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水准观测与电子记录规定 工程中心二部 林爽 20120409 QQ：66210683 主要内容 引用文件1 水准观测2 水准观测常见误差及应对措施3 电子记录规定4 1 引用文件 计量法规 GB类规范 行业规定 参考文献 水准标尺检定规程 一、二等水准测量规范 水准测量电子记录规定 相关书籍、论文、文章等 顺便阐述这样排列的道理？强制性规范和推荐性规范。 1*1* 水准测量规范的各个版本水准测量规范的各个版本 CompanyCompany LOGOLOGO 1974-19911974-1991 1991-20061991-2006 2006 -2006 - 一，二，三，四等水准测量细则 国家水准测量规范 GB12897-91 国家一、二等水准测量规范 GB12897-2006 国家一、二等水准测量规范 1958-19741958-1974 1*1* 一等水准观测视线长度规定的演变一等水准观测视线长度规定的演变 水准规范版本一等水准观测视线长度 m备注 58年版50双线路水准观测 74年版35单线路水准观测 91年版30单线路水准观测 68年前勘测处规定40单线路水准观测 折光差对视线竖向弯曲的影响是与视线长度的平方成比例的折光差对视线竖向弯曲的影响是与视线长度的平方成比例的 结论。由原来的结论。由原来的35m35m减为减为3030米后，预计将减少其误差影响的米后，预计将减少其误差影响的37%37%。 国家水准网纵横向长度为国家水准网纵横向长度为40004000至至50005000公里的线路影响是很大的，公里的线路影响是很大的， 为此增加约为此增加约20%20%观测工作量。观测工作量。 1*1* 一等水准观测视线长度规定的演变一等水准观测视线长度规定的演变 1958年国家测绘总局和总参测绘局编定的一、二、三、四等水准测 量细则规定：一等水准标准视线长度50米，特殊情况下在5025米之 间变通；由中丝决定的视线高不小于08米，特殊情况下在08- 05 米之间变通。 1974年国家测绘局审定的国家水准测量规范对I958年的规范做了 若干重大改进，其中包括：一等水准视距由50米减至35米；由中丝决定 的视线高大于20米时不小于08米，视距小于2O米时，不小于05 米。 1991年国家技术监督局发布的国家一、二等水准测量规范又对 I974年的规范做了重大改进：一等水准视距由35米减至30米；由下丝决 定的视线高度不小于05米。 2006年国家技术监督局发布的国家一、二等水准测量规范又对 1991年的规范做了重大改进：一等水准由下丝决定的视线高度不小于0 55米。 1*1* 一等水准观测视线长度规定的演变一等水准观测视线长度规定的演变 新规范已大大降低了折光差的影响。在11O0的坡度下，如果梯度为 一0.5度，每站折光改正不大于+0.O0039mm，则100公里的折光改正 总和不大于+0.7mm，此时无须进行改正。当坡度在2100,3100时 ，1O0公里的折光改正总和最大可达+11.Omm和+47.5mm，这已明显 地增大了。我国绝大部分地区坡度不会有持续大于1的情况，因此绝大多 数路线均不须加此改正。 对个别路线，若线路坡度持续接近或大于2，则应在成果处理时，加折 光改正1991年新规范有关视线高度的规定,在大坡度的情况下，折光差就 更不能忽视。 新规范已考虑到了折光改正的问题,记录程序都已保留了每个测站的信 息。采用公式*可以方便地进行计算 重要的是要找出需要进行改正的路线 ，以进行必要的资料准备。 2 水准观测 1.观测方式7.观测中的注意事项 2.观测的时间和气象条件8.各类高程点的观测 3.设置测站9.结点的观测 4.测站观测的顺序和方法10.新旧线路连测或接测时的检测 5.间歇与检测11.往返高差不符值环闭合差 6.测站观测限差与设置12.成功的重测和取舍 3 水准观测常见误差及应对措施 1.温度对I角的影响 2.大气折光的影响 3.仪器和水准标尺 （尺垫或尺桩）垂 直位移的影响 1.视准轴与水准轴 不平行的误差 2.水准标尺每米长 度误差的影响 3.两水准标尺零点 差的影响 1.水准气泡居中的 误差 仪器误差外界条件观测误差 3.1 仪器误差 1 1.视准轴与水准轴 不平行的误差 2.水准标尺每米长 度误差的影响 3.两水准标尺零点 差的影响 1 i角误差（视准轴与水平轴不 平行） 应对措施： A.限定前后视距差 B.限定前后视距累计差 4 零点不等差 应对措施： A.测段测站数为偶数 B.相邻测站上使两水准 标尺轮流作为前后尺 2 交叉误差（垂直轴倾斜） 应对措施： A.对水准器上的圆水准器 进行检验和校正 B.对交叉误差进行检验和 校正 3 条码标尺每米真长我们 在野外操作无检查设备. 应对措施： 野外作业预防标尺变形 和不规范存放 3.2 外界条件误差 1 温度变化对I角的影响 仪器周围温度每变化1 度，i角平均变化约为 0.5秒。 应对措施： A.打伞观测 B.观测前将仪器从箱中 取出，使仪器与周围空 气温度一致 C.快尺法（奇：后前前 后，偶（前后后前） 2 大气折光 应对措施： A.坡度较大时，缩短视 距 B.日出前半小时和日落 前半小时，不宜观测 C.太阳强烈照射，空气 对流剧烈，不宜观测 D.对每一测段的往测和 返测分别在上下午进行 （观测高差的平均值） 3 仪器和标尺沉降（系统 误差重要来源） 应对措施： A.消除脚架的沉降，一 个测站上采用后前前后 或前后后前顺序观测 B.往返测可以削弱标尺 沉降的影响 C.立尺位置在中等坚实 的土地上；立尺后至少 半分钟后观测 3.3 观测误差 1 电子水准仪观测误差的削弱主要 在于团队合作的默契和每个人员 的高度责任心。 3.2.2*3.2.2* 大气折光大气折光 1.1.实际的折光差除与视距的平方、高差和温度梯度成正比外，还实际的折光差除与视距的平方、高差和温度梯度成正比外，还 与仪器高有密切练习（这一点和测水准选用身材比较高的人观测与仪器高有密切练习（这一点和测水准选用身材比较高的人观测 符合）。符合）。 假设视距为假设视距为50m50m的情况下，坡度分别为的情况下，坡度分别为1%1%和和2%2%： A.A.只考虑视距的平方、高差和温度梯度的情况下：只考虑视距的平方、高差和温度梯度的情况下： 折光差（折光差（2%2%）22折光差（折光差（1%1%） B.B.兼顾仪器高的情况下：兼顾仪器高的情况下： 折光差（折光差（2%2%）1919折光差（折光差（1%1%） 2.2.充分利用树荫、背阴、阴天的条件观测充分利用树荫、背阴、阴天的条件观测 3.3.充分使用一天中空气垂直温度梯度较小的时刻进行观测充分使用一天中空气垂直温度梯度较小的时刻进行观测, ,成像成像 清晰，易于照准观测。清晰，易于照准观测。 3* 水准观测主要误差来源与作业措施 1视准轴误差 2水准尺每米长度误差 3标尺零点不等差 4温度引起的视准误差 5大气折光影响 6仪器脚架升沉 7准点水准尺垂直运动 8水准尺不垂直 9调焦运行误差 1234567891011 前 后 视 距 差 小 于 规 定 的 限 差 水 准 尺 每 米 真 长 改 正 测 段 测 站 数 位 偶 数 快 尺 法 奇 偶 数 站 观 测 顺 序 相 反 打 伞 观 测 视 线 离 地 面 足 够 高 度 利 用 有 利 观 测 时 间 往 返 测 检 校 圆 水 准 器 用 杆 子 支 撑 水 准 尺 4 电子记录规定 5*5* 知识扩展知识扩展 地质构造的重建，在地质断裂带处形成地震，这对处于地震区域 范围内的一等水准观测和成果将造成如何的影响？ 板块运动 5*5* 知识扩展知识扩展 改革开放以来我国经济快速增长，公路交通建设得到 飞速发展。20世纪50，60年代修建的公路，基本上都已进 行了拓宽或改线。修建公路以及其他原因使公路沿线埋设 的水准标石毁坏或丢失十分严重。根据国家测绘局在15个 省、市一等水准路线踏勘补埋工作中统计，平均毁坏、丢 失率达40左右，严重地段达到50。也就是说我国高程 基准框架有近一半的点位已不存在。 经济建设对一等水准的影响 5*5* 知识扩展知识扩展 地下矿产、地下水的开采使许多地区、城市的地面出 现了大范围的沉降。例如天津市平均每年下沉57 cm， 沿海一些地区每年下沉量达到10 cm以上。 地下开采 全国地下水质量分布图 5*5* 国家一等水准第三期误差分析国家一等水准第三期误差分析 1.作用力（尺桩下沉；土壤弹性上升；扶尺者握力及 标尺重量；谈谈各种土质之间的作用力） 2.作用过程_随着仪器越来越先进和数据记录工具的更 新，观测速度明显提高。这样的情况下会产生，立尺的时 间在5秒左右，这个时候标尺可能并未完全垂直；扶“快尺” 者由于快速迁站，体力消耗增大，会使标尺受到剧烈震动 ，导致标尺长度变化。 1 尺桩垂直位移 5*5* 国家一等水准第三期误差分析国家一等水准第三期误差分析 一是往返测闭合差较大，可能是上错点或是把标尺照 反产生的； 二是观测过程中出现的成果分群现象(同一测段往返测 超限数次，数测段往返闭合差较大或闭合差符号相同出现 的概率过大的情况)。 目前学界统一的观点：转点尺桩的上升 2 测段闭合差不符值同号累积严重 5*5* 国家一等水准第三期误差分析国家一等水准第三期误差分析 东西走向水准路线误差同号积累的研究。东西走向的 水准路线，在晴天观测时由于标尺明暗程度不同，测段往 返闭合差误差同号积累的情况明显，区段或路线闭合差往 往较大，甚至超限。当阳光照射到物镜时，直接影响作业 员的读数(即使用上自制的遮光筒)。有人提出：早上观测 时，所得尺上读数有逐渐减小的趋势，下午观测时所得尺 上读数有逐渐加大的趋势，同时存在标尺单面热力作用的 影响，但影响大小不得而知，无法采取有效措施消除。 3 东西走向水准路线误差同号积累 5*5* 国家一等水准第三期误差分析国家一等水准第三期误差分析 施测二等以上的精密水准测量时，若不考虑大气折光 改正，观测结果将可能呈现明显的系统误差，从而使测量 精度达不到规定的要求，或使所获取的信息产生失真。 近百年来，学术界对于水准测量折光改正的问题一直 相当重视，研究出很多优秀的改正模型，如库卡梅基、沃 伦、AngusLeppan和Holdahl等。我国学者李延兴也导 出了严密的公式。但应用时都要求前视与后视方向的地面 坡度基本一致，而蒋利龙推倒出的一种不论前、后视坡度 是否一致都能适用的、基于水准视线折光角改正模型 。虽 然立论正确，但其可靠性还需通过规模试验加以论证。 4 山区或起伏较大地区 5*5* 国家一等水准第三期误差分析国家一等水准第三期误差分析 对同一水准路线最好在相同季节观测。这是因为同一 水准路线，不但上下午观测结果不同(包括室内短水准)， 而且有明显的周日季节性摆动，在一个大的环内，这些影 响很显著。水准标石除去周日和季节性摆动外，全部处于 垂直运动状态中，包括地壳的垂直运动，表层的下沉和标 石的自身的不稳定性。后者包括埋