水准测量

第三章水准测量根据人们所使用仪器和施测方法的不同，高程测量又可分为水准测量、三角高程测量、GPS高程测量等。其中水准测量是精确测定地面点高程的主要方法之一。水准测量按精度要求、控制范围的等级分一、二、三、四等一等水准测量:——仅在国家等级中存在作为国家的高程控制,建立统一的高程基准;科学研究(地壳形变、地面沉降、精密测量）二等水准测量：作为大城市的高程控制；地面沉降；精密工程测量三、四等水准测量:作为小地区的高程控制；普通工程测量图根水准（普通水准）第一节水准测量原理HAB=a-bHB=HA-(a-b)在实际工作中，亦可利用水准仪的视线高H来计算前视点B的高程。这一做法对安置一次仪器，并根据一个已知高程点的后视来求取若干个前视点高程时计算较为方便。Hi=HA+aHB=HA+(a-b）=Hi-b当A、B两点相距较远或其高差较大时，往往安置一次仪器不可能测定其间的高差值时，则必须在两点之间加设若干个临时的立尺点，作为高程传递的过渡点（转点），并分段连续安置仪器竖立水准尺，依次测定转点之间的高差，最后取其代数和，从而求得A、B两点间的高差h。ABhAB=h1+h2+….+hn=(a1-b1)+(a2-b2)+….+(an-bn)=a-bHB=HA+hi第二节微倾水准仪及水准尺我国目前水准仪按精度可划分为DS05、DS1、DS3和DS10四个等级，其中D、S分别为“大地测量”和“水准仪”汉语拼音的第一个字母，数字则表示该类仪器的精度。水准仪系列型号DS05DS1DS3DS10每千米往返测高差中数偶然中误差≤0.5mm≤1mm≤3mm≤10mm主要用途国家一等水准测量及地震监测国家二等水准测量及其他精密水准测量国家三、四等水准测量及一般工程水准测量一般工程水准测量1望远镜视准轴：十字丝分划中心与物镜光心的连线。物镜的作用：把目标成象（拉近）。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，目镜可以前后调节，称为目镜调焦。调焦镜的作用：使远近不同的目标都能成象于十字丝面上。移动调焦镜称为物镜调焦。视差：视差影响瞄准的精度。物镜调焦可以消除视差。2水准器水准器是一种整平仪器的装置，水准器可分为管水准器、圆水准器及符合水准器3种。管水准器是用来指示视准轴（物镜光心与十字丝交点的连线）是否水平，圆水准器是用来指示仪器竖轴是否竖直。圆水准器灵敏度8/2mm用于仪器粗平管水准器灵敏度20/2mm用于仪器精平符合水准器3水准尺水准标尺的构造式样有直尺、折尺和塔尺。直尺长为3m，折尺长为4m，塔尺长为5m。用于三、四等水准测量的水准标尺一般为双面（黑红面）直尺，称之为双面水准标尺。4、尺垫及尺桩尺垫是在转点处放置水准尺用的，它用生铁铸成，一般为三角形，中央有一突起的半球体，下方有三个支脚。用时将支脚牢固地插入土中，以防下沉，上方突起的半球形顶点作为竖立水准尺和标志转点之用。第三节常规水准仪的使用在利用水准仪进行测量时，其基本操作步骤为：安置水准仪、粗平、瞄准、精平和读数。1、安置1.安置：用连接螺旋把仪器固定在三脚架上2.粗平：转动脚螺旋使圆水准器的气泡居中。3.瞄准：调节目镜：照准明亮的物体（如白色的墙）调节目镜使之适合自己的视力（十字丝最清晰）；粗瞄准：转动仪器，利用望远镜外壳上的准星瞄准目标；精确瞄准：转动调焦螺旋使目标象清晰，直至无“视差”。4.精平用微倾螺旋使水准管气泡居中（符合气泡符合）5.读数用十字丝的横丝在水准尺上读数（先读毫米数，然后米，分米，厘米数。每次读四位数，“0”也是必须记录的数字。）猜猜读数是多少？思考问题1.何为1985国家高程基准？水准测量分哪些等级？1985国家高程基准1952-1979验潮资料2.进行水准测量时，设A为后视点，B为前视点，后视水准尺读数a=1124,前视水准尺读数b=1428,则A，B两点的高差hAB＝？设已知A点的高程HA＝20.016m，则B点的高程HB＝？3.水准仪由哪些主要部分构成？各起什么作用？4.用测量望远镜瞄准目标时，为什么会产生视差？如何消除视差？5.试述使用水准仪时的操作步骤。第四节激光水准仪与数字水准仪数字水准仪第五节水准路线测量附合水准路线支水准路线闭合水准路线等外水准测量水准点（BenchMark）工程上常用BM来标记等外水准测量步骤为：首先将水准尺立于已知高程的水准点上作为后视，再将水准仪安置于施测路线的适当位置并读取后视读数，然后在施测路线前进方向上量取与后视距离大致相等的距离放尺垫，竖立水准尺并读取前视读数。记录员根据前、后视读数在相应的手簿中计算测站高差。第一测站结束后，可通知后尺向前移动，同时将仪器迁至第二测站。此时，第一测站的前视变为第二测站的后视。同第一测站一样进行第二测站的工作。依次沿水准路线逐站进行观测直至终点。测站点号水准尺读数高差h高程H备注后视前视1A1347446.215转点11631-02842转点10306转点22624-23183转点20830转点31516-06864转点31528转点40504+10245转点42368B0694+1674445.625三、四等水准测量等级仪器类型标准视线长度/m前后视距差/m前后视距差累计/m黑红面读数差/mm黑红面所测高差之差/mm检测间歇点高差之差/mm三等四等S3S365803.05.06.010.02.03.03.05.03.05.0三、四等水准测量在一个测站上的观测程序①照准后视标尺的黑面，读取视距丝和中丝读数；②照准前视标尺的黑面，读取视距丝和中丝读数；③照准前视标尺的红面，读取中丝读数；④照准后视标尺的红面，读取中丝读数。这样的观测程序称之为后-前-前-后（黑、黑、红、红）。测站上的计算与检核①高差计算与检核：（9）=（4）+K-（7）(3-8)（10）=（3）+K-（8）(3-9)（11）=（10）-（9）(3-10)d测站编号后尺上丝前尺上丝方向及尺号标准读数K+黑-红高差中差下丝下丝后距前距黑面红面视距差d（1）（5）后（3）（8）（10）（2）（6）前（4）（7）（9）（12）（13）后-前（16）（17）（11）（14）（15）115710739后513846171011970363前605515239-1374376后-前+0833+0932+1+0832.5-0.2-0.2221212196后619346171017471821前520085239-1374375后-前-0074-0175+1-0074.5-0.1-0.3水准测量成果整理水准测量的观测记录需要按水准路线进行成果整理，包括：测量记录和计算的复核，高差闭合差的计算，高差的改正和待定点的高程计算。1高程闭合差计算闭合水准路线fh=∑h测=0附合水准路线fh=∑h测-（H终-H始）支水准路线（往返测量）fh=∑h往+∑h返普通水准测量高差闭合差地势平坦地区fh允=±40L(mm），L水准路线长，以km为单位山地或丘陵fh允=±12n，n测站数2高差闭合差的分配和高程计算当水准路线中的高差闭合差小于允许值时，可以进行高差闭合差的分配、高差改正和高程计算。对于闭合水准路线和附合水准路线，按与距离（或测站数）成正比的原则，将高差闭合差反其符号进行分配，然后按改正后的测段高差计算各待定水准点的高程。点号距离（km）测段观测高差（m）高差改正值（m）改正后高差(m)高程（m）BM.ABM.1BM.2BM.3BM.B1.62.11.72.0+2.331+2.813-2.244+1.430-0.008-0.011-0.008-0.010+2.323+2.802-2.252+1.42045.28647.60950.41148.15949.579∑7.4+4.330-0.037+4.293∑h理=HB-HA=49.579-45.286=+4.293mfh=∑h-（HB-HA)=+4.330-4.293=+0.037m=37mmfh允=±40√L=±40√7.4=±109mm每公里路西安高改正值=fh/L=-37/7.4=-5（mm/km）第六节水准测量误差分析一、仪器误差1视准轴与管水准轴不平行i角误差—对前后视距及视距累计差作出了限制。2水准标尺误差偶数测站消除标尺零点差二、观测误差管水准器气泡居中误差水准尺数字估读误差调焦误差水准尺倾斜误差三、外界条件的影响水准仪和水准尺的升沉误差大气折光影响＞30cm日照与风力的影响第七章水准仪的检验与校正水准仪应满足的基本条件主要条件①管水准轴应与望远镜的视准轴平行②望远镜视准轴位置不受调焦的影响。次要条件①圆水准器的水准轴应同水准仪的旋转轴平行②十字丝的横丝应当垂直于仪器的旋转轴。1圆水准轴应与仪器的旋转轴平行的检验与校正检验原理检验方法校正2十字丝横丝与仪器旋转轴垂直的检验与校正检验原理检验方法校正3望远镜的视准轴与管水准轴平行的检验与校正检验规范规范规定，用于一、二等水准测量的仪器i角不得大于15＂，用于三、四等水准测量的仪器i角不得大于20＂，否则应进行校正。检验方法校正BAABABSShhi=ρiAASρXa2=a2＇-XAρ″=206265″4自动安平水准仪补偿器性能检验检验原理如果补偿器的补偿性能正常，无论视线下倾（后视）或上倾（前视）都可读得水平视线的读数，测得的高差亦是A、B两点间的正常高差；如果补偿器的性能不正常，则由于前后视的倾斜方向不一致，视线倾斜产生的读数误差将不可能在高差计算中抵消。检验方法左右倾与上下倾相结合