精密水准测量.ppt

（八）观测误差的影响
精密水准测量的观测误差，主要有水准器气泡 居中的误差，照准水准标尺上分划的误差和读数误 差，这些误差都是属于偶然性质的。由于精密水准 仪有倾斜螺旋和符合水准器，并有光学测微器装置， 可以提高读数精度，同时用楔形丝照准水准标尺上 的分划线，这样可以减小照准误差，因此，这些误 差影响都可以有效地控制在很小的范围内。实验结 果分析表明，这些误差在每测站上由基辅分划所得 观测高差的平均值中的影响还不到0.lmm。
对于“前—后—后—前”的观测程序，操作步骤类 似
2.测站的记录与计算
(9)=(1)-(2) (10)=(5)-(6) (11)=(9)-(10) (12)=(11)+前站(12)
(14)=(3)+ K -(8)
(13)=(4)+ K -(7) (15)=(3)-(4) (16)=(8)-(7) (17)=(14)-(13)
第五章 Ⅵ.精密水准测量
——精密水准测量的误差来源及影响 ——精密水准测量的实施 ——精密水准测量作业的一般规定 ——精密水准测量观测 ——水准测量的概算
上一讲应掌握的内容
一、精密水准仪的特点 二、精密水准标尺的构造特点
三、精密水准仪的读数方法
四、电子数字水准仪读数基本原理 • 条形码分划影像射向CCD探测器，CCD将望远镜接收到的 光图像信息转换成电信号，并传输给信息处理器，与机内原 有的条形码本源信息进行相关处理，从而得出水准标尺上水 平视线的读数。
• i角与时间成比例地均匀变化，则可以采取改变观测程序的 方法在一定程度上来消除或削弱这种误差对观测高差的影 响。
奇数站的观测程序 后(基) -前(基)- 前(辅)- 后(辅)
偶数站的观测程序 前(基)- 后(基)- 后(辅)- 前(辅)
打伞
（五）仪器和水准标尺（尺台）垂直位移的影响
（1）仪器升降的误差 当仪器的脚架随时间而逐渐下沉时。 用后-前-前-后观测程序、作业熟练、硬路面观测误差小。
• 然后，使符合水准器气泡两端影像完全密合，转动 测微轮用楔形丝精确夹准标尺的基本分划线，读取 标尺的基本分划读数（前三位在标尺读取，后两位 在测微器读取）。
2.每站操作步骤（续）
• 旋转望远镜照准前视标尺，使符合水准气泡两端影像 精确符合，转动测微轮，用楔形丝精确夹准标尺的基 本分划线，读取标尺的基本分划和测微器读数，然后 用上丝和下丝照准标尺基本分划进行视距读数。
1、视线高出地面0.3m， 2、选择合适的天气（阴天、晚上、无风等） 3、避开不利的环境（日出后、日落前半小时、
中午、大风等）
（七）磁场对补偿式自动安平水准仪的影响
由于补偿器受到地磁场的影响，会在磁场中产生偏转，以致 使视线产生系统性变化。这种误差的基本特征是： • 与水准测量路线的方向有关，在南北方向进行水准测量时表 现出明显的系统误差，每公里可达0.7～1.4mm； • 与距离成正比地降低水准测量的传递精度； • 在东西方向没有明显的系统误差的影响； • 克服磁致误差影响较为有效的措施是改进补偿器的结构和选 用新型非磁性材料 （目前的抗磁性补偿器并不令人满意）。 在存在强的电磁场情况下，以使用精密水准器水准仪为好。
（二） 精密水准测量观测
1.测站观测程序
往测时，奇数测站照准水准标尺分划的顺序为 后视标尺的基本分划； 前视标尺的基本分划； 前视标尺的辅助分划； 后视标尺的辅助分划；
往测时，偶数测站照准水准标尺分划的顺序为 前视标尺的基本分划； 后视标尺的基本分划； 后视标尺的辅助分划； 前视标尺的辅助分划。
返测时，奇、偶数测站照准标尺的顺序分别与往测偶、 奇数测站相同。
（一）精密水准测量作业的一般规定（续）
（6）在连续各测站上安置水准仪时，应使其中两脚螺旋与 水准路线方向平行，而第三脚螺旋轮换置于路线方向的 左侧与右侧（一只手固定握着一个脚架法）。
（7）每一测段的往测与返测，其测站数均应为偶数，由往 测转向返测时，两水准标尺应互换位置，并应重新整置 仪器。在水准路线上每一测段仪器测站安排成偶数，可 以削减两水准标尺零点不等差等误差对观测高差的影响。
• 由于标尺到仪器的距离不同，条码在探测器上成像的宽窄也将不同，随 之电信号的“宽窄”也将改变，于是引起上述相关的困难。采用二维相关 法来解决，也就是根据精度要求以一定步距改变仪器内部参考信号的“宽 窄”，与探测器采集的测量信号相比较，如果没有相同的两信号，则再改 变，再进行一维相关，… • 概念：参考信号的“宽窄”与视距是对应的，故在二维相关中，一维是 视距，另一维是视线高。
二、 精密水准测量的实施
精密水准测量一般指国家一、二等水准测量， 在各项工程的不同建设阶段的高程控制测量中， 极少进行一等水准测量，故在工程测量技术规范 中，将水准测量分为二、三、四等三个等级，其 精度指标与国家水准测量的相应等级一致。
（一）精密水准测量作业的一般规定
（1）观测前30分钟，应将仪器置于露天阴影处，使仪器与外 界气温趋于一致；观测时应用测伞遮蔽阳光；迁站时应罩 以白色仪器罩。
64.9
后-前 +86.10 +86.03 +7 ?
+0.2
h +86.06
3789
后 309.31 915.78 +3
2880
前 333.69 940.19 0
90.9
后-前 -24.38 -24.41 +3
-0.2
h -24.40
3. 精密水准测量观测有关限差
一、二等水准测量限差规定如下表：
项目 等级
一、 精密水准测量的误差来源及影响
仪器误差 • 视准轴与水准轴不平行（ i角）的误差 • 水准标尺每米长度误差的影响 • 两水准标尺零点差的影响
外界因素引起的误差 • 温度变化对i角的影响 • 仪器和水准标尺（尺台或尺桩）垂直位移的影响 • 大气垂直折光的影响 • 电磁场对水准测量的影响
观测误差的影响
（4）同一测站上观测时，不得两次调焦；转动仪器的倾斜螺 旋和测微螺旋，其最后旋转方向均应为旋进，以避免倾斜 螺旋和测微器隙动差对观测成果的影响。
（5）在两相邻测站上，应按奇、偶数测站的观测程序进行观 测，对于往测奇数测站按“后前前后”、偶数测站按“前 后后前”的观测程序在相邻测站上交替进行。返测时，奇 数测站与偶数测站的观测程序与往测时相反，即奇数测站 由前视开始，偶数测站由后视开始。这样的观测程序可以 消除或减弱与时间成比例均匀变化的误差对观测高差的影 响，如i角的变化和仪器的垂直位移等影响。（人盯人法）
一等 二等
测段路线往返测 高差不符值mm
2 K
4 K
附合路线闭合差 mm
2 L 4 L
环线闭合差mm
2 F 4 F
（2）仪器距前、后视水准标尺的距离应尽量相等，其差应小 于规定的限值：二等水准测量中规定，一测站前、后视距 差应小于1.0m，前、后视距累积差应小于3m。这样，可以 消除或削弱与距离有关的各种误差对观测高差的影响，如i 角误差、地球曲率和垂直折光等影响。
（一）精密水准测量作业的一般规定（续）
（3）对气泡式水准仪，观测前应测出倾斜螺旋的置平零点， 并作标记，随着气温变化，应随时调整置平零点的位置。 对于自动安平水准仪的圆水准器，须严格置平。
（一）精密水准测量作业的一般规定（续）
（11)使用补偿式自动安平水准仪观测的操作程序与水准器水 准仪相同。观测前对圆水准器应严格检验与校正，观测时 应严格使圆水准器气泡居中。 大部分仪器有测量按钮，按动测量按钮，自动补偿器的重 力摆轻微摆动，静止后可读数。
（12）水准测量的观测工作间歇时，最好能结束在固定的水准 点上，否则，应选择两个坚稳可靠、光滑突出、便于放置 水准标尺的固定点，作为间歇点加以标记，间歇后，应对 两个间歇点的高差进行检测，检测结果如符合限差要求(对 于二等水准测量，规定检测间歇点高差之差应≤1.0mm)， 就可以从间歇点起测。若仅能选定一个固定点作为间歇点， 则在间歇后应仔细检视，确认没有发生任何位移，方可由 间歇点起测。
（2）尺台升降的误差 • 主要是发生在迁站的过程中，由原来的前视尺转为后视尺
而产生下沉，于是总使后视读数偏大，使各测站的观测高 差都偏大，成为系统性的误差影响。 • 用往返观测取平均来削弱这项误差 还要求往返观测的地面性质相同。
（六）大气垂直折光的影响
一般情况下，空气上疏下密，但当地近地面绝对吸热 （晴天）时，近地面是下疏上密，由于视线发生折射， 近地面一般来说是向上弯折。
（四）温度变化对i角的影响
• 由于温度的变化（如仪器受热的部位不同），使仪器有关 部件产生不同程度的膨胀或收缩，而引起i角的变化。
• 当太阳射向物镜或目镜端影响最大，旁射水准管一侧时， 影响较小，旁射与水准管相对的另一侧时，影响最小。
• 温度的变化对i角的影响是极其复杂的，实验结果表明，当 仪器周围的温度均匀地每变化1oC时，i角将平均变化约为 0.5″，有时甚至更大些，有时竟可达到1～2 ″。
K=60650
测 站 编 号
后 下丝 尺 上丝
后距d
前 下丝 尺 上丝
前距∑d
方尺 及
向号
标尺读数 基本分划 辅助分划
基
+K 减 辅
备考
4241
3590 1 65.1
+0.2
3545
2640
2
90.5
-0.4
3379
后 A 391.56 998.01 +5
2730 前 305.46 911.98 -2
设 i 15，要求 s对高差的影响小到可以忽略不计的程
度，如 s =0.lmm，那么前后视距之差的容许值为
(s后
s前 )
s
i
1.4m
为了顾及观测时各种外界因素的影响，所以规定，二等水
准测量前后视距差应不大于1m。为了使各种误差不致累