测量学-第四章-高程测量

第4章水准测量§4.1水准测量原理§4.2水准仪及其使用§4.3自动安平水准仪及数字水准仪§4.4水准测量方法§4.5微倾式水准仪的检验与校正§4.6水准测量的误差分析及注意事项+测量三项基本工作之一：高程测量+高程测量：测量地面上各点高程的工作+高程测量有下列几种方法：1.几何水准测量——是高程测量最主要的方法2.三角高程测量3.物理高程测量包括:气压高程测量、液体静力水准测量4.GPS高程测量•主要内容：水准测量原理、水准仪的构造及使用、水准测量的施测方法、仪器的检验与校正。•主要目的：使学生了解水准测量原理、测量工具，掌握地面点位高程测量过程，从而精确求出地面点高程。•重点内容：水准测量原理、施测方法、成果计算。§3.1水准测量原理原理：利用水准仪提供的一条水平视线，借助水准尺来测定地面两点间的高差，从而由已知点的高程和测得的高差，求出待定点的高程。1.高差法:hAB=后视读数—前视读数，即：待定点B点的高程：bahABbaHhHHAABAB2.仪高法(视线高法):bHHaHHiBAi2、基本概念后视点——后视尺——后视读数前视点——前视尺——前视读数高差（a-b）（＞0，表示前视点高于后视点；＜0，表示前视点低于后视点；＝0，则前视点与后视点一样高。）最后可以得出前视点的高程等于后视点的高程加上两点间的高差。+水准仪按其精度划分为四个等级：精密水准仪DS05、DS1；普通水准仪DS3、DS10D—大地测量；S—水准仪；后面的数字代表仪器的测量精度（每公里往返测高差中数的中误差，即精度）。+水准仪按其构造可分为四种：微倾式水准仪、自动安平水准仪、电子水准仪和数字水准仪+目前，普通工程测量中最常用的水准仪是：DS3微倾式水准仪（或DS3自动安平水准仪）1.DS3微倾式水准仪的构造作用：为测量高差提供一条水平视线组成：望远镜、水准器、基座132765498101412131115161.微倾螺旋；2.分划板护罩；3.目镜；4.物镜调焦螺旋；5.制动螺旋；6.微动螺旋；7.底板；8.三角压板；9.脚螺旋；10.弹簧帽；11.望远镜；12.物镜；13.管水准器；14.圆水准器；15.连接小螺钉；16.轴座CC视准轴CC：物镜光心与十字丝交点的连线视准轴在测量时必须保持水平，也就是水平视线！0点2mmRo•管水准器又称为长水准管•水准管分划值：是水准管表面2mm圆弧所对应的圆心角•水准管轴LL：过水准管零点所作圆弧面的纵切线LL2062652R2mm圆水准器—用来指示仪器竖轴是否竖直LL•圆水准器分划值：是圆水准器表面2mm圆弧所对应的圆心角•DS3水准仪水准器分划值通常为：长水准管圆水准器•圆水准器轴：过圆水准器零点所作圆球面的法线028LL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。微倾螺旋+基座通过连接螺旋与三脚架相连+基座用于支承水准仪上部，水准仪旋转轴插入基座轴套可自由旋转+基座上的三个脚螺旋用于调节圆水准气泡+仪器竖轴VV：就是水准仪的旋转轴望远镜水准器基座三脚架VVCCLLVVL'L'+水准仪的主要轴线：①视准轴CC②水准管轴LL③圆水准器轴④仪器竖轴VV+必须满足的几何条件：①∥VV②十字丝横丝⊥VV③LL∥CCLLLL（1）粗平（粗略整平）——目的是使仪器竖轴铅直调节三个脚螺旋使圆水准器气泡居中，气泡移动的方向始终与左手大拇指的运动方向一致。微倾螺旋+黑面读数a=1274（mm）+红面读数b=5958（mm）自动安平水准仪不需要水准管和微倾螺旋，只有一个圆水准器，安置仪器时，只要使圆水准器的气泡居中后，借助一种“补偿器”的特别装置，使视线自动处于水平状态。自动安平水准仪正面§4.3自动安平水准仪及数字水准仪一、自动安平水准仪自动安平水准仪反面自动安平水准仪后面自动安平水准仪反面自动安平水准仪正面二、数字水准仪望远镜基座—脚螺旋自动安平补偿器电子水准仪调焦螺旋制动、微动螺旋调焦发送器：计算概略视距值；补偿监视器：监测安平补偿器的工作状态分光镜：将由物镜计入的光分为可见光和红外光行阵探测器：识别水准尺上的条码，进行读数（电子水准仪）数字水准仪1.水准点——事先埋设标志在地面上，用水准测量方法建立的高程控制点(BenchMark),常以BM表示。水准点分为永久性和临时性两种，其顶部通常为凸起的半球面,用于放置水准尺。+已知HA，求高程HB，中间临时放置标尺的过度点1，2….称为转点,起高程传递作用,常用TP表示，实测时转点上应使用尺垫。•每测站高差：•各测站高差之和：•待定点B点高程：iiibahiiiABbahhABABhHH2.待定点高程的测量和计算检核+为保证每一测站的高差正确，或在误差允许范围之内，必须进行测站检核。+测站检核有双仪高法和双面尺法（1）双面尺法：黑面读数高差：红面读数高差：红黑面高差之差：最后高差中数：（2）双仪高法：改变仪器高度10cm以上，测出两次高差，进行检核。黑黑黑bah红红红bahmmmmhhh5)100(红黑2)100(mmhhh红黑双面尺法水准测量观测记录表双仪高法水准测量观测记录表1.闭合水准路线从某已知点BMA出发,经待定点1,2,3,4;再回到A点。高差理论值：⊗高差闭合差：2.附合水准路线从已知点BMA出发到另一已知点B,高差理论值：高差闭合差：0理hihhhhf理测BMA12340理hABHHh理)(ABihHHhf+4.支水准路线（往返测）+从已知点BMA出发到待定点B等外水准测量高差闭合差容许误差：山地：平地：国家四等水准测量高差闭合差容许误差：山地：平地：mmnfh12容mmLfh40容mmnfh6容mmLfh20容水准测量的内业计算步骤（附合、闭合水准路线）h21）计算闭合差2）判断闭合差是否超限3）计算各测段观测高差的改正数5）计算各测段的改正后的高差6）计算各点的高程值4）检查闭合差是否分配完BAhHhhhHf'3'2'1）（容许nffhh12hfviihiihinnfSSfviiivhh'；；2212111vhHHvhHHAAB2附合水准路线h1h31一、圆水准器的检验与校正检验目的是保证：圆水准器轴LL∥仪器VV二、十字丝的检验与校正检验目的是保证：十字丝横丝⊥仪器VV三、管水准器的检验与校正检验目的是保证：视准轴CC∥水准管轴LL（水准仪的主条件）一、仪器误差1.仪器校正后的残余误差2.水准尺误差(包含:刻划、变形和零点误差等）二、观测误差1.读数误差2.视差影响3.水准管气泡居中误差三、外界条件的影响1.仪器下沉和尺垫下沉误差2.地球曲率和大气折光的影响3.温度的影响