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1、测量地面上各点高程的工作叫高程测量,高程测量分为：,水准测量三角高程测量气压高程测量液体静力水准测量GPS高程测量,第二部分 水准测量与高程控制测量,水准测量原理：利用水准仪提供水平视线，读取水准尺的读数，测定两点间的高差，有已知点高程推求未知点高程。如图：hAB=a b HB=HA+hAB,大地水准面,Hi,b,HB,HA,hAB,前进方向,高差法,Hi=HA+aHB=Hi-b,视线高法,A,B,当a b时，hAB 为正，B高于A；当a b时，hAB 为负，B低于A。,a,高差法：利用高差计算高程。（安置一次仪器测定一个前视点高程时采用）视线高法：利用视线高计算高程。（安置一次仪器测定多个前
2、视点高程时采用）水准测量所使用的仪器、工具：水准仪 水准尺 尺垫,一、水准仪1、水准仪的等级 DS05、DS1、DS3、DS10、DS20 D大地测量仪器 S水准仪 数字 表示仪器的精度，即每公里往、返 测得高差中数的中误差（mm）。水准仪的作用是提供一条水平视线；工程测量中常使用DS3型水准仪，该仪器 标称精度为3mm/km。,二、一个测站的水准测量工作,A,B,a,b,1、安置仪器于AB之间，立尺于A、B点上；2、粗略整平；3、瞄准A尺，精平、读数a，记录1.568m；4、瞄准B尺，精平、读数b，记录1.471m；,5、计算：hAB=a b=1.568-1.471=0.115m 即B点比A
3、点高0.115m。hBA=hAB=0.115m，即 A点比B点低0.115m。,三、概念1、测站：测量仪器所安置的地点。2、水准路线：进行水准测量时所行走的路线。3、后视：水准路线的后视方向。4、前视：水准路线的前视方向。5、视线高程：后视高程+后视读数。6、视距：水准仪至标尺的水平距离。7、水准点：水准测量的固定标志。8、水准点高程：指标志点顶面的高程。9、转折点：水准测量中起传递高程作用的中间点。,水准点,一、连续水准测量 当两点相距较远或高差较大时，需连续安置水准仪测定相邻各点间的高差，最后取各个高差的代数和，可得到起终两点间的高差。,B,如图：A、B两水准点之间，设3个临时性的转点。h
4、1=a1-b1 h2=a2-b2 h3=a3-b3 h4=a4-b4 hAB=h1+h2+h3+h4,A、B两点高差计算的一般公式：hAB=,n为测站数,例：,注意：为保证高程传递的准确性，在相邻测站的观测过程中，必须使转点保持稳定（高程不变）。,A,TP1,TP2,TP3,2.142,B,1.258,0.928,1.235,1.672,2.074,HA=123.446m,HB,大 地 水 准 面,前进方向,ATP1,TP1TP2,TP2TP3,TP3 B,2.142,1.258,+0.884,0.928,1.235,-0.307,1.664,1.431,+0.233,1.672,2.074,
5、-0.402,计算检核,6.406 5.998,ab0.408,0.408,0.408,123.446,123.854,水 准 测 量 手 簿,已知,（一）、测站检核 目的：保证前后视读数的正确。,方法：变动仪器高法、双面尺法,1、变动仪器高法 在同一测站上变动仪器高（10cm左右），两次测出高差；等外水准测量其差值|h|6mm，取其平均值作为最后结果。2、双面尺法 采用黑红面的水准尺，利用双面的零点差检核观测质量。,（二）、计算检核 目的：检核计算高差和高程计算是否正确。检核条件：如上表所示：,等式条件成立，说明计算正确。,二、成果检核,水准测量时，一般将已知水准点和待 测水准点组成一条水准
6、路线；在水准测量的施测过程中，测站检核 只能检核一个测站上是否存在错误或误 差是否超限；计算检核只能发现每页计算是否有误；对一条水准路线来讲必须进行成果检核。,1、水准路线的布设形式 附合水准路线（见图1）闭合水准路线（见图2）支水准路线（见图3）,BMA,BMB,1,2,3,4,图1,1,2,3,图3,BMA,1,2,3,4,图2,BMA,2、检核的主要内容闭合差：观测值与理论值的差值。高差闭合差就是高差的观测值与理论值之差；用fh表示，即 fh=h测-h理限差：规范规定的的高差闭合差的允许值；用fh允表示。等外水准测量要求：平地：fh允40（mm）L水准路线的长度，单位km。山地：fh允1
7、2（mm）n水准路线的测站数。要求：fh fh允,3、不同形式水准路线fh的计算 附和水准路线：h测=h1+h2+h3+hn h理=H终 H始 fh=h测-h理=h测-（H终 H始）闭合水准路线：h测=h1+h2+h3+hn h理=0 fh=h测-h理=h测 支水准路线：h测=h往+h返 h理=0 fh=h测-h理=h往+h返,（一）附合水准路线的内业计算 如图为一符合水准路线：,A、B为已知水准点，HA=65.376m，HB=68.623m点1、2、3 为待测水准点，各测段高差、测站数、距离见下图：,1、计算闭合差：,2、检核：,故其精度符合要求。,3、计算改正数 分配原则：按与测段距离（或
8、测站数）成正比，并反其符号改正到各相应的高差上，得改正后高差。,按距离：,按测站数：,以第1测段为例，测段改正数为：,检核：,4、计算改正后高差,检核：,以第1测段为例，改正后的高差为：,5、计算高程,如：,检核：,否则说明高程计算有误。,备注,1,2,3,4,A1,2,3,B,1.0 8+1.575,1.2 12+2.036,1.4 14-1.742,2.2 16+1.446,5.8 50+3.315,辅助计算,-0.012,-0.014,-0.016,-0.026,-0.068,+1.563,+2.022,-1.758,+1.420,+3.247,65.376,66.939,68.961,
9、67.203,68.623,附合水准测量成果计算表,已知,已知,（二）闭合水准路线成果计算 1、计算闭合差：2、检核：3、计算高差改正数：闭合水准路线的计算与附合水准路线基本相同。,4、计算改正后高差：5、计算各测点高程：,（三）支水准路线成果计算,1,1、计算闭合差：,2、检核：,，故精度符合要求。,3、计算高差（取往、返测绝对值的平均值，其符号与往测相同）,4、计算高程,H1=186.785-1.386=185.399m,(HA=186.785m),误差来源：仪器误差+观测误差+外界条件的影响,一、仪器误差 1、仪器校正后的残余误差主要是i角误差。（前后视距相等可消除）2、水准尺误差 包括
10、刻划不准、尺长变化、尺身弯曲等误差。（作业前必须检验，前后视 尺交替使用、测站数为偶数可减弱或消除）,二、观测误差 1、视差（仔细调焦可消除）2、读数误差（减小视线长度、读数认真果断）3、水准器泡居中误差（符合后立即读数）4、水准尺倾斜的影响（认真扶尺、气泡居中）,三、外界条件的影响 1、仪器下沉（踩紧脚架、减少观测时间）2、尺垫下沉（尺垫踩实、往返测取中数）3、地球曲率和大气折光（前后视距相等可消除）4、大气温度和风力（打伞遮阳、选择好的天气）,水准仪的检验和校正,微倾式水准仪的主要轴线见图，它们之间应满足的几何条件是：1.圆水准器轴应平行于仪器的竖轴；2.十字丝的横丝应垂直于仪器的竖轴；3
11、.水准管轴应平行于视准轴。,检验方法：当圆水准器轴与竖轴不平行时，它们相差一个角。首先转动脚螺旋使圆气泡居中，如图a)这时圆水准器轴处于铅垂位置，但竖轴与铅垂方向偏离一个角。将圆水准器绕仪器轴旋转，此时圆气泡偏离中心，如图(b)，其偏离的值为。,一、圆水准器轴平行竖轴,二、十字丝横丝垂直于竖轴,检验方法：整平仪器后，瞄准墙上一固定点，拧紧水平制动螺旋，转动水平微动螺旋，如点始终在十字丝横丝上移动，则说明十字丝横丝垂直于竖轴。若 M 点偏移十字丝横丝如图(d)，则十字丝横丝不垂直于竖轴，那么必须进行校正。,三、水准管轴应平行于视准轴,当水准管轴和视准轴不平行时，它们之间形成一个 i角。,水准尺离
12、水准仪距离越远，读数误差也越大。当仪器的前视距离与后视距离相等时，则根据后视读数减前视读数求得高差不受影响。,检验方法：在平坦地面上选择、两点（米），安置仪器于中点，测出、两点间的正确高差h。然后将仪器搬到距离点米处，当气泡居中时读取尺读数为，这时由于水准仪距尺很近，因此忽略角的影响，即将当作视线水平时的读数，如视准轴与水准管轴平行，则尺上读数应为,如果实际尺上的读数不与上式求得的b应值相等，则说明视准轴不平行于水准管轴。,三、水准管轴应平行于视准轴,一、仪器误差,1、仪器校正后残差 2、调焦误差 3、水准尺误差,二、观测误差,1、整平误差 2、照准误差 3、估读误差 4、水准尺竖立不直误差,
13、三、外界条件影响,1、仪器、水准尺下沉误差 2、地球曲率、大气折光影响3、温度、风力影响,二、高程控制测量,（一）选点、布网要求 控制测量布网原则：有高级到地级、从整体到局部逐级控制加密、逐级加密。国家高程控制网：一、二、三、四等。城市高程控制网：二、三、四等。首级高程控制网一般要求布设成闭合环形，加密时可布设成附合路线和结点图形。小地区高程控制网：三、四等及图根水准 各级高程控制网均采用水准测量、高山地区可采用三 角高程测量。,三、四等水准的主要技术要求,L为往返测段、附合或环绕的水准路线长度（单位为km）,n为测站数。,观测顺序：三等水准测量 后（黑）前（黑）前（红）后（红）四等水准测量
14、后（黑）后（红）前（黑）前（红）对仪器安置和观测时应符合规范要求，如：仪器与前后水准尺尽量安置在一条直线上 同一测站观测时一般不得调焦两次，仅当实现长度小于10米，前后视距小于1米时，可在观测前后标尺时调焦。在连续各测站安置水准仪的脚架时，应使脚架的两个脚平行于水准路线方向、第三个脚至于线路的左侧或右侧。,四等水准测量记录表,1,4687,4787,后,前,后-前,后,前,后-前,1426,0955,1211,5898,0,47.1,0801,0361,44.0,0581,5369,-1,+0.630,+0.529,+1,+0.630,2,+3.1,+3.1,4687,4787,二、三角高程测
15、量,三角高程测量原理,A、B两点间的高差：,若用测距仪测得斜距：,直觇 A-B、反觇 B-A 对向观测,三角高程测量,三角高程测量原理,取双向观测的平均值得：,可见从理论上取双向观测平均值，可以消除地球曲率和大气折光的影响。,不等精度观测加权平均,相同的观测条件下测得的观测量为等精度观测,相同观测条件,如图：E点的高程,如图虽然每测站、每公里为同精度观测，但由于各已知点到观测点的水准路线长不同，测站数不同，使从不同的观测路线获得的E点高程的精度出现差异。,广州工业大学工程测量精品课程http:/,武汉大学测绘学院数字测图精品课程http:/,华东交通大学测量学精品课程,精品课程网站包含的内容：
16、教案、课件（PPT）、教学录像、习题、试卷,参考书目：1、卞正富 测量学第一版 中国农业出版社，20022、王侬 过静郡现代普通测量学 清华大学出版社2001 3、覃 辉土木工程测量 同济大学出版社，20054、潘正风数字测图原理与方法武汉大学出版社，2003,参考期刊,测绘类期刊,1、测绘学报 2、武汉大学学报信息科学版 3、测绘通报 4、测绘科学 5、测绘工程 6、测绘与空间地理信息,作业1：某地位于东经1141834，北纬283805试计算（1）该地在6带、3带的带号，及所在投影带的中央子午线经度。（2）该点在三度投影带中央子午线以西235819.732 m,计算该点在高斯克吕格直角坐标系中的Y坐标。（3）该地在1：10万地形图上的图号是多少？（请分别写出国际分幅、国家基本比例尺分幅的图号）,闭合水准路线高差观测如图，已知A点高程HA=41.20m，观测数据如图所示（环内单位为m的为两点高差，环外单位为km为两点距离），计算B、C、D、E点的高程。,作业：2,如图：由五个水准点组成附合水准路线，已知BM1高程为H1=204.286m，H2=208.579m,每两点间测站数和高差观测值如下图，根据图中数据计算A、B、C三点高程,作业：3,
