高程控制测量最终

2.2 DS3水准仪和水准测量的工具
一、水准仪的构造 （一）望远镜 望远镜是构成水平视线，瞄准目标并对水准尺进行读数 的主要部件。主要有物镜、对光透镜、十字丝网和目镜 构成。 各部作用： 物镜 成缩小倒立实像； 对光透镜 使像落在十字丝分划板上； 十字丝 对准目标，读取水准尺上读数； 目镜 是使十字丝网目标清晰，目镜对光螺旋调节十 字丝清晰度； 十字丝分划板构造：由纵丝、横丝、中丝组成。 十字丝交点与物镜光心的连线，称为望远镜的视准轴。
Wh p 0.05 D m
2

式中
D —— 各边的水平距离，km。
当 Wh 不超过 Whp 时，按与边长成正比原则，将 Wh 反符 号分配到个高差之中，然后用改正后的高差，从起算点推 算各点高程。
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2.6
地球曲率和大气折光对高差的影响
N
由于大气折光造成瞄准目标光线为曲线，从图中可看出： 设地球曲率影响 的改正，称球差改 正c，其值从第1章
2.7附合水准路线测量（案例教学）
附合水准路线的计算 下图是一附合水准路线等外水准测量示意图， A、B为已知高程的水准点，1、2、3为待定高程的 水准点，h1、h2、h3和h4为各测段观测高差，n1、n2、 n3和n4为各测段测站数，L1、L2、L3和L4为各测段 长度。现已知HA＝65.376m，HB＝68.623m，各测 段站数、长度及高差均注于图中。
方法：1.双面尺法 3.双仪回法
（△h≤5mm）
2.双仪器高法 （△h≤5mm） 设变仪高约10cm
（△h≤5mm）
如两次测的高差之差超过5mm，需重测。
四、水准测量成果计算 成果计算时，要先检查野外观测手薄，计算各 点间高差，经检核无误，计算高差闭合差。若符合 精度要求，调整闭合差，最后求出各点的高程。 （一）、水准测量精度要求： fh容=±40 （mm） 平地 fh容=±12 （mm） 山地 其中：L—km，水准路线长 n—测站数 ∑n／∑L>16站时，用山地公式。 如设计单位根据工程性质有具体要求，应按精度要 求施测。
3.0 5.0 6.0 10.0 2.0 3.0
红黑面高差之 差(mm)
3.0 5.0
三等 四等
60 80
红黑双面水准尺
一对双面水准尺，红面起点一根为4.687m，另一根为4.787m。
NO.1
4687
NO.2
4787
三、四等水准测量观测手簿
测 站 点号 编 号 下丝 前 下丝 方 上丝 尺 上丝 向 前视距 及 后视距离 尺 离 前后视距差 累计差 号 后 尺
BMA
h1＝＋1.575m n1＝8 L1＝1.0km
1
h2＝＋2.036m n2＝12 L2＝1.2km
2
h3＝－1.742m n3＝14 L3＝1.4km
3 h4＝＋1.446m
n4＝16 L4＝2.2km
BMB
图
附合水准路线示意图
1．填写观测数据和已知数据
点号 距离 /km 2 1.0 1.2 测站 数 3 8 12 14 实测高差 /m 4 ＋1.575 ＋2.036 －1.742 改正数 /mm 5 －12 －14 －16 改正后高差 /m 6 ＋1.563 ＋2.022 68.961 1.4 －1.758 67.203 2.2
学习目标
正确识读工程图纸，准确从中获取相关信息 根据工程类型制定高程控制网的方案，并分 析实施的可行性 水准路线的布设、施测、计算与分析
2.1水准测量原理
前进方向 b hAB Hi HA 大地水准面 HB
a A
B
图2-1 水准测量原理
H B H A hAB hAB a b 高差法： 设水准测量是由A向B进行的，则A点为后视点，A点尺上 的读数a称为后视读数；B点为前视点，B点尺上的读数b称 为前视读数。因此，高差等于后视读数减去前视读数。
2.4
三、四等水准测量
1、国家高程控制网的加密 2、小地区的首级高程控 制
1.主要服务方面
2.施测方法和要求 (1)使用DS3水准仪，红黑双面水准尺施测 (2)观测程序为：后(黑) 前(黑) 前(红) 后(红) (3)限差要求(三、四等水准测量限差)
等级 视线长度(m)
前后视距差 前后视距累计 红黑面读数差 (m) 差(m) (mm)
3.水准测量的检核
(1)计算检核
前 后 视 距 差 前 后 视 距 累 计 差 同 一 水 准 尺 黑 红 面 读 差 数
(2)测站检核：黑、红面高差之差的计算 (3)路线检核：水准路线闭合差的计算
2.5．三角高程测量原理
三角高程测量是根据两点间的水平距离和垂直角， 计算两点间的高差。
度要求，必须布设某种形式的水准路线，利用一
定的条件来检验所测成果的正确性。一般有以下
三种形式：
1.闭合水准路线：检验条件∑h理=0
2.附合水准路线：检验条件∑h理=HB-HA
3.支水准路线：检验条件∑h往理=∑h返理
三、水准测量的测站检验方法：
目的：防止在测站上出现问题，过程控制
依据：“边工作边校核”
二、调焦与照准 1.目镜调焦（使十字丝成像清晰） 2.粗略照准（照门和准星连线对准水准尺） 3.物镜调焦（使水准尺的像最清晰） 4. 精确照准（十字丝纵丝照准水准尺边缘或中央） 5.消除视差：反复仔细调节物镜、目镜调焦螺旋， 直至尺像与十字丝分划板平面重合。
三、精平与读数 轻动微倾螺旋，使气泡两端的像重合（注意： 旋转方向与左半侧气泡投影像的移动方向一致）， 立即根据中丝读取读数。读至毫米，一般读四位 数。读完后在检查气泡是否居中，如不居中，应 再次精平，重新读数。
-0.0745
测站的计算与检核
① 视距部分： 后视距离(9)＝(1)－(2) 前视距离(10)＝(4)－(5) 前、后视距差(11)＝(9)－(10) 前、后视距累积差(12)＝本站(11)十前站(12)
②高差部分： 黑面所测高差(15)＝(3)－(6) 红面所测高差(16)＝(8)－(7)
前视尺黑红面读数差(13)＝(6)+K1－(7) 后视尺黑红面读数差(14)＝(3)+K2－(8) 后尺与前尺读数差之差(17)=(14)－(13) 应等于黑红面 所测高差之差，即 (17)＝(15)－(16)±0.1
B A
95841 103226 50.38 53.28 1.48 1.52 3.20 2.76 52.10 52.04 0.06
直 286 .36
反 286 .36
0.11 52.07
105 .72 157 .79
5．三角高程测量的精度等级
BM.B ∑
式中K为大气垂直折光系数，它随气温、气压、日照、地
面情况而改变，一般取平均值K=0.14。
2
球差改正与气差改正后在一起称为两差改正f
2
D D f c (1 K ) 0.43 2R R
2
两点间距离较远时，三角高程测量计算公式为：
h D tan i v f
三角高程测量一般采用往返观测，又称对向观测，取往返平均 值可以消除两差的影响。因为
3．三角高程测量的施测
（1）将安置经纬仪在测站A上，量仪器高i和觇 标高v。 （2）用十字丝的中丝瞄准B点觇标顶端，盘左、 盘右观测，读取竖直度盘读数L和R，计算出垂直角 α。 （3）将经纬仪搬至B点，同法对A点进行观测。
4．三角高程测量的计算
所求点 起算点 觇法 平距D/m 垂直角α Dtanα/m 仪器高i/m 觇标高v/m 高差h/m 对向观测的高差较差/m 高差较差容许值/m 平均高差/m 起算点高程/m 所求点高程/m
(1) (2) (9) (11) 1 (4) (5) (10) (12) 后 前 后 -前
中丝水准尺 读数 黑色 面
(3) (6) (15)
K+ 黑红色 红 面
(14) (13) (17)
平均 高差
(8) (7) (16)
A~转1
2
转1~转2
1.587 1.213 37.4 -0.2 2.111 1.737 37.4 -0.1
hAB=MP+PQ-NB hAB =Dtana+i+c-v-r hAB =Dtana+i-v+c-r
r 气差改正
M
v
B
可知：
a
球差改正
D
P
c
h AB
D c 2R
2
i
水
A
R
准
面
Q
i
R
式中R为地球曲率半径，D为两点间水平距。
大气折光影响的改正，称为气差改正γ， γ恒为负值。气 差改正的公式为
D K 2R
0.755 0.379 37.6 -0.2 2.186 1.811 37.5 -0.3
后01 1.400 6.187 前02 0.567 5.255 后-前 +0.833 后02 1.924 前01 1.998
0 -1
+0.8325
+0.932 +1
0 6.611 -1 6.786 后-前 -0.074 -0.175 +1
（1）用测距仪或全站仪测定A、B两点间的水平距离 （或斜距），称为光电测距三角高程，其精度可达到四等 水准测量的精度要求。 （2）用钢尺测定A、B两点间的水平距离，称为经纬仪 三角高程，其精度一般只能满足图根高程的精度要求 。
6．三角高程控制测量
用三角高程测量方法测定平面控制点的高程时，可 组成闭合或附合的三角高程路线。 用对向观测所得高差平均值，计算闭合或附合路线 的高差闭合差的容许值为：
2.3 水准仪的使用
基本操作步骤为：安置仪器→粗平→调焦与照
准→精平与读数。
一、安置仪器和粗平
调脚架，高度适当，撑稳，架头目估大致水
平（尽量使前、后视距离相等）。然后取出水准
仪，用连接螺旋将仪器固定在三脚架上，固定，
用脚螺旋使圆水准器气泡居中，称为粗平。（注
意：气泡运动方向始终与左手大拇指指向一致）
学习情景2：建立高程控制网,进行高程控制测量
工作情境描述：根据施工流程，建立完平面控制网然 后进行高程控制网的建立，高程控制需按规范要求根 据施工现场情况选取控制点并利用测量仪器将控制点
高程引入到施工场地附近
学习任务载体：高程控制建Fra Baidu bibliotek教学内容以商丘工学院 校园为学习任务载体。
学习任务
查阅标准等文献资料，拟定高程控制实施方案 水准仪的使用 高程控制网的建立 观测数据记录、处理和分析
D tan
v

i
B hAB HB
A HA D 大地水准面
A、B两点间的高差hAB为：hAB
B点的高程HB为： H B H A hAB H A DAB tan i v
DAB tan i v
2．三角高程测量的对向观测
三角高程测量一般应进行对向观测，亦称直、反觇 观测。 三角高程测量对向观测，所求得的高差较差不应大于 0.4D（m），其中D为水平距离，以km为单位。若符合要 求，取两次高差的平均值作为最终高差。
h12=Dtanα1+i1-v2+f 由2站观测1点： h21=Dtanα2+ i2-v 1+f
由1站观测2点： 返往返取平均得：
1 1 i1 i2 v1 v2 h (h12 h21 ) ( D tan 1 D tan 2 ) 2 2 2 2
从上面公式看出两差f自动消除了。
2.4 水准测量的施测方法
一、水准点和水准路线 （一）水准点 水准点是水准测量中测高程的依据，用BM表示 （水准测量中已知高程的点，称为水准点）。 水准点有两种： 永久性水准点（须做点之记，以便寻找使用）
临时性水准点
（二）水准路线 在水准测量中，为了避免观测、记录和计算 中发生人为误差，并保证测量成果达到一定的精
（二）水准器 水准器是整平仪器的装置，有管水准器（水 准管）和圆水准器两种。 1﹑水准管 用来对水准仪进行精确整平。 2．圆水准器 用来对水准仪进行粗略整平。 （三）基座 起承上启下的作用。主要有脚螺旋、轴座、地 板和三角压板构成。用脚螺旋，可粗平仪器。
二﹑水准尺 （一）双面水准尺：可用于三、四等水准测量，分 黑红两面，黑面以零起算，倒字注记，红面从4.687 或4.787起算（零点差），正字注记，零点差为4.687 和4.787的两根水准组成一对。 （二）塔尺：仅用于等外水准测量中，注记有正字 和倒字两种。 三﹑尺垫 尺垫由生铁铸成，一般为三角形或圆形底板中 央有一个突起的半球形圆顶，下有三尖脚，使用时 将三尖脚伸入地下、踩实。然后将水准尺立于半球 形的顶部，以防水准尺下沉和点位移动。