第五章精密水准测量和高程传递.ppt

1、第五章 精密水准测量和高程传递,精密水准测量,科技进步高程测量精度要求提高精密水准测量 应用范围：科学研究（地震监测、海底变化等） 工程领域（设备安装，如：高能加速器、核电 站等；精密工程、交通干线等） 高精度仪器、设备和先进的测量方法 跨江测距三角高程 跨海GPS水准法 高程传递标高法、光电测距法,精密水准测量仪器,“左准绳，右规矩”古代测定水平和取直的工具（立木作标记） 水准测量精度影响因素：置平、照准精度、标尺分化 标志 20世纪30年代瑞士威尔特厂N3水准仪 20世纪50年代自动安平水准仪 20世纪80年代末瑞士威尔特厂数字水准仪NA2000,精密水准测量仪器,数字水准仪,精密水准测量

2、仪器,精密水准测量仪器,数字水准仪主要有主机和条码标尺两部分组成,精密水准测量仪器,条码标尺：一般由宽度相等或不等的黑白条码按某种编 码规则进行有序排列而成（是各种数字水准仪的不同的关键） 主机：提供水平视线、自动补偿的机械部件和光学部件 目镜、物镜、补偿器、分光棱镜 数字部分操作控制、数据处理、显示、存储等 CCD传感器、数据处理软件、键盘显示器等,精密水准测量仪器,数字水准仪测量工作原理 在一定倾斜视线范围内利用仪器内部补偿器 进行自动调平 水准尺上某一段编码成像在望远镜中，经过 CCD传感器处理 仪器内部存储编码相比较分析对比，获得水平视线高的读数，通过光电二极管将电子信息转为测量信息

3、显示出来,精密水准测量仪器,数字水准仪（索加）编码原理 1 条码宽度分别为3mm、4mm、7mm、8mm、11mm、12mm；条码之间的中心距离为16mm 2 采用6进制和3进制编码，同时满足两种进制编码要求 3 将编码信息存入内存，供数据处理使用,精密水准测量仪器,解码编码信号转换为测量信号 将水准尺的伪随机码存入仪器内存中，作为基准信号 标尺条码经过望远镜成像，在CCD传感器上形成测量信号 垂直放大率d， d=G/lm G 为标尺上相邻条码距离，lm为仪器内部伪条码距离 索加水准仪中l为8mm 根据数字水准仪成像原理：视距 s ，s=d*f （视距测量中D=Kl，相互对应）,精密水准测量仪

4、器,视线高的计算方法 精密测量出每个条码所占的像素，计算出垂直放大率d 依3进制编码规则确定测量条码所代表的数字编码 与仪器内部存储的编码进行比较，得出每个标尺条码 的标尺高度得到初测值 根据式： h=d*b（精测值） b为第i个条码至电子视准轴的距离 取n个条码测量的平均值作为最后的测量结果,流体（液体）静力水准仪原理,原理：液体静力水准测量也称连通管测量，它是利用 相互连通的液面，在静力平衡时处于同一个水 准面而进行高程测量的方法 特点：测量精度高，可自动化测量。 应用领域：变形监测（大坝、核电站永久性观测的建筑物）以及很难进行水准测量或自动化观测要求场所。,流体（液体）静力水准仪原理,仪

5、器形式：固定式或移动式仪器（移动式静力水准仪 适用于施工期测量，固定式静力水准仪适 用于竣工后构筑物的变形观测）。 测读方法：目视法、目视接触法、电子接触法和光电 记录法等（各种流体静力水准仪的结构 本质上的区别仅在于测定和读取连通管 中液面位置的方法不同）。,流体（液体）静力水准仪原理,流体（液体）静力水准仪原理,东江水力发电厂液体静力水准测量,精密水准仪的误差源及鉴定,数字水准仪的误差源 1 与主机有关的误差源 a 圆水准器位置不正确误差（水平面倾斜） b 补偿器误差：安置误差、滞后误差、剩余误差、磁致误差（自动安平问题导致水平视线倾斜） C 视准轴i角误差 D十字丝分划板竖丝与CCD传感

6、器焦线不一致性误差,精密水准仪的误差源及鉴定,2 与条码尺有关的误差 a 尺底面误差 b 水准尺分化误差 3 与光电读数有关的误差 a 最小读数和进位误差 B 读数误差,精密水准测量测的实施,前期准备工作： 制定工作计划 （1）确定水准测量路线：根据精密水准测量特点以及地貌等 （2）作业人员的选择：一般为五人一组 （3）仪器的检查与校正,精密水准测量测的实施,精密水准测量的实施 （1）保持仪器与外界环境气温一致 观测前30分钟，将仪器置于露天阴凉处，与室外温度一致，观测中要用测伞遮蔽太阳 （2）保持前后视距相等 a 消除i角误差（视准轴误差）b 减少调焦节省测量时间 （3）保持标尺读数与时间和

7、空间对称 a 奇偶测站为单位进行读数，称为对称法 b 可消除或减少系统误差的影响,精密水准测量测的实施,（4）减少视差引起的偏斜 使两个角螺旋连线与水准视线平行，第三角螺旋 在前进方向左右两侧轮换 （5）每个测段的站数为偶数站（往、返） （6）保持视线长度 精密水准测量的视线长度30m为最佳视线长度 （7）防止强磁场的影响 （8）选择适宜的观测条件,跨越障碍物的高程传递,跨越障碍物？ 两岸、上下的问题 解决办法：建立两岸和上下统一的高程坐标系,跨越障碍物的高程传递,跨江、海、河的高程传递（水准测量） 特点：属于横向高程传递，跨度大、视线长,跨越障碍物的高程传递,水准仪法 依据跨越障碍物距离大小分为：光学测微法、 倾斜螺旋法 光学测微法 跨越距离100500m,预先制作加粗 标志线的觇标 觇板中央开一矩形小窗口，窗口中央装 有一指标线，指标线准确平分矩形标志线