第四章-高程测量水准课件.ppt

高程测量概念（Height Measurement）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。,高程测量的方法分类,1、水准测量(leveling)2、三角高程测量(trigonometric leveling)3、气压高程测量(air pressure leveling)4、GPS测量。(GPS leveling),基本原理:利用水准仪提供的“水平视线”，测量两点间高差，从而由已知点高程推算出未知点高程。,5.1 水准测量原理,A后视点 a后视读数B前视点 b前视读数,hAB=h1+h2+hn=(a1-b1)+(a2-b2)+(an-bn)=a-bHB=HA+hAB,4.转点TP(turning point)的概念,若A、B 两点间布设一些过渡点（转点）1、2、3，将其分为n段，则用水准仪分别测得各段高差为h1，h2 hn，则有：,水准仪的等级 DS05、DS1、DS3、DS10、DS20 D大地测量仪器 S水准仪 数字 表示仪器的精度，即每千米往、返 测得高差中数的中误差（mm）。水准仪的作用是提供一条水平视线；工程测量中常使用DS3型水准仪，该仪器精度为3mm/km。,5.2水准仪的构造和使用,一、DS3型水准仪的构造主要由望远镜、水准器、基座三部分组成。,微动螺旋,制动螺旋,对光螺旋,物镜,准星,缺口,水准管,圆水准器,三脚架,脚螺旋,微倾螺旋,目镜,水准管目镜,1、望远镜(telescope)物镜目镜十字丝（上、中、下丝）三个部分组成。,圆水准器(circular bubble)：用于整平。水准管(bubble tube)：用于精平。特性：气泡始终向高处移动。3、基座(tribrach),2、水准器(bubble),操作程序：安置水准仪粗平瞄准精平读数（一）安置水准仪（二）粗平 调节脚螺旋，使圆水准气泡居中。1方法：对向转动脚螺旋1、2使气泡移至1、2方向中间转动脚螺旋3，使气泡居中。,二、水准仪的使用,图形：粗平的操作方法示意图,2规律：气泡移动方向与左手大拇指运动的方向一致。,（三）瞄准水准尺,1方法：先用准星器粗瞄，再用微动螺旋精瞄。2视差：概念：眼睛在目镜端上下移动时，十字丝与目标像有相对运动。产生原因：目标像平面与十字丝平面不重合。消除方法：反复交替调节目镜和物镜对光螺旋。,（四）精平,1、方法：如图所示，调节微倾螺旋，使水准管气泡成像抛物线符合。2、说明：自动安平水准仪（compensator level），不需进行精平。,（五）读数,精平后，用十字丝的中丝在水准尺上读数。1方法：米、分米看尺面上的注记，厘米数尺面上的格数，毫米估读。2规律：读数在尺面上由小到大的方向读。故仪器若成倒像的，从上往下读；若成正像，即从下往上读。水准仪操作,5.3 水准尺(leveling staff)及其读法主要有单面尺、双面尺和塔尺。,1、尺面分划为1cm，每10cm处（E字形刻划的尖端）注有阿拉伯数字。2、双面尺的红面尺底刻划：一把为4687mm，另一把为4787mm。3、读法：用十字丝横丝在水准尺上按从小到大的方向读数，读取米、分米、厘米、毫米（估读数）四位数字。,4.水准尺读数实例,5、尺垫(staff plate),作用：放在转点上，以防水准尺下沉。,5.4 水准测量,一、水准测量的外业（一）水准点(Bench Mark)通过水准测量方法获得其高程的高程控制点，称为水准点，一般用BM表示。有永久性和临时性两种。,水准点示意图,（二）水准路线的布设形式,1闭合水准路线(closed leveling line)由已知点BM1已知点BM12附合水准路线(annexed leveling line)由已知点BM1已知点BM23支水准路线(spur leveling line)由已知点BM1某一待定水准点A。,图形：水准路线布设形式,第四节 普通水准测量,第四节 普通水准测量,二、施测方法（动画）,(1)将水准尺置于已知后视高程点A和前视转点ZD1中间的站。,(2)先瞄准后视尺，读取后视读数值a1，并记入五等水准测量记录表中。再照准前视尺，读取前视读数值b1，并记入记录表中。至此完成了普通水准测量一个测站的观测任务。,(3)将仪器搬迁到第站，把第站的后视尺移到第站的转点ZD2上，把原第站前视变成第站的后视。按(2)步骤测出第站的后、前视读数值a2、b2，并记入记录表中。,(4)重复上述步骤测至终点B为止。,普通水准测量记录表,0.718,2.209,50.583,1.268,1.425,ZD1,ab=5.358 3.867=1.491h=2.209 0.718=1.491HB HA=51.491 50.000=1.491HB HA=h=a b(计算无误),计算检核,3.867,5.358,51.491,0.346,B,50.618,1.581,1.219,ZD3,51.336,0.672,0.863,ZD2,HA=50.000m,50.000,0.5830.7530.873,1.851,A,+,前视,后 视,备 注,高 程（m）,高 差,标尺读数（m）,测点,0.718,第四节 普通水准测量,三、校核方法,1计算校核 即：h=a b HB HA 说明高差和各转点高程的计算是正确的。,2测站校核 既：变更仪器高法；双面尺法。,3.成果校核 既：检核水准路线的高差闭合差fh是否超限。,校核方法：如果fhfh容，说明外业观测成果合格，否则须进行重测。,(3)支水准路线：fhh往 h返,(2)闭合水准路线：fh=h,(1)附合水准路线：fh=h（H终 H始）,高差闭合差的计算公式：,第四节 普通水准测量,高差闭合差调整原则是以水准路线的测段站数或测段长度成正比，将闭合差反号分配到各测段上，并进行实测高差的改正计算。,四、成果处理 普通水准测量的成果处理就是当外业观测的高差闭合差在容许范围内时，所进行的高差闭合差调整。,1.按测站数进行高差闭合差的调整，测段高差的改正数Vi为：Vi=ni 式中：n水准路线各测段的测站数总和。ni某一测段的测站数。,2.按测段长度进行高差闭合差调整，测段高差改正数i为 Vi Li 式中：L水准路线各测段的总长度,单位为km;L某一测段的长度,单位为km。,第四节 普通水准测量,五、例题,按测站数调整高差闭合差和高程计算示例见下表。,备 注,+2.694,0.047,+2.741,54,+2.335,0.010,+2.345,11,4,+1.969,0.011,+1.980,13,3,4.385,0.016,4.369,18,2,36.34539.12034.74536.70439.039,+2.775,0.010,+2.785,12,BMABM1BM2BM3BMB,1,高程（m）,改正后的高差（m）,改正数(m),实测高差(m),测站数（个）,测点,测段编号,B HA=2.694fh=h(HB HA)=2.741 2.694=+0.047 n=54,H,第四节 普通水准测量,五、例题,如果把上图中的测站数改为测段长度（以公里为单位，见下表第3列），则按测段长度调整高差闭合差和高程计算示例见下表。,fh=h(HB HA)=2.741 2.694=+0.047L=9.1Vi=-Li,备 注,+2.694,0.047,+2.741,9.1,+2.335,0.010,+2.345,1.9,4,+1.968,0.012,+1.980,2.3,3,4.383,0.014,4.369,2.8,2,36.34539.11934.73636.70439.039,+2.774,0.011,+2.785,2.1,BMABM1BM2BM3BMB,1,高程（m）,改正后的高差（m）,改正数(m),实测高差(m),测段长度（km）,测点,测段编号,（二）.水准测量内业计算举例,【例】如图按图根水准测量施测某附合水准路线观测成果略图。BM-A和BM-B为已知高程的水准点，图中箭头表示水准测量前进方向，路线上方的数字为测得的两点间的高差(以m为单位)，路线下方数字为该段路线的长度(以km为单位)，试计算待定点1、2、3点的高程。,第一步计算高差闭合差：,第二步计算限差：,故可进行闭合差分配,例题解算（Page1）,第三步计算每km改正数：,丘陵地区,例题解算（Page2）,第四步计算各段高差改正数：,。第五步计算各段改正后高差后，计算1、2、3各点的高程。改正后高差=改正前高差+改正数Vi,四舍五入后，使：,故有：V1=-8mm，V2=-11mm，V3=-8mm，V4=-10mm。,例题解算（Page3）,故可得：H1=HBM-A+(h1+V1)=45.286+2.323=47.609(m)H2=H1+(h2+V2)=47.509+2.802=50.411(m)H3=H2+(h3+V3)=50.311-2.252=48.159(m)HBM-B=H3+(h4+V4)=48.059+1.420=49.579(m),第四节 三、四等水准测量,三、四等水准测量主要使用DS3水准仪进行观测，水准尺采用双面水准尺，观测前必须对水准仪进行检校。测量时水准尺应安置在尺垫上扶立铅直。根据双面水准尺的尺常数即K1=4687和K2=4787，成对使用水准尺。,具体记录与计算方法参见三、四等水准测量记录表。,每一测站的观测程序：,后视黑面尺，读取上、下、中丝读数，即(1)、(2)、(3)；,前视黑面尺，读取下、上、中丝读数，即(4)、(5)、(6)；,前视红面尺，读取中丝读数，即(7);,后视红面尺，读取中丝读数，即(8)。,以上（）内之号码，表示观测与记录的顺序。,黑面读数+常数与红面读数之差（9）（10）不超过3mm后、前两尺黑面读数算出的高差与红面尺读数算出的高差之差（13）不得超过5mm。,平坦地区,丘陵地区,实习:等外闭合水准路线测量,实习目的:使学生掌握等外闭合水准路线的测量方法。仪器设备:每组DS3型水准仪1台、水准尺2把、记录板1个。实习任务:已知HBM=100.000m，按等外水准精度要求，测一个闭合水准路线，并其计算高差闭合差fh。,