水准测量方法与测量成果计算培训讲义PPT

第一章章水水准测测量主讲人人：潘潘继军军临沧农农校工工程技技术职职业群群教改改研究究部第二讲讲水水准准测量量方法法与测测量成成果计计算本讲学学习简简介学习目目标学习重重点水准测测量基基本方方法水准测测量成成果计计算水准测测量误误差分分析水准测测量基基本方方法水准测测量误误差分分析学习难难点学习导导向水准测测量成成果计计算方方法复习思思考题题量实验二二：简简单水水准测测量实验三三：路路线水水准测测量一、水水准测测量基基本方方法为了统一全全国高高程系系统和和满足足科研研、测测图、、国家家建设设的需需要，，测绘绘部门门在全全国各各地埋埋设了了许多多固定定的测测量标标志，，并用用水准准测量量的方方法测测定了了它们们的高高程，，这些标标志（（高程程控制制点））称为为水准点点（BenchMark），常常用BM表示。水准准点有:永久点点临时点点（一））水准准点（二））简单单水准准测量量适用情情景：：已知水水准点点到待待定点点之间间的距距离较较近（（小于于200m），高高差较较小（（小于于水准准尺长长度）），由由一个个测站站即可可测出出待定定点的的高程程。计算方方法：：高差法法或仪仪高法法，由由A点求B点的高高程。。操作程程序：：（1）在两两点之之间安安置水水准仪仪，进进行粗粗平。。（2）照准准后视视点塔塔尺，，读数数。（（3）照准准前视视点塔塔尺，，读数数。（（4）计算算出两两点间间高差差，推推算未未知点点的高高程。。操作简简图：：以组为为单位位，画画出仪仪高法法和高高差法法进行行简单单水准准测量量的示示意图图？？？？？？数据记记录：：？？？？？？？？（三））路线线水准准测量量1、适用用情景景即采采取路路线水水准测测量原因：：当高程程待定定点离离开已已知点点较远远或高高差较较大时时，仅仅安置置一次次仪器器进行行一个个测站站的工工作就就不能能测出出两点点之间间的高高差。。这时时需要要在两两点间间加设设若干干个临临时立立尺点点，分分段连连续多多次安安置仪仪器来来求得得两点点间的的高差差。这这些临临时加加设的的立尺尺点是是作为为传递递高程程用的的，称称为转点，一般般用符符号TP表示。。AP前进方向hAP=h1+h2+h3Hp＝HA＋hAP2、路线水准测量模拟h1h2h3hAP3、在第一测测站上上的观观测程程序为为：⑴安置置仪器器，使使圆水水准器器气泡泡居中中；⑵照准准后视视(A点)尺，并并转动动微倾倾螺旋旋使水水准管管气泡泡精确确居中中，用用中丝丝读后后视尺尺读数数a1=2.036。记录录员复复诵后后记入入手簿簿。⑶照准准前视视（即即转点点TP1）尺，，精平平，读读前视视尺读读数b1=1.547。记录录员复复诵后后记入入手簿簿，并并计算算出A点与转转点TP1之间的的高差差：h1＝2.036-1.547=＋0.489填入高高差栏栏。水水准准测量量手薄薄见表表（1）水准仪仪安置置在离离前、、后视视距离离大致致相等等之处处。（2）为及及时发发现错错误，，通常常采用用“两两次仪仪器高高法””或““双双面尺尺法””。两次仪仪器高高法：：高差差之差差h-h5mm4、观测测要求求5、路线线水准准测量量记录录水准准测量量BMAB2.0361.118TP1H1=+0.9180.869

TP2h1=-0.3181.187

TP31.495H1=+0.4171.0781.256h1=-0.5751.831前进方方向测站转点水准尺读数高差（m）高程（m）备注后视（a）前视（b）＋-

ⅠBMA

TP12.0361.1180.918

27.354

ⅡTP1

TP20.8691.187

0.318

ⅢTP2

TP31.4951.0780.417

ⅣTP3

B1.2561.831

0.57527.796

计算检核∑5.656

－5.214∑5.214∑1.335

－0.893∑－0.89327.849

－27.354

＋0.442＋0.442＋0.442

6、水准准测量量的主主要技技术要要求（四））水准准测量量注意意事项项由于测量误误差是是不可可避免免的，，我们们无法法完全全消除除其影影响。。但是是可采采取一一定的的措施施减弱弱其影影响，，以提提高测测量成成果的的精度度。同同时应应绝对对避免免在测测量成成果中中存在在错误误，因因此在在进行行水准准测量量时，，应注意以下下各点：⑴、观测前前对所用仪仪器和工具具，必须认认真进行检检验和校正正。⑵、在野外外测量过程程中，水准准仪及水准准尺应尽量量安置在坚坚实的地面面上。三脚脚架和尺垫垫要踩实，，以防仪器器和尺子下下沉。⑶、前、后后视距离应应尽量相等等，以消除除视准轴不不平行水准准管轴的误误差和地球球曲率与大大气折光的的影响。（四）水准准测量注意意事项（续续）⑷、前、后后视距离不不宜太长，，一般不要要超过100m。视线高度度应使上、、中、下三三丝都能在在水准尺上上读数以减减少大气折折光影响。。⑸、水准尺尺必须扶直直不得倾斜斜。使用过过程中，要要经常检查查和清除尺尺底泥土。。塔尺衔接接处要卡住住，防止二二、三节塔塔尺下滑。。⑹、读完数数后应再次次检查气泡泡是否仍然然吻合，否否则应重读读。⑺、记录员员要复诵读读数，以便便核对。记记录要整洁洁、清楚端端正。如果果有错，不不能用橡皮皮擦去而应应在改正处处划一横，，在旁边注注上改正后后的数字。。⑻、在烈日日下作业要要撑伞遮住住阳光避免免气泡因受受热不均而而影响其稳稳定性。（五）水准准测量的检检验方法1、测站检核为了确保观观测高差正正确无误，，须对各测测站的观测测高差进行行检核，这这种检核称称为测站检检核。常用用的检核方方法有两次次仪器高法法和双面尺尺法两种：：⑴两次仪器器高法两次仪器高高法是在同同一测站上上用两次不不同的仪器器高度，两两次测定高高差。即测测得第一次次高差后，，改变仪器器高度约10cm以上，再次次测定高差差。若两次次测得的高高差之差未未超过5mm，则取其平平均值作为为该测站的的观测高差差。否则需需重测。⑵双面尺法法双面尺法是是在一测站站上，仪器器高度不变变，分别用用双面水准准尺的黑面面和红面两两次测定高高差。若两两次测得高高差之差未未超过5mm，则取其平平均值作为为该测站的的高差。否否则需要重重测。1、测站检验验2、路线检验验（五）水准准测量的检检验方法（（续1）两次仪器高高法：立尺，尺中中间安置水水准仪，粗粗平照准后视尺尺，精平，，读数照准前视尺尺，精平，，读数计算高差变动仪器高高（升或降降大于10cm）再观测高差互差不不大于±5mm时，取平均均值（四）水准准测量的检检验方法（（续2）双面尺法（（黑面、红红面）：用双面尺，，每尺均读读黑、红面面读数立尺，尺中中间安置水水准仪，粗粗平瞄准后视尺黑面，精平，，读数瞄准前视尺黑面，精平，，读数瞄准前视尺红面，精平，，读数瞄准后视尺红面，精平，，读数黑面：以零零开始刻划划红面：一尺尺从4687开始刻划，，另一尺从从4787开始红黑面计算算高差理论论上相差0.1m（五）水准准测量的检检验方法2.路线检核虽然每一测站都都进行了检检核，但一一条水准路路线是否有有错还是没没有保证。。例如，在在前、后视视某一转点点时，水准准尺未放在在同一点上上，利用该该转点计算算的相邻两两站的高差差虽然精度度符合要求求，但这一一条水准路路线却含有有错误，因因此必须进进行路线检检核。水准准路线检核核方法一般般有以下三三种：⑴附合水准准路线水准路线从从已知水准准点BM1（起始点））出发，沿沿着待定点点进行水准准测量，最最后测到已已知水准点点BM2（终点），，这样的水水准路线称称为附合水水准路线。。∑h理＝H终一H始(2-4)实测的高差差与已知高高差一般不不可能完全全相等，其其差值称为为高差闭合合差fh:(2-5)水准测量⑵闭合水准准路线由BM5出发，沿环环线进行水水准测量，，最后回到到原水准点点BM5上，称为闭闭合水准路路线。路线上各点点之间高差差的代数和和应等于零零，即：∑h理＝0(2-6)如不等于零零，则高差差闭合差为为：(2-7)⑶支水准路路线由一水准点点BM8出发，既不不附合到其其他水准点点上，也不不自行闭合合，称为支水准准路线。支水准路线线要进行往返返观测，往往测高差与与返测高差差观测值的的代数和∑∑h往+∑h返理论上应应为零。如不等于零零，则高差差闭合差为为：(2-8)二、水准测测量成果计计算3.5水准测量的的成果计算算3.5.1水准测量的的精度要求求建筑工程中中对水准测测量的精度度要求，一一般规定为为：平地(mm)(2.12)山地(mm)(2.13)式中fh容为高差闭闭合差的容容许值；L为水准路线线长度，以以km为单位；n为水准路线线测站数。。当地形起起伏较大，，每1km水准路线超超过16个测站时按按山地计算算容许闭合合差。水准测量3.5.2水准测量成成果计算计算步骤如如下（以附附合水准路路线为例））：⑴计算实测测高差之和和∑h测与理论高高差∑h理＝H终一H始⑵计算高差差闭合差⑶计算容许许闭合差fh容=±12√√n如果│fh│<=│fh容│，则则其精度符符合要求，，可做下一一步计算。。⑷计算高差差改正数高高差闭合合差的调整整方法和原原则：按与测站数或或与距离成成正比的分配原则则，改正数数的符号与与闭合差的的符号相反反。每每一测站的的改正数为为：各各测测段的改正正数为：检核∑v=-fh水准测量⑸计算改正正后高差h改各各测段段观测高差差hi分别加上相相应的改正正数后vi，即得改正正后高差：：h1改=h1+v1h2改=h2+v2……hi改=hi+vi改正后的高高差代数和和，应等于于高差的理理论值，即即：∑∑h总=∑h理

如不相相等，说明明计算中有有错误存在在。水准测量⑹待定点高高程计算测段起点高高程加测段段改正后高高差，即得得测段终点点高程，以以此类推。。最后推出出的终点高高程应与该该点的已知知高程相等等。即：H1=HA+h1总H2=H1+h2总……HA（算）=HA(已知)计算中应注注意各项检检核的正确确性。水准测量对于闭合水水准路线计计算步骤类类似于附合合水准路线线，以下例例说明其计计算步骤：：计算步骤如如下：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BMA11－1.3520.006－1.34651.732已知点182.1580.0042.16250.386

262.5740.0032.57752.548

37－3.3970.004－3.39355.125

BMA

51.732已知点∑32－0.0170.0170

⑴计算实测测高差之和和∑h测=-0.017m理论高差∑h理＝0⑵计算高差闭闭合差=-0.017m⑶计算容许闭闭合差fh容=±12√√n==±12√√32=±±68mm因为│fh│<=│fh容│，故故其精度符符合要求，，可做下一一步计算。。水准测量⑷计算高差差改正数高高差闭合合差的调整整方法和原原则与符合合水准路线线的方法一一样。本例例各测段改改正数vi计算如下：：v1=-(fh/∑∑n)×n1=-(-17/32)××11=6mmv2=-(fh/∑∑n)×n2=-(-17/32)××8=4mm………检核∑v=-fh=0.017m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BMA11－1.3520.006－1.34651.732已知点182.1580.0042.16250.386

262.5740.0032.57752.548

37－3.3970.004－3.39355.125

BMA

51.732已知点∑32－0.0170.0170

水准测量⑸计算改正正后高差h改各各测段段观测高差差hi分别加上相相应的改正正数后vi，即得改正正后高差：：h1改=h1+v1=-1.352+0.006=-1.346mh2改=h2+v2=2.158+0.004=2.162m……hi改=hi+vi改正后的高高差代数和和，应等于于高差的理理论值0，即：∑∑h总=0如不相等，，说明计算算中有错误误存在。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BMA11－1.3520.006－1.34651.732已知点182.1580.0042.16250.386

262.5740.0032.57752.548

37－3.3970.004－3.39355.125

BMA

51.732已知点∑32－0.0170.0170

水准测量⑹待定点点高程计计算测测段起点点高程加加测段改改正后高高差，即即得测段段终点高高程，以以此类推推。最后后推出的的终点高高程应与与起始点点的高程程相等。。即：H1=HA+h1总=51.732-1.346=50.386mH2=H1+h2总=50.386+2.162=52.548m………HA（算）=HA(已知)=51.732m计算中应应注意各各项检核核的正确确性。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BMA11－1.3520.006－1.34651.732已知点182.1580.0042.16250.386

262.5740.0032.57752.548

37－3.3970.004－3.39355.125

BMA

51.732已知点∑32－0.0170.0170

水准测量量3.6水准仪的的检验与与校正3.6.1水准仪应应满足的的几何条条件为了保证证仪器提提供一条条水平视视线，水水准仪的的四条主主要轴线线：望远远镜视准准轴ZZ、水准管管轴LL、圆水准准器轴L′L′′和仪器竖竖轴VV应满足以以下条件件：⑴圆水准准器轴L′L′′应平行于于竖轴VV；⑵水准管管轴LL应平行于于视准轴轴ZZ；⑶十字丝丝横丝应应垂直于于仪器竖竖轴VV。仪器出厂厂前都经经过严格格检查，，均能满满足条件件，但经经过长期期使用或或某些震震动，轴轴线间的的关系会会受到破破坏。为为此，测测量之前前必须对对仪器进进行检验验校正。。水准测量量3.6.2水准仪的的检验和和校正1、圆水准准器轴平平行于仪仪器竖轴轴的检验验与校正正检验方法法：旋转转脚螺旋旋使圆水水准气泡泡居中，，之后将将仪器水水平旋转转180°°，气泡仍仍居中则则正常，，否则需需要校正正（圆水水准器的的检验与与校正））。2、望远镜镜十字丝丝横丝垂垂直于仪仪器竖轴轴的检验验检验方法法：瞄准准一固定定点，转转微动螺螺旋使仪仪器水平平旋转，，若点始始终沿横横丝移动动，则水水平；否否则需校校正（十十字丝的的检验与与校正））。水准测量量3、水准管管轴平行行于望远远镜视准准轴的检检验校正正i角误差(管水准器器的检验验与校正正)水准测量量3.7水准测量量的误差差分析包括仪器器误差、、观测误误差、外外界环境境的影响响。一、仪仪器误差差★仪器校校正后的的残余i角误差：：原因：i角误差检检校后的的残余值值方法：观观测时注注意使前前、后视视距相等等，可消消除或减减弱其影影响。★水准尺尺误差：：原因：水水准尺分分划不准准确、尺尺长变化化、尺弯弯曲等。。方法：检检验水准准尺上真真长与名名义长度度，加尺尺长改正正数；◎水准尺尺的零点点差：一一测段中中采用偶偶数站到到达方式式予以消消除。水准测量量二、观观测误差差★气泡泡居中误误差★读数数误差★水准准尺倾斜斜（尤其其注意前前后倾斜斜）★视差差的影响响这些误差差须严格格认真操操作、读读数，来来避免误误差的影影响水准测量量三、外界界环境的的影响★仪器器下沉：：（在软软土或植植被上时时容易发发生下沉沉）采采用“后后—前—前—后”，的的观测顺顺序，可可以削弱弱其影响响。★尺垫垫下沉：：采用往往返观测测取观测测高差的的中数可可以削弱弱其影响响。★地球球曲率和和大气折折光影响响：地球曲率率影响：：（前前后视距距相等来来消除，，即地球球曲率对对前后尺尺读数影影响相同同）大气折光光影响：：（由由于大气气折光，，视线会会发生弯弯曲。越越靠近地地面，光光线折射射的影响响也就越越大。因因此要求求视线要要高于地地面0.3m以上，前前后视距距相等也也可消减减该影响响）★温度度影响：观测时应应注意撑撑伞遮阳阳。水准测量量3.8自动安平平水准仪仪及数字字水准仪仪简介1精密水准准仪（DS1）——采用光学学测微器器读数，，仪器整整体