测量学高程测量水准测量讲座.pptx

一.高程测量概述高程测量概述高程测量概述1.1.高程测量高程测量 测定地面点高程的工作（测高差定高程）2.2.高程测量的方法高程测量的方法水准测量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 水准仪的主要功能是能指出一条水平视线。水准仪的主要功能是能指出一条水平视线。其它高程测量方法：其它高程测量方法：三角高程测量,气压高程测量，GPS测量3.4.3.4.高程系统、等高程系统、等级级3.3.高程系统高程系统 我国国家高程系统：高程系统：黄海高程系黄海高程系 1956年黄海高程系 (水准原点 H=72.289米）我国国家高程基准：高程基准：1985年年国家国家高程基准高程基准(水准原点 H=72.260米)地方高程系统 上海：吴淞高程系上海：吴淞高程系4.4.水准测量的等级水准测量的等级 （1 1）国家分一、二、三、四等、图根（按精度要求、）国家分一、二、三、四等、图根（按精度要求、控制范围）控制范围）（2 2）城市分二、三、四等、图根）城市分二、三、四等、图根二.水准测量原理4-1 水准测量原理水准测量原理高差=后视读数-前视读数：一、水准测量原理一、水准测量原理 hAB 0，高差为正，前视点高；hAB 0，高差为负，前视点低。高差必须带“+、-”号；hAB的下标 次序必须与测量的前进方向一致。例：例：已知 hAB=+1.436 m 则 hBA=-1.436 m大地水准面 hABA BHAHB=HA+hAB水平视线水准尺水准尺ab前进方向1.原理内容：原理内容：几对相关的概念：后视点，前视点 后视尺，前视尺 后视读数，前视读数 后视距，前视距求待定点高程的方法：高差法：HBHA+hABHA+(a-b)视线高法：HB（HA+a）-bHi-b 2.连续安置水准仪的测量方法2 2、连续高程测量连续高程测量当地面上A、B两点的距离较远，两点的高差太大，安置一次仪器不能测定其高程时，就需要增设若干个临时的立尺点，作为传递高程的过渡点，称为转点，用ZD表示，分段测量高差，取各分段高差的总和。hAB=h1+h2+hn =(a1-b1)+(a2-b2)+(an-bn)=a-b(2-2-7)(2-2-7)hAB二、水准面曲率（地球曲率）对水准测量的影响结论：在进行水准测量时，总是把仪器安置在离前、后视点大致等距的地点。2.水准仪一、水准仪一、水准仪精度系列精度系列：DS05 DS1 DS3 DS10 型号下标：毫米数，表示 1公里水准测量的中误差(由 仪器引起的)。构造构造：望远镜与视差 水准器 基座S3 水准仪外型4-2 水准测量的仪器及工具望远镜与视差1.1.望远镜与视差望远镜与视差测量望远镜及十字丝测量望远镜及十字丝上丝下丝竖丝横丝望远镜的十字丝n n视准轴：十字丝分划中心与物镜光心的连线。视准轴：十字丝分划中心与物镜光心的连线。n n物镜的作用：把目标成象（拉近）。物镜的作用：把目标成象（拉近）。n n目镜的作用：把十字丝（和目标象）放大。目镜的作用：把十字丝（和目标象）放大。十字丝固定不动。为了让仪器适用于不同视力的人，目镜十字丝固定不动。为了让仪器适用于不同视力的人，目镜可以前后调节，称为可以前后调节，称为目镜调焦目镜调焦。n n调焦镜的作用：使远近不同的目标都能成象于十字丝面上。调焦镜的作用：使远近不同的目标都能成象于十字丝面上。移动调焦镜称为移动调焦镜称为物镜调焦。物镜调焦。n n视差：如果目标象没有落在十字丝面上，则当观测员的眼睛视差：如果目标象没有落在十字丝面上，则当观测员的眼睛上下左右移动时，会感到目标象与十字丝之间有相对错动。上下左右移动时，会感到目标象与十字丝之间有相对错动。这种现象称为这种现象称为视差视差。视差影响瞄准的精度。视差影响瞄准的精度。消除视差消除视差方法与方法与经纬仪消除视差方法一样。经纬仪消除视差方法一样。测量望远镜测量望远镜视差 视差：视差：望远镜内目标像与十字丝分划板未重合。现象：现象：观测时，改变眼睛与目镜的相对位置，十字丝与目标的像有有相对移动相对移动。消除视差的步骤：消除视差的步骤：目镜调焦，使十字丝最清晰；物镜调焦，使目标像最清晰，且无视差。水准器圆水准器 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2.水准器水准器n n水准器分圆形和管形两种水准器分圆形和管形两种n n管水准器是个玻璃容器，其管水准器是个玻璃容器，其纵剖面上内侧呈圆弧形。刻纵剖面上内侧呈圆弧形。刻划线对称中点处的切线就是划线对称中点处的切线就是水准管轴。水准管轴。“气泡居中气泡居中”即即水准管轴水平。水准管轴水平。n n圆水准器是个玻璃容器，上圆水准器是个玻璃容器，上面有同心圆的刻划。上盖的面有同心圆的刻划。上盖的内表面是圆球形，同心圆圆内表面是圆球形，同心圆圆心处的曲率半径就是圆水准心处的曲率半径就是圆水准器的轴。器的轴。“气泡居中气泡居中”即水即水准器的轴垂直。准器的轴垂直。n n水准管的精度：水准管的精度：n n管子内壁光滑，液体与内管子内壁光滑，液体与内壁的附着力小，则气泡对壁的附着力小，则气泡对倾斜反映的灵敏度高倾斜反映的灵敏度高n n曲率半径大，格值小则精曲率半径大，格值小则精度高度高n n气泡长，两端清晰，读数气泡长，两端清晰，读数误差小则精度高误差小则精度高格值格值是相邻分划线之间的弧是相邻分划线之间的弧所对的圆心角。设弧长为所对的圆心角。设弧长为2 2毫米，曲率半径为毫米，曲率半径为R R毫米，毫米，则格值则格值 一般一般 秒秒n n符合棱镜系统符合棱镜系统把水准气把水准气泡两端成象在一起便于泡两端成象在一起便于观察。观察。n n若直接用肉眼观察则若直接用肉眼观察则n n因为玻璃有厚度，斜视因为玻璃有厚度，斜视时会产生视差时会产生视差n n要同时观察气泡的两端要同时观察气泡的两端才能判断气泡是否居中才能判断气泡是否居中n n用用符合棱镜系统符合棱镜系统观察，观察，可以避免上述缺点。判可以避免上述缺点。判断断“气泡居中气泡居中”的精度的精度约可提高一倍。约可提高一倍。一.水准测量的仪器与工具二、水准尺、尺垫二、水准尺、尺垫 直尺直尺：双面(黑、红)水准尺，尺常数4.687m、4.787m，用 于三等以下水准路线测量。塔尺塔尺：可伸缩，伸足为3米、5米，用于一般工程测量。尺垫尺垫：转点立尺用。零点差二.水准仪使用4-3、水准仪的使用水准仪的使用操作程序与方法 安置粗平瞄准精平读数 安置时考虑前、后视等距(原因）；粗平时掌握“左手大拇指法”；瞄准时包括消除视差；在精平状态下(符合气泡符合时)读数；读数估读至毫米。符合气泡符合尚未符合符合气泡符合，水准管轴与视线水平。左手大拇指法“左手大拇指法左手大拇指法”整平：气泡移动的方向与左手大拇指转动脚螺旋的方向一致。a ab bc c粗平的操作粗平的操作普通水准尺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“估读”。区格式分划便于从远处观察并读数。读数 bc瞄准与读数水准测量的瞄准与读数 a c b a0.7320.7326.2406.2401.4621.4624-6水准测量的实施及成果处理水准测量的实施及成果处理一、水准点和水准线路（一）水准点定义1.1.永久性、临时性永久性、临时性 2.2.点之记点之记2.水准路线3.支水准路线BM.ABM.ATBM1TBM2TBM1BM.ABM.ATBM2TBM3TBM41.闭合水准路线2.附合水准路线BM.ABM.ABM.BBM.BTBM1TBM2TBM3（二）水准路线定义三种水准路线的布置形式（三种水准路线的布置形式（注注：高差总合的理论值：高差总合的理论值）1.水准测量的方法二、水准测量的外业实施 BMABMB1.444 1.324TP2h2=+0.1201.8220.876TP3h3=+0.9461.8201.435TP4h4=+0.3851.4221.304h5=+0.118前进方向1.1341.677TP1h1=-0.543（一）普通水准测量水准测量记录表普通水准测量的记录水准测量记录表12345BMA 1.134TP1 1.677 -0.543TP1 1.444 TP2 1.324 +0.120TP2 1.822 TP3 0.876 +0.946TP3 1.820TP4 1.435 +0.385TP4 1.422 BMB 1.304 +0.118 7642 6616 +1.026a1b1a2b2h1=a1-b1h2=a2-b2h1-h2f=5mm（二）、三、四等水准测量（二）、三、四等水准测量1.两次仪器高法已知两次仪器高法已知HA A，求，求HB B -（补充内容补充内容补充内容补充内容）水准测量记录（两次仪器高法）2、双面尺法已知、双面尺法已知HA，求，求HBa1b1a2b2h1=a1-b1h2=a2-b2h1-h2f=5mm1）.技术指标：参见课本表4-22）观测步骤：（1）后前前后（黑、黑、红、红）（2）后后前前（黑、红、黑、红）水准测量记录（双面尺法）3.水准测量的检核3、测站上的计算与检核2 2）测站检核：）测站检核：参见课本参见课本P82 高差部分、视距部分高差部分、视距部分注：注：对每一站都要进行检核，保证每一站数据正确。对每一站都要进行检核，保证每一站数据正确。只有当一个测站检核完后，才能进行下一测站观测。只有当一个测站检核完后，才能进行下一测站观测。1）计算公式：）计算公式：参见课本参见课本P82 高差部分、视距部分高差部分、视距部分路线检核三、水准测量的内业计算水准测量的内业计算2.支水准路线BM.ABM.ATBM1TBM2TBM1BM.ABM.ATBM2TBM3TBM41.闭合水准路线3.附合水准路线BM.ABM.ABM.BBM.BTBM1TBM2TBM3 h h允允=4040 L mmL mm或或 h h允允=1212 n mmn mm(2-4-5)(2-4-5)，(2-4-6)(2-4-6)检核公式检核公式 h h理理=0=0fh=fh=h h测测 fhfh fhfh允允fh=fh=h h往往+h h返返 fhfh fhfh允允检核公式检核公式 h h理理=h h终终-h h始始fh=fh=h h测测-h h理理 fhfh fhfh允允（一）、水准路线闭合差的计算对整条路线的总高差总高差进行检核检核四.水准测量成果整理（二）、高差闭合差的分配及水准点高程计算（二）、高差闭合差的分配及水准点高程计算计算步骤：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 计算各点高程例子：课本P84水准测量成果整理(例题)A123B+2.3311.6KM+2.8132.1KM-2.2441.7KM+1.4302.0KMHA=45.286MHB=49.579M水准测量成果整理（例题）4-10 三角高程测量三角高程测量 一、三角高程测量的原理（一、三角高程测量的原理（参考图参考图1 1、2 2）当地形高低起伏，两点间高差较大，不便进行水准当地形高低起伏，两点间高差较大，不便进行水准测量或高程精度较低时，可以用三角高程测量的方法测测量或高程精度较低时，可以用三角高程测量的方法测定两点间的高差和点的高程。三角高程测量是通过测定定两点间的高差和点的高程。三角高程测量是通过测定两点间的平距或斜距以及垂直角，应用三角学的公式计两点间的平距或斜距以及垂直角，应用三角学的公式计算出两点间的高差。它是距离测量和角度测量的结合。算出两点间的高差。它是距离测量和角度测量的结合。Dtgi HBHAHADtgi 往测往测-直觇或正觇直觇或正觇返测返测-反觇反觇 观测方法：观测方法：HBHASsini 三角高程测量示意图1：三角高程测量示意图2：二、地球曲率与大气折光的影响1.地球曲率改正：地球曲率改正：2.折光改正：折光改正：3.考虑地球曲率和大气折光两项影响后的高差计算公式：考虑地球曲率和大气折光两项影响后的高差计算公式：Dtgi Ssini 三、三角高程测量的应用三、三角高程测量的应用（一）、三角高程测量的应用（一）、三角高程测量的应用（一）、三角高程测量的应用（一）、三角高程测量的应用.高程导线高程导线高程导线高程导线.光电测距三角高程测量光电测距三角高程测量光电测距三角高程测量光电测距三角高程测量（二）、三角高程测量的计算（二）、三角高程测量的计算 1.1.高差计算高差计算 2.2.三角高程路线成果整理三角高程路线成果整理四、三角高程测量的误差来源四、三角高程测量的误差来源小结小结1.水准测量的原理2.水准测量的外业观测方法和步骤3.水准测量的内业计算方法和公式4.三角高程测量方法与成果整理