1、第2章 高程测量,本章内容：高程测量方法、水准测量原理、水准测量仪器、水准测量内外业、精密水准仪简介。高程测量的定义：测定地面点高程的工作，称为高程测量。高程测量的方法：水准测量法、三角高程测量法、气压高程测量法、GPS高程测量法。,2-1 水准测量原理 水平视线原理,2-1 水准测量原理,1. 测量原理如图所示。已知HA，求HB。现只需测高差hAB。因hAB=HB-HA ，所以HB=HA+hAB 测量hAB的方法如下：,2-1 水准测量原理,1. 测量原理 在A、B点分别立上带有刻划的尺子，称该尺为水准尺。 在A、B中间安置一台能够提供水平视线的仪器，该仪器称为水准仪。 水平视线在A、B点立
2、尺上的读数为a，b 高差hAB=a-b,2-1 水准测量原理,2. 几个基本概念 后视读数：已知高程点上立尺的读数。 前视读数：未知高程点上立尺的读数。 后视距离：仪器到后视点的距离。 前视距离：仪器到前视点的距离。,2-1 水准测量原理,3. 高差符号分析高差hAB的符号：若ab ，则hAB0 ，B点比A点高若a=b ，则hAB=0 ，B点与A点同高若ab ，则hAB0 ，B点比A点低,2-1 水准测量原理,4. 高程的计算4.1 高差法 HB=HA + hAB=HA + (a-b)4.2 仪高法 设仪器高为Hi = HA + a ， 则 HB=Hi b,2-2 水准测量的仪器和工具,水准测
3、量所适用的仪器水准仪水准测量所用的工具水准尺、尺垫水准仪的编号及精度DS或S，如S05、S1、S3、S10,2-2 水准测量的仪器和工具,1. S3水准仪的构造,2-2 水准测量的仪器和工具,1. S3水准仪的构造1.1 望远镜 望远镜由物镜、目镜、对光透镜、十字丝分划板组成。,2-2 水准测量的仪器和工具,1. S3水准仪的构造1.1 望远镜十字丝分划板：视准轴：十字丝交点与物镜光心的连线。,竖丝,横丝,视距丝,2-2 水准测量的仪器和工具,1. S3水准仪的构造1.2 水准器 圆水准器圆水准器的作用：用于粗平。,2-2 水准测量的仪器和工具,1. S3水准仪的构造1.2 水准器 管水准器水
4、准管的作用：精确整平视线。 符合式水准器气泡居中影象：调节微倾螺旋，使气泡成“U”影象。,2-2 水准测量的仪器和工具,1. S3水准仪的构造1.3 基座 支撑仪器和上部，并与三脚架相连接。,2-2 水准测量的仪器和工具,2. 水准尺和尺垫2.1 水准尺水准尺：即水准测量使用的标尺。水准尺分类：塔尺（2m、5m）、折尺（两折）、双面尺（红黑面）、单面尺（黑面）水准尺刻划：5mm、10mm水准尺零点：0、4687、4787,2-2 水准测量的仪器和工具,2. 水准尺和尺垫2.2 尺垫 在转点处放置水准尺用的，呈三角形，上中部有半球体突出。尺垫的作用：放水准尺，防止水准尺下沉。,2-3 水准仪的使
5、用,1. 安置仪器2. 粗略整平 用圆水准器。,2-3 水准仪的使用,3. 瞄准水准尺 目镜对光，使十字丝清晰 物镜对光，使目标清晰 消除视差,物像,十字丝,目镜,2-3 水准仪的使用,3. 瞄准水准尺视差的概念：当眼睛在目镜端上下微微移动时，十字丝与目标影象有相对移动的现象，这种现象称为视差。,十字丝,目镜,物像,2-3 水准仪的使用,3. 瞄准水准尺视差产生的原因：目标成象平面与十字丝分划板平面不重合。消除视差的方法：仔细物镜、目镜对光，直到两平面重合。,十字丝,目镜,物像,十字丝,目镜,物像,2-3 水准仪的使用,4. 精平与读数 符合气泡居中，视线水平，开始读数。读数直读cm，估读mm
6、。如1.328 四位数，单位为米。或1328，单位为毫米。注意：每次读数前，符合气泡均须符合。,2-4 水准测量的外业,1. 水准点1.1 定义 固定的、已知高程的点称为水准点。记作：Bench Mark 简称BM,BM,2-4 水准测量的外业,1. 水准点1.2 分类永久性水准点：国家级水准点或建筑工地基准点。临时性水准点：不需要长期保存的水准点。,2-4 水准测量的外业,2. 水准路线的种类 附合水准路线 闭合水准路线 支水准路线 水准网,2-4 水准测量的外业,3. 水准测量的实施 如图所示。已知HA，求HB。,2-4 水准测量的外业,3. 水准测量的实施 因hAB较大，且AB之间距离较
7、远，或其它因素，使设一站不能测出hAB，而必须设置n站仪器才能将HA传递到点B，算出HB。,2-4 水准测量的外业,3. 水准测量的实施 观测步骤如下： 在离A点200米处选一点1； 在A、1中间安置水准仪，测得A、1所立水准尺的读数为a1、b1，并作好记录（如后面表中所记）；,2-4 水准测量的外业,观测步骤： 1点的尺不动，A点的尺向前移，重复第步，找出2点，将仪器移至1、2两点中间，测得a2和b2； 同法测至B点。其中，1、2、3等点，既有前视，又有后视，称为转点。转点的作用是：传递高程。,2-4 水准测量的外业,3. 水准测量的实施观测记录与计算：,水准测量手薄,日期： 仪器： 观测：
8、天气： 地点： 记录：,2-4 水准测量的外业,4. 水准测量的检核4.1 计算检核计算三项检核：4.2 测站检核 变仪器高法 双面尺法 测得两次高差之较差在一定值内取均值。如等外水准测量较差允许值为6mm。,2-4 水准测量的外业,4. 水准测量的检核4.3 成果检核 即检查测量最终成果是否达到精度要求。 闭合差与闭合差限差概念闭合差：即观测高差与理论高差之差，用fh表示。,2-4 水准测量的外业,4. 水准测量的检核4.3 成果检核 闭合差与闭合差限差概念闭合差限差：高差闭合差允许的最大值，亦称允许闭合差，用fh容表示。,2-4 水准测量的外业,4. 水准测量的检核4.3 成果检核 mm
9、L以km为单位的距离（支水准路线取单程距离）或 mm n测站数（支水准路线取单程测站数）检核：若， 则成果合格，否则应检查原因，必要时重测。,2-4 水准测量的外业,4. 水准测量的检核 4.3 成果检核 闭合差计算附合水准路线 fh=h测-h理=h测-( H终-H始 ),2-4 水准测量的外业,4. 水准测量的检核 4.3 成果检核 闭合差计算闭合水准路线 fh=h测-h理 =h测-0=h测,2-4 水准测量的外业,4. 水准测量的检核 4.3 成果检核 闭合差计算支水准路线 fh=|h往|-|h返|,2-5 水准测量的内业,1. 附合水准路线闭合差的计算与调整 如图所示。已知HA=56.3
10、45m，HB=59.039m及图上所注观测数据，试进行内业计算。计算步骤如下：,0.8km,12,1.3km,18,1.1km,13,0.7km,11,+2.785m,-4.369m,+1.980m,+2.345m,2-5 水准测量的内业,1. 附合水准路线闭合差的计算与调整1.1 计算A、B两点间的理论高差h理 h理=HB-HA=2.694m1.2 高差闭合差fh fh=h测-h理=+47mm1.3 精度评定 因 |fh|fh容|=88mm，所以成果合格。,2-5 水准测量的内业,1. 附合水准路线闭合差的计算与调整1.4 闭合差的调整分配原则：与闭合差相反符号，与测站数或距离成正比例分配。
11、设测段高差改正数为vi ，则有：计算检核：v = -fh,2-5 水准测量的内业,5. 计算改正后高差h改 h改=h测+v计算检核：h改 = h理 = HB-HA6. 计算各点高程H Hi+1=Hi+hi,i+1改计算检核：HA+h改 = HB,附合水准线路内业计算表,2-5 水准测量的内业,2. 闭合水准路线闭合差的计算与调整 将附合水准路线内业计算中H终=H始，即HB=HA，其计算即为闭合水准路线内业计算。,2-8 高级水准仪简介,1. 自动安平水准仪特点：精平是通过安平补偿器自动完成。优点：自动精平，操作速度快， 成果质量好。,2-8 高级水准仪简介,2. 精密水准仪S1、S05精密水准仪。（Ni004、N3、NA2、Ni002、Ni007等）精密水准仪配有精密水准尺，观测时可以直读到0.1mm。,2-8 高级水准仪简介,3. 电子水准仪 有：Leica NA2000、NA3000、NA3003 Kern DiNi10、DiNi20 Topcon DL-101、DL-102特点：电子观测、自动记录。优点：自动化程度高、观测速度快、 不易出错。,2-8 高级水准仪简介,4. 激光水准仪（水平仪） 望远镜目镜端加激光器，发出水平光束，指导施工。,
