水准测量IIPPT学习教案

1、会计学1 水准测量水准测量II 水准测量 3.43.4水准测量方法水准测量方法 3.4.13.4.1水准点水准点 为了统一全国高程系统和满足科研、测图、国家建设的需要为了统一全国高程系统和满足科研、测图、国家建设的需要 ，测绘部门在全国各地埋设了许多固定的测量标志，并用水，测绘部门在全国各地埋设了许多固定的测量标志，并用水 准测量的方法测定了它们的高程，这些标志称为准测量的方法测定了它们的高程，这些标志称为水准点水准点（ Bench MarkBench Mark），常用），常用BMBM表示。表示。 水准点有水准点有: : 永久点永久点 临时点临时点 第1页/共34页 水准测量 3.4.2 3.

2、4.2 水准测量的方法水准测量的方法 连续水准测量原因：连续水准测量原因：当高程待定点离开已知点较远或高当高程待定点离开已知点较远或高 差较大时，仅安置一次仪器进行一个测站的工作就不能测差较大时，仅安置一次仪器进行一个测站的工作就不能测 出两点之间的高差。这时需要在两点间加设若干个临时立出两点之间的高差。这时需要在两点间加设若干个临时立 尺点，分段连续多次安置仪器来求得两点间的高差。这些尺点，分段连续多次安置仪器来求得两点间的高差。这些 临时加设的立尺点是作为传递高程用的，称为临时加设的立尺点是作为传递高程用的，称为转点转点，一般，一般 用符号用符号TPTP表示。表示。 第2页/共34页 水准

3、测量 A A P P 前进方向 hAP = = h1+ h2+ h3 HpHAhAP 连续水准测量模拟 h1 h2 h3 hAP 第3页/共34页 水准测量 在第一测站上的观测程序为：在第一测站上的观测程序为： 安置仪器，使圆水准器气泡居中；安置仪器，使圆水准器气泡居中； 照准后视照准后视(A(A点点) )尺，并转动微倾螺旋使水准管气泡精确居尺，并转动微倾螺旋使水准管气泡精确居 中，用中丝读后视尺读数中，用中丝读后视尺读数a1=2.036a1=2.036。记录员复诵后记入手簿。记录员复诵后记入手簿 。 照准前视（即转点照准前视（即转点TP1TP1）尺，精平，读前视尺读数）尺，精平，读前视尺读数

4、 b1=1.547b1=1.547。记录员复诵后记入手簿，并计算出。记录员复诵后记入手簿，并计算出A A点与转点点与转点TP1TP1 之间的高差：之间的高差： h1h12.036-1.547=2.036-1.547=0.4890.489 填入高差栏。填入高差栏。 水准测量手薄见表水准测量手薄见表 第4页/共34页 观测要求观测要求 水准仪安置在离前、后视距离大致相等之处。水准仪安置在离前、后视距离大致相等之处。 （2 2）为及时发现错误，通常采用）为及时发现错误，通常采用“两次仪器高法两次仪器高法”或或 “ 双面尺法双面尺法”。 两次仪器高法：高差之差两次仪器高法：高差之差h h-h-h5mm

5、5mm 水准测量 第5页/共34页 水准测量 BMA B 2.0361.118 TP1 H H1 1=+0.918=+0.918 0.869 TP2 h h1 1=-0.318=-0.318 1.187 TP3 1.495 H H1 1=+0.417=+0.417 1.078 1.256 h h1 1=-0.575=-0.575 1.831 前进方向 测 站 测点 水准尺读数高差（m）高程（m）备注 后视（a）前视（b）- BMA TP1 2.0361.1180.91827.354 TP1 TP2 0.8691.1870.318 TP2 TP3 1.4951.0780.417 TP3 B 1.

6、2561.8310.57527.796 计算检核 5.656 5.214 5.214 1.335 0.893 0.893 27.849 27.354 0.4420.4420.442 第6页/共34页 水准测量 第7页/共34页 水准测量 3.4.33.4.3水准测量注意事项水准测量注意事项 由于测量误差是不可避免的，我们无法完全消除其影响。但是由于测量误差是不可避免的，我们无法完全消除其影响。但是 可采取一定的措施减弱其影响，以提高测量成果的精度。同时可采取一定的措施减弱其影响，以提高测量成果的精度。同时 应绝对避免在测量成果中存在错误，因此在进行水准测量时，应绝对避免在测量成果中存在错误，因

7、此在进行水准测量时， 应注意以下各点：应注意以下各点： 、观测前对所用仪器和工具，必须认真进行检验和校正。、观测前对所用仪器和工具，必须认真进行检验和校正。 、在野外测量过程中，水准仪及水准尺应尽量安置在坚实、在野外测量过程中，水准仪及水准尺应尽量安置在坚实 的地面上。三脚架和尺垫要踩实，以防仪器和尺子下沉。的地面上。三脚架和尺垫要踩实，以防仪器和尺子下沉。 、前、后视距离应尽量相等，以消除视准轴不平行水准管、前、后视距离应尽量相等，以消除视准轴不平行水准管 轴的误差和地球曲率与大气折光的影响。轴的误差和地球曲率与大气折光的影响。 第8页/共34页 水准测量 、前、后视距离不宜太长，一般不要超

8、过、前、后视距离不宜太长，一般不要超过100m100m。视线高度应使上、中。视线高度应使上、中 、下三丝都能在水准尺上读数以减少大气折光影响。、下三丝都能在水准尺上读数以减少大气折光影响。 、水准尺必须扶直不得倾斜。使用过程中，要经常检查和清除尺底、水准尺必须扶直不得倾斜。使用过程中，要经常检查和清除尺底 泥土。塔尺衔接处要卡住，防止二、三节塔尺下滑。泥土。塔尺衔接处要卡住，防止二、三节塔尺下滑。 、读完数后应再次检查气泡是否仍然吻合，否则应重读。、读完数后应再次检查气泡是否仍然吻合，否则应重读。 、记录员要复诵读数，以便核对。记录要整洁、清楚端正。如果有、记录员要复诵读数，以便核对。记录要整

9、洁、清楚端正。如果有 错，不能用橡皮擦去而应在改正处划一横，在旁边注上改正后的数字。错，不能用橡皮擦去而应在改正处划一横，在旁边注上改正后的数字。 、在烈日下作业要撑伞遮住阳光避免气泡因受热不均而影响其稳定、在烈日下作业要撑伞遮住阳光避免气泡因受热不均而影响其稳定 性。性。 第9页/共34页 水准测量 3.4.43.4.4水准测量的检核方法水准测量的检核方法 1 1测站检核测站检核 为了确保观测高差正确无误，须对各测站的观测高差进行检核，这种检核为了确保观测高差正确无误，须对各测站的观测高差进行检核，这种检核 称为测站检核。常用的检核方法有两次仪器高法和双面尺法两种：称为测站检核。常用的检核方

10、法有两次仪器高法和双面尺法两种： 两次仪器高法两次仪器高法 两次仪器高法是在同一测站上用两次不同的仪器高度，两次测定高差。即两次仪器高法是在同一测站上用两次不同的仪器高度，两次测定高差。即 测得第一次高差后，改变仪器高度约测得第一次高差后，改变仪器高度约10cm10cm以上，再次测定高差。若两次测以上，再次测定高差。若两次测 得的高差之差未超过得的高差之差未超过5mm5mm，则取其平均值作为该测站的观测高差。否则需，则取其平均值作为该测站的观测高差。否则需 重测。重测。 双面尺法双面尺法 双面尺法是在一测站上，仪器高度不变，分别用双面水准尺的黑面和红双面尺法是在一测站上，仪器高度不变，分别用双

11、面水准尺的黑面和红 面两次测定高差。若两次测得高差之差未超过面两次测定高差。若两次测得高差之差未超过5mm5mm，则取其平均值作为该，则取其平均值作为该 测站的高差。否则需要重测。测站的高差。否则需要重测。 第10页/共34页 水准测量 两次仪器高法：两次仪器高法： 立尺，尺中间安置水准仪，粗平立尺，尺中间安置水准仪，粗平 照准后视尺，精平，读数照准后视尺，精平，读数 照准前视尺，精平，读数照准前视尺，精平，读数 计算高差计算高差 变动仪器高（升或降大于变动仪器高（升或降大于10cm10cm）再观测）再观测 高差互差不大于高差互差不大于5mm5mm时，取平均值时，取平均值 第11页/共34页

12、水准测量 双面尺法（黑面、红面）：双面尺法（黑面、红面）： 用双面尺，每尺均读黑、红面读数用双面尺，每尺均读黑、红面读数 立尺，尺中间安置水准仪，粗平立尺，尺中间安置水准仪，粗平 瞄准瞄准后后视尺视尺黑黑面，精平，读数面，精平，读数 瞄准瞄准前前视尺视尺黑黑面，精平，读数面，精平，读数 瞄准瞄准前前视尺视尺红红面，精平，读数面，精平，读数 瞄准瞄准后后视尺视尺红红面，精平，读数面，精平，读数 黑面：以零开始刻划黑面：以零开始刻划 红面：一尺从红面：一尺从46874687开始刻划，另一尺从开始刻划，另一尺从47874787开始开始 红黑面计算高差理论上相差红黑面计算高差理论上相差0.1m0.1m

13、 第12页/共34页 水准测量 2.2.路线检核路线检核 虽然每一测站都进行了检核，但一条水准路线是否有错还是没有保证。虽然每一测站都进行了检核，但一条水准路线是否有错还是没有保证。 例如，在前、后视某一转点时，水准尺未放在同一点上，利用该转点计算例如，在前、后视某一转点时，水准尺未放在同一点上，利用该转点计算 的相邻两站的高差虽然精度符合要求，但这一条水准路线却含有错误，因的相邻两站的高差虽然精度符合要求，但这一条水准路线却含有错误，因 此必须进行路线检核。水准路线检核方法一般有以下三种：此必须进行路线检核。水准路线检核方法一般有以下三种： 附合水准路线附合水准路线 水准路线从已知水准点水准

14、路线从已知水准点BM1BM1（起始点）出发，沿着待定点进行水准测量，（起始点）出发，沿着待定点进行水准测量， 最后测到已知水准点最后测到已知水准点BM2BM2（终点），这样的水准路线称为附合水准路线。（终点），这样的水准路线称为附合水准路线。 h h理理H H终一终一H H始始 (4)(4) 实测的高差与已知高差一般不可能完全相等，其差值称为高差闭合差实测的高差与已知高差一般不可能完全相等，其差值称为高差闭合差fh:fh: (5)(5) )( 起终测 HHhf h 第13页/共34页 水准测量 闭合水准路线闭合水准路线 由由BM5BM5出发，沿环线进行水准测量，最后回到原水准点出发，沿环线进行

15、水准测量，最后回到原水准点BM5BM5上，称上，称 为闭合水准路线。为闭合水准路线。 路线上各点之间高差的代数和应等于零，即：路线上各点之间高差的代数和应等于零，即： h h理理0 (6) 0 (6) 如不等于零，则高差闭合差为：如不等于零，则高差闭合差为： (7) (7) 支水准路线支水准路线 由一水准点由一水准点BM8BM8出发，既不附合到其他水准点上，也不自行闭合，称出发，既不附合到其他水准点上，也不自行闭合，称 为支水准路线为支水准路线 支水准路线要进行往返观测，往测高差与返测高差观测值的代数和支水准路线要进行往返观测，往测高差与返测高差观测值的代数和h h往往 +h+h返理论上应为零

16、。如不等于零，则高差闭合差为：返理论上应为零。如不等于零，则高差闭合差为： (8) (8) 返往 hhf h 测 hf h 第14页/共34页 水准测量 3.53.5水准测量的成果计算水准测量的成果计算 3.5.1水准测量的精度要求水准测量的精度要求 建筑工程中对水准测量的精度要求，一般规定为：建筑工程中对水准测量的精度要求，一般规定为： 平地平地 (mm) (2.12) (mm) (2.12) 山地山地 (mm) (2.13) (mm) (2.13) 式中式中f fh h容为高差闭合差的容许值；容为高差闭合差的容许值；L L为水准路线长度，以为水准路线长度，以kmkm为单位；为单位；n n

17、为水准路线测站数。当地形起伏较大，每为水准路线测站数。当地形起伏较大，每1km1km水准路线超过水准路线超过1616个测站个测站 时按山地计算容许闭合差。时按山地计算容许闭合差。 12 40 nf lf h h 容 容 第15页/共34页 水准测量 3.5.2水准测量成果计算水准测量成果计算 计算步骤如下（以附合水准路线为例）：计算步骤如下（以附合水准路线为例）： 计算实测高差之和计算实测高差之和 h h测与理论高差测与理论高差h理理H终一终一H始始 计算高差闭合差计算高差闭合差 计算容许闭合差计算容许闭合差 fhfh容容= =12n12n 如果如果fh=fhfh=fh容容 ，则其精度符合要求

18、，可做下一步计算。，则其精度符合要求，可做下一步计算。 )( 起终测 HHhf h i h n f 计算高差改正数计算高差改正数 高差闭合差的调整方法和原则：按高差闭合差的调整方法和原则：按与测站数或与距离成正比与测站数或与距离成正比的分配原则的分配原则 ，改正数的符号与闭合差的符号相反。，改正数的符号与闭合差的符号相反。 每一测站的改正数为：每一测站的改正数为： 各测段的改正数为：各测段的改正数为： i i h i n n f v 检核检核 v=-fhv=-fh 第16页/共34页 水准测量 计算改正后高差计算改正后高差 h h改改 各测段观测高差各测段观测高差hihi分别加上相应的改正数后

19、分别加上相应的改正数后vivi，即得改正，即得改正 后高差：后高差： h1h1改改=h1+v1=h1+v1 h2h2改改=h2+v2=h2+v2 hihi改改=hi+vi=hi+vi 改正后的高差代数和，应等于高差的理论值，即：改正后的高差代数和，应等于高差的理论值，即： h h总总= h= h理理 如不相等，说明计算中有错误存在。如不相等，说明计算中有错误存在。 第17页/共34页 水准测量 待定点高程计算待定点高程计算 测段起点高程加测段改正后高差，即得测段终点高程测段起点高程加测段改正后高差，即得测段终点高程 ，以此类推。最后推出的终点高程应与该点的已知高程相，以此类推。最后推出的终点高

20、程应与该点的已知高程相 等。即：等。即： H1=HA+h1H1=HA+h1总总 H2=H1+h2H2=H1+h2总总 HAHA（算）（算）=HA(=HA(已知已知) ) 计算中应注意各项检核的正确性。计算中应注意各项检核的正确性。 第18页/共34页 水准测量 对于闭合水准路线计算步骤类似于附合水准路线，以下例对于闭合水准路线计算步骤类似于附合水准路线，以下例 说明其计算步骤：说明其计算步骤： 计算步骤如下：计算步骤如下： 点号 测站ni（ 站） 实测高差hi(m) 高差改正数vi （m） 改正后高差 h改 (m) 高程H(m)备注 BMA111.3520.0061.34651.732已知点

21、182.1580.0042.162 50.386 262.5740.0032.577 52.548 373.3970.0043.393 55.125 BMA51.732已知点 320.0170.0170 计算实测高差之和计算实测高差之和 h h测测=-0.017m=-0.017m理论高差理论高差h理理0 计算高差闭合差计算高差闭合差 =-0.017m=-0.017m 计算容许闭合差计算容许闭合差 fhfh容容= =12n= =12n= =1232=1232=68mm68mm 因为因为fh=fhfh=fh容容 ，故其精度符合要求，可做下一步计算，故其精度符合要求，可做下一步计算 。 )( 起终测

22、 HHhf h 第19页/共34页 水准测量 计算高差改正数计算高差改正数 高差闭合差的调整方法和原则与符合水准路线的方法一样。本例各测段高差闭合差的调整方法和原则与符合水准路线的方法一样。本例各测段 改正数改正数vivi计算如下：计算如下： v1=-(fh/n)v1=-(fh/n)n1=-(-17/32)n1=-(-17/32)11=6mm11=6mm v2=-(fh/n) v2=-(fh/n)n2=-(-17/32)n2=-(-17/32)8=4mm 8=4mm 检核检核 v=-fh=0.017m v=-fh=0.017m 点号 测站ni（站 ） 实测高差hi(m) 高差改正数vi（ m）

23、 改正后高差 h 改 (m) 高程H(m)备注 BMA111.3520.0061.34651.732已知点 182.1580.0042.162 50.386 262.5740.0032.577 52.548 373.3970.0043.393 55.125 BMA51.732已知点 320.0170.0170 第20页/共34页 水准测量 计算改正后高差计算改正后高差 h h改改 各测段观测高差各测段观测高差hihi分别加上相应的改正数后分别加上相应的改正数后vivi，即得改正后高差：，即得改正后高差： h1h1改改=h1+v1 =h1+v1 =-1.352+0.006=-1.346m h2h

24、2改改=h2+v2=h2+v2=2.158+0.004=2.162m hihi改改=hi+vi=hi+vi 改正后的高差代数和，应等于高差的理论值改正后的高差代数和，应等于高差的理论值0 0，即：，即： h h总总= 0= 0 如不相等，说明计算中有错误存在。如不相等，说明计算中有错误存在。 点号 测站ni （站） 实测高差hi(m) 高差改正数 vi（m） 改正后高 差 h改 (m) 高程H(m)备注 BMA111.3520.0061.34651.732已知点 182.1580.0042.162 50.386 262.5740.0032.577 52.548 373.3970.0043.39

25、3 55.125 BMA51.732已知点 320.0170.0170 第21页/共34页 水准测量 待定点高程计算待定点高程计算 测段起点高程加测段改正后高差，即得测段终点高程，以此类推测段起点高程加测段改正后高差，即得测段终点高程，以此类推 。最后推出的终点高程应与起始点的高程相等。即：。最后推出的终点高程应与起始点的高程相等。即： H1=HA+h1H1=HA+h1总总=51.732-1.346=50.386m=51.732-1.346=50.386m H2=H1+h2H2=H1+h2总总=50.386+2.162=52.548m =50.386+2.162=52.548m HAHA（算）

26、（算）=HA(=HA(已知已知)=51.732m )=51.732m 计算中应注意各项检核的正确性。计算中应注意各项检核的正确性。 点号 测站ni （站） 实测高差hi(m) 高差改正数 vi（m） 改正后高 差 h改 (m) 高程H(m)备注 BMA111.3520.0061.34651.732已知点 182.1580.0042.162 50.386 262.5740.0032.577 52.548 373.3970.0043.393 55.125 BMA51.732已知点 320.0170.0170 第22页/共34页 水准测量 3.63.6水准仪的检验与校正水准仪的检验与校正 3.6.1

27、3.6.1水准仪应满足的几何条件水准仪应满足的几何条件 为了保证仪器提供一条水平视线，水准仪的四条主要为了保证仪器提供一条水平视线，水准仪的四条主要 轴线：望远镜视准轴轴线：望远镜视准轴ZZZZ、水准管轴、水准管轴LLLL、圆水准器轴、圆水准器轴 LLLL和仪器竖轴和仪器竖轴VVVV 应满足以下条件：应满足以下条件： 圆水准器轴圆水准器轴LLLL应平行于竖轴应平行于竖轴VVVV； 水准管轴水准管轴LLLL应平行于视准轴应平行于视准轴ZZZZ； 十字丝横丝应垂直于仪器竖轴十字丝横丝应垂直于仪器竖轴VVVV。 仪器出厂前都经过严格检查，均能满足条件，仪器出厂前都经过严格检查，均能满足条件， 但经过

28、长期使用或某些震动，轴线间的关系会受但经过长期使用或某些震动，轴线间的关系会受 到破坏。为此，测量之前必须对仪器进行检验校到破坏。为此，测量之前必须对仪器进行检验校 正。正。 第23页/共34页 水准测量 3.6.23.6.2水准仪的检验和校正水准仪的检验和校正 1 1、圆水准器轴平行于仪器竖轴的检验与校正、圆水准器轴平行于仪器竖轴的检验与校正 检验方法：旋转脚螺旋使圆水准气泡居中，之后将仪器检验方法：旋转脚螺旋使圆水准气泡居中，之后将仪器 水平旋转水平旋转180180，气泡仍居中则正常，否则需要校正（圆水，气泡仍居中则正常，否则需要校正（圆水 准器的检验与校正）。准器的检验与校正）。 2 2

29、、望远镜十字丝横丝垂直于仪器竖轴的检验、望远镜十字丝横丝垂直于仪器竖轴的检验 检验方法：瞄准一固定点，转微动螺旋使仪器水平旋转，检验方法：瞄准一固定点，转微动螺旋使仪器水平旋转， 若点始终沿横丝移动，则水平；否则需校正（十字丝的检验若点始终沿横丝移动，则水平；否则需校正（十字丝的检验 与校正）与校正） 。 第24页/共34页 水准测量 3 3、水准管轴平行于望远镜视准轴的检验校正、水准管轴平行于望远镜视准轴的检验校正 i i角误差角误差 ( (管水准器的检验与校正管水准器的检验与校正) ) 第25页/共34页 水准测量 包括仪器误差、观测误差、外界环境的影响。包括仪器误差、观测误差、外界环境的

30、影响。 一一 、仪器误差、仪器误差 仪器校正后的残余仪器校正后的残余i i角误差：角误差： 原因：原因： i i角误差检校后的残余值角误差检校后的残余值 方法：观测时注意使前、后视距相等，可消除或减弱其影响。方法：观测时注意使前、后视距相等，可消除或减弱其影响。 水准尺误差：水准尺误差： 原因：水准尺分划不准确、尺长变化、尺弯曲等。原因：水准尺分划不准确、尺长变化、尺弯曲等。 方法：检验水准尺上真长与名义长度，加尺长改正数；方法：检验水准尺上真长与名义长度，加尺长改正数； 水准尺的零点差：一测段中采用偶数站到达方式予以消除。水准尺的零点差：一测段中采用偶数站到达方式予以消除。 第26页/共34

31、页 水准测量 二二 、观测误差、观测误差 气泡居中误差气泡居中误差 读数误差读数误差 水准尺倾斜（尤其注意前后倾斜）水准尺倾斜（尤其注意前后倾斜） 视差的影响视差的影响 这些误差须严格认真操作、读数，来避免误差的影响这些误差须严格认真操作、读数，来避免误差的影响 第27页/共34页 水准测量 三、外界环境的影响三、外界环境的影响 仪器下沉：（在软土或植被上时容易发生下沉）仪器下沉：（在软土或植被上时容易发生下沉） 采用采用“后后前前 前前后后”，的观测顺序，可以削弱其影响。，的观测顺序，可以削弱其影响。 尺垫下沉：采用往返观测取观测高差的中数可以削弱其影响。尺垫下沉：采用往返观测取观测高差的中

32、数可以削弱其影响。 地球曲率和大气折光影响：地球曲率和大气折光影响： 地球曲率影响：（地球曲率影响：（ 前后视距相等来消除，即地球曲率对前后尺前后视距相等来消除，即地球曲率对前后尺 读数影响相同）读数影响相同） 大气折光影响：（大气折光影响：（ 由于大气折光，视线会发生弯曲。越靠近地由于大气折光，视线会发生弯曲。越靠近地 面，光线折射的影响也就越大。因此要求视线要高于地面面，光线折射的影响也就越大。因此要求视线要高于地面0.3m0.3m 以上，前后视距相等也可消减该影响以上，前后视距相等也可消减该影响） 温度影响温度影响：观测时应注意撑伞遮阳。观测时应注意撑伞遮阳。 第28页/共34页 水准测

33、量 3.8 3.8 自动安平水准仪及数字水准仪简介自动安平水准仪及数字水准仪简介 1 1 精密水准仪（精密水准仪（DS1DS1） 采用光学测微器读数，仪器整体结构稳定采用光学测微器读数，仪器整体结构稳定 2 2 自动安平水准仪自动安平水准仪 内部有自动安平补偿器，无须管水准器和微倾螺旋，提高整平效率内部有自动安平补偿器，无须管水准器和微倾螺旋，提高整平效率 3 3 激光水准仪激光水准仪 安装发射激光的装置，用激光束代替望远镜水平视线。安装发射激光的装置，用激光束代替望远镜水平视线。 4 4 数字水准仪数字水准仪 用传感器代替人眼观测，获得水准尺的影像，对影像处理获得高差用传感器代替人眼观测，获得水准尺的影像，对影像