第2章 水准测量ppt课件

1、1第二章 水准测量 2 本章重点及目的要求本章重点：本章重点： 1 1、了解水准测量原理；、了解水准测量原理； 2 2、掌握水准测量方法；、掌握水准测量方法； 3 3、掌握水准测量成果整理。、掌握水准测量成果整理。目的与要求目的与要求: : 1 1、了解水准仪的结构及使用；、了解水准仪的结构及使用； 2 2、掌握水准测量的外业工作；、掌握水准测量的外业工作； 3 3、掌握水准测量的内业计算工作。、掌握水准测量的内业计算工作。3高程测量的概念高程测量的概念 高程测量就是根据一点的已知高程，测定该点高程测量就是根据一点的已知高程，测定该点与未知点的高差，从而计算未知点高程的方法。与未知点的高差，从

2、而计算未知点高程的方法。 高程测量方法有：高程测量方法有： 水准测量水准测量; ; 三角高程测量三角高程测量; ; 气压高程测量通过气压变化）气压高程测量通过气压变化）; ; GPS GPS高程测量四种。高程测量四种。4 水准测量原理是利用一条水平视线和水准尺来测定地面两点间的高差,由已知点高程推算未知点高程。 如下图所示： H Bh A B 水 准 测 量 原 理H AA平 均 海 平 面 B水 平 视 线5如图下所示：测定A、B两点之间的高差 1、安置水准仪与A、 B两点之间, 在A、 B两点上各竖水 准尺一根； 2、当仪器视线水平,分别读取a尺读数,b尺读数； 图 2 - - 1 水 准

3、 测 量 原 理平 均 海 平 面 H AAH Bh A BB水 平 视 线6两点间高差计算：两点间高差计算： 如下图所示，由A点向B点进行测量,规定:A为后视点， a为后视读数；B为前视点， b为前视读数。两点间高差为:高差=后视读数-前视读数 那么 hAB=a-b7 高差正负号区分 当当a ab b时时, ,高差为正值高差为正值, ,说明前视点高于后视点；说明前视点高于后视点； 当当a ab b时时, ,高差为负值高差为负值, ,说明前视点低于后视点；说明前视点低于后视点； 如果由如果由ABAB测高差测高差, ,则用则用hABhAB表示；表示； 如果由如果由BABA测高差，则用测高差，则用

4、hBAhBA表示；表示； 如果如果A A到到B B的高差为正，则的高差为正，则B B 到到A A的高差为负，绝对的高差为负，绝对值相同，符号相反。值相同，符号相反。 BABAHhH8如下图所示 传递高程的立尺点，称为转点 1高差h1=a1-b1 h2=a2-b2 h3=a3-b3 则hAB=h1+h2+h3=(a1-b1)+(a2-b2)+(a3-b3) =a-b2高程 ABABhHH92-2 2-2 水准测量仪器、工具及使用水准测量仪器、工具及使用水准测量仪器叫水准仪,工具有水准尺、尺垫一水准仪构造 1、水准仪简介 水准仪的作用:为两点间高差测定提供一条水平视线。 仪器的类型:按精度分:DS

5、05 ； DS1 ；DS3 ；DS10； DS20 D表示大地测量仪器，汉语拼音开头的第一个字母。 S表示水准仪，汉语拼音开头的第一个字母。 仪器的精度：以每公里往返测高差中数的中误差表示。 如DS3每公里测高差其中误差可达到3mm的精度。 102、水准仪构造: 水准仪由望远镜，水准器，和基座三个主要部分组成。 1望远镜 望远镜的基本构造 物镜、目镜、十字丝分划板、调焦透镜、物镜对光螺旋、目镜对光螺旋 。11不同个角度的不同个角度的DS3DS3水准仪实物照片：水准仪实物照片：12望远镜各部件的作用望远镜各部件的作用 物镜 目镜 调焦透镜 物镜调焦螺旋 目镜调焦螺旋十字丝分划板13 十字丝分划板

6、十字丝分划板 如下图所示,中间一条叫中丝(水平丝)用中丝在水准尺上读取读数 平行两个短丝为视距丝,用以测定仪器至标尺的距离,分别称上、下丝，中间一根为竖丝，竖丝用来精确照准目标(平分水准尺)。14v望远镜放大倍数望远镜放大倍数 1、放大倍数 是测量仪器上的一个重要指标,S3水准仪放大倍数30,S1水准仪放大倍数45,放大倍数越大,仪器精度越高。S3 望远 200m以内,S1 望远1km左右,S05 1km以上。 2、视差及消除。（见下页图） V15目标的象十字丝oabcbcaooa目标的象目标的象十字丝(a)(b)(c)十字丝16 水准器 水准器用途和分类水准器用途和分类 圆水准器17 水准器

7、 水准器结构原理水准器结构原理 水准器置中精度水准器置中精度分划值分划值: : Rmm 2水准管分划值水准管分划值 DS3=20/2mm DS3=20/2mm圆水准器圆水准器 DS3=8/2mm DS3=8/2mm管水准器圆水准器2mm气泡胶合面18 水准器（4 4观察气泡方式：观察气泡方式： 窗中看）（两半影像符合在观察，带有符合棱镜的水准器带有反光镜的水准器直观水准器 3) 3)基座基座 基座支撑仪器，有基座支撑仪器，有三个脚螺旋起到整平三个脚螺旋起到整平仪器用。仪器用。 符合水准器气泡居中气泡不居中19水准尺及尺垫1、水准尺 1简介 2水准尺类型 单面尺 双面尺 3水准尺读数方法2、尺垫

8、 q尺 垫q尺 桩00010203191847484950666500010203191848495051676620v水准尺读数方法水准尺读数方法 以尺子的零端开始，在望远镜里从上往下或者从下往上），从小到大读取水准尺上的读数。记录分别记为： 米、分米、厘米、毫米。如1235、 0842、0096、1530等 。倒像倒像正像正像21水准仪的使用 操作步骤: 1.水准仪粗平 2.瞄准水准尺 3.水准仪精平如右图所示） 4.读取水准尺上的读数 留意：读数前一定精平即气泡居中读数后检查气泡居中情况。 符合气泡符合气泡影像符合气泡影像22几个概念：几个概念： 1 1水准点水准点 用水准测量的方法测定

9、的起一定控制作用的用水准测量的方法测定的起一定控制作用的高程点高程点, ,这些高程点称为水准点这些高程点称为水准点Bench MarkBench Mark），），记为记为BMBM， 水准点是作为引测其它高程点的起始水准点是作为引测其它高程点的起始点。点。 我国我国19851985国家高程基准：国家高程基准：72.26072.260米米 2 2水准点类型水准点类型: : 永久性水准点、永久性水准点、 临时性水准点。临时性水准点。23123123B MB M2B M112h1h2h3h4h1h2h3h4h1h2图 a图 b 图 cB M11BM123123BMBM121BM112h1h2h3h4h

10、1h2h3h4h1h2图 a图 b 图 c图 dBM1BM2BM3BM123123BMBM121BM112h1h2h3h4h1h2h3h4h1h2图 a图 b 图 c241 1测量水准路线各段之间的高差，并记录水测量水准路线各段之间的高差，并记录水 准尺的读数。准尺的读数。 2 2计算各段高差计算各段高差 3 3检核各段高差计算正确否检核各段高差计算正确否 (1) (1)计算检核计算检核 hAB=h1+h2+h3=(a1-b1)+(a2-b2)+(a3-b3) hAB=h1+h2+h3=(a1-b1)+(a2-b2)+(a3-b3) =a-b =a-b (2) (2)测站检核测站检核 变动仪器

11、方法双仪高法）变动仪器方法双仪高法） 双面尺法双面尺法 （双面尺法（双面尺法 ）25AaBbAa=a-bhABBba=a-bhbAB-h=ABh6mmABh(普通水准测量）abhAB=a-bABAaBbab=a-bhABh=ABhABh-6mm(普通水准测量）AaBbAa=a-bhABBba=a-bhbAB-h=ABh6mmABh(普通水准测量）26普通水准测量记录两仪高法）普通水准测量记录两仪高法）测站测站点号点号水准尺读数水准尺读数高差高差h平均平均 高差高差高程高程H备注备注后视后视前视前视 1BM.A113413.4281011TP11677-0.5431554-0.543-0.543

12、2TP114441624TP21324+0.1201508+0.116+0.1183TP218221710TP30876+0.9460764+0.946+0.9464TP318201923TP40876+0.3850764+0.383+0.3845TP414221604BM.B1304+0.1181488+0.116+0.11714.45015.51413.470+2.044+1.022后后前前= +2.044(后后前前)/2 = +1.02227AaBbAa=a-bhABBba=a-bhbAB-h=ABh6mmABh(普通水准测量）AaBbAa=a-bhABBba=a-bhbAB-h=ABh

13、6mmABh(普通水准测量）A=a-bhABBaba=a + kb=b + k21 28普通水准测量记录双面尺法）普通水准测量记录双面尺法）测测站站点点号号水准尺读数水准尺读数高高差差h平均高平均高差差 改正改正后后高差高差高程高程H备注备注后视后视前视前视 1BM.A11253.688h往往=+0.5625911TP10876+0.249(+0.001)5561+0.350+0.2502TP113186103BM.B1006+0.312(+0.001)5892+0.211+0.312+0.5644.2523BM.B09384.252h返返=-0.5675724TP31410-0.472(+0

14、.001)6096-0.372-0.4724TP312346024BM.A1329-0.095(+0.002)6219-0.195-0.095-0.5643.68828.37728.389-0.012-0.006后后前前= -0.012(后后前前)/2 = -0.00629v二、水准测量成果整理二、水准测量成果整理 ( (一一) )计算高差闭合差计算高差闭合差 1. 1.闭合水准路线闭合水准路线 闭合水准路线终点是起点，则闭合水准路线的高差闭闭合水准路线终点是起点，则闭合水准路线的高差闭合差理论值合差理论值hh理理=0, =0, 则高差闭合差则高差闭合差fh=hfh=h测测. . 2. 2.附

15、和水准路线附和水准路线 水准点水准点A A、B B的高程是已知的，所以这两点之间理论高差值为的高程是已知的，所以这两点之间理论高差值为 h h理理=H=H终终-H-H起起=HB- HA =HB- HA 则高差闭合差则高差闭合差 fh=hfh=h测测-h-h理理 3. 3.支水准路线支水准路线 h h往往,h,h返应绝对值相同返应绝对值相同, ,符号相反。符号相反。hh理理=+h=+h往往=-h=-h返则高差闭合差返则高差闭合差 fh=h fh=h往往+h+h返返30v二、水准测量成果整理二、水准测量成果整理NL31水准测量例题水准测量例题 如下图所示, 附合水准路线从BM.ABM.B, 已知A

16、 B 高程,求1、2、3点高程。 32水准测量例题水准测量例题一. 计算闭合差 fh=h测-h理=+4.330-4.293=+37mm） fh容=40 =40 =109mm） fhfh容,成果合格,可以分配计算二.闭合差分配 1.每公里高差改正数 vh公里=fh/S=37/7.4=5mm/kmL4 . 7 2. 2.各段改正数各段改正数= =每公里高差改正数每公里高差改正数DiDi 见下页表所示见下页表所示 总改正数大小等于闭合差总和，但符号相反。总改正数大小等于闭合差总和，但符号相反。33 水准测量成果整理表水准测量成果整理表点号点号距离距离 (km)(km) 实测高差实测高差(m)(m)高

17、差改正数高差改正数(mm)(mm)改正后高差改正后高差(m)(m)高程高程 (m)(m)BM.ABM.A45.28645.2861.6 1.6 2.3312.331-8-82.3232.3231 147.60947.6092.1 2.1 2.8132.813-11-112.8022.8022 250.41150.4111.7 1.7 -2.244-2.244-8-8-2.252-2.2523 348.15948.1592.0 2.0 1.431.43-10-101.421.42BM.BBM.B49.57949.579 7.4 7.4 4.334.33-37-374.2934.29334水准测量

18、例题水准测量例题3改正后高差 hBM.A-2.331-0.008=+2.323 h132.813-0.011=+2.802 h23-2.244-0.008=-2.252 h3-BM.B= 1.430-0.010=+1.420 h=4.293 改正后高差应等于理论值二. 高程计算 HA= 45.286；H1= 47.609；H2= 50.411 H3= 48.159；HB= 49.579 已知A点高程利用高差推算B点高程等于理论高程.说明计算无误。35 2-4 2-4 水准仪的检验与校正水准仪的检验与校正一、水准仪轴线应满足的条件一、水准仪轴线应满足的条件 （一水准仪主要轴线（一水准仪主要轴线

19、1 1、望远镜的视准轴、望远镜的视准轴 C C C C； 2 2、水准管的水准轴、水准管的水准轴 L L L L； 3 3、仪器旋转轴竖轴、仪器旋转轴竖轴V VV V； 4 4、圆水准器的水准轴、圆水准器的水准轴 LL LL。（二各轴线应满足的条件（二各轴线应满足的条件 1 1、 C C V V C C V V； C C / L L C C / L L； V V / LL V V / LL。 2 2、十字丝分划板横丝必须水平。、十字丝分划板横丝必须水平。362-4 2-4 水准仪的检验与校正水准仪的检验与校正二、水准仪的检验与校正二、水准仪的检验与校正 （一圆水准器的检验与校正（一圆水准器的检

20、验与校正 目的：使目的：使 LL / V V LL / V V 检验：检验： 转动脚螺旋，使圆水准气泡居中，将仪器绕竖轴旋转转动脚螺旋，使圆水准气泡居中，将仪器绕竖轴旋转 180 180，若气泡仍居中，说明此条件满足，否则需校正。，若气泡仍居中，说明此条件满足，否则需校正。 校正：用改锥拧松圆水准器底部中央的固定螺丝，再用校正校正：用改锥拧松圆水准器底部中央的固定螺丝，再用校正 针拨动圆水准器的校正螺丝，针拨动圆水准器的校正螺丝，使气泡返回一半，然后转动使气泡返回一半，然后转动 角螺旋使气泡居中，复重检角螺旋使气泡居中，复重检验校正，直至圆水准器的气验校正，直至圆水准器的气 泡在任何位置都在核

21、划圈内泡在任何位置都在核划圈内为止，最后拧紧固定螺丝。为止，最后拧紧固定螺丝。VVVLLVLL37382-4 2-4 水准仪的检验与校正水准仪的检验与校正（二十字丝横丝的检验与校正（二十字丝横丝的检验与校正 目的：使十字丝分划板横丝保持水平。目的：使十字丝分划板横丝保持水平。 检验：检验： 校正：校正：392-4 2-4 水准仪的检验与校正水准仪的检验与校正（三水准管轴平行于视准轴的检验和校正（三水准管轴平行于视准轴的检验和校正(i (i角检验角检验) ) 目的：目的： 使使 L L / C C L L / C C 检验：在地面上选检验：在地面上选A A、B B两点，相距约两点，相距约80 8

22、0 100m100m，各点钉木桩，各点钉木桩或放置尺垫立水准尺。安置水准仪于距或放置尺垫立水准尺。安置水准仪于距A A、B B两点等距两点等距离处，用变动仪器高或双面尺法正确测出离处，用变动仪器高或双面尺法正确测出A A、B B两点高两点高差，两次高差之差不大于差，两次高差之差不大于3mm3mm时，取其平均值，用时，取其平均值，用hABhAB表示。表示。再在再在B B点附近点附近2 23m3m处安置水准仪，分别读取处安置水准仪，分别读取A A、B B两点的水两点的水准尺读数准尺读数a2a2、b2b2，应用公式，应用公式a2= b2a2= b2hAB hAB 求得求得B B尺上的水平尺上的水平视

23、线读数。若视线读数。若a2a2 a2 a2，则说明水准管轴平行于视准轴，若，则说明水准管轴平行于视准轴，若a2 a2a2 a2应计算应计算I I角，当角，当i i角角2020时需要校正。计算时需要校正。计算i i角的公式角的公式为：为： 式中：式中：DABDABA A、B B两点间距离；两点间距离；=206265=206265。 校正：转动微倾螺旋，使横丝对准正确读数校正：转动微倾螺旋，使横丝对准正确读数a2a2，这时水准管，这时水准管气泡偏离中央，用校正针拨动水准管一端的上、下两个校气泡偏离中央，用校正针拨动水准管一端的上、下两个校正螺丝，使气泡居中。再重复检验校正，直到正螺丝，使气泡居中。

24、再重复检验校正，直到i i2020为止。为止。 ABDaai22402-4 2-4 水准仪的检验与校正水准仪的检验与校正 41422-5 2-5 水准测量误差注意事项水准测量误差注意事项一一. . 水准测量误差水准测量误差（一）（一） 仪器误差仪器误差（二观测误差（二观测误差 ( (三三) ) 外界条件影响外界条件影响 二本卷须知二本卷须知 1 1每次读数前都应使气泡居中。每次读数前都应使气泡居中。 2 2读数时应看准尺底注记，不要误读。读数时应看准尺底注记，不要误读。 3 3观测者移动仪器到下一站，尺子才能动。观测者移动仪器到下一站，尺子才能动。 4 4使用塔尺时应防止尺子下滑。使用塔尺时应

25、防止尺子下滑。 5 5不要看错十字丝。不要看错十字丝。43精密水准仪主要用于一、二等水准测量和精密工程测量。特点：1、结构精密、性能稳定、丈量精度高；2、望远镜放大率不小于40倍；3、水准管分划值为10/2mm；4、采用光学测微器读数，可直接到0.1mm，估读到0.01mm；5、配专用精密水准尺；操作方法与DS3水准仪基本相同。2-6 2-6 其它水准仪简介其它水准仪简介44自动安平水准仪自动安平水准仪利用自动安平补偿器代替水准管，使视准轴水平。特点：1、视准轴自动安平；2、提高水准测量精度；3、减少操作步骤，提高工作效率。45自动补偿原则：自动补偿原则： 当望远镜倾斜时，仪器内部的补偿器当望

26、远镜倾斜时，仪器内部的补偿器K K 使水平视线在望使水平视线在望远镜分划板上所成的像点位置折向望远镜十字丝中心远镜分划板上所成的像点位置折向望远镜十字丝中心Z Z，从，从而使十字丝中心发出的光线在通过望远镜物镜中心后成为而使十字丝中心发出的光线在通过望远镜物镜中心后成为水平视线。水平视线。 lZAfs水平光线补偿器Ksf46水平微动螺旋水平气泡电池锁扣键盘和显示面板PCMCIA 卡插槽条码尺图例提 把对焦目镜u电子水准仪电子水准仪47电子水准仪的基本原理 条码标尺十字丝面图像处理器电子显示器成像探测译释比对处理标尺读数视距48电子水准仪工作原理电子水准仪工作原理 利用仪器里的十字丝瞄准的电子图

27、象感应器CCD） 。当您按下了Measure 测量键时，仪器就会把您瞄准并调焦好的尺子上的条码图片来一个快照，然后把她和仪器内存中的同样的尺子条码图片进行比较和计算。这样，一个尺子的读数就可以计算出来并且保存在内存中了。49激光水准仪激光水准仪有水准仪、激光器、电源等组成。特点：1、视准轴为一束红色可见光。2、广泛应用于水平场地的测设、大型设备安装。前往内置激光器、电源50v本章小结本章小结基本内容：基本内容： 1. 1.利用水准仪进行两点间高差的测定。利用水准仪进行两点间高差的测定。 2. 2.水准路线各点高程的计算。水准路线各点高程的计算。重点掌握：重点掌握： 1 1、水准测量的原理。、水

28、准测量的原理。 2 2、水准测量的外业实施与内业成果整理。、水准测量的外业实施与内业成果整理。 3 3、水准测量中的注意事项。、水准测量中的注意事项。511 1用水准仪测定用水准仪测定A A、B B两点间高差，已知两点间高差，已知A A点高程为点高程为HA HA =12.658m=12.658m，A A尺上读数为尺上读数为1526mm1526mm，B B尺上读数为尺上读数为1182mm1182mm，求，求A A、B B两点间高差两点间高差hABhAB为多少？为多少？B B点高程点高程HBHB为多少？绘图说明。为多少？绘图说明。2 2何谓视差？产生视差的原因是什么？视差应如何消除？何谓视差？产生

29、视差的原因是什么？视差应如何消除？3 3水准测量中为什么要求前后视距相等？水准测量中为什么要求前后视距相等？4 4水准测量中设置转点有何作用？在转点立尺时为什么要放水准测量中设置转点有何作用？在转点立尺时为什么要放置尺垫？何点不能放置尺垫？置尺垫？何点不能放置尺垫？5 5S3S3型水准仪有哪几条主要轴线？它们之间应满足哪些几何型水准仪有哪几条主要轴线？它们之间应满足哪些几何条件？为什么？哪个是主要条件？条件？为什么？哪个是主要条件？6 6水准测量中，怎样进行记录计算校核和外业成果校核？水准测量中，怎样进行记录计算校核和外业成果校核？ 第第2 2章课后作业：章课后作业：527使用计算器计算下表中

30、水准测量观测高差及B点高程。 53 8. 8.在下表中进行附合水准测量成果整理，计算高差改正数、在下表中进行附合水准测量成果整理，计算高差改正数、改正后高差和高程。改正后高差和高程。54一、实验时间、地点一、实验时间、地点 时间：第时间：第3 3周星期一，周星期一，3 3、4 4节；星期五，节；星期五，1 1、2 2节。节。 要求全体同学提前要求全体同学提前10 10 分种到指定地点，各组安排分种到指定地点，各组安排2 23 3名同学名同学到实验室到实验室12-22012-220（ 实验室借领仪器、工具实验室借领仪器、工具 实验地点：图书馆南侧草坪及周围。实验地点：图书馆南侧草坪及周围。二、各

31、组借领的仪器、工具二、各组借领的仪器、工具 每组借每组借S3S3水准仪一套、水准尺一副、尺垫水准仪一套、水准尺一副、尺垫2 2个；个； 自备记录纸打好格）、记录笔铅笔等。自备记录纸打好格）、记录笔铅笔等。三、任务及要求三、任务及要求 星期一，星期一，1 1、2 2节完成的：节完成的： 1 1、熟悉仪器结构、掌握仪器的安置方法粗平、精平）；、熟悉仪器结构、掌握仪器的安置方法粗平、精平）； 2 2、利用仪器能够熟练正确读数，每个同学要求对不同位置、利用仪器能够熟练正确读数，每个同学要求对不同位置的前后水准尺分别用黑面和红面进行读数，得出的前后水准尺分别用黑面和红面进行读数，得出6 6组正确读数组正确读数和和3 3组正确高差注意在读数时仪器必须精平）。组正确高差注意在读数时仪器必须精平）。55星期五，星期五，1 1、2 2节完成的：节完成的： 1 1、各组按普通水准测量要求完成一条闭合水准路线的测量、各组按普通水准测量要求完成一条闭合水准路线的测量工作；（注：闭合水准路线起始点各小组自