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1、测 量 学,河海大学 测绘系,高程测量概念 (Height Measurement),根据已知点高程,测定该点与未知点的高差,然后计算出未知点的高程的方法。,高程测量的方法分类,1、水准测量(leveling) 2、三角高程测量(trigonometric leveling) 3、气压高程测量(air pressure leveling) 4、GPS测量(GPS leveling),第二章 水准测量,本章要点 1、水准测量的基本原理 2、水准仪的在一个测站上使用步骤 3、水准的外业测量与内业计算 4、水准测量的误差分析,水准测量的基本原理,hAB = ab HB= HA+ hAB,A: 后视点
2、 a:后视读数 B:前视点 b:前视读数,水 准 仪 与 水 准 尺,第二章 水准测量,2.1水准测量原理 2.2水准仪及其使用 2.3水准测量方法 2.4水准仪的检查和校正 2.5水准测量误差分析,水准仪:,为水准测量提供水平视线的仪器。 常用的水准仪 精密水准仪 DS05 、 DS1 普通水准仪 DS3 、DS10,一、水准仪结构,水准仪结构,1、望 远 镜,2、水准器,是用以指示视线水平或竖轴是否竖直的装置。,圆水准器,分划值:830/2mm,长 水 准 管,长水准管的作用:精确整平,分划值:30/2mm,符合水准器,二、水 准 尺,黑面起点 0.000和0.000米 红面起点 4.68
3、7和4.787米,三、水准仪的使用,安置:安置三脚架和水准仪 粗平:使圆水准器气泡居中 瞄准:粗瞄和精瞄 精平:使长水准管气泡居中 读数:用中丝读数,水准仪的使用,安置:安置三脚架和水准仪,水准仪的使用,2、粗平:使圆水准器气泡居中,气泡移动方向与左手大拇指移动方向相同,水准仪的使用,3、照准:粗瞄、对光、精瞄和消除视差,水准仪的使用,4、精平:使长水准管气泡居中,水准仪的使用,5、读数:用中丝读数,0.714,水准仪认识与使用录像,四、DSZ3型自动安平水准仪,f - 组合焦距 s - 补偿器到分 划板的距离 - 倾斜视线 - 水平视线偏转角 n - 补偿系数,即:,安置一“补偿器”实现自动
4、安平的。,DSZ3自动安平水准仪,三. 电子水准仪,五、电子水准仪,也称“数字水准仪”,具有自动安平功能。 自动显示水平视线读数和视距。 通过物镜获取水准尺图象,通过 仪器的处理系统,将图象信息转 换成数字显示。 能与计算机实现数据通讯。 基本避免了人为的观测误差(视 差、水准器精平误差、瞄准误差、 估读数误差。,电子水准仪图,电子水准仪图,条 码 尺,测量键,电子水准仪的瞄准,六、水准仪认识与实习(实验一),实验目的 (1)了解DS3型水准仪的基本构造,认清主要部件的名称、性能和作用。 (2)练习水准仪的正确安置、照准和读数。 方法和步骤: (1)安置仪器 (2)认识仪器部件 (3)粗略整平
5、 (4)水准仪操作 (5)观测练习,第二章 水准测量,2.1水准测量原理 2.2水准仪及其使用 2.3水准测量方法 2.4水准仪的检查和校正 2.5水准测量误差分析,连续中间水准测量,hAB= h =h1+h2 + =(a1 b1)+(a2 b2 )+ = ab,HB=A + hAB,h hAB,水准测量校核及精度,1、测站校核: 在一个测站上观测两次高差,两次高差不符值应在允许范围内。 方法有变仪器高法和双面尺法。,2、线路校核: 把已知高程点和待测点布设成路线,线路观测高差和理论高差不符值应在允许范围内。 线路方式主要有闭合水准路线 、附合水准路线 、往返水准路线,水准路线布设形式,水准路
6、线布设形式,1、闭合水准路线,h= h测,水准路线布设形式,2、附合水准路线,h= h测 -(H终-H始),水准路线布设形式,3、支水准路线,h= h往+ h返,水准路线布设形式,4、水准网,普通水准测量线路闭合差允许值:,h允=40L mm (平坦地区) L路线长度,km h允=10n mm(丘陵地区) n测站数,水准测量的外业实施,1,BM1,TP1,1.563,0.986,+0.577,19.431,2,TP1,A,A,1.762,1.828,0.066,3.325,2.814,+0.511,+0.511,水准测量的外业实施,H BM1=19.431 H BM2 = 21.121,一、水
7、准测量的内业计算步骤,1、计算高差闭合差和允许闭合差 附合路线 fh= h 测(H终 H始) 闭合路线 fh= h 测 支水准路线 fh= h 往+h 返 闭合差允许值:,水准测量的内业计算步骤,3、计算改正后高差 hi i+1 = hi i+1 + i,4、计算各点的高程 H i+1=Hi+ hi i+1,2、满足 h f h允计算高差改正数,注: i与 h 大小相等,符号相反。,例1:水准测量的内业计算,0.004 0.008 0.008,0.515 2.799 1.624,19.431,19.946,22.745,21.121,BM1,A,B,BM2,244,0.511 2.791 1.
8、632,10,1.670,0.020,1.690,fh=1.670(21.12119.431)=20(mm) fh允=31(mm),例:已知水准点IV1的高程H始 = 21.453 m,IV2点的高程H终 = 25.006m,求各点平差后高程。,例2:水准测量的内业计算,(1)高差闭合差的计算,f h= h测 -(H终-H始) = 3.528 -(25.006 -21.453)= - 0.025 m,例2:,(3)计算各点改正后的高差,h1= h1 + 1 h2= h2 + 2 h3= h3 + 3 h4 = h4 + 4,(4)计算各点的高程,例2:,普通水准测量录像,二、普通水准测量实习(
9、实验二),任务:已知:H BM1=19.431,测定A点的高程。,致用楼,外业注意几点:,架仪器要注意前后视距大致相等 尺垫只在转点处使用 视线要小于100米 非自动安平水准仪,读数前要精平,当后视完毕转向前视,一定要重新精平再读数,切记不能动脚螺旋。,水准测量实习外业记录,1,2,A,3.325,2.814,+0.511,+0.511,水准测量的内业计算,0.004 0.008 0.008,0.515 2.799 1.624,19.431,19.946,22.745,21.121,BM1,A,B,BM2,244,0.511 2.791 1.632,10,1.670,0.020,1.690,f
10、h=1.670(21.12119.431)=20(mm) f h允=31(mm),第二章 水准测量,2.1水准测量原理 2.2水准仪及其使用 2.3水准测量方法 2.4水准仪的检查和校正 2.5水准测量误差分析,水准仪的几何轴线有:,圆水准轴 L0 L0 长水准管轴L L 视准轴 C C 竖轴 V V,水准仪的检验和校正,水准仪满足的轴线条件 圆水准器轴仪器的竖轴,即L0L0 VV 。 水准管轴 视准轴,即LL CC 。 (主要条件) 十字丝横丝 竖轴VV 。,检校目的: 使仪器的各轴系满足应有的几何条件。,一、圆水准器的检校,检校目的: 当圆水准管气泡居中时,仪器的竖轴基本上 处于铅垂位置。
11、 L0L0 VV ?,检验方法: 转动三个脚螺旋使圆水准器的气泡居中,然后将望远镜旋转180,如果仍然居中,说明满足此条件。如果气泡偏离中央位置,则需校正。 校正方法: 转动脚螺旋,使气泡向中间移动偏离量的一半,然后用改正针校正气泡,使其居中。,检校原理,二、望远镜十字丝横丝的检校,检校目的: 当仪器的竖轴处于铅垂位置时,横丝应处于水平位置。 横丝 竖轴VV ?,检验方法: 整平仪器,瞄准墙上的固定点,水平微动,固定点是否离开十字丝横丝。如果偏离十字丝横丝,则需校正。 校正方法: 拨正十字丝环。,三、长水准管的检校,检验方法: (1)在比较平坦的地面上,相距约4060m左右的地方打两个木桩或放
12、两个尺垫作为固定点A和B。检验时先将水准仪安置在距两点等距离处,在符合气泡居中的情况下,分别读取A、B点上的水准尺的读数a1和b1,求得高差h1=a1-b1。(h1不含有该项误差的影响),(2)将仪器搬至B点附近(相距约3米处),在符合气泡居中的情况下,对远尺A和近尺B,分别读得读数a2和b2,求得第二次高差h2=a2-b2。若h2=h1,说明仪器的水准管平行于视准轴,无需校正。若h2h1,则水准管轴不平行于视准轴, h2与h1的差值大于3mm,需要校正。,检校目的:使长水准管轴平行于视准轴,提供水平视线。 LL CC ?,D1,D2,h1,A,B,i,i,i,a,a1,a2,a2,b,b1,
13、b2,x1,x2,=206265,检验原理,校正方法: 算出远尺的正确读数a2, a2=h1+b2。 转动微倾螺旋,令远尺A上读数恰为a2,此时视线已水平,而符合气泡不居中,用校正针拨动水准管上、下两校正螺丝,使气泡居中,这时水准管轴就平行于视准轴。,校正方法,松上紧下 松下紧上,第二章 水准测量,2.1水准测量原理 2.2水准仪及其使用 2.3水准测量方法 2.4水准仪的检查和校正 2.5水准测量误差分析,水准测量的误差来源及注意事项,1、仪器误差: i角误差 前后视距尽量相等 调焦误差 前后视距尽量相等 水准尺零点误差 每个测段安排 成偶数站,水准测量的误差来源及注意事项,2、观测误差: 整平误差 视线不要太长 照准误差 视线不要太长 估读误差 视线不要太长 水准尺倾斜误差 安置圆水准器,3、外界条件影响 仪器垂直位移 后前前后 尺垫垂直位移 往返观测 地球曲率 前后视距尽量相等 大气垂直折光 前后视距尽量相等,水准测量的误差来源及注意事项,讨论题: 尺垫在什么情况下使用?能否随便移 动? 思考题: 水准仪在后视转向前视时发现圆水准 器气泡不居中,该如何处理?,
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