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浅谈水准测量研究毕业论文 水准测量及三角高程 第一部分绪论. - 2 - 一测量学的任务与作用 . - 2 - 二、 控制测量的基本任务及其作用 . - 2 - 三、 高程控制测量 . - 2 - 第二部分高程基准面与高程系统. - 2 - 一、 高程基准面和水准点 . - 2 - 二、 大地高程系统 . - 2 - 三、 正高高程系统 . - 3 - 四、 正常高高程系统 . - 3 - 第三部分高程控制网的布设. - 3 - 一、水准网布设 . - 3 - 国家水准网的布设概念. - 3 - 二、 三角网的施测 . - 3 - 第四部分精密水准测量. - 4 - 精密水准测量 . - 4 - 精密水准测量的一般规定. - 4 - 一、二等水准测量的操作步骤. - 5 - 第五部分三角高程测量. - 7 - 一、三角高程测量的观测 . - 8 - （一）二、三级导线. - 8 - （二）三角高程测量的计算. - 8 - 式中:D以km为单位。 二、三角高程测量的精度. - 9 - 第六部分. - 9 - 致谢 . - 9 - 第一部分绪论 一测量学的任务与作用 二、控制测量的基本任务及其作用 控制测量学是研究精确测定和描绘地面控制点空间位置及其变化的学科。它是在大地测量学基本理论基础上以工程建设测量为主要服务对象而发展和形成的，为人类社会活动提供有用的空间信息。因此，从本质上说，它是地球工程信息学科，是地球科学和测绘学中的一个重要分支，是工程建设测量中的基础学科、也是应用学科。在测量工程专业人才培养中占有重要的地位。 控制测量的服务对象主要是各种工程建设、城镇建设和土地规划与管理等工作。这就决定了它的测量范围比大地测量要小，并且在观测手段和数据处理方法上还具有多样化的特点。 三、高程控制测量 高程控制测量的任务是按规定的精度施测隧道洞口(包括隧道的进出口、竖井口、斜井口和平响口)附近水准点的高程，作为高程引测进洞的依据。高程控制通常采用三、四等水准测量的方法施测。 水准测量应选择连接洞口最平坦和最短的线路，以期达到设站少、观测快、精度高的要求。每一洞口埋设的水准点应不少于两个，且以安置一次水准仪即可联测为宜。两端洞口之间的距离大于1km时，应在中间增设临时水准点。 第二部分高程基准面与高程系统 一、高程基准面和水准点 高程基准面：就是地面点高程的统一起算面，由于大地水准面所形成的体形大地体是与整个地球最为接近的体形，因此通常采用大地水准面作为高程基准面。 大地水准面是假想海洋处于完全静止的平衡状态时的海水面延伸到大陆地面以下所形成的闭合曲面。事实上，海洋受着潮汐、风力的影响，永远不会处于完全静止的平衡状态，总是存在着不断的升降运动，但是可以在海洋近岸的一点处竖立水位标尺，成年累月地观测海水面的水位升降，根据长期观测的结果可以求出该点处海洋水面的平均位置，人们假定大地水准面就是通过这点处实测的平均海水面。 二、大地高程系统 以参考椭球面为高程基准的高程系统称为大地高程系统，大地高程系统是是地面 点沿法线方向到参考椭球面的距离称为大地高。以符号H表示，大地高程系统只有几何意义，这个系统高差是两地面点之间的大地高之差，称大地高差。大地测量中，用三角高程测量方法进行高程控制测量时，是经过垂线偏差改正的垂直角求得两地面点间的高差。因此是大地高差。 三、正高高程系统 地面点沿垂线方向至大地水准面的距离称为该点的正高高程，这种高程系统称为正高系统。地面某点正高高程与该点垂线方向的重力加速度有关，由于重力加速度不但随深入地下深度不同而变化，而且还与地球内部物质密度有关，所以重力加速度不能精确测定，也不能通过公式推导出来。所以严格说来，地面一点的正高高程不能精确求得，而只能求他的近似值。 四、正常高高程系统 正常高与正高不同，他不是从地面点沿垂线方向到大地水准面的距离，而是从地面点到一个与大地水准面极为接近的基准面的距离，这个高差称为正常高，其高程系统称为正常高程系统。 第三部分高程控制网的布设 一、水准网布设 国家水准网的布设概念 国家水准网 national leveling work 在全国领土范围内,由一系列按国家统一规范布设和测定高程的水准点所构成的网。又称国家高程控制网。为国家经济建设、国防建设和科学研究提供地面点高程,也为天文大地网、地形图测制提供高程控制。 在全国领土范围内，由一系列按国家统一规范布设和测定高程的水准点所构成的网。又称国家高程控制网。为国家经济建设、国防建设和科学研究提供地面点高程，也为天文大地网、地形图测制提供高程控制。 国家水准网采用由高级到低级，分几个等级布设，逐级控制、加密。各等级的水准路线构成闭合环线。一、二等水准路线是高程控制网的基础，沿地质构造稳定、坡度平缓的交通路线布设，用精密水准测量施测。一、二等水准路线定期重复测量，用以研究地壳垂直运动。为了计算观测高差的有关改正，沿一、二等水准路线还要实施重力测量。三、四等水准路线加密一、二等水准网，直接为地形图测制提供高程控制。 为了建立全国统一的高程控制网，必须确定一个水准基面，作为网中所有水准点高程的起算基准面，通常采用大地水准面作为水准基面，它是以沿海验潮站长期的海水面升降观测结果取平均值而确定的。严格说来，以不同验潮站所得的平均海面为基准来求同一水准点的高程，其结果各不相同。国家水准网一般采用一个验潮站所确定的平均海面作为水准基面。并在验潮站附近设置永久性水准原点，将水准基面可靠地标定在地面上，由精密水准测量测定这一原点对于验潮站平均海面的高程，作为国家水准网推算高程的基准。 二、三角网的施测 在三角测量中作为测站，并由此测定了水平位置的这些顶点称为三角点。 为了观测各三角形的顶角，相邻三角点之间必须互相通视。因此三角点上一般都要建造测量觇标（测量标志）。为了使各三角点在地面上能长期保存使用，还要埋设标石。 观测各三角形的顶角时，观测目标的距离有时很长（达几十公里），在这样长的距离上，即使用精密经纬仪的望远镜照准测量觇标顶部的圆筒，也难获得清晰的影像。为了提高照准精度，必须采用发光装置作为照准目标。在晴天观测采用日光回照器，借助平面镜将日光反射到测站；在阴天或夜间观测时，则采用由光源、聚光设备和照准设备所组成的回光灯。 三角测量中各三角形顶角的观测工作称为水平角观测。主要有两种观测方法，一是方向法或全圆法（全圆观测法），二是全组合测角法（见角度测量）。除了观测各三角形的顶角外，三角测量还要选择一些三角形的边作为起始边，测量它们的长度和方位角。过去用基线尺在地面上丈量起始边的长度，由于地形限制，一般只能丈量长几公里的线段。因此，往往需要建立一个基线网，直接丈量基线长度，然后通过网中观测的角度推算起始边长度。20世纪50年代电磁波测距仪出现之后，可以直接测量起始边长度，而且精度很高，极大地提高了三角测量的经济效益。为了测量起始边的方位角，需要在起始边两端点上实施天文测量。 第四部分精密水准测量 精密水准测量 精密水准测量是每千米水准测量高差中数的偶然中误差(M)不超过l毫米的水准测量。一般指国家二等或二等以上的水准测量。 精密水准测量的一般规定 （1）观测前30分钟，应将仪器置于露天阴影处，使仪器与外界气温趋于一致；观测时应用测伞遮蔽阳光；迁站时应罩以仪器罩。 （2）仪器距前、后视水准标尺的距离应尽量相等，其差应小于规定的限值：二等水准测量中规定，一测站前、后视距差应小于1.0m，前、后视距累积差应小于3m。这样，可以消除或削弱与距离有关的各种误差对观测高差的影响，如i角误差和垂直折光等影响。 （3）对气泡式水准仪，观测前应测出倾斜螺旋的置平零点，并作标记，随着气温变化，应随时调整置平零点的位置。对于自动安平水准仪的圆水准器，须严格置平。 （4）同一测站上观测时，不得两次调焦；转动仪器的倾斜螺旋和测微螺旋，其最后旋转方向均应为旋进，以避免倾斜螺旋和测微器隙动差对观测成果的影响。 （5）在两相邻测站上，应按奇、偶数测站的观测程序进行观测，对于往测奇数测站按“后前前后”、偶数测站按“前后后前”的观测程序在相邻测站上交替进行。返测时，奇数测站与偶数测站的观测程序与往测时相反，即奇数测站由前视开始，偶数测站由后视开始。这样的观测程序可以消除或减弱与时间成比例均匀变化的误差对观测高差的影响，如i角的变化和仪器的垂直位移等影响。 （6）在连续各测站上安置水准仪时，应使其中两脚螺旋与水准路线方向平行，而第三脚螺旋轮换置于路线方向的左侧与右侧。 （7）每一测段的往测与返测，其测站数均应为偶数，由往测转向返测时，两水 准标尺应互换位置，并应重新整置仪器。在水准路线上每一测段仪器测站安排成偶数，可以削减两水准标尺零点不等差等误差对观测高差的影响。 （8）每一测段的水准测量路线应进行往测和返测，这样，可以消除或减弱性质相同、正负号也相同的误差影响，如水准标尺垂直位移的误差影响。 （9）一个测段的水准测量路线的往测和返测应在不同的气象条件下进行，如分别在上午和下午观测。 （10)使用补偿式自动安平水准仪观测的操作程序与水准器水准仪相同。观测前对圆水准器应严格检验与校正，观测时应严格使圆水准器气泡居中。 （11）水准测量的观测工作间歇时，最好能结束在固定的水准点上，否则，应选择两个坚稳可靠、光滑突出、便于放置水准标尺的固定点，作为间歇点加以标记，间歇后，应对两个间歇点的高差进行检测，检测结果如符合限差要求（对于二等水准测量，规定检测间歇点高差之差应1.Omm），就可以从间歇点起测。若仅能选定一个固定点作为间歇点，则在间歇后应仔细检视，确认没有发生任何位移，方可由间歇点起测。 一、二等水准测量的操作步骤 1.测站观测程序 往测时，奇数测站照准水准标尺分划的顺序为 后视标尺的基本分划； 前视标尺的基本分划； 前视标尺的辅助分划； 后视标尺的辅助分划； 往测时，偶数测站照准水准标尺分划的顺序为 前视标尺的基本分划； 后视标尺的基本分划； 后视标尺的辅助分划； 前视标尺的辅助分划。 返测时，奇、偶数测站照准标尺的顺序分别与往测偶、奇数测站相同。 按光学测微法进行观测，以往测奇数测站为例，一测站的操作程序如下： （1）置平仪器。气泡式水准仪望远镜绕垂直轴旋转时，水准气泡两端影像的分离，不得超过lcm，对于自动安平水准仪，要求圆气泡位于指标圆环中央。 （2）将望远镜照准后视水准标尺，使符合水准气泡两端影像近于符合（双摆位自动安平水准仪应置于第摆位）。随后用上、下丝分别照准标尺基本分划进行视距读数。视距读取4位，第四位数由测微器直接读得。然后，使符合水准气泡两端影像精确符合，使用测微螺旋用楔形平分线精确照准标尺的基本分划，并读取标尺基本分划和测微分划的读数（3）。测微分划读数取至测微器最小分划。 （3）旋转望远镜照准前视标尺，并使符合水准气泡两端影像精确符合（双摆位自动安平水准仪仍在第摆位），用楔形平分线照准标尺基本分划，并读取标尺基本分划和测微分划的读数（4）。然后用上、下丝分别照准标尺基本分划进行视距读数（5）和（6）。 （4）用水平微动螺旋使望远镜照准前视标尺的辅助分划，并使符合气泡两端影像精确符合（双摆位自动安平水准仪置于第摆位），用楔形平分线精确照准并进行标尺辅助分划与测微分划读数（7）。 分 类 号密 级： 冀 中 职 业 学 院 毕 业 论 文 姓名 黄 艳 博 学号 系别 专业工程测量 指 导 教 师 题 目： 浅谈水准测量的误差及控制方法 论文提交日期 年月 浅谈水准测量的误差及控制方法 摘 要 水准测量是确定公路工程地面点高程的方法之一，是高程测量中精度较高且常用的方法。实施过程中，需要几个人合作才能完成，误差允许范围内的精度由于仪器和人为的影响而不容易控制，而且易出现隐蔽性错误，如果不能及早发现，基础资料是错误的，从而水准点高程不正确，直接影响路线纵断面设计和施工。 关键词：水准测量； 水准仪； 高程； 误差 目 录 第一章 绪论 . 4 1.1论文的背景和意义 . 4 1.2论文的主要方法 . 4 1.3论文的主要内容 . 4 第2章 水准测量的基本原理和方法 . 5 2.1 水准测量的基本原理 . 5 2.1. 1 高 差 法.2 2.1 .2 仪 高 法.2 2.2 水准测量方法与水准路线 6 第3章 勘察设计过程中水准测量的问题及控制方法 . 7 3.1水准测量中出现的问题 . 7 3.2仪器误差（系统误差）及控制方法 . 9 3.2.1视准轴不平行水准管轴产生的误差及控制方法 . 9 3.2.2 水准尺误差及控制方法 . 10 3.3 观测误差(偶然误差)和控制方法 . 10 3.3.1 符合水准管气泡居中误差及控制方法 . 10 3.3.2调焦误差和视差的影响及控制方法 . 10 3.3.3 水准尺的倾斜误差及控制方法 . 11 3.4 外界条件（偶然误差）影响和控制方法 . 11 3.4.1 地球球气差和日照风力引起的误差及控制方法 . 12 3.4.2 仪器升降和水准尺下沉的影响 . 13 第4章 结论 . 13 参考文献 . 14 致谢 . 15 第1章 绪论 1.1论文的背景和意义 公路、桥梁、隧道等建筑工程中，水准测量有着广泛的应用，随着测量事故的增多，测量误差逐渐成为工程安全、质量和成本的头号公敌。如何减小水准测量的误差，也成为当前测量人面临的最大难题。 在这里， 廊泊一级公路BM4至BM5水准点外业测量结果为例，我们初次测量时的成果显示，其高差允许值都超出了规范要求，不能符合工程建设需要。最后经过认真检查发现，在现场作业时没有按精密水准测量规范操作，一个水准点段测完后没有立即进行检查、复核，为误差的积累创造了条件。最后我们又从新复测了该段的高程，从仪器到测量人员做了全面的分析，从而发现了前期误差的主要问题。今天来写这个题目，就是来探讨水准测量在工程建设应用当中产生的一些问题和解决方法。只要我们在作业时按照其规范来要求测量人员，会在很大程度上提高我们的作业速度、效率和质量，把水准测量的误差限制最小，做到精益求精，以更好地为工程的顺利进行服务。 1.2论文的主要方法 水准测量在工程应用中的使用方法很多，这里主要论述的是在工程应用种最常用的有中间法（前后视距相等）、摇尺法（读数时尺底置于点上，尺的上部在视线方向前后慢慢移动，读取最小读数）和距离补偿法（前视距离和等于后视距离总和）来消除在测量当中产生的误差 1.3论文的主要内容 这里主要论述水准测量在工程测量中的基本原理，以及在勘察设计过程中水准测量的问题及控制方法。其分为： 1仪器误差（系统误差）及控制方法； 2观测误差（偶然误差）及控制方法； 3外界条件（偶然误差）影响和控制方法。 第2章 水准测量的基本原理和方法 2.1 水准测量的基本原理 水准测量是利用一条水平视线，并借助水准尺，来测定地面两点间的高差，这