水准测量原理内业计算

第二章水准测量•§2.1水准测量原理•§2.2DS3型水准仪和水准测量的工具•§2.3DS3型水准仪的使用•§2.4水准测量的施测与记录•§2.5水准测量的内业计算•§2.6水准仪的检验与校正•§2.7水准测量的误差及注意事项•§2.8其他水准仪的简介原理：利用水准仪提供的水平视线，测出两地面点之间的高差。§2.1水准测量原理水准测量方法中间水准测量连续水准测量仪器高测量§2.1水准测量原理1、中间水准测量hAB=a–bhAB=后视读数-前视读数HB=HA+hAB2、连续水准测量hAB=h1+h2+h3=∑h式中：∑h——各段高差的代数和B点高程：HB=HA+hABa1a2a3b3b2b1ABh2h1h3hAB3、视线高（仪器高）测量水平视线的高程：Hi=HA+aB点的高程：HB=Hi-b3、视线高（仪器高）测量视线高（仪器高）法：用视线高程计算未知点高程的方法。Aab11b22b33Hj=Hi-bj(j=1、2、3、…n)例1：已知点A的高程为HA=52.623m，后视读数a=1.571m，前视读数b=0.685m，求B点高程。前进方向图2.1大地水准面HA+aHAAaHBhABbB根据高程测量原理：hAB=a－b=1.571－0.685=0.886mB点高程为：HB=HA+hAB=52.623＋0.886=53.509m例2：已知A点高程HA=23.518m，要测出某水平场地待定点1、2、3的高程标尺ab1b2b3读数1.5630.9531.1521.328标尺ab1b2b3读数1.5630.9531.1521.328视线高程Hi=HA+a=23.518＋1.563＝25.081m各待定点高程分别为：H1＝Hi－b1＝25.081－0.953＝24.128mH2＝Hi－b2＝25.081－1.152＝23.929mH3＝Hi－b3＝25.081－1.328＝23.753m在安置一次仪器需求出几个点的高程时，视线高法比高差法方便，因而视线高法在地形测量和施工测量中被广泛采用。例3、如果用水准测量的方法测定B点的高程，同一水平视线在A点的水准尺上的读数为2.186m，在B点水准尺上的读数为1.467m，A点的高程为220.200m，试问B点的高程是多少？根据高程测量原理：hAB=a－b=2.186－1.467=0.719mB点高程为：HB=HA+hAB=220.200＋0.719=220.919m例4．已知A点的高程HA=489.454m，A点立尺读数为1.446m，B点读数为1.129m，C点读数为2.331m，求此时仪器视线高程是多少？HB和Hc各为多少？视线高：Hi=HA+a=489.454＋1.446＝490.900mB、C两点的高程分别为：HB＝Hi－b＝25.081－0.953＝24.128mHC＝Hi－C＝25.081－1.152＝23.929m§2.2DS3型水准仪和水准测量的工具水准测量所使用的仪器和工具主要有：水准仪、水准尺、水准尺的尺垫我国按水准仪的精度级别编订的系列型号是：DS05、DS1、DS3、DS10D—大地测量仪器S—水准仪数字—表示仪器的精度，即每公里往、返测得高差中数的中误差（mm）。目镜水准管目镜圆水准器校正螺钉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2、DS3型水准仪的主要由望远镜、水准器、基座三部分组成。构造微倾螺旋准星物镜目镜微动螺旋（1）望远镜：用来瞄准远处的水准尺进行读数；由物镜、目镜、十字丝分划板、调焦透镜、调焦螺旋组成；视准轴：物镜中心与十字丝交点的连线。（2）水准器水准器的作用：整平仪器，使视准轴处于水平位置。①圆水准器作用：粗略整平结构：如图所示精度：一般为8＇~10＇/2mm（气泡中心偏离零点2mm所对的圆心角）②管水准器作用：精确整平结构：如图所示精度：一般为20″/2mm水准管的分划值：气泡中心偏离零点2mm所对的圆心角。符合水准器作用：调整水准仪观测视线处于水平状态的精密整平装置。构成：由一个管水准器和一个棱镜组构成。（3）基座轴座：承托仪器上部脚螺旋：调节脚螺旋使圆水准器气泡居中连接板：连接三脚架组成轴座脚螺旋连接板二、水准尺和尺垫1、水准尺塔尺：可以伸缩，一般全长2m、5m，用于等外水准测量。双面尺：不可伸缩，一般全长3m，用于三、四等水准测量。2、尺垫仅在转点处竖立水准尺时使用，防止点位移动和水准尺下沉。§2.3DS3型水准仪的使用一、安置仪器（1）在测站上松开三脚架架腿的固定螺旋，按需要的高度调整架腿长度，再拧紧固定螺旋，张开三脚架将架腿踩实，并使三脚架架头大致水平。（2）从仪器箱中取出水准仪，用连接螺旋将水准仪固定在三脚架架头上。二、粗略整平通过调节脚螺旋使圆水准器气泡居中。三、瞄准水准尺（1）目镜调焦转动目镜对光螺旋，使十字丝成像清晰。（2）初步瞄准通过望远镜筒上方的照门和准星瞄准水准尺，旋紧制动螺旋。转动照准部使准星、照门、目标（尺）共一线，然后制动望远镜。水准尺（3）物镜调焦转动物镜对光螺旋，使水准尺的成像清晰。（4）精确瞄准转动微动螺旋，使十字丝的竖丝瞄准水准尺边缘或中央。（5）消除视差视差的定义：消除视差的方法是仔细地转动物镜对光螺旋，直至尺像与十字丝平面重合。四、精确整平转动微倾螺旋，使气泡两端的影像严密吻合,此时水准管气泡居中，视线即为水平视线转动微倾螺旋使符合水准管气泡符合，即成U形。五、读数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。注意：读数前必须精平，精平后立即读数。图形：水准仪读数实例水准仪读数实例6.2521.4770.725bca§2.4水准测量的施测与记录§2.4.1、水准点用于水准测量而设有固定标志的高程基准点，称为水准点，记为BM。水准点有永久性水准点和临时性水准点两种。国家等级永久性水准点国家等级永久性水准点建筑工地上的永久性水准点（2）临时性水准点几个基本概念：1、测站：水准仪及尺子所摆设的位置称为测站，这种摆设测站所进行的水准测量工作，称为测站观测。hAB是一次测站的高差观测值。2、水准路线：连续若干测站水准测量工作构成的高差观测路线，称为水准路线。3、视距：水准仪到立尺点的水平距离。§2.4.2水准路线的布设形式（1）．附合水准路线从已知高程水准点出发，沿待定高程的水准点进行测量，最后附合到另一已知高程水准点的水准路线，称附合水准路线。如图2-20BMABMBh1h2h3h4123图2-20附合水准路线（2）、闭合水准路线从已知高程水准点出发，沿各待定高程点进行水准测量，最后又回到原出发点的环形路线，称为闭合水准路线。§2.4.2水准路线的布设形式BMAh1h2h3h4h51234（3）、支水准路线从已知高程水准点出发，沿待定高程水准点进行水准测量，既不闭合又不附合的水准路线，称为支水准路线。支水准路线要进行往返测量.§2.4.2水准路线的布设形式BMA123一、一个测站的水准测量工作ABab1、安置仪器于AB之间，立尺于A、B点上；2、粗略整平；3、瞄准A尺，精平、读数a，记录1.568m；4、瞄准B尺，精平、读数b，记录1.471m；§2.4.3水准测量的方法§2.4.3水准测量的方法一、一个测站的水准测量工作5、计算：hAB=a–b=1.568-1.471=0.115m即B点比A点高0.115m。hBA=–hAB=–0.115m，即A点比B点低0.115m。ABab当已知高程的水准点距欲测定高程点较远或高差较大时，不能安置一次仪器即可测得两点间的高差。这时需要在两点间加设若干个立尺点，分段设站，连续进行观测。提出问题：解决方法：加设的这些立尺点并不需要测定其高程，它们只起传递高程的作用，故称之为转点，用TP（TurningPoint）表示。二、水准测量实施方法例：注意：为保证高程传递的准确性，在相邻测站的观测过程中，必须使转点保持稳定（高程不变）。ATP1TP2TP32.142B1.2580.9281.2351.6641.4311.6722.074ⅠⅡⅣⅢHA=123.446mHB大地水准面前进方向测站点号水准尺读数后视（a）前视（b）高差（m）高程（m）备注ⅣⅢⅡⅠATP1TP1TP2TP2TP3TP3B2.1421.2580.9281.2351.6641.4311.6722.074计算检核Σ测站点号水准尺读数后视（a）前视（b）高差（m）高程（m）备注∑a－∑b123.446水准测量手簿已知测站点号水准尺读数后视（a）前视（b）高差（m）高程（m）备注ⅣⅢⅡⅠATP1TP1TP2TP2TP3TP3B2.1421.258+0.8840.9281.235-0.3071.6641.431+0.2331.6722.074-0.402计算检核Σ6.4065.998测站点号水准尺读数后视（a）前视（b）高差（m）高程（m）备注∑a－∑b＝0.4080.4080.408123.446123.854水准测量手簿已知（一）、计算检核目的：检核计算高差和高程计算是否正确。检核条件：如上表所示：ABHHhbamba408.0)998.5406.6（mh408.0mHHAB408.0446.123854.123等式条件成立，说明计算正确。§2.4.4数据检核（二）、测站检核1、双面尺法目的：保证前后视读数的正确。采用黑红面的水准尺，利用双面的零点差检核观测质量。双面尺法：是仪器高度保持不变，分别对尺子的黑面、红面进行观测。观测程序：后、后、前、前（黑、红、黑、红）黑红高差：相差100mmababhabhab1()2hhh双面尺法观测记录实例测站编号后视尺下丝前视尺下丝方向及尺号标尺读数黑+K-红高差中数备注上丝上丝后视距前视距黑面红面视距差d∑d(1)(4)后（3）（14）记录计算检核说明(2)(5)前（6）（13）(9)(10)后-前（15）（16）（18）(11)(12)11.5740.735后NO.51.386.170NO.5K=4.787NO.6K=4.6871.1930.367前NO.60.555.24-138.136.8后-前0.830.9310.8331.31.322.2252.302后NO.51.936.6201.6421.715前NO.62.016.8-158.358.7后-前-0.1-0.21-0.07-0.40.92、变动仪器高法在同一测站上变动仪器高（10cm左右），两次测出高差；等外水准测量其差值|Δh|≤6mm，取其平均值作为最后结果。双仪高法a→←ba′→←b′1()2hhh（三）、成果检核水准测量时，一般将已知水准点和待测水准点组成一条水准路线；计算检核只能发现每页计算是否有误；在水准测量的施测过程中,测站检核只能检核一个测站上是否存在错误或误差是否超限；对一条水准路线来讲必须进行成果检核。§2.5水准测量的内业计算目地：根据水准路线上已知水准点的高程和各测段高差，求出待定水准点的高程。测站：水准仪及尺子所摆设的位置称为测站。水准路线：连续若干测站水准测量工作构成的高差观测路线。视距：水准仪到立尺点的水平距离。2.5.1闭合水准路线成果计算如图BMA为水准点，高程为42.372m，1、2、3点为待定高程点。将有关数据个观测数据填入表内相应栏目内。BMA123h1=1.274h2=-3.349h3=-2.482h4=4.6166站10站8站12站水准测量成果计算表测量编号点名测站数观测高差/m改正数/m改正后高差/m高程/m备注1BMA61.274水准点1210-3.349238-2.48234124.616BMA水准点∑360.059计算检核(一)计算高差闭合差闭合差：观测值与理论值的差值。高差闭合差：就是高差的观测值与理论值之差；用fh表示，即：fh=观测值-理论值观测值：∑h测=h1+h2+…+hn理论值：∑h理=0即fh=∑h测(二)高差闭合差的容许值限差：《规范》规定的的高差闭合差的允许值；用fh允或fh容表示。等外水准测量要求：平地：fh容≤±4