第2章水准测量.ppt
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1、2-1 2-1 高程测量概述高程测量概述891一、高程原点一、高程原点 我国采用黄海平均海水面作为全国高我国采用黄海平均海水面作为全国高程系统的基准面,在青岛设立验潮站和程系统的基准面,在青岛设立验潮站和“青岛水准原点青岛水准原点”,其高程为其高程为 72.2604m72.2604m这个高程基准面和水准原点称为:这个高程基准面和水准原点称为:“19851985国家高程基准国家高程基准”1青岛观象山水准原点青岛观象山水准原点892 2893二、高程测量的方法二、高程测量的方法 水准测量水准测量用水准仪进行高差测量用水准仪进行高差测量,是高程测量的主要方法。是高程测量的主要方法。三角高程测量三角高
2、程测量 用经纬仪、测距仪用经纬仪、测距仪或全站仪测定两点间的高差。或全站仪测定两点间的高差。GNSS高程测量高程测量 用用GNSS接收机,接收机,收取卫星信号,测定点的高程。收取卫星信号,测定点的高程。3三、地面点的高程三、地面点的高程高程高程高程高程(绝对高程、海拔)(绝对高程、海拔)(绝对高程、海拔)(绝对高程、海拔)-地面点到大地水准面的铅垂距离地面点到大地水准面的铅垂距离地面点到大地水准面的铅垂距离地面点到大地水准面的铅垂距离假定高程假定高程假定高程假定高程(相对高程(相对高程(相对高程(相对高程 )-地面点到假定水准面的铅垂距离地面点到假定水准面的铅垂距离地面点到假定水准面的铅垂距离
3、地面点到假定水准面的铅垂距离894高差高差 -两点间的高程之差两点间的高程之差(无论绝对高程或相对高程无论绝对高程或相对高程无论绝对高程或相对高程无论绝对高程或相对高程)4895四、水准测量的等级四、水准测量的等级 分一、二、三、四等(按精度要求或控制范围)分一、二、三、四等(按精度要求或控制范围)一等水准测量一等水准测量:作为国家的高程控制作为国家的高程控制作为国家的高程控制作为国家的高程控制,建立统一的高程基准建立统一的高程基准建立统一的高程基准建立统一的高程基准,科学研究科学研究科学研究科学研究(地壳形变、地面沉降、精密测量)地壳形变、地面沉降、精密测量)地壳形变、地面沉降、精密测量)地
4、壳形变、地面沉降、精密测量)二等水准测量二等水准测量:作为大城市的高程控制;地面沉降;作为大城市的高程控制;地面沉降;作为大城市的高程控制;地面沉降;作为大城市的高程控制;地面沉降;精密工程测量精密工程测量精密工程测量精密工程测量三、四等水准测量三、四等水准测量:作为小地区高程控制;普通工程测量;地形测量作为小地区高程控制;普通工程测量;地形测量作为小地区高程控制;普通工程测量;地形测量作为小地区高程控制;普通工程测量;地形测量5 2-2 2-2 水准测量原理水准测量原理 一、一、水准测量原理水准测量原理水准测量原理水准测量原理 测量测量测量测量A A、B B 两点间的高差两点间的高差两点间的
5、高差两点间的高差h h,在,在,在,在A A、B B 上竖立水准尺,用上竖立水准尺,用上竖立水准尺,用上竖立水准尺,用水准仪构成一条水平视线,该视线在两尺上取得读数水准仪构成一条水平视线,该视线在两尺上取得读数水准仪构成一条水平视线,该视线在两尺上取得读数水准仪构成一条水平视线,该视线在两尺上取得读数 a a 和和和和 b b 。则。则。则。则 A A与与与与 B B 的高程之差:的高程之差:的高程之差:的高程之差:h hABAB =a a b b(高差(高差(高差(高差 h h 有有有有正有负)如已知正有负)如已知正有负)如已知正有负)如已知A A点点点点 高程为高程为高程为高程为 H HA
6、 A ,则,则,则,则B B点点点点 的高程:的高程:的高程:的高程:HB=HA+hAB896 6 水准测量原理:水准测量原理:大地水准面大地水准面HibHBHAhAB前进方向前进方向高差法高差法Hi=HA+aHB=Hi-b视线高法视线高法AB当当a b时,时,hAB 为正,为正,B高于高于A;当当a 10cm)10cm)已知已知已知已知 H H H HA A A A,求,求,求,求 H H H HB B B B,两次测得高差:两次测得高差:两次测得高差:两次测得高差:8946a1ba2b2h1=a1-b1 h2=a2-b2h1-h2=f 5mm1容许高差之差:容许高差之差:两次高差取平均两次
7、高差取平均ABh46 两次仪器高操作方法两次仪器高操作方法 每站观测两次高差,以检核观测数据每站观测两次高差,以检核观测数据 的正确性的正确性,两次不同仪器高度的水平视线两次不同仪器高度的水平视线,对后视和前视水准尺读数对后视和前视水准尺读数(改变仪器高度改变仪器高度 应在应在10cm10cm以上以上)两次高差之差应小于两次高差之差应小于5mm,5mm,否则应重测;否则应重测;观测成果合格,则取两次高差之平均数。观测成果合格,则取两次高差之平均数。观测步骤(顺序):观测步骤(顺序):后视后视 前视前视 (改变仪器高)改变仪器高)前视前视 后视后视 上述观测顺序简称为上述观测顺序简称为“后后前前
8、前前后后”8947478948测站测站点号点号水准尺读数水准尺读数高高 差差平距高差平距高差改正后改正后高差高差高程高程后后 视视前前 视视1 1BM.ABM.A1134113413.42813.42810111011TP1TP116771677-0.543-0.54315541554-0.543-0.543-0.543-0.5432 2TP1TP11444144416241624TP2TP213241324+0.120+0.12015081508+0.116+0.116+0.118+0.118表表2-2 2-2 水准测量记录水准测量记录(两次仪器高法两次仪器高法)一站的操作程序一站的操作程序
9、:后视读数后视读数前视读数前视读数计算第一次高差计算第一次高差计算第二次高差计算第二次高差计算平均高差计算平均高差前视读数前视读数后视读数后视读数48二、水准测量方法二、水准测量方法(二)双面尺法(二)双面尺法 用黑红双面水准尺,在尺子两面读数。用黑红双面水准尺,在尺子两面读数。已知已知HA A,求求HB B8949a1b1a2b2h1=a1-b1h2=a2-b2h1-h2=f 5mmABh49 双面尺法操作方法双面尺法操作方法 读取每一支水准尺的黑面和红面分划读数,前、后读取每一支水准尺的黑面和红面分划读数,前、后读取每一支水准尺的黑面和红面分划读数,前、后读取每一支水准尺的黑面和红面分划读
10、数,前、后视尺的黑面读数计算出黑面高差;前、后视尺的红面读视尺的黑面读数计算出黑面高差;前、后视尺的红面读视尺的黑面读数计算出黑面高差;前、后视尺的红面读视尺的黑面读数计算出黑面高差;前、后视尺的红面读数计算出红面高差,数计算出红面高差,数计算出红面高差,数计算出红面高差,两次高差之差应小于两次高差之差应小于两次高差之差应小于两次高差之差应小于5mm5mm5mm5mm;同一尺的红黑面读数之同一尺的红黑面读数之同一尺的红黑面读数之同一尺的红黑面读数之差应小于尺常数差应小于尺常数差应小于尺常数差应小于尺常数3mm3mm3mm3mm;否则,该测站读数应重测。;否则,该测站读数应重测。;否则,该测站读
11、数应重测。;否则,该测站读数应重测。观测成果合格,则取红、黑面高差的平均数。观测成果合格,则取红、黑面高差的平均数。观测成果合格,则取红、黑面高差的平均数。观测成果合格,则取红、黑面高差的平均数。8950 观测步骤(顺序):观测步骤(顺序):观测步骤(顺序):观测步骤(顺序):瞄准后视点水准尺黑面分划瞄准后视点水准尺黑面分划瞄准后视点水准尺黑面分划瞄准后视点水准尺黑面分划精平精平精平精平读数;读数;读数;读数;瞄准前视点水准尺黑面分划瞄准前视点水准尺黑面分划瞄准前视点水准尺黑面分划瞄准前视点水准尺黑面分划精平精平精平精平读数;读数;读数;读数;瞄准前视点水准尺红面分划瞄准前视点水准尺红面分划瞄
12、准前视点水准尺红面分划瞄准前视点水准尺红面分划精平精平精平精平读数。读数。读数。读数。瞄准后视点水准尺红面分划瞄准后视点水准尺红面分划瞄准后视点水准尺红面分划瞄准后视点水准尺红面分划精平精平精平精平读数;读数;读数;读数;上述观测顺序简称为:上述观测顺序简称为:上述观测顺序简称为:上述观测顺序简称为:“后后后后前前前前前前前前后后后后”508951测站测站点号点号水准尺读数水准尺读数高高 差差平均高平均高差差改正后高改正后高差差高高 程程后后 视视前前 视视1BM.ABM.A112511253.6883.68859115911(47854785)TP1TP1(47864786)08760876
13、+0.249+0.24956615661+0.250+0.250+0.250+0.2502TP1TP11318131861036103(47864786)BM.BBM.B(47854785)10061006+0.312+0.31257925792+0.311+0.311+0.312+0.3124.2534.253 表表2-3 2-3 水准测量记录(双面尺法)水准测量记录(双面尺法)一站的操作程序一站的操作程序:后视黑面尺后视黑面尺前视黑面尺前视黑面尺计算黑面高差计算黑面高差计算红面高差计算红面高差计算平均高差计算平均高差前视红面尺前视红面尺后视红面尺后视红面尺计算尺常数计算尺常数计算尺常数计算
14、尺常数51三、水准测量成果整理三、水准测量成果整理(一)高差闭合差计算(一)高差闭合差计算0(闭合水准线路)(闭合水准线路)HB HA=H终终H始始(附合水准线路)(附合水准线路)无无(支水准)(支水准)支水准路线无闭合差,所以应采用往、返观测支水准路线无闭合差,所以应采用往、返观测计算闭合差:计算闭合差:8952528953A123B+2.331m1.6km+2.813m2.1km-2.244m1.7km+1.430m2.0kmHA=45.286mHB=49.579m高差闭合差计算数例高差闭合差计算数例:(图(图2-252-25)高差闭合差的允许值:高差闭合差的允许值:(L L以公里为单位)
15、以公里为单位)538954(二)(二)高差闭合差的分配高差闭合差的分配 按水准路线测段长度为比例分配高差按水准路线测段长度为比例分配高差闭合差闭合差(改正每测段的高差观测值改正每测段的高差观测值):每公里改正值每公里改正值(L为路线总长为路线总长)测段改正值(测段改正值(l i为测段长为测段长(km)(km)541 1、计算闭合差:、计算闭合差:2、检核:、检核:故其精度符合要求。故其精度符合要求。553、计算改正数、计算改正数 分配原则:分配原则:按与测段距离(或测站数)成正比,并按与测段距离(或测站数)成正比,并反其符号改正到各相应的高差上,得改正后高差反其符号改正到各相应的高差上,得改正
16、后高差。按距离:按距离:按测站数按测站数:检核:检核:检核:检核:564、计算改正后高差、计算改正后高差检核检核:5、计算高程、计算高程如:如:检核检核:否则说明高程计算有误。否则说明高程计算有误。578958水准测量成果整理数例:水准测量成果整理数例:点号点号距距 离离 (km)测得高差测得高差(m)改改 正正 值值 (m)改正后高差改正后高差(m)高高 程程 (m)BM.A 45.286 1.6+2.331 0.008+2.323 BM.1 47.609 2.1+2.813 0.011 2.802 BM.2 50.411 1.7 2.244 0.008 2.252 BM.3 48.159
17、2.0+1.430 0.010+1.420 BM.B 49.57 9 7.4+4.330-0.037+4.293 表表2-42-4582-5 2-5 水准仪的检验和校正水准仪的检验和校正水准仪的轴线:水准仪的轴线:望远镜视准轴望远镜视准轴水准管轴水准管轴纵轴纵轴圆水准轴圆水准轴8959一、一、水准仪的轴线及其应满足的条件:水准仪的轴线及其应满足的条件:59水准仪轴线的定义水准仪轴线的定义:视准轴:十字丝中心与物镜光心的连线CC1 水准管轴:经过水准管零点的切线 L L1 纵轴:仪器旋转轴 V V1 圆水准轴:经过圆 水准管球面中 心的法线 L L1896060 水准仪轴线应满足的条件水准仪轴线
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