测量学水准测量教程PPT课件

5239 +0.932
-0.2
-0.2
高
K+黑
差
减红
中
数
(10)
(9)
(11)
(18)
0
-1
+1
+0.8325
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四、精密水准测量 精密水准测量一般指国家一、二等水准测量。在两相邻
测站上，应按奇、偶数测站的观测顺序进行观测：
（1）往测：奇数站为后—前—前—后； 偶数站为前—后—后—前。
A 1.6km
+2.813m
1
2
2.1km
-2.244m 1.7km
HB=49.579m +1.430m
3
2.0km
B
（二）高差闭合差的分配
vo
fh L
37 7.4
5(m m/ km)
vi vo li
（三）计算高差改正值及高程
v1 vo l1 5*1.6 8(m m) v2 vo l2 5*2.1 11(m m) v3 vo l3 5*1.7 8(m m) v4 vo l4 5*2.0 10(m m)
§2.3 水准测量的外业施 测
水准测量的等级分为： 一、二等水准测量—科学研究、提供高程起算数据 三、四等水准测量—工程建设、提供高程起算数据 等外水准测量（普通水准、图根水准）—工程建设、测图等 精度由高到低
一、水准点与水准路线 1.水准点 用水准测量的方法测定的高程控制点。 Bench Mark, 常用BM, 或 B.M.表示 分为：① 永久性 混凝土加半球形金属标志 ② 临时性 大木桩加半球形状的铁钉 水准点编号：如BM.A，并作“点之计”
Sb )
消减方法： A：校核仪器，减少残差(<20)″ B：前后视距离尽可能相等
Sa Sb时，
hAB 0
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2.水准尺误差 水准尺刻划不准确，尺长变化、弯曲等，会影响水
准测量的精度。
消减方法： A：使用前进行检验 B：一测段中使测站数为偶数以消除零点差 C：平时加强保护，注意放置方式
-2.244m 1.7km
HB=49.579m +1.430m
3
2.0km
B
h理 HB H A 49.579 45.286 4.293(m) fh h (HB H A) 4.330 4.293 0.037(m)
fh容 40 L 40 7.4 109(mm)
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HA=45.286m +2.331m
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（2）水准器： A：圆水准器：粗平，圆水准器轴 B：管水准器：精平，水准管轴 C：符合水准器：抛物线，提高观察精度 D：水准管分划值：相邻两分划线间弧长(2mm)所对的圆心
角 （3）基座
•S
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3.自动安平水准仪 （1）补偿方法 水平光线偏转到十字丝交点，或十字丝交点偏转到水平 （2）补偿器 吊挂光学器件，阻尼平衡（空气阻尼、磁阻尼）
2 水准测量
引子： 基本观测元素：
高差：h 角度：β，α 距离：D
测定地面点高程的工作，称为高程测量。
高程测量方法：
①水准测量－水准仪
高
②三角高程测量－经纬仪、全站仪 中
③ GPS高程测量－GPS接收机
中
④气压高程测量－海拔仪
低
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§2.1 水准测量的原理
一、 原理 根据已知点高程 ，利用水准仪提 供的水平视线， 测量已知点和未 知点间的高差， 从而推算出未知 点的高程。
hi ai bi
hAB ai bi hi
概念： 1)测点；2）转点；3）测站；4）测段；5)路线
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2.观测程序
3.记录计算 (见表) A：表格化，依规定表格填写；
B：要求字迹清晰、工整、干净； C：边记边算、正确无误； 4. 校核方法【为什么要校核？】
（1） 测站校核
测高差，算高程
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二、 高差测量 后视点（尺、读数） 前视点（尺、读数） 高差h=后视读数a-前视读数b
三、 高程计算 1.高差法：
H B H A hAB H A a b
2.视线高法：
HB H A a b (H A a) b Hi b
1. hAB>0， hAB=0， hAB<0， A，B哪点高？ 2. hAB与hBA的关系
等级
仪器 类型
三等 DS3
标准视 线长度
75m
后前视 后前视距 黑红面 黑红面所测 检测间歇点 距差 差累计 读数差 高差之差 高差之差
3.0m 6.0m 2.0mm 3.0mm
3.0mm
四等 DS3 100m 5.0m 10.0m 3.0mm 5.0mm
5.0mm
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三、四等水准测量的观测手簿：
+2.813
-11
-2.802
BM.2
50.411
1.7
-1.244
-8
-2.252
BM.3
48.159
2.0
+1.430
-10
+1.420
BM.B
49.579
Σ
7.4
+4.330
-37
+4.293
h理 HB H A 49.579 45.286 4.293(m) fh h (HB H A) 4.330 4.293 0.037(m)
路线名称：
高程误差平差表
计算者：
检查者：
№：
计算日期：
.
点号
距离 (测站数)
实测高差 （m）
改正数 （m）
改后高差 （m）
点之高程 （m）
备注
∑ 辅助计算
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算例：附合水准路线成果处理（按距离计算）
HA=45.286m +2.331m
A 1.6km
+2.813m
1
2
2.1km
（一）高差闭合差计算
（1）圆水准器轴应平行于仪器竖轴，即 L'L' VV
（2）十字丝横丝应垂直于仪器竖轴。
（3）水准管轴应平行于视准轴，即
LL CC
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h'AB a' b'
(a xa ) (b xb )
(a b) ( xa xb )
b
hAB hAB
a
hAB 页/共39页
（普通水准尺）
水准尺的分划不是 线划式而是区格式的。 区格的边缘是分划的 位置，区格内的小数 即毫米“估读”。
区格式分划便于从
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水准尺读数
a
b 0.725 d
b
6.252
c
a
1.533
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四、水准仪基本操作
1、安置
高度、角度适中，架头大致水平，仪器安全 连接
h'i hi测 vi
H前＝H后＋h'i
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算例：附合水准路线成果处理（按距离计算）
点号 距 离 测 得 高 差 改 正 值 改 正 后 高 高 程
（km ） （ m ） （ mm ） 差（m） （ m ）
BM.A
45.286
1.6
+2.331
-8
+2.323
BM.1
47.609
2.1
f h容 n ――多用于丘岭山区
其中，L为路线长度(以km记)；n为测站数，支路线以单程计， 若测量结果小于限差，则合格 。
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三、国家三、四等水准测 量 一测站上测量顺序为：
1. 照准后视标尺黑面，进行视距丝、中丝读数； 2. 照准前视标尺黑面，进行中丝、视距丝读数； 3. 照准前视标尺红面，进行中丝读数； 4. 照准后视标尺红面，进行中丝读数； 即“后前前后”（黑、黑、红、红） 四等观测顺序也可为“后后前前”（黑、红、黑、红）。
水准尺读数(m) 测站 点号
后视(a) 前视(b)
高差(m)
＋
－
12
3
A 0.676 1
TP1
2
TP1
1.265
TP2
3
TP2
0.843
TP3
4
TP3
1.002
B
4 0.343 0.692 0.424 1.411
5 0.333 0.573 0.419
6 0.409
3.786 2.870
+1.325 -0.409
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三
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2.水准路线 水准测量所经过的路线 分为： 单一路线和水准网 单一路线分为： 1）闭合水准路线；2）附合水准路线；3）支水准路线。
C
水准网（结点水准路线）：
由若干条单一水准路线相
互连接成网状的形式。
1 A
3
E
4
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D
2
B
二、普通水准测 量1 . 测 量 原 理 ： 两 点 高 差 较 大 或 两 点 距 离 较 远 时 ， 多 站 观 测
2、粗平
1）圆水准器,脚螺旋整平； 2）技巧
3、照准 4、精平 5、读数
1）目镜调焦；2）粗略照准; 3）物镜调焦；4） 消除视差; 5）精确照准
1）管水准器；2）抛物线对齐；3）技巧 1）先小后大，读4位；2）读后检查气泡精平
“爱护仪器就象爱护自己的眼睛一样” “抱着仪器就象抱着自己的孩子一样”
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后 下丝 前 下丝
测 站 编
尺 上丝 尺 上丝 方向即 后距 前距 尺号
号 视距差d ∑d
(1)
(5)
后
标尺读数
黑面 (3)
红面 (8)
(2)
(6)
前
(4)
(7)
(12)
(13) 后-前
(16)
(17)
(14)
(15)
1571
0739 后
1384
6171
1197 1
37.4
0363 前
0551
37.6 后-前 +0.833
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4.光学测微器水准仪和电子水准仪 一、二等水准测量、变形监测使用
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二、水准尺
1）作用：用于读数 2）分类：塔尺(3-5m)(木质、铝合金)
直尺(3m)(木质、铟钢) 3）刻划：最小刻划为0.5cm,1cm。
读数方法如下：
1.265米
12
三、尺垫
防止尺子下沉，便 于尺子转动
计算校核
+0.916
+0.916
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高程(m)
备 注
7
8
49.872
HA
50.788
HB
+0.916
（2） 路线校核 A 高差闭合差的计算
闭合路线： 附合路线： 支路线：
fh h测 h理
fh h测
fh h测 (H终 H始 )
fh | h往 | | h返 |
B 容许闭合差的计算 f h容 40 L ――多用于平坦地区
常见水准仪
2.构造： 由望远镜、水准器和基座三部分组成
演示
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目镜 微倾螺旋
物镜调焦螺旋
准星
物镜
脚螺旋
左右微动 螺旋
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水平制动 螺旋
目镜
物镜
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（1）望远镜： A：组成：凸，凹，凸 B：成象原理：放大的倒（正）象 C：十字丝分划板 D：视准轴：物镜光心与十字丝交点的连线
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二、观测误差（人差） 1.整平误差 2.调焦误差 3.读数误差 4.水准尺倾斜误差
三、外界条件
1.地球曲率与大气折光
D 球气差： f .
A.错用上下丝 B.没有精平 C.再次粗平 D.读错记错
一、仪器误差 1.视准轴与水准管轴不平行的误差 （i角）
x S tgi i S
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水准仪应满足的几何条件
水准仪主要有四条轴 线：视准轴CC、水准管
轴LL、圆水准器轴L’L’和 仪器竖轴VV，如图所示。
为了保证水准仪能够提 供水平视线，其主要轴 线之间应满足以下几何 条件：
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当两点高差较大或两点距离较远时，多站观测
hi ai bi hAB ai bi hi HB H A hAB
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§2.2 水准仪与水准尺
一、 水准仪 1.型号
微倾水准仪：DS05，DS1，DS3，DS10 自动安平水准仪：DSZ3 电子水准仪：NA2002
（2）返测：奇数站为前—后—后—前； 偶数站为后—前—前—后。
在一测段的水准测量路线上，测站数应为偶数。每一测段 的水准路线应进行往测与返测，且应分别在上午和下午观测。 记录计算方法与三、四等相似。
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§ 2.4 水准测量内业计算
一、 高差闭合差计算【同学回忆】
二、 容许闭合差计算 【同学回忆】
A：双仪高法：两次仪高差 （±10cm）
h1=a1-b1 h2=a2-b2 △h=|h1-h2|≤5mm h=(h1+h2)/2
B：双面尺法：鸳鸯尺 （4687/4787）
H黑=a黑-b黑 H红=a红-b红±100 △h=|h黑-h红|≤5mm h=(h黑+h红)/2
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水准测量观测手簿
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fh容 40 L 109(mm)
支水准路线高差闭合差的调整
支水准路线闭合差的调整：取往测和返测高差绝对值 的平均值作为两点的高差值，其符号与往测相同；然后根 据起点高程以各段平均高差推算各测点的高程。
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§ 2.5 水准测量误差分析 错误分析： 水准仪应满足的几何条件→
三、 高差闭合差分配
A 分配原则：将高差闭合差反符号与距离（或测站数）
成正比分配给各测段。
B 分配方法：vi
fh n
ni
；或
vi
fh L
Li
C 计算要求：计算至mm，凑整，满足v fh
注：余数调整
四、 高程计算
A 计算改正后高差： h'i hi测 vi
B 计算高程：
H前＝H后＋h'i
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