第三章 高程测量1

1、Principle and Methods of Digital Mapping数字测图原理及方法数字测图原理及方法3.1水准测量的原理水准测量的原理3.2 水准仪等级及型号水准仪等级及型号3.3 水准仪的使用水准仪的使用3.4 水准测量水准测量3.5 三、四等三、四等 水准测量水准测量3.6 水准仪的检验与校正水准仪的检验与校正3.7水准测量误差的主要来源水准测量误差的主要来源数字测图原理及方法数字测图原理及方法数字测图原理及方法数字测图原理及方法 水准测量是测出地面点高程的方法之一水准测量是测出地面点高程的方法之一。地面点沿铅垂线到大地水准面的距离称该点的绝对高程或海拔地面点沿铅垂线到大地

2、水准面的距离称该点的绝对高程或海拔，简称高程，简称高程(height)。通常用加点名作下标表示。通常用加点名作下标表示,如如HA、HB。高程系是一维坐标系，基准是大地高程系是一维坐标系，基准是大地水准面。水准面。因海水面受潮汐、风浪等影响，它因海水面受潮汐、风浪等影响，它的高低时刻在变化。的高低时刻在变化。在海边设立验潮站在海边设立验潮站(tide gauge station)，进行长期观测，求得海水面的，进行长期观测，求得海水面的平均高度作为高程零点，以通过该点的平均高度作为高程零点，以通过该点的大地水准面为高程基准面大地水准面为高程基准面(height datum)。也即大地水准面上的高程

3、恒为零。也即大地水准面上的高程恒为零。数字测图原理及方法数字测图原理及方法大地水准面AHBH水准测量是测出地面点高程的方法之一水准测量是测出地面点高程的方法之一。ABhABABhHH数字测图原理及方法数字测图原理及方法大地水准面AHBHABhABABhHH前视读数后视读数 bahABab水准测量的实质是用水准尺量取竖直方向的长度注意： 的含义和符号 ABh数字测图原理及方法数字测图原理及方法1234CDE转点：转点：如果两点如果两点A、B之间的距离较远，或高差较大时之间的距离较远，或高差较大时 仅安置一次仪器不能测得仅安置一次仪器不能测得A、B的高差，需加设的高差，需加设 若干临时的立尺点，作

4、为传递高程的过渡点。若干临时的立尺点，作为传递高程的过渡点。测站：测站：每安置一次仪器称为一个测站每安置一次仪器称为一个测站数字测图原理及方法数字测图原理及方法1234CDE41414144332211)()()()()(babababababahAB数字测图原理及方法数字测图原理及方法abABabABh)(21)(21)(22babababaABbaABbABaSSSSRRhbahbhaSSaSbS0ABbahSS时，当秒米，距离为、一个测站时，62001BA数字测图原理及方法数字测图原理及方法abABabABhaSbS球曲率的影响、一条水准路线时，地2mmhmSSmSSSSSSRhSSSS

5、SSRhABbabababaABbabaAB16. 010)200)()(21)(21时（，当相等，则设每测站的前后数字测图原理及方法数字测图原理及方法 水准仪的水平视线是应用水准器而获得。水准仪的水平视线是应用水准器而获得。 水准器是利用液体受重力作用后气泡居最高处的特性，水准器是利用液体受重力作用后气泡居最高处的特性，使水准器的一条使水准器的一条特定的直线特定的直线位于水平或竖直位置的一种装位于水平或竖直位置的一种装置。置。 水准器有两种：水准管和圆水准器。水准器有两种：水准管和圆水准器。数字测图原理及方法数字测图原理及方法 水准器的水准器的特定的直线：切线和法线特定的直线：切线和法线 切

6、线切线水平水平水准管水准管水准管水准轴水准管水准轴 法线法线竖直竖直圆水准器圆水准器圆水准器水准轴圆水准器水准轴 1、水准管水准管：水准管的管子用玻璃制成，其纵剖面方向的：水准管的管子用玻璃制成，其纵剖面方向的内表面为具有一定半径的圆弧。（内表面为具有一定半径的圆弧。（80100m)一端封闭，一端封闭，一端开口，内装满质轻易流动的液体（酒精或氯化锂）然一端开口，内装满质轻易流动的液体（酒精或氯化锂）然后加热，排除部分液体，将开口封闭，待冷却后即形成水后加热，排除部分液体，将开口封闭，待冷却后即形成水准管的气泡。准管的气泡。数字测图原理及方法数字测图原理及方法SLLSC水准管的零点：在水准管上刻

7、有水准管的零点：在水准管上刻有2mm的分划线，分划的分划线，分划 线与中间的线与中间的S点成对称，点成对称，S点称为零点。点称为零点。水准管的水准轴：过零点S与圆弧相切的切线LL水准管的分划值：相邻两分划线间弧长所对 的圆心角Rmm2水准管的分划值与灵敏度的关系数字测图原理及方法数字测图原理及方法 2、圆水准器圆水准器 圆水准器是将一圆柱圆水准器是将一圆柱形的玻璃盒子装嵌在金属形的玻璃盒子装嵌在金属筐内，盒内部是筐内，盒内部是 装满酒精装满酒精或氯华锂后加热密封的。或氯华锂后加热密封的。盒顶面的内壁磨成圆球形，盒顶面的内壁磨成圆球形，顶面的中央划一小圆，其顶面的中央划一小圆，其圆心圆心S即为即

8、为圆水准器的零圆水准器的零点点。连接。连接S与球面的球心与球面的球心O的直线称为的直线称为圆水准器的圆水准器的水准轴水准轴。OS当气泡位于圆内中央位置时，圆水准器的水准轴即成竖直，切于零点的平面也就成水平了。圆水准器的灵敏度较低，常用于粗略整平。数字测图原理及方法数字测图原理及方法 3、符合水准器符合水准器 在水准管上装有符合在水准管上装有符合棱镜系统，通过符合棱镜棱镜系统，通过符合棱镜系统将气泡两端的影像反系统将气泡两端的影像反射到同一平面上，影像底射到同一平面上，影像底端符合，则气泡居中。气端符合，则气泡居中。气泡不符合的位置正好是符泡不符合的位置正好是符合位置的两倍，可使气泡合位置的两倍

9、，可使气泡居中的精度提高一倍居中的精度提高一倍。当气泡符合时：当气泡不符合时：数字测图原理及方法数字测图原理及方法 水准尺水准尺：材料：材料干燥的木料、铝合金、因钢尺干燥的木料、铝合金、因钢尺 构造构造 折尺、塔尺、直尺。折尺、塔尺、直尺。 长度长度 2m、3m、5m 。 水准尺的要求：直、变形小、刻划精确、观测时水准尺的要求：直、变形小、刻划精确、观测时应竖直。应竖直。 常用三、四等水准测量的水准尺为木质常用三、四等水准测量的水准尺为木质3m的、的、双面水准尺，黑面尺（主尺）底端刻划为双面水准尺，黑面尺（主尺）底端刻划为0，而红，而红面尺（辅助尺）底端刻划分别为面尺（辅助尺）底端刻划分别为4

10、687mm、4787mm。 尺垫尺垫：放在过渡点上即转点上，传递高程用：放在过渡点上即转点上，传递高程用。 数字测图原理及方法数字测图原理及方法视准轴视准轴：望远镜物镜的光心与十字丝交点的连线。：望远镜物镜的光心与十字丝交点的连线。视差视差：当望远镜瞄准目标后，眼睛在目镜处上下左右：当望远镜瞄准目标后，眼睛在目镜处上下左右作少量的移动，发现十字丝和目标有相对的运动，作少量的移动，发现十字丝和目标有相对的运动，这种现象称为视差。这种现象称为视差。视差产生的原因视差产生的原因：目标通过物镜之后的像没有与十字：目标通过物镜之后的像没有与十字丝分划板重合。丝分划板重合。消除视差的方法消除视差的方法：由

11、负屈光度向正屈光度转动目镜，：由负屈光度向正屈光度转动目镜，使十字丝由不清晰至清晰的初始位置，然后在瞄准使十字丝由不清晰至清晰的初始位置，然后在瞄准目标由物镜调焦螺旋使目标也能看清楚。眼睛应放目标由物镜调焦螺旋使目标也能看清楚。眼睛应放松。松。 数字测图原理及方法数字测图原理及方法数字测图原理及方法数字测图原理及方法数字测图原理及方法数字测图原理及方法数字测图原理及方法数字测图原理及方法数字测图原理及方法数字测图原理及方法数字测图原理及方法数字测图原理及方法数字测图原理及方法数字测图原理及方法数字测图原理及方法数字测图原理及方法数字测图原理及方法数字测图原理及方法大屏幕全中文显示大屏幕全中文显

12、示16064点阵式液晶显示，点阵式液晶显示，可显示可显示4行行汉字。汉字。CF卡存储系统卡存储系统符合中国水准测量规范符合中国水准测量规范+/- 0.3mm（ISO方式）方式） 1mm2m60m2m100m数字测图原理及方法数字测图原理及方法数字测图原理及方法数字测图原理及方法j1、水准仪的安置水准仪的安置：将仪器安置在三脚架上。：将仪器安置在三脚架上。j2、粗平粗平：第一种方法：固定两条腿，前后移动、：第一种方法：固定两条腿，前后移动、左右摆动一条腿，使圆水准器气泡居中。左右摆动一条腿，使圆水准器气泡居中。 第二种方法：旋转脚螺旋，使圆水准器气第二种方法：旋转脚螺旋，使圆水准器气 泡居中。泡居中。j3、瞄准瞄准：使十字丝：使十字丝 和目标的成像清晰，消除视差。和目标的成像清晰，消除视差。j4、精平精平：用微倾螺旋使符合水准管气泡居中。：用微倾螺旋使符合水准管气泡居中。j5、读数读数：用十字丝中丝、下丝、上丝分别读数，：用十字丝中丝、下丝、上丝分别读数，通常读四位数。通常读四位数。 数字测图原理及方法数字测图原理及方法j1、试画图说明水准测量的原理。、试画图说明水准测量的原理。j2、试作图说明地球曲率对水准测量的影响。、试作图说明地球曲率对水准测量的影响。j3、水准仪是如何获得水平视线的？、水准仪是如