水準測量原理和方法課件

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1、Click to edit Master title style,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,11/7/2009,#,單擊此處編輯母版標題樣式,單擊此處編輯母版文本樣式,第二級,第三級,第四級,第五級,*,*,*,水準測量,第 三 講,本 次 授 課,目的和要求,本次授課的重,點與難點分析,水準測量方法,水準成果計算,水準儀的檢驗與校正,水準測量誤差分析,水準測量方法,水準儀滿足的條件,水準測量,3.4,水準測量方法,水準點,為了統(tǒng)一全國高程系統(tǒng)和滿足科研、

2、測圖、國家建設的需要，測繪部門在全國各地埋設了許多固定的測量標志，并用水準測量的方法測定了它們的高程，這些標志稱為,水準點,（,Bench Mark,），常用,BM,表示。水準點有,:,永久點,臨時點,水準測量,3.4.2,水準測量的方法,連續(xù)水準測量原因：,當高程待定點離開已知點較遠或高差較大時，僅安置一次儀器進行一個測站的工作就不能測出兩點之間的高差。這時需要在兩點間加設若干個臨時立尺點，分段連續(xù)多次安置儀器來求得兩點間的高差。這些臨時加設的立尺點是作為傳遞高程用的，稱為,轉(zhuǎn)點,，一般用符號,TP,表示。,水準測量,A,P,前進方向,h,AP,=,h,1+,h,2+,h,3,H,p,H,A

3、,h,AP,連續(xù)水準測量模擬,h,1,h,2,h,3,h,AP,水準測量,在第一測站上的觀測程序為：,安置儀器，使圓水準器氣泡居中；,照準后視,(A,點,),尺，并轉(zhuǎn)動微傾螺旋使水準管氣泡精確居中，用中絲讀后視尺讀數(shù),a1=2.036,。記錄員復誦后記入手簿。,照準前視（即轉(zhuǎn)點,TP1,）尺，精平，讀前視尺讀數(shù),b1=1.547,。記錄員復誦后記入手簿，并計算出,A,點與轉(zhuǎn)點,TP1,之間的高差：,h1,2.036-1.547=,0.489,填入高差欄。水準測量手薄見表,觀測要求,（,1,）,水準儀安置在離前、后視距離大致相等之處。,（,2,）為及時發(fā)現(xiàn)錯誤，通常采用“兩次儀器高法”或“雙面尺

4、法”。,兩次儀器高法：高差之差,h,-h,5mm,水準測量,水準測量,BMA,B,2.036,1.118,TP1,H,1,=+0.918,0.869,TP2,h,1,=-0.318,1.187,TP3,1.495,H,1,=+0.417,1.078,1.256,h,1,=-0.575,1.831,前進方向,測站,測點,水準尺讀數(shù),高差（,m,）,高程（,m,）,備注,后視（,a,）,前視（,b,）,-,BMATP1,2.036,1.118,0.918,27.354,TP1TP2,0.869,1.187,0.318,TP2TP3,1.495,1.078,0.417,TP3B,1.256,1.83

5、1,0.575,27.796,計算檢核,5.656,5.214,5.214,1.335,0.893,0.893,27.849,27.354,0.442,0.442,0.442,水準測量,水準測量,水準測量注意事項,由于測量誤差是不可避免的，我們無法完全消除其影響。但是可采取一定的措施減弱其影響，以提高測量成果的精度。同時應絕對避免在測量成果中存在錯誤，因此在進行水準測量時，應注意以下各點：,、觀測前對所用儀器和工具，必須認真進行檢驗和校正。,、在野外測量過程中，水準儀及水準尺應盡量安置在堅實的地面上。三腳架和尺墊要踩實，以防儀器和尺子下沉。,、前、后視距離應盡量相等，以消除視準軸不平行水準管軸

6、的誤差和地球曲率與大氣折光的影響。,水準測量,、前、后視距離不宜太長，一般不要超過,100m,。視線高度應使上、中、下三絲都能在水準尺上讀數(shù)以減少大氣折光影響。,、水準尺必須扶直不得傾斜。使用過程中，要經(jīng)常檢查和清除尺底泥土。塔尺銜接處要卡住，防止二、三節(jié)塔尺下滑。,、讀完數(shù)后應再次檢查氣泡是否仍然吻合，否則應重讀。,、記錄員要復誦讀數(shù)，以便核對。記錄要整潔、清楚端正。如果有錯，不能用橡皮擦去而應在改正處劃一橫，在旁邊注上改正后的數(shù)字。,、在烈日下作業(yè)要撐傘遮住陽光避免氣泡因受熱不均而影響其穩(wěn)定性。,水準測量,水準測量的檢核方法,1,測站檢核,為了確保觀測高差正確無誤，須對各測站的觀測高差進行

7、檢核，這種檢核稱為測站檢核。常用的檢核方法有兩次儀器高法和雙面尺法兩種：,兩次儀器高法,兩次儀器高法是在同一測站上用兩次不同的儀器高度，兩次測定高差。即測得第一次高差后，改變儀器高度約,10cm,以上，再次測定高差。若兩次測得的高差之差未超過,5mm,，則取其平均值作為該測站的觀測高差。否則需重測。,雙面尺法,雙面尺法是在一測站上，儀器高度不變，分別用雙面水準尺的黑面和紅面兩次測定高差。若兩次測得高差之差未超過,5mm,，則取其平均值作為該測站的高差。否則需要重測。,水準測量,兩次儀器高法：,立尺，尺中間安置水準儀，粗平,照準后視尺，精平，讀數(shù),照準前視尺，精平，讀數(shù),計算高差,變動儀器高（升

8、或降大于,10cm,）再觀測,高差互差不大于,5mm,時，取平均值,水準測量,雙面尺法（黑面、紅面）：,用雙面尺，每尺均讀黑、紅面讀數(shù),立尺，尺中間安置水準儀，粗平,瞄準,后,視尺,黑,面，精平，讀數(shù),瞄準,前,視尺,黑,面，精平，讀數(shù),瞄準,前,視尺,紅,面，精平，讀數(shù),瞄準,后,視尺,紅,面，精平，讀數(shù),黑面：以零開始刻劃,紅面：一尺從,4687,開始刻劃，另一尺從,4787,開始,紅黑面計算高差理論上相差,0.1m,水準測量,2.,路線檢核,雖然每一測站都進行了檢核，但一條水準路線是否有錯還是沒有保證。例如，在前、后視某一轉(zhuǎn)點時，水準尺未放在同一點上，利用該轉(zhuǎn)點計算的相鄰兩站的高差雖然精

9、度符合要求，但這一條水準路線卻含有錯誤，因此必須進行路線檢核。水準路線檢核方法一般有以下三種：,附合水準路線,水準路線從已知水準點,BM1,（起始點）出發(fā)，沿著待定點進行水準測量，最后測到已知水準點,BM2,（終點），這樣的水準路線稱為附合水準路線。,h,理,H,終一,H,始,(4),實測的高差與已知高差一般不可能完全相等，其差值稱為高差閉合差,fh:,(5),水準測量,閉合水準路線,由,BM5,出發(fā)，沿環(huán)線進行水準測量，最后回到原水準點,BM5,上，稱為閉合水準路線。,路線上各點之間高差的代數(shù)和應等于零，即：,h,理,0 (6),如不等于零，則高差閉合差為：,(7),支水準路線,由一水準點,

10、BM8,出發(fā)，既不附合到其他水準點上，也不自行閉合，稱為支水準路線,支水準路線要進行往返觀測，往測高差與返測高差觀測值的代數(shù)和,h,往,+h,返理論上應為零。如不等于零，則高差閉合差為：,(8),水準測量,3.5,水準測量的成果計算,水準測量的精度要求,建筑工程中對水準測量的精度要求，一般規(guī)定為：,平地,(mm)(2.12),山地,(mm)(2.13),式中,f,h,容為高差閉合差的容許值；,L,為水準路線長度，以,km,為單位；,n,為水準路線測站數(shù)。當?shù)匦纹鸱^大，每,1km,水準路線超過,16,個測站時按山地計算容許閉合差。,水準測量,水準測量成果計算,計算步驟如下（以附合水準路線為例）

11、：,計算實測高差之和,h,測與理論高差,h,理,H,終一,H,始,計算高差閉合差,計算容許閉合差,fh,容,=12n,如果,fh=fh,容，則其精度符合要求，可做下一步計算。,計算高差改正數(shù)高差閉合差的調(diào)整方法和原則：按,與測站數(shù)或與距離成正比,的分配原則，改正數(shù)的符號與閉合差的符號相反。每一測站的改正數(shù)為：各測段的改正數(shù)為：,檢核,v=-fh,水準測量,計算改正后高差,h,改各測段觀測高差,hi,分別加上相應的改正數(shù)后,vi,，即得改正后高差：,h1,改,=h1+v1h2,改,=h2+v2,hi,改,=hi+vi,改正后的高差代數(shù)和，應等于高差的理論值，即：,h,總,=h,理如不相等，說明計

12、算中有錯誤存在。,水準測量,待定點高程計算,測段起點高程加測段改正后高差，即得測段終點高程，以此類推。最后推出的終點高程應與該點的已知高程相等。即：,H1=HA+h1,總,H2=H1+h2,總,HA,（算）,=HA(,已知,),計算中應注意各項檢核的正確性。,水準測量,對于閉合水準路線計算步驟類似于附合水準路線，以下例說明其計算步驟：,計算步驟如下：,點號,測站,ni,（站）,實測高差,hi(m),高差改正數(shù),vi,（,m,）,改正后高差,h,改,(m),高程,H(m),備注,BMA,11,1.352,0.006,1.346,51.732,已知點,1,8,2.158,0.004,2.162,5

13、0.386,2,6,2.574,0.003,2.577,52.548,3,7,3.397,0.004,3.393,55.125,BMA,51.732,已知點,32,0.017,0.017,0,計算實測高差之和,h,測,=-0.017m,理論高差,h,理,0,計算高差閉合差,=-0.017m,計算容許閉合差,fh,容,=12n=1232=68mm,因為,fh=fh,容，故其精度符合要求，可做下一步計算。,水準測量,計算高差改正數(shù)高差閉合差的調(diào)整方法和原則與符合水準路線的方法一樣。本例各測段改正數(shù),vi,計算如下：,v1=-(fh/n)n1=-(-17/32)11=6mmv2=-(fh/n)n2=

14、-(-17/32)8=4mm,檢核,v=-fh=0.017m,點號,測站,ni,（站）,實測高差,hi(m),高差改正數(shù),vi,（,m,）,改正后高差,h,改,(m),高程,H(m),備注,BMA,11,1.352,0.006,1.346,51.732,已知點,1,8,2.158,0.004,2.162,50.386,2,6,2.574,0.003,2.577,52.548,3,7,3.397,0.004,3.393,55.125,BMA,51.732,已知點,32,0.017,0.017,0,水準測量,計算改正后高差,h,改各測段觀測高差,hi,分別加上相應的改正數(shù)后,vi,，即得改正后高差

15、：,h1,改,=h1+v1,=-1.352+0.006=-1.346m,h2,改,=h2+v2,=2.158+0.004=2.162m,hi,改,=hi+vi,改正后的高差代數(shù)和，應等于高差的理論值,0,，即：,h,總,=0,如不相等，說明計算中有錯誤存在。,點號,測站,ni,（站）,實測高差,hi(m),高差改正數(shù),vi,（,m,）,改正后高差,h,改,(m),高程,H(m),備注,BMA,11,1.352,0.006,1.346,51.732,已知點,1,8,2.158,0.004,2.162,50.386,2,6,2.574,0.003,2.577,52.548,3,7,3.397,0.

16、004,3.393,55.125,BMA,51.732,已知點,32,0.017,0.017,0,水準測量,待定點高程計算測段起點高程加測段改正后高差，即得測段終點高程，以此類推。最后推出的終點高程應與起始點的高程相等。即：,H1=HA+h1,總,=51.732-1.346=50.386mH2=H1+h2,總,=50.386+2.162=52.548m HA,（算）,=HA(,已知,)=51.732m,計算中應注意各項檢核的正確性。,點號,測站,ni,（站）,實測高差,hi(m),高差改正數(shù),vi,（,m,）,改正后高差,h,改,(m),高程,H(m),備注,BMA,11,1.352,0.006,1.346,51.732,已知點,1,8,2.158,0.004,2.162,50.386,2,6,2.574,0.003,2.577,52.548,3,7,3.397,0.004,3.393,55.125,BMA,51.732,已知點,32,0.017,0.017,0,水準測量,3.6,水準儀的檢驗與校正,水準儀應滿足的幾何條件,為了保證儀器提供一條水平視線，水準儀的四條主要軸線：望遠鏡視準