工程测量常用的技术和方法水准

1、九冶建设有限公司九冶建设有限公司 2017年年8月月15日日工程测量常用技术和方法工程测量常用技术和方法 3 3种类别的高程种类别的高程 基准面基准面: : 基准线基准线 类别类别基准点，即水准原点基准点，即水准原点: :。高程高程-。高程控制测量的任务高程控制测量的任务: :概概 述述 国家高程控制网国家高程控制网 整体到局部，由高级到整体到局部，由高级到低级，低级，一、二、三、一、二、三、四，四，4个个级别级别。 工程建设中的高程控制网工程建设中的高程控制网 高级到低级高级到低级布设成环形路线布设成环形路线时宜时宜布设成附合路线或结点网布设成附合路线或结点网不低于首不低于首级网的精度与国家

2、水准点联测级网的精度与国家水准点联测概概 述述 概概 述述水准测量主要技术要求水准测量主要技术要求 注：注： 结点之间或结点与高级点之间，其路线的长度、不应大于表中规定的结点之间或结点与高级点之间，其路线的长度、不应大于表中规定的0. .7倍；倍； L为往返测段，附合或环线的水准路线长度（为往返测段，附合或环线的水准路线长度（km）；）；n为测站数。为测站数。 三、四等水准测量三、四等水准测量 观观 测测 方方 法法 四等水准测量四等水准测量 三等水准测量三等水准测量 7 高差是确定地面点位的三要素之一，一般是通高差是确定地面点位的三要素之一，一般是通过测量高差进而求得点的高程。过测量高差进而

3、求得点的高程。 1. 1.水准测量水准测量 2.2.三角高程测量三角高程测量 3.3.物理高程测量物理高程测量 4.GPS4.GPS高程测量高程测量高程测量可分为：高程测量可分为：高程测量高程测量 - - 测量地面点高程的工作测量地面点高程的工作水准测量水准测量 - - 实质是测定两点之间的高差实质是测定两点之间的高差水准测量是最基本水准测量是最基本, , 精度最高的一种高程方法。精度最高的一种高程方法。8 B BA A大大 地地 水水 准准 面面假假 定定 水水 准准 面面B B 相对高程相对高程H HA AH HB B H HA AH H 绝对高程绝对高程h hABAB9 10 11 12

4、 测量、计算两点之间高差的方法测量、计算两点之间高差的方法: : ( ( 后视读数后视读数 - - 前视读数前视读数 ) )b ba a测量前进方向测量前进方向13 14 15 16 S S3 3级微倾水准仪像片级微倾水准仪像片 望远镜望远镜 水准器水准器托板托板 基座基座18 水准仪水准仪 - - 提供一条水平视线提供一条水平视线19 望远镜望远镜视准轴：物镜光心与十字丝交点的连线。视准轴：物镜光心与十字丝交点的连线。由物镜、目镜、十字丝组成由物镜、目镜、十字丝组成20 21 22 水准尺与尺垫水准尺与尺垫 塔尺塔尺使用时水准尺安放在尺垫的半球突出顶上使用时水准尺安放在尺垫的半球突出顶上双面

5、水准尺双面水准尺4687468723 24 左手大拇指的运动方向和气泡运动的方向一致。左手大拇指的运动方向和气泡运动的方向一致。两手相对转动两手相对转动25 2 23 34 426 a a a aa a 27 23428 a a a aa a 29 30 水水准准尺尺读读数数1 123412331 322332 33 34 35 36 37 若从一水准点出发，既没有符合到另一水准点，若从一水准点出发，既没有符合到另一水准点，也没有闭合到原来的水准点，就称其为支水准路线。也没有闭合到原来的水准点，就称其为支水准路线。 P P38 39 40 41 42 43 44 L40fn12fhh容容45

6、0ih46 容hhff 47 48 49 50 每公里往返测量每公里往返测量中误差：中误差： 2.5 2.5补偿安平精度补偿安平精度 0.5 0.5 补偿工作范围：补偿工作范围： 14 1451 52 53 54 55 56 57 58 CC / LL VV / LCC / LL VV / L1 1L L1 1 十字丝横丝十字丝横丝 VVVV竖轴竖轴长长水水准准管管轴轴视准轴视准轴圆水准器轴圆水准器轴（1 1）水准仪结构应该满足的几何条件：）水准仪结构应该满足的几何条件：59 1 1）圆水准轴平行仪器竖轴的检验）圆水准轴平行仪器竖轴的检验(1)(1)目的：目的：L L L LVVVV(2)(2

7、)检验：把仪器安置好，并用脚螺旋将气泡居中，检验：把仪器安置好，并用脚螺旋将气泡居中，然后将仪器旋转然后将仪器旋转 180 180 ，看气泡是否居中，如果气，看气泡是否居中，如果气泡仍居中，则条件满足，否则，条件不满足。泡仍居中，则条件满足，否则，条件不满足。60 将仪器整平后，用十字丝一端对准水平方向某一清晰目将仪器整平后，用十字丝一端对准水平方向某一清晰目标。用水平微动慢慢转动望远镜，当目标移动到十字丝交点标。用水平微动慢慢转动望远镜，当目标移动到十字丝交点从一端移到另一端时，看目标是否始终在十字丝上。从一端移到另一端时，看目标是否始终在十字丝上。2 2）十字丝横丝垂直于仪器竖轴检验）十字

8、丝横丝垂直于仪器竖轴检验 瞄准一点瞄准一点望远镜水平转动后现象望远镜水平转动后现象十字丝无误差清况十字丝无误差清况61 ABabxxhAB正正= a b =(a x) (b x)=abD后后 = D前前ii3 3）水准管轴平行于视准轴的检验）水准管轴平行于视准轴的检验(2)(2)检验：将仪器安置在某两固定点中间。测出检验：将仪器安置在某两固定点中间。测出它们之间的正确高它们之间的正确高 差。差。 (1) (1)目的：目的：LLCCLLCChAB正正62 将仪器放到某一立尺点（将仪器放到某一立尺点（A A）附近处，此时前后视）附近处，此时前后视距不相等，在两尺上读数分别为距不相等，在两尺上读数分

9、别为a a 、b b ，A A、B B两点两点的高差的高差 h hAB AB 为为： h AB= a b如果如果 h h ABAB h hABAB正正 说明视准轴说明视准轴/水准管轴，无水准管轴，无i i角误差角误差如果如果 h h ABAB h hABAB正正 说明存在说明存在i i角误差，其值为：角误差，其值为：dDhi式中：式中：h= h AB- h hABAB正正= = =206265ABab b正正Ddi63 定定 义义优缺点优缺点 经纬仪三角高程测量经纬仪三角高程测量光电测距三角高程测量光电测距三角高程测量 65 BABAABviLviDhsin tanABABhHH大地水准面大地

10、水准面AHAiDHBaDhBABAAvtantan aL66 67 68 69 70 71 72 73 三三 角角 高高 程程 测测 量量三角高程测量原理三角高程测量原理 fiDhBAAABtan取取 ABBABABAABABiiDDhhhtantan2121三三 角角 高高 程程 测测 量量三角高程控制网三角高程控制网 布设应在平面网的基础上，构成三角高程网或高程导线。采用布设应在平面网的基础上，构成三角高程网或高程导线。采用四等水准测量联测一定数量的水准点，作为高程起算数据。四等水准测量联测一定数量的水准点，作为高程起算数据。三角高程网中任一点到最近高程起算点的边数，当平均边长为三角高程网

11、中任一点到最近高程起算点的边数，当平均边长为1 1kmkm时，不超过时，不超过1010条，平均边长为条，平均边长为2 2kmkm时，不超过时，不超过4 4条。条。为减少垂直折光变化的影响，应避免在大风或雨后初睛时观测，为减少垂直折光变化的影响，应避免在大风或雨后初睛时观测，也不宜在日出后和日落前也不宜在日出后和日落前2 2h h内观测，内观测，。觇标高和仪器高用钢尺丈量两次，读至毫米，其较差对于四等觇标高和仪器高用钢尺丈量两次，读至毫米，其较差对于四等三角高程不应大于三角高程不应大于2 2mmmm，对于五等三角高程不大于对于五等三角高程不大于4 4mmmm。三三 角角 高高 程程 测测 量量光

12、电测距三角高程测量光电测距三角高程测量 fiShBAAABsin 三三 角角 高高 程程 测测 量量光电测距三角高程测量主要技术要求光电测距三角高程测量主要技术要求 注：注：D为光电测距边长度（为光电测距边长度（km） 长度为长度为Li，各高差观测值的权为各高差观测值的权为pi，故故pi= ，首先根据首先根据A、B两点的高程及两点的高程及Z1、Z2两线路的两线路的观测高程和，则可用求加权平均值方法计算出观测高程和，则可用求加权平均值方法计算出E点的局部加权点的局部加权平均值平均值:iLC 2122112, 1ppHpHpHEEE方方 法法 推推 导导方方 法法 推推 导导而而 的权的权 。现在

13、用一条虚拟。现在用一条虚拟 的的路线来代替水准路线路线来代替水准路线Z1和和Z2。由虚拟路线求出的由虚拟路线求出的E点高程点高程为为 ，故虚拟路线高差的权为，故虚拟路线高差的权为 ，虚拟路线的长度则，虚拟路线的长度则为为 。这样右图的水准网可用左图的形状来代替。在左。这样右图的水准网可用左图的形状来代替。在左图中只有一个结点图中只有一个结点F，所以可用求加权平均值方法来求出它的最所以可用求加权平均值方法来求出它的最或然值了。或然值了。 2, 1EH212, 1ppp2,1Z2, 1EH2, 1p2, 12, 1pCL实实 例例 演演 示示路路 线线观测高差观测高差（m）线路长度线路长度（km）

14、水水 准准 点点高高 程程（m）Z1Z2Z3Z4Z5+9.279-9.262+1.108-12.169+5.3862520403025ABCD 34.26052.78047.77661.073 结点水准网观测数据和已知数据结点水准网观测数据和已知数据由由A、B经由经由Z1、Z2两条路线算出的两条路线算出的E点高程及其权分别为：点高程及其权分别为： 425100100 ,539.43279. 9260.361111LphHHAE 520100L100p,518.43262.9780.52hHH222B2E 实实 例例 演演 示示E点高程的局部加权平均值：点高程的局部加权平均值： mppHpHpH

15、EEE527.4354018. 05039. 04500.432122112, 1虚拟路线高差的权为虚拟路线高差的权为:9212, 1ppp虚拟路线的长度为虚拟路线的长度为 :kmpCL11.1191002,12,12, 1Z首先分别由三条路线计算首先分别由三条路线计算F点的高程。由（点的高程。由（A、B）点经点经 及及Z5计计算算F点的高程及其权：点的高程及其权：mhHHEF913.48386. 5527.4352, 152, 1实实 例例 演演 示示路线长路线长 kmLLL11.362511.1152, 152, 152, 1FH的权的权77.211.3610052,152,1LCp由由C

16、、D点经点经Z3、Z4计算计算F点的高程及其权：点的高程及其权： 5 . 240100100 ,884.48108. 1776.473333LpmhHHCF 33. 330100100 ,904.48169.12073.614444LpmhHHDF故故F点的最或然高程为：点的最或然高程为： 实实 例例 演演 示示 mpppHpHpHpHFFFF901.4833.35.277.2904.033.3884.05.2913.077.2000.48 4352.1443352.152.1这就是结点这就是结点F平差后的高程。平差后的高程。下面接着要计算下面接着要计算E点的最或然高程。由（点的最或然高程。由（A、B）点经点经 及及Z5计算出计算出F点的高程为点的高程为 ，故在线路，故在线路 上高程上高程闭合差为：闭合差为：