现代测量学课件 第5章 高程测量

第5章高程测量01水准测量原理02水准仪及其使用三角高程测量05水准测量方法03水准测量误差分析04一、高程测量水准测量原理01测定地面点高程的工作称为高程测量水准测量三角高程测量大地水准面ABHAHBhABvBhABiAABSαS·sinα大地水准面HAHB二、水准测量原理水准测量原理01水平视线水平视线利用几何图形关系——矩形对边相等：实质是用水准尺量取竖直方向的长度。大地水准面ABHAHBhAB一、水准仪水准仪及其使用02根据水准测量原理测量地面两点间高差的仪器。工具：水准尺和尺垫（或尺桩）水准仪的种类（按发展历程分）微倾式光学水准仪自动安平光学水准仪电子（数字）水准仪水准仪的种类（按等级分）工程水准仪精密水准仪一、水准仪水准仪及其使用02我国水准仪的名称和等级水准仪一般用拼音字母“DS”表示，并按其野外“每公里往返测高差中数的偶然中误差”这一精度指标划分四个等级。型号DS05DS1DS3DS10每千米往返测高差中数偶然中误差≤0.5mm≤1mm≤3mm≤10mm主要用途一等水准测量及地震监测二等及其他精密水准测量三、四等及一般工程水准测量一般工程水准测量苏光AL20/2.5mm苏光DSZ2-FS1/0.7mm苏光DSZ05/0.5mm苏光电子EL100/1.5mm一、水准仪水准仪及其使用02水准仪的基本结构微倾式光学水准仪望远镜基座—脚螺旋圆水准器、水准管—微倾螺旋调焦螺旋—光学透镜制动、微动螺旋一、水准仪水准仪及其使用02水准仪的基本结构光学自动安平水准仪望远镜基座—脚螺旋圆水准器、自动安平补偿器调焦螺旋—光学透镜制动、微动螺旋一、水准仪水准仪及其使用02水准仪的基本结构电子水准仪望远镜基座—脚螺旋圆水准器、视准轴补偿器调焦螺旋、微动螺旋电子光路读数系统显示窗、操作面板、数据卡一、水准仪水准仪及其使用02微倾式水准仪的符合水准管一、水准仪水准仪及其使用02望远镜结构—物镜、目镜：凸透镜—调焦透镜：凹透镜—十字丝分划板视准轴十字丝中心与物镜光学中心的连线放大率用前视角用后视角中丝上下丝—视距丝竖丝一、水准仪水准仪及其使用02望远镜视差像平面与十字丝分划板不重合一、水准仪水准仪及其使用02望远镜视差消除视差的方法转动目镜调焦螺旋，使十字丝十分清晰转动物镜调焦螺旋，使目标像十分清晰上、下（或左、右）移动眼睛，如果目标像与十字丝之间已无相对移动，则视差已消除否则，重新进行物镜、目镜调焦，直至目标像与十字丝无相对移动为止一、水准仪水准仪及其使用02电子水准仪的望远镜条形码标尺探测标尺图像以模拟的视频信号输出测定调焦透镜的位置计算概略视距值监视补偿器在测量时的功能是否正常将经由物镜进入望远镜的光分离成红外光和可见光两个部分一、水准仪水准仪及其使用02电子水准仪的望远镜条形码标尺探测标尺图像以模拟的视频信号输出测定调焦透镜的位置计算概略视距值监视补偿器在测量时的功能是否正常将经由物镜进入望远镜的光分离成红外光和可见光两个部分二、水准仪的使用水准仪及其使用02水准仪的安置安置水准仪打开三脚架，调节脚架腿长度，使脚架头大致水平，将水准仪固定在脚架头上；固定两条腿的位置，一手握住第三条腿并前、后或左、右移动，使气泡移至中心附近粗平瞄准：使十字丝和目标的成像清晰，消除视差精平（自动安平无）读数粗平精平二、水准仪的使用水准仪及其使用02粗平根据圆水准器用脚螺旋整平仪器（左手拇指法则）123321使气泡向右移动使气泡向前移动二、水准仪的使用水准仪及其使用02用微倾螺旋使水准管气泡符合符合棱镜系统把水准气泡两端成象在一起便于观察。用符合棱镜系统观察，判断“气泡居中”的精度可以提高。

精平二、水准仪的使用水准仪及其使用02照准十字丝横丝能卡住标尺上的刻画线即可注意消除视差二、水准仪的使用水准仪及其使用02普通水准尺的读数中丝读数用来计算高差上下丝读数用来计算视距中丝上下丝—视距丝下丝：1500mm中丝：1596mm上丝：1689mmS=K

●

l；K=100

l

=

上丝读数-下丝读数或l

=下丝读数-上丝读数二、水准仪的使用水准仪及其使用02电子水准尺的读数目前电子水准仪采用的自动电子读数方法有以下三种：相关法：如Leica公司的NA3002/3003

电子水准仪几何法：如蔡司厂的DiNi10/20相位法：如拓普康公司的DL-101C/102C由于不同厂家生产的电子水准仪采用的读数原理不同，所用水准尺的条码编码也就不一样。因此，不同厂家间的水准尺不能互换使用。一、水准测量的基本方法水准测量方法03ååå-=-=-++-=nnnnnABbabababah11111)()()(LABABhHH+=转点设置的临时立尺点，作为传递高程的过渡点测站每安置一次仪器称为一个测站二、普通水准测量每一测站，观测员用中丝读取后前水准尺黑面读数至毫米，上下丝读数后算出视距直接报给记录员视距数值由第N

测站搬迁至第N

+1测站时，第N

测站水准尺的前尺不动变为第N

+1测站的后尺，第N

测站后尺向前移动变为第N+1测站的前尺水准测量方法03二、普通水准测量普通水准测量手簿观测：王×

记录：李×测自

Ⅳ3005

至Ⅳ3018时间：2017年11月12日测站点号视距/m后视前视高差高程/m备注+-1Ⅳ3005转点2转点1013101转点4转点102565472749896797703470306083323681631262415160694-1284-2318-068345.21542.61341.604+1674普通水准测量的记录水准测量方法03三、三（四）等水准测量一测站的观测顺序此观测程序可简称：

后前前后或黑黑红红

照准后视标尺黑面，进行视距丝、中丝读数照准前视标尺黑面，进行中丝、视距丝读数照准前视标尺红面，进行中丝读数照准后视标尺红面，进行中丝读数四等水准测量每测站观测顺序也可用：后后前前

或

黑红黑红水准测量方法03三、三（四）等水准测量三、四等水准测量的记录三（四）等水准测量观测手簿测自Ⅲ201至

Ⅲ207

2007

年

11

月

12

日天气：

晴成像：清晰时刻始

08

时

05

分末

11

时

42

分测站编号后视上丝前视上丝方向及尺号标尺读数K+黑–

红高差中数备考下丝下丝后距前距黑面红面视距差d∑

d（1）（5）后（3）（8）（10）（2）（6）前（4）（7）（9）（12）（13）后–前（16）（17）（11）（14）（15）水准测量方法03三、三（四）等水准测量三、四等水准测量的记录15711197138405510739036352396171-10+137.4-0.237.6-0.2+0833+09322121174737.4-0.12196182137.5-0.319342008-007466216796-01750-1+11914153937.5-0.22055167837.7-0.517261866-014065136554-00410-1+1+0832.5-0074.5-0140.5水准测量方法03三（四）等水准测量观测手簿测自Ⅲ201至

Ⅲ207

2007

年

11

月

12

日天气：

晴成像：清晰时刻始

08

时

05

分末

11

时

42

分测站编号后视上丝前视上丝方向及尺号标尺读数K+

黑–红高差中数备考下丝下丝后距前距黑面红面视距差d∑d1后47前46后-前2后46前47后-前3后

47前

46后-前三、三（四）等水准测量三、四水准测量作业限差一个测站上等级仪器类型标准视线长度后前视距差后前视距差累计黑红面读数差黑红面所测高差之差检测间歇点高差之差三等S375m2.0m5.0m2.0mm3.0mm3.0mm四等S3100m3.0m10.0m3.0mm5.0mm5.0mm一条水准路线等级仪器类型检测间歇点高差较差往返测段高差较差闭合或附合水准路线闭合差平原山区三等S33.0mm四等S35.0mmK

表示线路或测段长度，单位：km；L表示附合路线（或环线）长度，单位：km。水准测量方法03一、仪器误差水准测量误差分析04水准管轴与视准轴不平行的误差水准管轴与视准轴不平行所引起的水准测量误差。二者不平行在垂直面上投影的交角，称为角误差。角误差的影响与距离成正比，只要观测时注意使前、后视距离相等，便可消除或减弱此项误差的影响。在水准测量中，对视距差及其累计做限差要求即为减弱角误差对观测高差的影响。水准尺误差由于水准尺刻划不准确、尺长变化、弯曲等因素的影响，会影响水准测量的精度和可靠性。因此，水准尺须经过检验才能使用。至于水准标尺的零点差，可在一水准测段中使测站为偶数的方法予以消除。二、观测误差水准测量误差分析04视差影响当存在视差时，十字丝平面与水准尺影像不重合，若眼睛观察的位置不同，便读出不同的读数，因而也会产生读数误差。所以，在观测时应注意消除视差的影响。观测误差主要有水准管气泡居中误差、读数误差、视差影响和水准尺倾斜影响等。下面仅介绍视差影响和水准尺倾斜影响。水准尺倾斜误差水准尺倾斜将使尺上读数增大。消除或减弱水准尺倾斜影响的办法是在水准尺上安装圆水准器，确保尺子铅垂。如果尺子上的水准器不起作用，应用“摇尺法”进行读数。一、三角高程测量原理三