1、第二章 水准测量,学习重点：水准测量原理、路线布设 学习难点：水准测量原理、水准测量外业工作,第二章 水准测量,高程原点我国采用黄海平均海水面作为全国高程系统的基准面，在青岛设立验潮站和“青岛水准原点”,其高程为 72.2604m这个高程基准面和水准原点称为：“1985国家高程基准”,青岛观象山水准原点,第二章 水准测量,高程测量的方法 水准测量用水准仪进行高差测量,是高程测量的主要方法。 三角高程测量 用经纬仪、测距仪或全站仪测定两点间的高差。 GNSS高程测量 用GNSS接收机，收取卫星信号，测定点的高程。,水准测量的原理,水准测量是利用能提供一条水平视线的仪器，测定地面两点间的高差，已知
2、一点高程，推算另一点高程的一种方法。,水准测量的原理,水准尺,水准仪,水准测量的原理,了解两个概念后视点、前视点后视读数、前视读数 由后视点推算前视点,测量顺序,水准测量的原理,未知点的高程后视点的高程高差 高差后视读数前视读数注：不论hAB是正值或者负值,上式均成立,hAB=a-b,HB =hAB +HA,高程求解方法,水准测量的原理,hAB=hAP+hPQ+hWB,转点、测站,水准测量仪器和工具的构造和使用,水准仪的等级,型号下标： 05，1、3、10（毫米数）分别表示水准测量的精度。表示 1公里往、返测量的高差平 均值的中误差。,S3水准仪 主要用于地形测量和普通工程测量,水准仪的构造,
3、水准仪构造(主要部分)：望远镜水准器支架基座,水准仪的构造望远镜,望远镜,物镜,目镜,调焦透镜,望远镜,组成 物镜、调焦透镜、十字丝划板、目镜等。 作用 1）提供一条瞄准目标的视线 2）将远处目标的像放大，提高瞄准和读数的精度。,水准仪的构造望远镜,水准仪的构造望远镜,十字丝 瞄准目标和读数望远镜的视准轴（CC） 十字丝的交点与物镜光心的连线,视距上丝,横丝,视距下丝,纵丝,水准仪的构造望远镜,水准器,用以整平仪器的器具。 包括管水准器 和圆水准器。,水准仪的构造置平系统,置平系统： 圆水准器 基座脚螺旋 管水准器 微倾螺旋 水准气泡观察镜,置平系统圆水准器,玻璃球 圆圈 留一个气泡 LL与仪
4、器纵轴平行,圆水准器,圆圈中心与球心的连线称为圆水准器LL,置平系统圆水准器,圆水准器,管水准器,水准管,置平系统管水准器,用以精确整平仪器的器具。,水准管内表面切面,置平系统管水准器,玻璃管 圆弧状 留一个气泡,水准管轴：管内圆弧中点处的水平切线,水准管气泡偏离零点,置平系统管水准器,水准管气泡居中,置平系统管水准器,气泡两端与圆弧中点对称,水准管气泡居中,置平系统管水准器,符合水准器,置平系统管水准器,目的：提高 水准管气泡 居中的精度,置平系统管水准器,管水准器,水准尺和尺垫,折尺 塔尺 直尺,水准测量仪器和工具,水准尺,尺垫,水准测量仪器和工具的构造和使用,照准部,基座,脚架：支撑,水
5、准仪的构造,照准部,水准仪的构造,基座,水准仪的构造,水准仪的安置和使用,安置 1）架脚架 2）安放仪器 （中心连接螺旋） 粗平 3）旋转脚螺旋，使圆水准器气泡居中,水准仪的安置和使用,粗平,圆水准器,脚螺旋,79,35,根据圆水准器用脚螺旋整平仪器,（左手拇指法则）,1,2,3,使气泡向右移动,使气泡向前移动,3,2,1,水准仪的安置和使用,瞄准 1）松开制动螺旋 2）用照门和准星概略瞄准水准尺 3）拧紧制动螺旋 4）调节目镜调焦螺旋，使十字丝成像清晰 5）调节物镜调焦螺旋，使水准尺成像清晰 6）利用微动螺旋精确对准水准尺,精平调解微倾螺旋，使水准管气泡居中,水准仪的安置和使用,水准仪的安置
6、和使用,读数 精平后，用十字丝的中丝在水准尺上读数。 1方法：米、分米看尺面上的注记，厘米数尺面上的格数，毫米估读。 2规律：读数在尺面上由小到大的方向读。故仪器若成倒像的，从上往下读；若成正像，即从下往上读。,水准仪的安置和使用,6.252m,1.478m,0.722m,水准测量的检核方法和精度要求,水准点 通过水准测量方法获得其高程的高程控制点，称 为水准点，一般用BM表示。有永久性和临时性 两种。,水准测量的检核方法和精度要求,测站检核只能检校本测站的测量成果。,改变仪器高法,两台仪器同时观测法,双面尺法,不超过5mm,路线检核闭合水准路线符合水准路线支水准路线,水准测量的检核方法和精度
7、要求,A,P1,P2,B,O1,O2,O3,从一已知的水准点开始，沿一条闭合的路线进行水准测量，最后又回到该起点，称为闭合水准路线。,路线检核闭合水准路线,h1,h2,h3,h4,理论上：,路线检核闭合水准路线,测量高差和：,令：,闭合差：测量值与理论值之差,允许闭合差：,从一已知的水准点开始，沿一条路线进行水准测量，最后附合到另一个已知水准点，称为附合水准路线。,路线检核附合水准路线,路线检核附合水准路线,理论上：,实际量测存在闭合差：,允许闭合差：,路线检核支水准路线,从一已知的水准点开始，沿一条路线进行水准测量，最后既不闭合到原水准点，也不附合到另一个已知水准点，称为支水准路线。,检测方
8、法：往返测量,路线检核支水准路线,理论上：,允许闭合差：,实际量测存在闭合差：,1.444,1.324,h2=+0.120,1.134,1.677,h1=-0.543,水准测量成果的内业计算,闭合水准路线高差闭合差的计算请参考表2-2。 闭合水准路线高差的改正,平原丘陵地区：,山区：,水准测量成果的内业计算,例：,水准测量成果的内业计算,步骤： 1）计算实测高差和： 2）计算高差闭合差：3) 计算容许闭合差：可以改正。,水准测量成果的内业计算,4）计算高差改正数检核：,水准测量成果的内业计算,5）计算改正后的高差,水准测量成果的内业计算,6）高程计算,水准测量成果的内业计算,附合水准路线高差闭
9、合差、支水准路线高差闭合差解算，改正原理一致，请大家通过理解表2-3，学习它们的内业计算方法。,地球曲率对高程的影响,（R+h）2 =R2+l22R h+ h2= l2h= l2/（2R+ h ）h= l2/2R,79,64,水准测量原理,当 Da=Db 时，,水准仪至两支水准尺等距中间法水准测量,（消除水准面曲率影响）,其他的水准仪,1自动安平水准仪 借助自动安平补偿器获得水平视线 。 自动安平水准仪与微倾式水准仪的区别在于：自动安平水准仪没有水准管和微倾螺旋，而是在望远镜的光学系统中装置了补偿器。,其他的水准仪,自动安平水准仪的使用 使用自动安平水准仪时，首先将圆水准器 气泡居中，然后瞄准
10、水准尺，等待24秒 后，即可进行读数。,拓普康水准仪AT-G,国产DSG320,徕卡NA700,索佳B2011,自动安平水准仪,79,68,Zeiss Koni007自动安平水准仪,补偿器结构,Zeiss Reni 002A精密自动安平水准仪,79,69,79,70,用自动安平水准仪,沿山区道路进行精密水准测量,2.激光水准仪,利用激光束代替人工读数的一种水准仪。将激光器发出的激光束导入望远镜筒内，使其沿视准轴方向射出水平激光束。,3、数字水准仪,数字水准仪是带有高度数字显示和进行数 据自动归算及存储装置的水准仪。 电子水准仪的主要优点是： （1）操作简捷，自动观测和记录，并立即用数 字显示测
11、量结果。 （2）整个观测过程在几秒钟内即可完成，从而 大大减少观测错误和误差。,3、数字水准仪,数字水准仪的主要优点是： （3）仪器还附有数据处理器及与之配套 的软件，从而可将观测结果输入计算机进 入后处理，实现测量工作自动化和流水线 作业，大大提高功效。,徕卡DNA10,托普康 DL-101C/102C,数字水准仪,79,76,天宝 Dini12 精密电子水准仪,79,77,条码水准尺 的竖立、支 撑和尺垫放 置。,79,78,遥控器,其他的水准仪,精密水准仪 用于二等水准测量以上的高精度水准仪。 精密水准仪与一般水准仪比较，其特点是能够精密地整平视线和精确地读取读数。精密水准仪必须配有精密水准尺。,其他的水准仪,精密水准仪 精密水准仪在结构上应满足： （1）水准器具有较高的灵敏度。 （2）望远镜具有良好的光学性能。 （3）具有光学测微器装置。 （4）视准轴与水准轴之间的联系相对稳定。,
