2高程测量

在相同的观测条件下的测量值序列中数值、符号保持不变或按某确定规律变化的测量误差称为系统误差。上节回顾系统误差相同的观测条件下的测量值序列中数值、符号不定，但又服从于一定统计规律的测量误差称为偶然误差。偶然误差误差的分类绝对误差相对误差真误差=观测值-真值LX'1KXK中误差容许误差22212[]nmnn=32mm容容或(i1,2,......n)iilx评定观测值精度的标准观测值中误差已知真误差时，同精度观测值中误差为：未知真误差（未知量的真值未知）时，用改正数计算观测值中误差为：算术平均值中误差△i=li－Xmn1nvvmiivlxlxn项目2高程测量任务1水准仪器的操作任务2水准点的引测任务3三四等水准测量任务4水准仪的检验与校正任务引入：重庆某学院食堂工程，三面都有校区道路，在食堂一楼和二楼均设置了数个入口直接与周边的道路连通，但食堂入口与道路存在一定的高差，那么我们在施工过程中，如何控制这数个入口的高程才能达到设计要求呢？任务分析：在建筑物施工过程中，需要准确掌握其槽、墙体、室外地坪、入户梯步等各部位的形状、坐标和高程。这种测定地面点高程的工作称为高程测量。高程测量根据使用仪器和方法的不同，分为水准测量、三角高程测量和气压高程测量。在一般建筑物施工测量中，运用最多的高程测量还是水准测量。该项目从水准测量测定高差的原理入手，按照建筑工程测量中高程测量的主要岗位工作，对微倾水准仪的构造特点和使用、连续水准测量的方法及测量成果计算、三四等水准测量等工作任务的实施过程进行重点介绍。任务1水准仪的操作知识目标1、认识水准仪的基本构造，了解各部件的功能；2、理解水准测量的基本原理；3、使用水准仪的操作要领、基本步骤和方法。技能目标1、学生熟练掌握水准仪使用方法；2、学生能够掌握水准仪操作的注意事项。水准测量基本原理：利用水准仪的水平视线，在已知高程点上竖立水准尺并读取读数来测定两点的高差，从而由已知点的高程推算出未知点的高程。1.1水准测量基本原理高程计算方法：（1）高差法（由一点求另一点）直接利用高差计算未知点高程。a、计算A、B两点间高差：(后视读数-前视读数)b、根据A点高程计算B点高程：（2）视线高法（仪高法，由一点求多点）用仪器视线高程计算未知点B点高程。bahABABABhHHiHBiiAHHbHHa注意事项：（1）区别仅在于计算方法不同；（2）视线必须水平；（3）水准仪安置的高度对测算地面点高程或高差无影响。例1：已知点A的高程为HA=52.623m，后视读数a=1.571m，前视读数b=0.685m，求B点高程。前进方向图2.1大地水准面HA+aHAAaHBhABbB根据高程测量原理：hAB=a－b=1.571－0.685=0.886mB点高程为：HB=HA+hAB=52.623＋0.886=53.509m例2：已知A点高程HA=23.518m，要测出某水平场地待定点1、2、3的高程。在安置一次仪器需求出几个点的高程时，视线高法比高差法方便，因而视线高法在地形测量和施工测量中被广泛采用。视线高程Hi=HA+a=23.518＋1.563＝25.081m各待定点高程分别为：H1＝Hi－b1＝25.081－0.953＝24.128mH2＝Hi－b2＝25.081－1.152＝23.929mH3＝Hi－b3＝25.081－1.328＝23.753m标尺ab1b2b3读数1.5630.9531.1521.328转点与测站：如果两点相距较远或是高差太大，则需要连续多次安装仪器一一测出两点高差。设已知点A的高程为，要定B点的高程，必须在A、B两点之间连续设置若干个测站。进行观测时，每安置一次仪器观测两点间的高差，称为一个测站；作为传递高程的临时立尺点1，2，…，n－1称为转点（TP）。AH（1）计算各测站高差（2）计算A、B两点间的高差（3）计算待定点B的高程nnnbahbahbah222111niinABhhhhh121ABABhHH1.2水准测量仪器D和S分别为“大地测量”和“水准仪”汉语拼音的第一个字母；字母后数字05，1，3，10表示仪器精度，指用该类型水准仪进行水准测量时每千米往、返测高差中数的偶然中误差值，分别不超过±0.5mm，±1mm，±3mm，±10mm；S05型和S1型水准仪称为精密水准仪，用于国家一、二等精密水准测量，S3型和S10型水准仪称为普通水准仪，主要用于国家三、四等水准测量和普通工程测量。水准仪类型DS05DS1DS3DS10DS3微倾式水准仪1、仪器结构认识组成：望远镜、水准器、基座（1）望远镜定义：构成水平视线、瞄准目标并对水准尺进行读数的主要部件。分类：根据在目镜端观察到的物体成像情况，望远镜分为：正像望远镜倒像望远镜（微倾式水准仪的望远镜多采用内对光式的倒像望远镜）1—物镜2—目镜3—调焦镜4—十字丝分划板5—调焦螺旋视准轴：物镜光心与十字丝中心的连线。十字丝分划板：由横丝（中丝）、纵丝（竖丝）构成。称视距丝：竖丝上互相平行的短丝。组成：物镜、十字丝划分板、目镜等目镜：放大，人眼经目镜看到的是倒立的缩小实像和被同时放大的虚像。十字丝分划板：是一块圆形平板玻璃，上面刻有相互正交的十字丝，为提供照准目标的标准线；十字丝组成及其功能：纵丝（也叫竖丝）用来照准水准尺；横丝（又叫中丝）的中间来读取读数；视距丝：与横丝平行而等距的上下两根短细线，用于测量距离。实用技巧：调节目镜调焦螺旋，可使十字丝分划板成像清晰。倒像望远镜成像原理：目标AB发出的光线经过物镜和调焦透镜的作用在镜筒内构成倒立的小实像ab，转动调焦螺旋时，调焦透镜随之前后移动，使远近不同的目标清晰地成像在十字丝分划板上；再经过目镜放大，使倒立的小实像放大成倒立的大虚像，同时十字丝分划板也被放大。''ba（2）水准器定义：用来指示视准轴处于水平位置，竖轴处于铅直位置的一种装置。分类：圆水准器、管水准器、符合式水准器。管水准器圆水准器2、光学水准仪操作方法水准仪操作方法可概括为一平二照三平四读。一平即为整平、二照为照准、三平为精平、四读为读数。安置仪器（1）将水准仪架设在两根水准尺中间，首先松开三脚架架腿的固定螺旋，按观测者的身高调节好三个架腿的高度，目估脚架顶面大致水平，用脚踩实三脚架腿，使脚架稳定、牢固，再拧紧固定螺旋。（2）三脚架安置好后，从仪器箱中取出仪器，旋紧中心连接螺旋将水准仪固定在三脚架头上，以防仪器从三脚架头上摔下来。认识仪器了解仪器各部件的名称及其作用并熟悉其使用方法。同时熟悉水准尺的分划注记，精确读数。仪器粗平气泡未居中而位于a处，则先按图上箭头所指的方向用两手同时相对转动脚螺旋①和②，气泡将沿①和②连线方向移动，使气泡移到b的位置。然后单独转动脚螺旋③，气泡将沿①和②连线垂线方向移动，使气泡居中。如有偏差可重复进行。原则：气泡移动的方向始终和左手大拇指移动的方向一致。在调节圆水准器过程中应掌握的原则：（1）调节方向为双手应向相同的方向调节，一旦气泡移动应缓慢调节；（2）气泡移向那个方向即是该方向偏高，应降低该方向或升高对向；（3）在调节过程中应坚持原则：移动脚螺旋则不动三脚架，动三脚架则不动脚螺旋，两者动一个即可。瞄准（1）目镜调焦将望远镜对准明亮的背景，旋转目镜调焦螺旋，使十字丝成像清晰。瞄准（2）粗略瞄准转动望远镜，利用望远镜镜筒上的缺口和准星的连线，粗略瞄准水准尺，拧紧水平制动螺旋，制动望远镜。水准尺瞄准（3）物镜调焦,转动物镜调焦螺旋，使目标成像清晰。瞄准（4）精确瞄准,转动水平微动螺旋使目标的对称中心与竖丝重合（或在竖丝附近）。（5）消除视视差：视差会带来读数误差，所以观测中必须将其消除。定义：当尺像与十字丝分划板平面不重合时，眼睛靠近目镜微微上下移动，发现十字丝和目镜影像有相对运动，这种现象称为视差。消除视差的方法：先仔细地调节目镜以使十字丝成像清晰，然后再调节物镜，反复按此程序调节，直到眼睛上下移动时读数不变为止。精平、读数（1）当确认水准管气泡居中时，应立即读取十字丝中丝在水准尺上的读数；（2）读数时，依次将米、分米、厘米、毫米四位数全部报出，读后应检查气泡是否符合，若不符合再精确整平，重新读数；1.3、水准测量附属工具1、水准尺水准尺是与水准仪配合进行水准测量的重要工具。使用干燥木料制成，一般长为3—4米。分类：直尺、折尺、塔尺。塔尺：双面刻字，有正字或倒字。双面水准尺的分划，一面是黑白相间的为黑面尺，黑面分划以尺底为零；另一面是红白相间的红面尺，红面分化尺以尺底为一常数：4687mm或4787mm。可利用红黑面零点差对水准尺读数进行校核。2、尺垫尺垫用生铁铸成，一般为三角形，中央有一突出的半圆球。注意：1）尺垫通常用于转点；2）上下有三个尖脚可以插入土中；3）使用时应使其稳定、牢固；4）水准尺应立于半圆球顶部。上节回顾高程的计算方法水准仪的操作方法水准路线高程计算方法：（1）高差法（由一点求另一点）直接利用高差计算未知点高程。a、计算A、B两点间高差：(后视读数-前视读数)b、根据A点高程计算B点高程：（2）视线高法（仪高法，由一点求多点）用仪器视线高程计算未知点B点高程。bahABABABhHHiHBiiAHHbHHa水准仪操作方法水准仪操作方法可概括为一平二照三平四读。一平即为整平、二照为照准、三平为精平、四读为读数。任务2水准点的引测知识目标1、了解我国的高程系统；2、理解水准测量的基本原理；3、掌握测量工作的基本原则；4、了解水准路线的布设形式。技能目标1、能熟练操作水准仪器；2、具有设定测量方案的能力；3、能够正确引测高一级的水准点；4、会对测量成果进行计算；5、对测量成果的精度大小能进一步的分析。2.1我国的测量高程系统绝对高程（海拔）统一标准——黄海平均海水面“1956年黄海高程系”，水准原点的高程为72.289m。“1985国家高程基准”，水准原点的高程为72.260m。在局部地区亦可建立假定高程系统，地面点到假定水准面的垂直距离，称为相对高程或假定高程。两点高程之差称为高差，两点之间的高差与高程起算面无关。1、普通水准测量方法普通水准测量步骤：踏勘选点，拟定水准路线，水准测量，内业计算。2、水准点分类：永久性水准点，临时性水准点永久性水准点，一般做成圆锥形，材料为钢筋混凝土，在标石的顶端嵌有不易锈蚀的材料制成的半球状标志。水准点选点的要求：视野好，地基稳，易保存。临时性水准点，可用地面上突出的坚硬岩石或木桩打入地下，桩顶钉入顶部为半球形的铁钉。3、水准路线含义：在水准点之间进行水准测量所经过的路线，称为水准路线。布设要求：水准路线应尽量沿公路、大道等平坦地面布设，以保证测量精度。水准路线上两相邻水准点之间称为一个测段。布设形式：单一水准路线，水准网。一般采用的是单一水准路线的外业测量和数据处理的办法。若干条单一水准路线相互连接构成的形状，称为水准网。名称路线定义观测要求路线简图附合水准路线从一个已知水准点出发，沿各未知高程的点进行水准测量，最后附合到另一个已知水准点上的水准路线。单程观测闭合水准路线从一个已知水准点出发，沿环线上各未知高程的点进行水准测量，最后仍回到原己知水准点上的水准路线。单程观测支水准路线从一已知水准点出发，沿各未知高程的点进行水准测量，既不附合到另一水准点上，也不自行闭合的水准路线。往返观测或单程双线观测2.2、水准测量外业施测步骤：（1）在己知高程的水准点上立水准标尺，作为后视尺。（2）在路线的前进方向上的适当位置放置尺垫，在尺垫上竖立水准标尺作为前视尺。（3）把水准仪安置在到两水准尺间的距离大致相等的地方，仪器到水准尺的最大视距不大于150m。使圆水准器气泡居中。（4）按照水准仪操作规程，操作仪器进行对中、整平、调焦、读数。（5）先