水准测量外业PPT课件

1、高程的概念ABABHHhn绝对高程BAHH ,AB大地水准面AHBH假定水准面AHBHn相对高程BAHH ,ABABHHhn高差ABABABHHHHh第1页/共76页ABhAB 大地水准面HA（已知）HB=？hAB = HB= HA+ hAB 原理：是利用能提供水平视线的仪器，测定地面点间的高差，从而推算高程的一种方法abab第2页/共76页111bah222bah333bahABABh1b1a1h2b2a2h3b3a3h4a4b4h过A点的水准面444habH1HA+h1 H2H1+h2 H3H2+h3 HBH3+h4 H2+h3+h4 H1+h2 +h3+h4 HA+h1+ h2 +h3+

2、h4 HA+ h = HA+ (a1 b1)+(a2 b2 )+ = HA+ ab第3页/共76页hAB= h =h1+h2 + =(a1 b1)+(a2 b2 )+ = abH H1 1H HA A+ +h h1 1 H H2 2H H1 1+ +h h2 2 H H3 3H H2 2+ +h h3 3 H HB BH H3 3+ +h h4 4 H H2 2+ +h h3 3+h+h4 4 H H1 1+ +h h2 2 + +h h3 3+h+h4 4 H HA A+ +h h1 1+ h+ h2 2 +h +h3 3+h+h4 4 H HA A+ + hh = H = HA A+ +

3、(a (a1 1 b b1 1)+(a)+(a2 2 b b2 2 )+ )+ = H = HA A+ + aab b 而按照定义：而按照定义：hAB=HB-HA 即即HBHA+hAB所以有所以有（）：第4页/共76页第5页/共76页n水准仪：水准仪： 提供一条水平视线，并能照准水准尺、读数n水准尺：水准尺：用于读取刻度 一般使用黑红双面水准尺；尺底端常数为4.687、4.787； 水准尺一般成对使用，n尺垫：尺垫：防止水准尺下沉和变位 顶端球面的切面放置水准尺水准测量的仪器和工具水准测量的仪器和工具第6页/共76页为水准测量提供水平视线的为水准测量提供水平视线的仪器。仪器。常用的水准仪常用的

4、水准仪 精密水准仪精密水准仪 DS05 、 DS1 普通水准仪普通水准仪 DS3 、DS10 D D大地测量仪器；大地测量仪器； S S水准仪；水准仪；XX精度。即：一公里往返测高差中数中误差（毫米）。第7页/共76页DS3型水准仪望远镜水准器基 座水准仪结构：第8页/共76页水准仪结构水准仪结构目镜微倾螺旋物镜调焦螺旋物镜左右微动螺旋水平制动螺旋脚螺旋准星第9页/共76页1234567891011第10页/共76页第11页/共76页1、望、望 远远 镜镜物镜调焦透镜十字丝分划板目镜第12页/共76页2、水准器、水准器是用以指示视线水平或竖轴是否竖直的装置。水准器长水准管圆水准器长水准管圆水准

5、器圆水准轴水准轴第13页/共76页圆水准器圆水准器圆水准器水准管轴圆水准器校正螺旋圆水准器的作用：粗略整平分划值：830/2mm气泡液体第14页/共76页长长 水水 准准 管管长水准管的作用：精确整平分划值：20/2mm长水准管轴第15页/共76页符合水准器符合水准器第16页/共76页黑面起点0.000和0.000米红面起点4.687和4.787米第17页/共76页实际的标尺观测的标尺第18页/共76页第19页/共76页1.安置：安置三脚架和水准仪安置：安置三脚架和水准仪第20页/共76页2、粗平：使圆水准器气泡居中、粗平：使圆水准器气泡居中132312第21页/共76页3、照准：粗瞄、对光、

6、精瞄和消除视差、照准：粗瞄、对光、精瞄和消除视差缺口准星水平微动螺旋水平制动螺旋对光螺旋目镜调节螺旋第22页/共76页4、精平：使长水准管气泡居中、精平：使长水准管气泡居中微倾螺旋第23页/共76页5、读数：用中丝读数、读数：用中丝读数121.2720.712第24页/共76页1.1971.197120.7260.726读数练习读数练习第25页/共76页 f - 组合焦距 s - 补偿器到分 划板的距离 - 倾斜视线 - 水平视线偏转角 n - 补偿系数安置一“补偿器”实现自动安平的。K(十字丝交点）水准尺水平光线倾斜视线物镜nsfsfsfd/tantan即：补偿器f sdKAA第26页/共7

7、6页GS1型铟钢尺索佳C330型自动安平水准仪索佳B20型自动安平水准仪索佳B1C型自动安平水准仪第27页/共76页RAB码水准尺索佳SDL30数码水准仪第28页/共76页第29页/共76页2.62.6水准测量误差分析水准测量误差分析第30页/共76页n水准测量测出一系列的高程点。n基本概念：测站、转点第31页/共76页hAB大地水准面HB=?A连续水准测量hAB= h =h1+h2 + =(a1 b1)+(a2 b2 )+ = abHB=A + hAB第32页/共76页hABAB大地水准面HB=?Ah hAB第33页/共76页水准测量校核及精度水准测量校核及精度1 1、测站校核：、测站校核：

8、在一个测站上观测两次高差，两次高差不在一个测站上观测两次高差，两次高差不符值应在允许范围内。符值应在允许范围内。方法有变仪器高法和双面尺法。方法有变仪器高法和双面尺法。2、线路校核：线路校核：把已知高程点和待测点布设成路线，线路把已知高程点和待测点布设成路线，线路观测高差和理论高差不符值应在允许范围内。观测高差和理论高差不符值应在允许范围内。线路方式主要有闭合水准路线线路方式主要有闭合水准路线 、附合水准、附合水准路线路线 、往返水准路线、往返水准路线第34页/共76页水准路线布设形式水准路线布设形式闭合水准路线附合水准路线支水准路线单一水准路线水准网 高差闭合差：高差闭合差：实测高差与其理论

9、值之差应该为0，但由于测量中不可避免带有误差，使得观测所得高差与理论高差不相等，其差值称为高差闭合差.第35页/共76页水准路线布设形式水准路线布设形式1.附合水准路线附合水准路线 BM1BM2h= h测 -（H终-H始)12第36页/共76页水准路线布设形式水准路线布设形式2、闭合水准路线闭合水准路线BM0h= h测第37页/共76页水准路线布设形式水准路线布设形式3、支水准路线、支水准路线BM0h= h往+ h返12第38页/共76页水准路线布设形式水准路线布设形式4、水准网、水准网BM3BM1BM2结点1234第39页/共76页普通水准测量线路闭合差允许值：普通水准测量线路闭合差允许值：

10、h允允=40L mm （平坦地区）（平坦地区） L路线长度，路线长度，kmh允允=10n mm（丘陵地区）（丘陵地区） n测站数测站数第40页/共76页水准测量的外业实施水准测量的外业实施BM1TP1测站测点后视读数前视读数高差高程 校核a= b= a b = h=11BM1TP11.5630.986+0.57719.43122TP1AA1.7621.8280.0663.3252.814+0.511+0.511第41页/共76页BM1BM2AB2+0.5114+2.79141.632H BM1=19.431; H BM2 = 21.121第42页/共76页2.62.6水准测量误差分析水准测量误

11、差分析第43页/共76页1、计算高差闭合差和允许闭合差、计算高差闭合差和允许闭合差闭合路线闭合路线 fh= h 测测 ； 支水准路线支水准路线 fh= h 往往+h 返；返； 附合路线附合路线 fh= h 测测（H终终 H始始）v 闭合差允许值：闭合差允许值： h允允=40 mm （平坦地区）（平坦地区） h允允=10 mm （丘陵地区）（丘陵地区）一、水准测量的内业计算步一、水准测量的内业计算步骤骤ABCD闭合水准路线ABCD附合水准路线ABD支水准路线Ln第44页/共76页水准测量的内业计算步骤水准测量的内业计算步骤3、计算改正后高差 hi i+1 = hi i+1 + i 4、计算各点的

12、高程 H i+1=Hi+ hi i+1 i = - f h L i / L i = - f h n i / nL 线路总长；L i 第 i 段长度（i=1、2、3、）n 测站总数；n i 为第 i 测段测站数。 i 各测段高差改正2、满足 h f h允计算高差改正数注： v与 h 大小相等，符号相反。第45页/共76页例1：支水准的内业计算BM1CAB+0.511+2.7911.632解：AH21.324m已知：ABM1BM1-ABAA-BCBB-CHHh21.3240.51121.835mHHh21.8352.79124.626mHHh24.626 1.63222.994m第46页/共76页

13、例例2：闭合水准的内业计算：闭合水准的内业计算BM1AB2+0.5114+2.7911.632点号 站数观测值 改正数改正后高差高程0.0040.0080.0080.5152.7991.62419.43119.946 22.74521.121BM1ABBM22440.5112.7911.632101.670 0.0201.690fh=1.670(21.12119.431)=20(mm) fh允=31(mm)第47页/共76页 例：已知水准点IV1的高程H始 = 21.453 m，IV2点的高程H终 = 25.006m，求各点平差后高程。123n1 =5h1=3.748n2=10h2=-12.3

14、65n3=6h3=11.430n4=4h4=0.715IV1IV2例例2：水准测量的内业计：水准测量的内业计算算第48页/共76页（1）高差闭合差的计算f h= h测 -（H终-H始） = 3.528 -（25.006 -21.453）= - 0.025 mf h允 = 10 n = 50 mm，合格。（2）高差闭合差的调整i = - f h n i / n 1=0.005 2=0.010 3=0.006 4=0.004检核计算： i = - f h例例2：第49页/共76页（3）计算各点改正后的高差HIV1= 21.453 m H1= HIV1 + h1 = 25.206 mH2= H1 +

15、 h2 = 12.851 mH3= H2 + h3 = 24.287 mHIV2= H3 + h4 = 25.006 m = 已知高程 h1= h1 + 1 h2= h2 + 2 h3= h3 + 3 h4 = h4 + 4（4）计算各点的高程例例2：第50页/共76页BM.A143结构实验室机电实验室二、普通水准测量实习（实验二二、普通水准测量实习（实验二）2普通水准测量闭合路线图已知：AH19.431m, 分别测定1、2、3、4四点的高程。 第51页/共76页第52页/共76页水准测量实习外业记水准测量实习外业记录录BM1TP1测站测站测点测点后视读后视读数数前视读前视读数数高高 差差高高

16、 程程 BM1BM11.5631.563+0.577+0.57719.43119.431TP1TP10.9860.986TP1TP11.7621.7620.0660.066? ?A A1.8281.828校核校核a= a= b= b= a a b b = = h h= =1122A3.3252.814+0.511+0.511第53页/共76页水准测量的内业计水准测量的内业计算算BM1BM2AB2+0.5114+2.79141.632点号点号 站数站数观测值观测值 改正改正数数改正后高改正后高差差高程高程0.0040.0080.0080.5152.7991.62419.43119.94622.7

17、4521.121BM1ABBM22440.5112.7911.632101.670 0.0201.690fh=1.670(21.12119.431)=20(mm) f h允=31(mm)第54页/共76页2.62.6水准测量误差分析水准测量误差分析第55页/共76页仪器竖轴圆水准器轴水准管轴视准轴水准仪的几何轴线有：水准仪的几何轴线有：圆水准轴圆水准轴 L L0 0 L L0 0 长水准管轴长水准管轴L LL L视准轴视准轴 C C C C 竖轴竖轴 V VV V第56页/共76页水准仪的检验和校正水准仪的检验和校正水准仪满足的轴线条件水准仪满足的轴线条件v圆水准器轴圆水准器轴仪器的竖轴，即仪

18、器的竖轴，即L L0 0L L0 0 VV VV 。v水准管轴水准管轴视准轴，即视准轴，即LLCC LLCC 。( (主要条件主要条件) )v十字丝横丝十字丝横丝 竖轴竖轴VV VV 。检校目的：检校目的： 使仪器的各轴系满足应有的几何条件。使仪器的各轴系满足应有的几何条件。第57页/共76页一、圆水准器的检校一、圆水准器的检校检校目的：检校目的： 当圆水准管气泡居中时，仪器的竖轴基本上当圆水准管气泡居中时，仪器的竖轴基本上 处于铅垂位置。处于铅垂位置。 L L0 0L L0 0 VV ? VV ?检验方法检验方法： 转动三个脚螺旋使圆水准器的气泡居中，然转动三个脚螺旋使圆水准器的气泡居中，然

19、后将望远镜旋转后将望远镜旋转180180，如果仍然居中，说明满足，如果仍然居中，说明满足此条件。如果气泡偏离中央位置，则需校正。此条件。如果气泡偏离中央位置，则需校正。校正方法校正方法： 转动脚螺旋，使气泡向中间移动偏离量的转动脚螺旋，使气泡向中间移动偏离量的一半，然后用改正针校正气泡，使其居中。一半，然后用改正针校正气泡，使其居中。第58页/共76页检校原理检校原理第59页/共76页二、望远镜十字丝横丝的检校二、望远镜十字丝横丝的检校检校目的：当仪器的竖轴处于铅垂位置时，横丝应处于水平位置。 横丝 竖轴VV ？检验方法： 整平仪器，瞄准墙上的固定点，水平微动，固定点是否离开十字丝横丝。如果偏

20、离十字丝横丝，则需校正。校正方法： 拨正十字丝环。第60页/共76页三、长水准管的检校三、长水准管的检校检验方法： （1）在比较平坦的地面上，相距约4060m左右的地方打两个木桩或放两个尺垫作为固定点A和B。检验时先将水准仪安置在距两点等距离处，在符合气泡居中的情况下，分别读取A、B点上的水准尺的读数a1和b1，求得高差h1=a1-b1。（h1不含有该项误差的影响） （2）将仪器搬至B点附近（相距约3米处），在符合气泡居中的情况下，对远尺A和近尺B，分别读得读数a2和b2，求得第二次高差h2=a2-b2。若h2=h1，说明仪器的水准管平行于视准轴，无需校正。若h2 h1，则水准管轴不平行于视准

21、轴， h2与h1的差值大于3mm，需要校正。检校目的：使长水准管轴平行于视准轴，提供水平视线。 LL CC ？第61页/共76页 =1803.14159266060206265D1D2h1ABii iaa1 a2a2bb1b2 x1x2Dhhi 212检验原理检验原理第62页/共76页校正方法: 算出远尺的正确读数a2， a2=h1+b2。 转动微倾螺旋，令远尺A上读数恰为a2，此时视线已水平，而符合气泡不居中，用校正针拨动水准管上、下两校正螺丝，使气泡居中，这时水准管轴就平行于视准轴。 校正方法校正方法 松上紧下 松下紧上第63页/共76页第64页/共76页水准测量的水准测量的误差来源误差来

22、源及及注意事项注意事项 仪器误差仪器误差 观测误差观测误差 外界条件的影响外界条件的影响第65页/共76页1 1、仪器误差、仪器误差 仪器校正不完善的误差仪器校正不完善的误差 例如残留例如残留i角误差，测量时使仪器的角误差，测量时使仪器的前后视距相等，即可消除这项误差。前后视距相等，即可消除这项误差。实实际工作中要求前后视距差总和尽量的小。际工作中要求前后视距差总和尽量的小。调焦误差 当前后视距相等时，转向时就不需调焦或只需做少量调焦，即可减小该误差.第66页/共76页 水准标尺零点不等的误差水准标尺零点不等的误差 水准尺由于长期使用,其底部受到磨损，产生零点误差。两根标尺的零点误差之差，称为

23、一对标尺的零点差。 在两个测站的观测高差之和中，这种误差的影响就抵消了。所以，水准所以，水准路线的每个测段应尽量安排成偶数站，路线的每个测段应尽量安排成偶数站，以减小一对标尺零点差的影响。以减小一对标尺零点差的影响。第67页/共76页2 2、 观测误差观测误差 整平误差整平误差 一般认为,利用符合水准器整平仪器的误差约为 ，所以整平误差引起的读数误差为： 075. 0Dm 075. 0平D为水准仪到标尺的距离 所以，观测时应控制视距的长度小于100m，同时应注意整平仪器。第68页/共76页 照准误差照准误差 设人眼的分辨率为60秒，望远镜的放大倍率为V，视距长度为D，则照准误差为: DVm 6

24、0照 所以测量时应注意控制视距长度，减小该误差的影响.第69页/共76页ba)cos1 (cosbbbaba 水准尺倾斜的误差 当水准尺倾斜时,其读数比垂直竖立时大，且视线越高误差越大。 估读误差 其大小与厘米分格的宽度，十字丝的粗细，望远镜的放大倍率和视距长度等有关。所以各等级水准测量对上述方面各有要求第70页/共76页3 3、外界条件的影响、外界条件的影响 仪器垂直位移的影响仪器垂直位移的影响1a2a2b1b12后前前后法取平均1111111)(babah2222222)(babah21第71页/共76页 尺垫垂直位移的影响尺垫垂直位移的影响 发生在迁站过程中，用往返测取平均可减弱该误差。 地球曲率的影响地球曲率的影响)()()(2121babah仪器安置在AB中点时,可消除该项误差的影响A12abABhB大地水准面第72页/共76页 大气垂直折光的影响大气垂直折光的影响 光线经过大气层时,由疏媒质折向密媒质，一般情况下，大气层的密度上疏下密，视线成一条弯向下