四等DS3100m5.0m10.0m3.0mm5.0mm5.0mm标尺读数标尺读数黑面黑面红面红面高高差差中中数数K+黑黑减红减红方向即方向即尺号尺号测测站站编编号号后距后距前距前距后后尺尺前前尺尺下丝下丝上丝上丝上丝上丝下丝下丝视距差视距差d(1)(2)(3)(4)(5)(6)(7)(8)(9)(10)(11)(12)(13)(14)(15)(16)(17)(18)后后前前后后-前前115711197138405510739036352396171-1037.437.6-0.2-0.2+1+0.833+0.932+0.8325后后前前后后-前前d三、四等水准测量的观测手簿：三、四等水准测量的观测手簿：四、精密四、精密水准测量水准测量精密水准测量一般指精密水准测量一般指国家一、二等水准测量国家一、二等水准测量。在两相邻在两相邻测站上，应按奇、偶数测站的观测顺序进行观测：测站上，应按奇、偶数测站的观测顺序进行观测：（1 1）往测：奇数站为后）往测：奇数站为后前前前前后；后；偶数站为前偶数站为前后后后后前。前。（2 2）返测：奇数站为前）返测：奇数站为前后后后后前；前；偶数站为后偶数站为后前前前前后。后。在在一一测测段段的的水水准准测测量量路路线线上上，测测站站数数应应为为偶偶数数。每每一一测测段段的的水水准准路路线线应应进进行行往往测测与与返返测测，且且应应分分别别在在上上午午和和下下午午观观测。测。记录计算方法与三、四等相似。记录计算方法与三、四等相似。2.4水准测量内业计算水准测量内业计算 一、高差闭合差计算一、高差闭合差计算【同学回忆同学回忆】二、容许闭合差计算二、容许闭合差计算 【同学回忆同学回忆】三、高差闭合差分配三、高差闭合差分配四、高程计算四、高程计算A A分分配配原原则则：将将高高差差闭闭合合差差反反符符号号与与距距离离（或或测测站站数数）成成正比分配给各测段。正比分配给各测段。B B分配方法：分配方法：；或；或C C计算要求：计算至计算要求：计算至mmmm，凑整，满足，凑整，满足 注：余数调整注：余数调整A A计算改正后高差：计算改正后高差：B B计算高程：计算高程：点号点号距离距离(测站数测站数)实测高差实测高差（m）改正数改正数（m）改后高差改后高差（m）点之高程点之高程（m）备注备注辅助计算辅助计算高程误差平差表高程误差平差表：路线名称：路线名称：计算者：计算者：检查者：检查者：计算日期：计算日期：.A123B+2.331m1.6km+2.813m2.1km-2.244m1.7km+1.430m2.0kmHA=45.286mHB=49.579m（一）高差闭合差计算（一）高差闭合差计算算例：附合水准路线成果处理（按距离计算）算例：附合水准路线成果处理（按距离计算）A123B+2.331m1.6km+2.813m2.1km-2.244m1.7km+1.430m2.0kmHA=45.286mHB=49.579m（二）高差闭合差的分配（二）高差闭合差的分配（三）计算高差改正值及高程（三）计算高差改正值及高程算例：附合水准路线成果处理（按距离计算）算例：附合水准路线成果处理（按距离计算）支水准路线高差闭合差的调整支水准路线高差闭合差的调整 支水准路线闭合差的调整：取往测和返测高差绝对值支水准路线闭合差的调整：取往测和返测高差绝对值的平均值作为两点的高差值，其符号与往测相同；然后根的平均值作为两点的高差值，其符号与往测相同；然后根据起点高程以各段平均高差推算各测点的高程。据起点高程以各段平均高差推算各测点的高程。2.5水准测量误差分析水准测量误差分析一、仪器误差一、仪器误差 1.1.视准轴与水准管轴不平行的误差视准轴与水准管轴不平行的误差 （i i角）角）A.A.错用上下丝错用上下丝B.B.没有精平没有精平C.C.再次粗平再次粗平D.D.读错记错读错记错错误分析：错误分析：水准仪应满足的几何条件水准仪应满足的几何条件水准仪主要有四条轴水准仪主要有四条轴线：视准轴线：视准轴CCCC、水准管、水准管轴轴LLLL、圆水准器轴、圆水准器轴L LL L和仪器竖轴和仪器竖轴VVVV，如图所示。为了保证水如图所示。为了保证水准仪能够提供水平视线，准仪能够提供水平视线，其主要轴线之间应满足其主要轴线之间应满足以下几何条件：以下几何条件：（1 1）圆水准器轴应平行于仪器竖轴，即圆水准器轴应平行于仪器竖轴，即（2 2）十字丝横丝应垂直于仪器竖轴。）十字丝横丝应垂直于仪器竖轴。（3 3）水准管轴应平行于视准轴，即）水准管轴应平行于视准轴，即水准仪应满足的几何条件水准仪应满足的几何条件消减方法：消减方法：A A：校核仪器，减少残差：校核仪器，减少残差(20)(20)B B：前后视距离尽可能相等：前后视距离尽可能相等 ab2.2.水准尺误差水准尺误差 消减方法：消减方法：A A：使用前进行检验：使用前进行检验 B B：一测段中使测站数为偶数以消除零点差一测段中使测站数为偶数以消除零点差 C C：平时加强保护，注意放置方式：平时加强保护，注意放置方式水准尺刻划不准确，尺长变化、弯曲等，会影响水水准尺刻划不准确，尺长变化、弯曲等，会影响水准测量的精度。准测量的精度。二、观测误差（人差）二、观测误差（人差）1.1.整平误差整平误差 3.3.读数误差读数误差三、外界条件三、外界条件 1.1.地球曲率与大气折光地球曲率与大气折光球气差：球气差：消减措施：消减措施：我们一直在努力！我们一直在努力！4.4.水准尺倾斜误差水准尺倾斜误差消减措施：消减措施：A A：前后视距相等：前后视距相等B B：选择观测时机：选择观测时机C C：控制视线高度：控制视线高度消减措施：消减措施：A A：提高观测速度：提高观测速度B B：选择观测时机：选择观测时机2.2.仪器下沉仪器下沉3.3.尺垫下沉尺垫下沉4.4.温湿度变化温湿度变化2.2.调焦误差调焦误差思思 考考 题题隧道水准测量方法隧道水准测量方法1 1、3 3、5 5、7 7、8 8、9 9、1010、1111复复 习习 题题