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1、第二章 水准测量第1页，共61页，编辑于2022年，星期二主要内容v第一节 水准测量的原理v第二节 水准仪的构造与使用v第三节 水准测量的实施v第四节 水准测量的成果整理第2页，共61页，编辑于2022年，星期二高程测量根据已知点高程，测定该点与未知点的高差，然后计算出未知点根据已知点高程，测定该点与未知点的高差，然后计算出未知点的高程的方法。的高程的方法。第3页，共61页，编辑于2022年，星期二高程测量的方法分类高程测量的方法分类1、水准测量、水准测量2、三角高程测量、三角高程测量 3、气压高程测量、气压高程测量 4、GPS测量测量 第4页，共61页，编辑于2022年，星期二高程测量的基准
2、：v19561956黄海高程基准黄海高程基准 H H0 0=72.289m=72.289mv19851985国家高程基准国家高程基准 H H0 0=72.260m72.260mv注：在距离为注：在距离为10km10km的范围内进行测量工作时，的范围内进行测量工作时，可以用水平面代替大地水准面。可以用水平面代替大地水准面。第5页，共61页，编辑于2022年，星期二第一节第一节 水准测量的水准测量的原理原理第6页，共61页，编辑于2022年，星期二 水准测量的水准测量的目的目的：通通过过测测量量地地面面上上两两点点之之间间的的高高差差h，根根据据已已知点的高程求算未知点的高程。知点的高程求算未知点
3、的高程。第7页，共61页，编辑于2022年，星期二水准测量原理v基本原理：利用水准仪提供的利用水准仪提供的“水平视线水平视线”，测量，测量两点间高差，从而由已知点高程推算出未知点高程。两点间高差，从而由已知点高程推算出未知点高程。第8页，共61页，编辑于2022年，星期二水准仪必须具备两个基本功能：一是能提供水平视一是能提供水平视线，二是能在标尺上读数线，二是能在标尺上读数。利用水准仪给出的水平利用水准仪给出的水平视线分别在视线分别在A A、B B两水准尺上读出读数两水准尺上读出读数a a和和b b，则，则A A、B B两点间的高差为：两点间的高差为：h hABABa ab b 第9页，共61
4、页，编辑于2022年，星期二如下图所示，假设如下图所示，假设A A为已知高程点（即为已知高程点（即H HA A为已知），为已知），欲求欲求B B点的高程点的高程H HB B ，需测量，需测量A A、B B两点的高差两点的高差h hABAB 。求得高差hAB之后，B点的高程为：HB HA hAB 第10页，共61页，编辑于2022年，星期二两点之间的高差等于后视读数减去前视读数。高差的符号有正有负。前后视距尽量相等地面越高，高程值越大，读数越小；地面越低，高程值越小，读数越大。第11页，共61页，编辑于2022年，星期二计算未知点高程v高差法 利用高差来计算高程的方法。（适用于安置一次仪器测定一
5、个前视点高程时采用,比如，水准路线的测量。）HB HA hAB HA（a-b）v视线高法利用视线高来计算高程的方法。（适用于安置一次仪器测定多个前视点高程时采用）vHA+a=HivHB=Hi b HC=Hi c HD=Hi d第12页，共61页，编辑于2022年，星期二大地水准面大地水准面(水平线水平线)HAADHDadHi视线高法：视线高法：Hi=HA+a HB=Hi bHC=Hi cHD=Hi dBHBbCHCc第13页，共61页，编辑于2022年，星期二 例例1：设已知点：设已知点A高程为高程为45.123m，B为待求点。后视读数为待求点。后视读数a=1.732m，前视读数，前视读数b=
6、1.243m，请问，请问A、B两点哪点高，并求两点哪点高，并求B点高程？点高程？例例2:在同一测站内，设已知点在同一测站内，设已知点A高程为高程为25.769m，B、C、D为待为待求点。后视读数求点。后视读数a=1.655m，前视读数，前视读数b=1.623m，c=2.298m，d=1.755m,求求B、C、D三点的高程？三点的高程？第14页，共61页，编辑于2022年，星期二第二节第二节 水准测量的仪器与水准测量的仪器与工具工具第15页，共61页，编辑于2022年，星期二水准测量所用的仪器是水准仪，配套工具有水准尺、尺垫等。第16页，共61页，编辑于2022年，星期二水准仪水准仪第17页，共
7、61页，编辑于2022年，星期二v水准测量的仪器为：水准仪，工具有：水准水准测量的仪器为：水准仪，工具有：水准尺和尺垫。尺和尺垫。v水准仪按其精度分为水准仪按其精度分为DS05，DS1，DS3，DS10四个等级四个等级。下标表示仪器的精度等级，下标表示仪器的精度等级，数数字越小，精度越高。字越小，精度越高。第18页，共61页，编辑于2022年，星期二 一、一、DS3DS3型微倾水准仪的构造：型微倾水准仪的构造：v水准仪由望远镜、水准器、基座三部分构成水准仪由望远镜、水准器、基座三部分构成v1、望远镜、望远镜v作用：瞄准水准尺，并对水准尺进行读数。作用：瞄准水准尺，并对水准尺进行读数。第19页，
8、共61页，编辑于2022年，星期二 第20页，共61页，编辑于2022年，星期二2、水准器、水准器水准器分为管水准器和圆水准器。水准器分为管水准器和圆水准器。作作用用：用用来来整整平平仪仪器器和和将将视视准准轴轴安安放放到到水水平平位位置置。水水准准器器有有圆圆水水准准器和管水准器两种。器和管水准器两种。第21页，共61页，编辑于2022年，星期二v（1）圆水准器：）圆水准器：v作用：圆水准器气泡居作用：圆水准器气泡居中是仪器粗略整平的标中是仪器粗略整平的标志。志。v（2）管水准器：）管水准器：v作用：符合水准器气泡作用：符合水准器气泡居中是仪器精确整平的居中是仪器精确整平的标志。标志。第22
9、页，共61页，编辑于2022年，星期二 3、基座：、基座：作作用用：支支撑撑仪仪器器的的上上部部，并并通通过过连连接接螺螺旋旋与与三三脚脚架相连接。架相连接。第23页，共61页，编辑于2022年，星期二 二、水准尺二、水准尺 和尺垫和尺垫v水准尺有塔尺和双面尺两种。用优质的木材、水准尺有塔尺和双面尺两种。用优质的木材、铝合金或玻璃钢制成。铝合金或玻璃钢制成。第24页，共61页，编辑于2022年，星期二在水准测量时，为了防止观测过程中尺身下沉而影响准确读数，应在转在水准测量时，为了防止观测过程中尺身下沉而影响准确读数，应在转点处放一点处放一尺垫尺垫。第25页，共61页，编辑于2022年，星期二
10、三、水准仪的使用三、水准仪的使用：v微倾式水准仪在一个测站上使用的基本操作微倾式水准仪在一个测站上使用的基本操作程序：程序：v安置仪器安置仪器v粗略整平粗略整平v瞄准水准尺瞄准水准尺v精确整平精确整平v读数与记录读数与记录第26页，共61页，编辑于2022年，星期二v1、安置仪器：、安置仪器：v把水准仪安置在脚架上并拧紧连接螺旋。把水准仪安置在脚架上并拧紧连接螺旋。v三点要求：三点要求：v（1）要双手抱仪器）要双手抱仪器v（2）脚架高度要适中）脚架高度要适中v（3）架台要大致水平）架台要大致水平第27页，共61页，编辑于2022年，星期二v2、粗略整平：、粗略整平：（1）概念：调节脚螺旋，使圆
11、水准器气泡居中。）概念：调节脚螺旋，使圆水准器气泡居中。注意：转动望远镜任意位置圆气泡都居中才算粗注意：转动望远镜任意位置圆气泡都居中才算粗略整平。略整平。（2）方法：记住一句话，气泡移动方向始终与）方法：记住一句话，气泡移动方向始终与转动脚螺旋的左手大拇指移动方向一致。转动脚螺旋的左手大拇指移动方向一致。第28页，共61页，编辑于2022年，星期二 v3、瞄准水准尺：、瞄准水准尺：（1）目镜对光：转动目镜对光螺旋，使十字丝清晰。）目镜对光：转动目镜对光螺旋，使十字丝清晰。（2）初步瞄准：松开制动螺旋，转动望远镜，利用望远镜上）初步瞄准：松开制动螺旋，转动望远镜，利用望远镜上的准星、照门瞄准水
12、准尺，然后拧紧制动螺旋。的准星、照门瞄准水准尺，然后拧紧制动螺旋。（3）物镜对光：转动物镜对光螺旋，使水准尺成像清晰。）物镜对光：转动物镜对光螺旋，使水准尺成像清晰。（4）精确瞄准：转动微动螺旋，使水准尺影像处在视场中）精确瞄准：转动微动螺旋，使水准尺影像处在视场中央。央。（5）消除视差：）消除视差：第29页，共61页，编辑于2022年，星期二v视差视差：物镜对光后，眼睛在目镜端上下微微地：物镜对光后，眼睛在目镜端上下微微地移动，若发现十字丝和水准尺影像有相对移动移动，若发现十字丝和水准尺影像有相对移动的现象，则称为视差。的现象，则称为视差。v产生原因产生原因：水准尺没用恰好成像于十字丝分划：
13、水准尺没用恰好成像于十字丝分划板上。板上。v消除方法消除方法：反复调节目镜和物镜对光螺旋，直：反复调节目镜和物镜对光螺旋，直至视差消除。至视差消除。第30页，共61页，编辑于2022年，星期二v4、精确整平：、精确整平：v调节微倾螺旋，是管水准器气泡居中，即豆芽调节微倾螺旋，是管水准器气泡居中，即豆芽瓣重合。瓣重合。第31页，共61页，编辑于2022年，星期二5、读数：、读数：读取中丝读数。读取中丝读数。要求：直接读出米、分米、厘米、估计到毫米。要求：直接读出米、分米、厘米、估计到毫米。读数无误后及时记录。读数无误后及时记录。第32页，共61页，编辑于2022年，星期二第三节第三节 水准测量的
14、实施水准测量的实施第33页，共61页，编辑于2022年，星期二 一、一、水准点水准点：1、定义：用水准测量的方法测定的高程控制点，、定义：用水准测量的方法测定的高程控制点，用用BM表示表示。2、种类：永久性、临时性。种类：永久性、临时性。第34页，共61页，编辑于2022年，星期二第35页，共61页，编辑于2022年，星期二第36页，共61页，编辑于2022年，星期二第37页，共61页，编辑于2022年，星期二第38页，共61页，编辑于2022年，星期二 二、水准路线：二、水准路线：v1、附合水准路线、附合水准路线v2、闭合水准路线、闭合水准路线v3、支水准路线、支水准路线第39页，共61页，
15、编辑于2022年，星期二第40页，共61页，编辑于2022年，星期二转点（转点（ZDZD）定义：因两点的距离较远或高差较大，安置一定义：因两点的距离较远或高差较大，安置一次仪器无法测出两点的高差，在两点中间加的次仪器无法测出两点的高差，在两点中间加的临时立尺点。临时立尺点。性质：在水准测量中既有前视读数，又有后视读性质：在水准测量中既有前视读数，又有后视读数。数。作用：传递高程。作用：传递高程。第41页，共61页，编辑于2022年，星期二 三、水准测量的检核三、水准测量的检核：1、测站检核、测站检核 （1）变动仪器高法）变动仪器高法 （2）双面尺法）双面尺法2、计算校核、计算校核vhAB=h=
16、a-a-b bvhAB=HB-HA第42页，共61页，编辑于2022年，星期二 3 3、成果检核：、成果检核：高差闭合差：高差闭合差：fh=h测测h理理 限差：限差：山地山地 f fh h容容=12=12nmmmm 平原平原 f fh h容容=40=40Lmmmm L L水准路线长度（水准路线长度（KMKM）n n整个水准路线中所设的测站数整个水准路线中所设的测站数要求：要求：fh fh fhfh容容。否则，分析原因，重新观测。否则，分析原因，重新观测 第43页，共61页，编辑于2022年，星期二第四节第四节水准测量的成果水准测量的成果整理整理第44页，共61页，编辑于2022年，星期二水准测
17、量内业计算水准测量内业计算（1）计算高差闭合差，检查是否超限 fh=h测测h理理 闭合水准路线：闭合水准路线：fh=h测测 附合水准路线：附合水准路线：fh=h测测（H终终-H始始）支水准路线：支水准路线：fh=h往往h返返 fh容=12nmm fh容=40Lmm检核：如果|fh|fh容|，进行后续计算；如果|fh|fh容|，必须重测。第45页，共61页，编辑于2022年，星期二（2）分配高差闭合差将高差闭合差按测站数或距离成正比反符号平均分配到各观测高差中。按路线长度分配 按测站数分配检核：第46页，共61页，编辑于2022年，星期二（3）计算改正后的高差检核：h 测i=h 理i第47页，共
18、61页，编辑于2022年，星期二（4）计算待定点高程检核：HB(推算)=HB（已知）注：对于支水准路线，如果高差闭合差符合精度要求，则取往、返高差绝对值的平均值，高差符号以往测为准，作为改正后的高差即可。第48页，共61页，编辑于2022年，星期二例：支水准路线的成果计算例：支水准路线的成果计算在在A、B间进行往返水准测量，已知间进行往返水准测量，已知HA=53.218 m，h往往=+0.165 m，h返返=0.183 m，A、B间路线长间路线长L=2 km，求，求改正后改正后B点的高程（按图根水准测量精度点的高程（按图根水准测量精度计算）。计算）。第49页，共61页，编辑于2022年，星期二
19、故精度符合要求。故精度符合要求。改正后往测高差改正后往测高差:或或解：容许高差闭合差：解：容许高差闭合差：第50页，共61页，编辑于2022年，星期二水准仪安置要求：水准仪安置要求：“前后视距尽量相等前后视距尽量相等”HB=50.779第51页，共61页，编辑于2022年，星期二测测点点后后视读视读数数前前视读视读数数高差高差高程高程备备注注A A2.0732.07350.11850.118Z Z1 11.6241.6241.5261.5260.5470.547Z Z2 21.6781.6781.4071.4070.2170.217Z Z3 31.5951.5951.3921.3920.286
20、0.286Z Z4 40.9210.9211.4021.4020.1930.193B B1.5031.5030.5820.58250.77950.779 7.8917.8917.2307.2301.2431.2430.5820.582计计算算检检核核第52页，共61页，编辑于2022年，星期二【例例2 2】闭合水准路线的成果计算闭合水准路线的成果计算 如图为一条闭合水准路线的观测成果，试求：如图为一条闭合水准路线的观测成果，试求：（1 1）高差闭合差）高差闭合差f fh h；（；（2 2）若）若f fh h在误差允许范围内在误差允许范围内 时，试求出各点高程。时，试求出各点高程。第53页，共6
21、1页，编辑于2022年，星期二BMBMA ABMBMB B123HA=10.723mHB=11.730m+2.432m1.2km+1.987m1.0km-1.503m0.8km-1.866m1.0km附合水准路线略图附合水准路线略图练习1：根据已知条件求未知点1、2、3点的高程。第54页，共61页，编辑于2022年，星期二测段测段 点名点名 距离距离L（km）实测高差实测高差（m）改正数改正数（m）改正后高改正后高差（差（m）高程高程（m）BMA-1 BMA 1.2+2.432 10.723 1 1-2 1.0+1.987 2 2-3 0.8-1.503 3 3-BMB 1.0-1.866 B
22、MB 11.730辅助辅助计算计算 第55页，共61页，编辑于2022年，星期二测段测段 点名点名 距离距离L（km）实测高差实测高差（m）改正数改正数（m）改正后高改正后高差（差（m）高程高程（m）BMA-1 BMA 1.2+2.432 10.723 1 1-2 1.0+1.987 2 2-3 0.8-1.503 3 3-BMB 1.0-1.866 BMB 11.7304.0+1.050 辅助辅助计算计算 第56页，共61页，编辑于2022年，星期二测段测段 点名点名 距离距离L（km）实测高差实测高差（m）改正数改正数（m）改正后高改正后高差（差（m）高程高程（m）BMA-1 BMA 1.
23、2+2.432-0.013 10.723 1 1-2 1.0+1.987-0.011 2 2-3 0.8-1.503-0.008 3 3-BMB 1.0-1.866-0.011 BMB 11.7304.0+1.050-0.043 辅助辅助计算计算 第57页，共61页，编辑于2022年，星期二测段测段 点名点名 距离距离L（km）实测高差实测高差（m）改正数改正数（m）改正后高改正后高差（差（m）高程高程（m）BMA-1 BMA 1.2+2.432-0.013+2.419 10.723 1 13.142 1-2 1.0+1.987-0.011+1.976 2 15.118 2-3 0.8-1.5
24、03-0.008-1.511 3 13.607 3-BMB 1.0-1.866-0.011-1.877 BMB 11.7304.0+1.050-0.043+1.007 辅助辅助计算计算 第58页，共61页，编辑于2022年，星期二BMA12HA=18.000mh1=+0.326mh2=-0.168mh1=-0.328mh2=+0.164mL LA2A2=16KM=16KM练习2：根据已知条件求未知点1、2点的高程。第59页，共61页，编辑于2022年，星期二练习3：根据已知条件求未知点1、2、3点的高程。第60页，共61页，编辑于2022年，星期二本章实习一、水准仪的认识与使用二、闭合水准路线测量三、附合水准路线测量第61页，共61页，编辑于2022年，星期二