导线测量和水准测量

导线测量和水准测量外业操作步骤及内业计算

一、控制测量概述

二、平面控制测量

三、高程控制测量

四、外界条件对水准测量的影响一、控制测量概述1.目的与作用为测图或工程建设的测区建立统一的平面和高程控制网控制误差的积累作为进行各种细部测量的基准2.控制测量分类按内容分：平面控制测量、高程控制测量按精度分：一等、二等、三等、四等；一级、二级、三级3.控制网的等级关系三角(三边)网导线网控制范围

二等三等三等

四等四等一级小三角一级导线二级小三角二级导线

三级导线城市基本控制小地区首级控制

、施工控制网图根控制图根导线图根三角一、控制测量概述二、平面控制测量附合导线闭合导线单结点导线1.布网方式导线点组成的图形为一系列折线或闭合多边形。闭合导线和附合导线也称为单导线，结点导线和两个环以上的导线

称为导线网。AB12支导线二、平面控制测量二、平面控制测量2.控制测量外业主要工作：选点：在现场选定控制点位置，形成前后通视，建立控制点。测距：测量各导线边的距离。测角：观测导线各连接角、转折角。测角测回法观测程序：

盘左

瞄准J，读数j左瞄准K，读数k左

盘右

瞄准K，读数k右瞄准J，读数j右第1方向第2方向测站JKB

左=k左-j左

右=k右-j右

角是从起始方向(即第1方向)顺时针转到第2

方向所成的角度，观测时，必须首先确定起始方向，然后按照“测回法”的次序观测。水平角总是第2方向读数减去第1方向读数而得。附合导线测量左角(沿线路前进方向）前进的左边为左角，右边为右角,闭合导线测量内角起始方向第一个读数应调成0⁰（或180⁰/N，N为测回数）测回数根据控制网等级和仪器等级按照规范测角精度要求具体测量操作步骤1.脚架及仪器对中整平2.开机，确认参数无误。盘左照准后视，水平角置03.顺时针转动仪器，盘左照准前视站点棱镜→读取方向值→记录方向值→测距→记录；

4.倒转望远镜→逆时针转动仪器→盘右照准前视站点棱镜→读取方向值→记录方向值→测距→记录；

5.逆时针转动仪器→盘右照准后视站点棱镜→读取方向值→记录方向值→测距→记录；

6.计算、检查记录：

7.第二测回：倒转望远镜→顺时针转动仪器→盘左照准后视站点棱镜→置水平度盘为“90°”→读取方向值→记录方向值→测距→记录→重复5→9步骤；

8.计算检查：计算两测回角值→检查测回间角值互差、往返距离较差→（合格）计算两测回角值平均值填入记录表中。

导线布设的主要形式是闭合导线和附合导线，必要时还须布设结点导线，由于导线的边长和角度测量中不可避免地存在误差，所以在导线计算中将会出现两种矛盾：一是观测角的总和与导线几何图形的理论值不符的矛盾，即角度闭合差；二是从已知点出发，逐点计算各点坐标，最后闭合到原出发已知点或附合到另一已知点时，其推算的坐标值与已知坐标值不符，即坐标闭合差。合理地处理这两种矛盾，最后正确计算出各导线点的坐标，就是导线测量内业计算的基本过程和内容。导线测量内业计算时使用的计算工具与其他测量内业计算一样，过去通常用对数表、三角函数表、机械式手摇计算机或电动计算机、算盘等；目前，则主要使用函数型电子计算器、袖珍电子计算机或微机等进行。

二、平面控制测量3.控制测量内业计算1)填写已知数据及观测数据2)计算角度闭合差fβ，平均分配Vi=-fβ/n3)计算各边的方位角αi（左加右减）4)根据方位角αi和边长Di计算坐标增量ΔX,ΔY5)计算坐标增量闭合差fx,fy，按距离分配6)计算各点坐标Xi,Yi二、平面控制测量附合导线起始于一个高级控制点，最后附合到另一高级控制点的导线称为附合导线如图所示。由于附合导线附合在两个已知点和两个已知方向上，所以具有检核条件，图形强度好，是小区域控制测量的首选方案。缺点是横向误差较大，导线中点误差较大。二、平面控制测量附合导线的计算如图，A、B、C、D是已知点，起始边的方位角和终止边的方位角为已知。外业观测资料为导线边距离和各转折角。D4231CA（1）计算角度闭合差：如图：以右转折角为例计算。一般公式：同理：以左角计算+）D4231CAB即：（各级导线的限差见规范）检核：（2）闭合差分配（计算角度改正数）：式中：n—包括连接角在内的导线转折角数（3）计算改正后的角度β改：计算检核条件：（4）推算各边的坐标方位角α：（用改正后的β改）计算出的，否则，需重算。（5）计算坐标增量ΔX、ΔY：（6）计算坐标增量闭合差：由于的存在，使导线不能和CD连接，存在导线全长闭合差：导线全长相对闭合差：（7）分配闭合差：检核条件：（8）计算改正后的坐标增量：检核条件：（9）计算各导线点的坐标值：依次计算各导线点坐标，最后推算出的终点C的坐标，应和C点已知坐标相同。20536482904054202470816721561753125214093312560744-13-13-13-13-13-12-7720536352904042202465516721431753112214092012560625236442821107531002711774016901833944721603801125.3698.71114.63116.44156.25641.44

+0.04-107.31

+0.03-17.92

+0.04+30.88

+0.03-0.63

+0.05-13.05-108.03

-0.02-64.81

-0.02+97.12

-0.02+141.29

-0.02+116.44

-0.03+155.70+445.74-107.27-17.89+30.92-0.60-13.00-64.83+97.10+141.27+116.42+155.67+445.63点号观测角（右角）

°´"改正数

˝改正角

°´"A1B234CD辅助计算坐标方位角

α距离

Dm点号A1B234CD增量计算值改正后增量坐标值ΔxmΔymΔxmΔymxmym1536.86837.541429.59772.711411.70869.811442.621011.081442.021127.501429.021283.17-107.84三、高程控制测量国家高程基准

●高程基准面●水准原点●

1956年黄海高程系统:水准原点高程为72.289m●

1985国家高程基准:水准原点的高程为72.260米。1987年经国务院批准，于1988年1月正式启用三、高程控制测量按照测量方法，有水准测量、三角高程、GPS高程拟合。我国的水准测量分为四等，各等级水准测量路线必须自行闭合或闭合于高等级的水准路线上，与其构成环形或附合路线，以便控制水准测量系统误差的积累和便于在高等级的水准环中布设低等级的水准路线。三、四等水准测量一般用于建立小地区测图以及一般工程建设场地的高程首级控制三、四等水准测量可用D3水准仪进行水准测量水准测量技术要求三、四等水准测量作业方法1.采用双面尺法作测站检核2.每站观测次序：后视(黑面)上丝读数，下丝读数，中丝读数前视(黑面)上丝读数，下丝读数，中丝读数前视(红面)中丝读数后视(红面)中丝读数后视尺前视尺水准测量A123B+2.331m1.6km+2.813m2.1km-2.244m1.7km+1.430m2.0kmHA=45.286mHB=49.579m(一）、高差闭合差计算0闭合水准HB–HA=H终-H始附合水准无支水准水准测量成果A123B+2.331m1.6km+2.813m2.1km-2.244m1.7km+1.430m2.0kmHA=45.286mHB=49.599m（一）高差闭合差计算高差闭合差的允许值L---以公里为单位（二）高差闭合差的分配四、外界条件对水准测量的影响（1）地球曲率的影响（2）大气折光的影响（3）大气抖动的影响（4）温度对仪器的影响（5）其他环境影响（1）地球曲率的影响工作时水准仪的视准轴是水平直线，而大地水准面是曲面。由此，在读数中就有误差当S=100米时，对策：如果前视水准尺和后视水准尺到测站的距离相等，则在前视读数和后视读数中含有相同的差值。这样在高差中就没有这误差的影响了。因此，放测站时要争取“前后视相等”（2）大气折光的影响接近地面的空气温度不均匀，所以空气的密度也不均匀。光线在密度不匀的介质中沿曲线传布。这称为“大气折光”。总体上说，白天近地面的空气温度高，密度低，弯曲的光线凹面向上；晚上近地面的空气温度低，密度高，弯曲的光线凹面向下。接近地面的温度梯度大大气折光的曲率大由于空气的温度不同时刻不同的地方一直处于变动之中。所以很难描述折光的规律。对策：避免用接近地面的视线工作尽量抬高视线用前后视等距的方法进行水准测量（3）大气抖动的影响除了规律性的大气折光以外，还有不规律的部分：白天近地面的空气受热膨胀而上升，较冷的空气下降补充。因此，这里的空气处于频繁的运动之中，形成不规则的湍流。湍流会使视线抖动，从而增加读数误差。对策：夏天中午一般不做水准测量，温度过高在沙地，水泥地……湍流强的地区，一般只在上午10点之前作水准测量。高精度的水准测量也只在上午10点之前进行。（4）温度对仪器的影响温度会引起仪器的部件涨缩，从而可能引起视准轴的构件（物镜，十字丝和调焦镜）相对位置的变化，或者引起视准轴相对与水准管轴位置的变化。由于光学测量仪器是精密仪器，不大的位移量可能使轴线产生几秒偏差，从而使测量结果的误差增大。不均匀的温度对仪器的性能影响尤其大。例如从前方或后方日光照射水准管，就能使气泡“趋向太阳”---水准管轴的零位置改变了。对策：仪器制作时采取保护措施：如Zeiss004在望远镜筒外面还有一个保护筒。量筒之间静止的空气起隔热作用精密水准测量时必须撑伞精密水准仪