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1、第 三 讲,本次授课的目的和要求,本次授课的重点与难点,水准测量的方法水准测量的成果处理水准仪的检验与校正水准测量的误差分析,水准测量的成果处理,水 准 测 量,水准测量的方法,1,2.3 水准测量方法,水准测量的主要目的是测出一系列水准点的高程。通过水准点的高程，可以了解地表的形状、地壳的变化，以及指导工程的设计、施工。水准测量必须有统一的高程系。我国统一的高程系是1985年国家高程系。水准测量的等级分为：一、二等水准测量三、四等水准测量（普通水准测量）图根水准测量,2,一、水准点,为了统一全国高程系统和满足科研、测图、国家建设的需要，测绘部门在全国各地埋设了许多固定的测量标志，并用水准测量
2、的方法测定了它们的高程，这些标志称为水准点（Bench Mark），常用BM表示。水准点按使用和保存年限分为：永久水准点、临时水准点,3,安置仪器，粗平（使圆水准器气泡居中）；照准后视尺，精平（转动微倾螺旋使水准管气泡精确居 中），用中丝读后视尺读数a1=2036mm。记录员复诵后记 入观测手簿；照准前视尺，精平，读前视尺读数b1=1547mm。记录员复 诵后记入手簿，并计算出A点与转点TP1之间的高差：h12036mm-1547mm=0.489m 填入高差栏。,二、一测站上的基本观测程序为：,4,前 进 方 向,5,水准测量注意事项:由于测量误差是不可避免的，我们无法完全消除其影响。但是可采
3、取一定的措施减弱其影响，以提高测量成果的精度。同时应绝对避免在测量成果中存在错误，因此在进行水准测量时，应注意以下各点：、观测前对所用仪器和工具，必须认真进行检验和校正。、在野外测量过程中，水准仪及水准尺应尽量安置在坚实的地面上。三脚架和尺垫要踩实，以防仪器和尺子下沉。、前、后视距离应尽量相等，以消除视准轴不平行水准管轴的误差和地球曲率与大气折光的影响。、前、后视距离不宜太长，一般不要超过100m。视线高度应使上、中、下三丝都能在水准尺上读数以减少大气折光影响。、水准尺必须扶直不得倾斜。使用过程中，要经常检查和清除尺底泥土。塔尺衔接处要卡住，防止二、三节塔尺下滑。,6,、读完数后应再次检查气泡
4、是否仍然吻合，否则应重读。、记录员要复诵读数，以便核对。记录要整洁、清楚端正。如果有错，不能用橡皮擦去而应在改正处划一横，在旁边注上改正后的数字。、在烈日下作业要撑伞遮住阳光避免气泡因受热不均而影响其稳定性。,7,三、水准测量的检核方法,1、计算检核,8,在进行连续水准测量时，如果任何一测站的后视读数或前视读数有错误，都将影响所测高差的正确性。因此，在每一测站的水准测量中，为了及时的发现观测中的错误，通常采用两次仪器高法或者双面尺法进行观测，以检核高差测量中可能发生的错误，这种检核称为测站检核。两次仪器高法 两次仪器高法是在同一测站上用两次不同的仪器高度，两次测定高差。即测得第一次高差后，改变
5、仪器高度约10cm以上，再次测定高差。若两次测得的高差之差未超过5mm，则取其平均值作为该测站的观测高差。否则需重测。双面尺法 双面尺法是在一测站上，仪器高度不变，分别用双面水准尺的黑面和红面两次测定高差。若两次测得高差之差未超过5mm，则取其平均值作为该测站的高差。否则需要重测。由于在每一测站上仪器高度不变，这样可加快观测的速度。因此，在实际测量作业中，普遍采用双面尺法来进行测站检核。,2、测站检核,9,用双面尺，每尺均读取黑、红两面的读数。每测站水准仪粗平后的观测步骤为：（1）瞄准后视尺黑面，精平，读数（2）瞄准前视尺黑面，精平，读数（3）瞄准前视尺红面，精平，读数（4）瞄准后视尺红面，精
6、平，读数 这种观测顺序通常简称为“后前前后”黑面尺：以零开始刻划 红面尺：一尺从4687开始刻划，另一尺从4787开始刻划 红黑面计算高差理论上相差0.1m,对于四等水准测量，每测站水准仪粗平后的观测亦可按如下步骤进行：（1）瞄准后视尺黑面，精平，读数（2）瞄准后视尺红面，精平，读数（3）瞄准前视尺红面，精平，读数（4）瞄准前视尺黑面，精平，读数 这种观测顺序通常简称为“后后前前”,10,在水准点之间进行水准测量所经过的路线，称为水准路线。在连续水准测量中，虽然每一测站都进行了检核，但仍不能保证整条水准路线的观测高差就没有错误。例如用作转点的尺垫在仪器搬站期间被碰动（导致相邻两站水准测量中，水
7、准尺未放在同一点上，从而漏测了一小段高差）所引起的错误就不能用测站检核的办法检查出来，这就需要通过水准路线闭合差来检验。水准路线检核方法一般有以下三种：,水准路线从已知水准点BM1（起始点）出发，沿着待定点进行水准测量，最后测到已知水准点BM2（终点），这样的水准路线称为附合水准路线。h理H终一H始(2-4)实测的高差与已知高差一般不可能完全相等，其差值称为高差闭合差fh:(2-5),2、路线检核,1、符合水准路线,11,由BM5出发，沿环线进行水准测量，最后回到原水准点BM5上，称为闭合水准路线。路线上各点之间高差的代数和应等于零，即：h理0(2-6)如不等于零，则高差闭合差为：(2-7),
8、由一水准点BM8出发，既不附合到其他水准点上，也不自行闭合，称为支水准路线。支水准路线要进行往返观测，往测高差与返测高差观测值的代数和h往+h返理论上应为零。如不等于零，则高差闭合差为：(2-8),2、闭合水准路线,3、支水准路线,12,四、水准测量的内业计算,1.单一附合水准路线,1）计算闭合差,2）判断闭合差是否超限,3）计算各测段观测高差的改正数,5）计算各测段的改正后的高差,6）计算各点的高程值,4）检查改正数计算,A,B,2,h1,h2,h3,1,或,13,四、水准测量的内业计算（成果处理）,1、水准测量的精度要求,建筑工程中对水准测量路线高差闭合差的要求，一般规定为：平地(mm)(
9、2-9)山地(mm)(2-10),式中fh容为高差闭合差的容许值；L为水准路线长度，以km为单位；n为水准路线测站数。当地形起伏较大，每1km水准路线超过16个测站时按山地计算容许闭合差。,2、水准测量成果计算步骤：（以符合水准路线为例）,计算实测高差之和h测与理论高差h理H终一H始 计算高差闭合差fh和容许闭合差fh容 判断高差闭合差是否超限，如果 fh=fh容，则其精度符合 要求，可做下一步计算。否则重测。,14,计算高差改正数 高差闭合差的调整方法和原则：按与测站数或与线路长度成正比的分配原则，改正数的符号与闭合差的符号相反。,或,计算各测段的改正后的高差,检查改正数计算,计算各点高程值
10、,即各测段的改正数为：,15,一、水准仪应满足的条件,1、水准仪应满足的主要条件有：,(2)望远镜的视准轴不因调焦而变动位置,2.4 水准仪的检验和校正,视准轴（CC）,水准管轴（LL）,(1)水准管轴（LL）平行于视准轴（CC）,16,圆水准轴（LL）,竖轴（VV）,(1)圆水准器轴（LL）平行于竖轴（VV）,2、水准仪应满足的次要条件有：,(2)十字丝的横丝应当与仪器的旋转轴垂直,17,二、圆水准器的水准轴与仪器的旋转轴平行的检验与校正,检验：先用脚螺旋将圆水准器气泡居中，然后旋转180，检查气泡是否居中。,校正：用校正螺钉校一半，反复检查，反复校正。,18,三、十字丝横丝应与仪器旋转轴垂
11、直的检验与校正,A,A,A,A,检验：用望远镜十字丝中丝对准一清晰点A，再转动水平微动螺旋检查A点是否始终落在中丝上。,校正：松开目镜保护盖，放松十字丝环的校正螺钉转动十字丝环,19,四、望远镜的视准轴与水准管的水准轴平行的检验与校正,望远镜的视准轴和水准管的水准轴是空间的两条直线。在竖直面上的投影是否平行的检验称为 i角检验。,20,1、i角对读数和高差的影响,A,B,向上倾斜i 角的符号为正,21,2、检验i角的基本原理,22,第一种检验i角的方法,B,A,23,第二种检验i角的方法,24,校正：1、B点一端的仪器不动，计算A标尺的正确读数 2、用微倾螺旋使读数对准3、调节校正螺钉使水准管
12、气泡居中,A,A,A,x,a,a,S,i,x,-,=,=,2,2,r,25,五、水准尺的检验,1.一般检视2.圆水准器的检验与校正3.水准尺分划的检验（区格式木质水准尺）水准尺每米平均真长的测定 每米长度误差，不得超过0.5mm水准尺每分米分划误差的测定 不得超过0.1mm水准尺红黑面零点差的测定 应为4687或4787mm一对水准尺黑面零点差 设置偶数测站,26,2.5 水准测量的误差分析,水准测量误差包括仪器误差、观测误差和外界条件的影响三个方面,一、仪器误差,1、视准轴与水准管轴不平行的误差,视准轴（CC）,水准管轴（LL）,水准管轴（LL）平行于视准轴（CC）,i角：视准轴与水准管轴在
13、竖直面上投影的夹角,27,A,B,向上倾斜i 角的符号为正,28,2、水准尺误差,水准尺刻划不准确，尺长变化、弯曲等因素，都会影响水准测量的精度，水准尺必须经过检验才能使用。,水准尺零点差：水准尺零点与底面应重合，但由于使用时的磨损和制造工艺水平的关系，零点和尺底可能不一致。可在一测段中使测站数为偶数的方法予以消除。,29,二、观测误差,1、精平误差,2、估读误差,与十字丝横丝的粗细、望远镜的放大倍率、人眼的局限性，视距长度等有关。所以各级水准测量规定了望远镜的放大率、并限制了最大视距长度。,30,3、水准尺倾斜误差,一个测站：,一条水准路线：,对读数的影响：,和高差的大小有关,31,三、外界
14、环境的影响,仪器下沉：,条件：1、尺子不升沉，仪器下沉 2、和时间成比例 3、观测速度均匀,采用后前前后的观测程序、作业很熟练、硬的路面观测可减小误差,1、水准尺和水准仪下沉误差,水准尺下沉的影响，采用往返测，取高差平均值减弱,32,2、地球曲率及大气折光的影响（前面已讲述）,1）视线高出地面0.3m，2）选择合适的天气（阴天、无风等）3）避开不利的环境（日出后、日落前半小时、中午、大风等）,在晴天，地面温度高，空气的密度较上面的稀，光线向上折射。,3、日照及风力引起的误差,33,1、何谓视差？产生视差的原因是什么？如何消除？2、将水准仪安置在两尺的等距离处进行观测可以消除哪些误差？3、某闭合水准路线测量成果如图，已知A点高程为150.313m，请评定其成果是否合格，如合格，请调整闭合差并推算各点高程。4、将水准仪安置在A、B两点等距离处，测得，将仪器搬到后视点A附近，读取A点的读数，读取 B点读数。此仪器水准管轴是否平行于视准轴？如不平行如何校正？,作业:,34,
