第五章精密水准测量和高程传递
合集下载
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
第五章 精密水准测量和高程传递
精密水准测量
科技进步→高程测量精度要求提高→精密水准测量 应用范围：科学研究（地震监测、海底变化等） 工程领域（设备安装，如：高能加速器、核电 站等；精密工程、交通干线等） 高精度仪器、设备和先进的测量方法 跨江→测距三角高程 跨海→GPS水准法 高程传递→标高法、光电测距法
精密水准测量仪器
视线高的计算方法 精密测量出每个条码所占的像素，计算出垂直放大率d 依3进制编码规则确定测量条码所代表的数字编码 与仪器内部存储的编码进行比较，得出每个标尺条码 的标尺高度得到初测值 根据式： h=d*b（精测值） b为第i个条码至电子视准轴的距离 取n个条码测量的平均值作为最后的测量结果
流体（液体）静力水准仪原理
原理：液体静力水准测量也称连通管测量，它是利用 相互连通的液面，在静力平衡时处于同一个水 准面而进行高程测量的方法
特点：测量精度高，可自动化测量。 应用领域：变形监测（大坝、核电站永久性观测的建筑 物）以及很难进行水准测量或自动化观测要求场所。
流体（液体）静力水准仪原理
精密水准测量仪器
解码→编码信号转换为测量信号 →将水准尺的伪随机码存入仪器内存中，作为基准信号 →标尺条码经过望远镜成像，在CCD传感器上形成测量信 号 垂直放大率d， d=G/lm G 为标尺上相邻条码距离，lm为仪器内部伪条码距离 索加水准仪中l为8mm 根据数字水准仪成像原理：视距 s ，s=d*f （视距测量中D=Kl，相互对应）
仪器形式：固定式或移动式仪器（移动式静力水准仪
适用于施工期测量，固定式静力水准仪适 用于竣工后构筑物的变形观测）。 测读方法：目视法、目视接触法、电子接触法和光电 记录法等（各种流体静力水准仪的结构 本质上的区别仅在于测定和读取连通管 中液面位置的方法不同）。
流体（液体）静力水准仪原理
流体（液体）静力水准仪原理
东江水力发电厂液体静力水准测量
精密水准仪的误差源及鉴定
数字水准仪的误差源 1 与主机有关的误差源 a 圆水准器位置不正确误差（水平面倾斜） b 补偿器误差：安置误差、滞后误差、剩余误差、磁致误 差（自动安平问题导致水平视线倾斜） C 视准轴i角误差 D十字丝分划板竖丝与CCD传感器焦线不一致性误差
精密水准测量测的实施
精密水准测量的实施 （1）保持仪器与外界环境气温一致 观测前30分钟，将仪器置于露天阴凉处，与室外温度 一致，观测中要用测伞遮蔽太阳 （2）保持前后视距相等 a 消除i角误差（视准轴误差）b 减少调焦节省测量时间 （3）保持标尺读数与时间和空间对称 a 奇偶测站为单位进行读数，称为对称法 b 可消除或减少系统误差的影响
精密水准测量测的实施
（4）减少视差引起的偏斜 使两个角螺旋连线与水准视线平行，第三角螺旋 在前进方向左右两侧轮换 （5）每个测段的站数为偶数站（往、返） （6）保持视线长度 精密水准测量的视线长度30m为最佳视线长度 （7）防止强磁场的影响 （8）选择适宜的观测条件
跨越障碍物的高程传递
跨越障碍物？ 两岸、上下的问题 解决办法：建立两岸和上下统一的高程坐标系
跨越障碍物的高程传递
倾斜螺旋法（p63） 特点：跨越距离在500~2000m，有四条指标线
跨越障碍物的高程传递
测距三角高程法 两端设站高差超过2m时，通常采用测距三角高程测量
精密水准测量仪器
数字水准仪测量工作原理 在一定倾斜视线范围内利用仪器内部补偿器 进行自动调平
水准尺上某一段编码成像在望远镜中，经过 CCD传感器处理 仪器内部存储编码相比较分析对比，获得水平视线高的 读数，通过光电二极管将电子信息转为测量信息 显示出来
精密水准测量仪器
数字水准仪（索加）编码原理 1 条码宽度分别为3mm、4mm、7mm、8mm、11mm、 12mm；条码之间的中心距离为16mm 2 采用6进制和3进制编码，同时满足两种进制编码要求 3 将编码信息存入内存，供数据处理使用
精密水准测量仪器
数字水准仪主要有主机和条码标尺两部分组成
精密水准测量仪器
条码标尺：一般由宽度相等或不等的黑白条码按某种编 码规则进行有序排列而成（是各种数字水准仪的不同 的关键） 主机：提供水平视线、自动补偿的机械部件和光学部件 目镜、物镜、补偿器、分光棱镜 数字部分操作控制、数据处理、显示、存储等 CCD传感器、数据处理软件、键盘显示器等
跨越障碍物的高程传递
跨江、海、河的高程传递（水准测量） 特点：属于横向高程传递，跨度大、视线长
跨越障碍物的高程传递
水准仪法 依据跨越障碍物距离大小分为：光学测微法、 倾斜螺旋法 光学测微法 →跨越距离100~500m,预先制作加粗 标志线的觇标 →觇板中央开一矩形小窗口，窗口中央装 有一指标线，指标线准确平分矩形标志线 →标志线宽度与跨越距离成反比，一般取1/25000
精密水准仪的误差源及Biblioteka Baidu定
2 与条码尺有关的误差 a 尺底面误差 b 水准尺分化误差
3 与光电读数有关的误差 a 最小读数和进位误差 B 读数误差
精密水准测量测的实施
前期准备工作：
制定工作计划 （1）确定水准测量路线：根据精密水准测量特点以及地 貌等 （2）作业人员的选择：一般为五人一组 （3）仪器的检查与校正
精密水准测量仪器
“左准绳，右规矩”→古代测定水平和取直的工具（立木 作标记） 水准测量精度影响因素：置平、照准精度、标尺分化 标志 20世纪30年代→瑞士威尔特厂→N3水准仪 20世纪50年代→自动安平水准仪 20世纪80年代末→瑞士威尔特厂→数字水准仪NA2000
精密水准测量仪器
数字水准仪
精密水准测量仪器
精密水准测量
科技进步→高程测量精度要求提高→精密水准测量 应用范围：科学研究（地震监测、海底变化等） 工程领域（设备安装，如：高能加速器、核电 站等；精密工程、交通干线等） 高精度仪器、设备和先进的测量方法 跨江→测距三角高程 跨海→GPS水准法 高程传递→标高法、光电测距法
精密水准测量仪器
视线高的计算方法 精密测量出每个条码所占的像素，计算出垂直放大率d 依3进制编码规则确定测量条码所代表的数字编码 与仪器内部存储的编码进行比较，得出每个标尺条码 的标尺高度得到初测值 根据式： h=d*b（精测值） b为第i个条码至电子视准轴的距离 取n个条码测量的平均值作为最后的测量结果
流体（液体）静力水准仪原理
原理：液体静力水准测量也称连通管测量，它是利用 相互连通的液面，在静力平衡时处于同一个水 准面而进行高程测量的方法
特点：测量精度高，可自动化测量。 应用领域：变形监测（大坝、核电站永久性观测的建筑 物）以及很难进行水准测量或自动化观测要求场所。
流体（液体）静力水准仪原理
精密水准测量仪器
解码→编码信号转换为测量信号 →将水准尺的伪随机码存入仪器内存中，作为基准信号 →标尺条码经过望远镜成像，在CCD传感器上形成测量信 号 垂直放大率d， d=G/lm G 为标尺上相邻条码距离，lm为仪器内部伪条码距离 索加水准仪中l为8mm 根据数字水准仪成像原理：视距 s ，s=d*f （视距测量中D=Kl，相互对应）
仪器形式：固定式或移动式仪器（移动式静力水准仪
适用于施工期测量，固定式静力水准仪适 用于竣工后构筑物的变形观测）。 测读方法：目视法、目视接触法、电子接触法和光电 记录法等（各种流体静力水准仪的结构 本质上的区别仅在于测定和读取连通管 中液面位置的方法不同）。
流体（液体）静力水准仪原理
流体（液体）静力水准仪原理
东江水力发电厂液体静力水准测量
精密水准仪的误差源及鉴定
数字水准仪的误差源 1 与主机有关的误差源 a 圆水准器位置不正确误差（水平面倾斜） b 补偿器误差：安置误差、滞后误差、剩余误差、磁致误 差（自动安平问题导致水平视线倾斜） C 视准轴i角误差 D十字丝分划板竖丝与CCD传感器焦线不一致性误差
精密水准测量测的实施
精密水准测量的实施 （1）保持仪器与外界环境气温一致 观测前30分钟，将仪器置于露天阴凉处，与室外温度 一致，观测中要用测伞遮蔽太阳 （2）保持前后视距相等 a 消除i角误差（视准轴误差）b 减少调焦节省测量时间 （3）保持标尺读数与时间和空间对称 a 奇偶测站为单位进行读数，称为对称法 b 可消除或减少系统误差的影响
精密水准测量测的实施
（4）减少视差引起的偏斜 使两个角螺旋连线与水准视线平行，第三角螺旋 在前进方向左右两侧轮换 （5）每个测段的站数为偶数站（往、返） （6）保持视线长度 精密水准测量的视线长度30m为最佳视线长度 （7）防止强磁场的影响 （8）选择适宜的观测条件
跨越障碍物的高程传递
跨越障碍物？ 两岸、上下的问题 解决办法：建立两岸和上下统一的高程坐标系
跨越障碍物的高程传递
倾斜螺旋法（p63） 特点：跨越距离在500~2000m，有四条指标线
跨越障碍物的高程传递
测距三角高程法 两端设站高差超过2m时，通常采用测距三角高程测量
精密水准测量仪器
数字水准仪测量工作原理 在一定倾斜视线范围内利用仪器内部补偿器 进行自动调平
水准尺上某一段编码成像在望远镜中，经过 CCD传感器处理 仪器内部存储编码相比较分析对比，获得水平视线高的 读数，通过光电二极管将电子信息转为测量信息 显示出来
精密水准测量仪器
数字水准仪（索加）编码原理 1 条码宽度分别为3mm、4mm、7mm、8mm、11mm、 12mm；条码之间的中心距离为16mm 2 采用6进制和3进制编码，同时满足两种进制编码要求 3 将编码信息存入内存，供数据处理使用
精密水准测量仪器
数字水准仪主要有主机和条码标尺两部分组成
精密水准测量仪器
条码标尺：一般由宽度相等或不等的黑白条码按某种编 码规则进行有序排列而成（是各种数字水准仪的不同 的关键） 主机：提供水平视线、自动补偿的机械部件和光学部件 目镜、物镜、补偿器、分光棱镜 数字部分操作控制、数据处理、显示、存储等 CCD传感器、数据处理软件、键盘显示器等
跨越障碍物的高程传递
跨江、海、河的高程传递（水准测量） 特点：属于横向高程传递，跨度大、视线长
跨越障碍物的高程传递
水准仪法 依据跨越障碍物距离大小分为：光学测微法、 倾斜螺旋法 光学测微法 →跨越距离100~500m,预先制作加粗 标志线的觇标 →觇板中央开一矩形小窗口，窗口中央装 有一指标线，指标线准确平分矩形标志线 →标志线宽度与跨越距离成反比，一般取1/25000
精密水准仪的误差源及Biblioteka Baidu定
2 与条码尺有关的误差 a 尺底面误差 b 水准尺分化误差
3 与光电读数有关的误差 a 最小读数和进位误差 B 读数误差
精密水准测量测的实施
前期准备工作：
制定工作计划 （1）确定水准测量路线：根据精密水准测量特点以及地 貌等 （2）作业人员的选择：一般为五人一组 （3）仪器的检查与校正
精密水准测量仪器
“左准绳，右规矩”→古代测定水平和取直的工具（立木 作标记） 水准测量精度影响因素：置平、照准精度、标尺分化 标志 20世纪30年代→瑞士威尔特厂→N3水准仪 20世纪50年代→自动安平水准仪 20世纪80年代末→瑞士威尔特厂→数字水准仪NA2000
精密水准测量仪器
数字水准仪
精密水准测量仪器