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1、1,第三章 水准仪及高程测量,2,高差是确定地面点位的三要素之一，一般是通过测量高差进而求得点的高程。,高程测量 - 测量地面点高程的工作水准测量 - 实质是测定两点之间的高差水准测量是最基本, 精度最高的一种方法。,3,地面点的高程位置,4,我国的高程系统：水准原点 全国高程的起算点1956年黄海高程系（72.289m）目前我国统一采用:1985年国家高程基准 （72.260m）,5,埋设水准点 测绘部门在全国各地埋设并测定的高程点称水准点，用BM（Bench Mark）表示。分永久性与临时性 2种。,永久水准点,临时水准点,6,第一节 水准测量原理,7,hAB = a -b HB = HA
2、 + hAB,测量、计算两点之间高差的方法: ( 后视读数 - 前视读数 ),8,hAB有正负之分，hAB为正,说明B点比A点高，反之说明B点比A点低。,9,通常待测点 B 距离已知水准点 A 较远或高差很大，就需要分段测量，计算两点高差，如下图：,10,1.水准仪的等级 按精度分：S05、S1、S3、S10共4级。 按构造分：微倾式水准仪、自动安平水准仪、 激光水准仪和数字水准仪。,3.水准尺与尺垫 水准测量时还需配套的工具有水准尺 和尺垫。,2.微倾式水准仪构造 望远镜、水准器、托板、基座共4部分。,第二节 水准测量的仪器与工具,11,12,自动安平水准仪,数字水准仪,微倾水准仪,激光水准
3、仪,激光垂准仪,13,水准仪 - 提供一条水平视线,14,望远镜,视准轴：物镜光心与十字丝交点的连线。,由物镜、目镜、十字丝组成,15,管水准器用来指示视准轴是否水平，圆水准器用来指示仪器竖轴是否竖直。,水准器,管水准器,圆水准器,16,17,水准尺与尺垫,塔尺,使用时水准尺安放在尺垫的半球突出顶上,18,第三节 水准仪的使用,(1)安置仪器(2)粗略整平（粗平）(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，并消除视差。(4)精确整平和读数,19, 用圆水准器进行粗平 ,左手大拇指的运动方向和气泡运动的方向一致。,通过水准器零点与1、2两脚螺旋连线的垂线,20,瞄准水准尺,2
4、1, 视差现象 ,22, 消除视差的步骤 ,1、调 目镜螺旋 使十字丝清晰；,2、反复调 对光螺旋 使目标的像与十字丝平面重 合，眼睛上下观察两者没有错动现象为止。,23,消除视差,a,a,a,24,精确调平视线（精平）,用微倾螺旋精确调平视线,微倾螺旋,25,水准尺读数1,26, 水准尺读数 ,正 像,倒 像,27,水准尺读数2,28,水准仪使用步骤总结,1.测站安置仪器：（测点上安置水准尺） 用中心螺旋把仪器与三脚架相连 用脚螺旋粗略整平（粗平）2.瞄准水准尺： 目镜对光，使十字丝清晰。 物镜对光，使目标清晰，并消除视差。3.精平： 使用微倾螺旋，使水准管气泡居中。4.读数： 用十字丝横丝
5、在尺上读数，从小向大读。,29,第四节 水准测量的外业,埋设水准点 测绘部门在全国各地埋设并测定的高程点称水准点，用BM（Bench Mark）表示。分永久性与临时性 2种。,永久水准点,临时水准点,30,水准路线： 闭合路线 附合路线 支路线,31,从水准点BMA出发，沿环线逐站进行水准测量，经过各高程待定点，最后返回BMA点，称为闭合水准路线。,(1)闭合水准路线,32,从一水准点BM A出发，沿各待定高程点逐站进行水准测量，最后附合到另一水准点 BM B上。,(2)附合水准路线,33,若从一水准点出发，既没有符合到另一水准点，也没有闭合到原来的水准点，就称其为支水准路线。,(3)支水准路
6、线,34,通常待定点离水准点较远或高差很大，就需要连续多次安置仪器才能测定两点高差，例如下图：,第1站 ：hA1 =a1- b1 第2站 ：h12 =a2- b2 第3站 ：h23 =a3- b3第n站 ：hnB =an- bn -h=hAB =a -b已知HA，则 HB=HA+h,测站：安置仪器的位置称为测站转点：两站之间的立尺点，仅起高程传递作用，称为转点( ZD )。,二、水准测量方法,35,(1)变动仪器高法： 在同一测站上用两次不同的仪器高度，测得两次高差进行校核，即第一次测得高差之后，改变仪器高度10cm 以上重新安置仪器，再测一次。两次测量高差之差不大于 35 mm。,红黑双面求
7、得高差不得超过容许值，测得的高差之差不大于 35 mm（对等外级水准测量）。,(2)双面尺法 ： 在同一测站，仪器高度不变，黑面测得高差与红面测得高差应相等。配对的双面水准尺，红面起点不是0，一面是4.687m，另一面是4.787m。,水准测量的检核,36,1,A,1.851,ZD1,1.268,+ 0.583,2,1.452,ZD2,0.699,+ 0.753,水准测量外业动画,50.000,50.583, .,1.381,+ 0.581,1.962,+ 0.582, ., ., ., ., ., .,37,1,A,1.851,ZD1,1.268,+ 0.583,2,1.452,ZD2,0.
8、699,+ 0.753,50.000,50.583, .,1.381,+ 0.581,1.962,+ 0.582, ., ., ., ., ., ., ., .,3,4,ZD3,B,51.336,50.618,51.491,+ 0.753,- 0.718,+ 0.873,38,水准测量的误差包括水准仪本身的仪器误差、人为的观测误差以及外界条件的影响三个方面。,三、水准测量的注意事项,39,仪器误差： 视线不水平 水准尺误差人为的观测误差： 水准管气泡居中误差 读数误差 视差影响 水准尺倾斜的影响外界条件的影响： 仪器下沉 尺垫下沉 地球曲率和大气折光的影响 大气温度和风力的影响,40,由于测量
9、有误差实测高差值与实际（理论）高差值不相等，其差值为高差闭合差 fh 。 测量误差不可避免，容许有高差闭合差，闭合差容许值的单位为毫米mm 。,限差为：,式中 ：L 为路线的总长度（公里数）。 n 为路线上总测站数。,第五节 水准测量内业,41,闭合水准路线的检核条件为：,一. 水准路线闭合差的计算,42,如果高差闭合差 ，则为观测合格。,二. 水准路线闭合差的分配,但是，闭合差要进行处理，方法是：加权平均将闭合差反符号分配到各测段高差中。,计算改正数：,各段改正后高差 = 实测高差 + 改正数,43,H1= HA + h1改H2= H1 + h2改 ,逐点推算,三. 水准点高程的计算,44,
10、水准测量的误差包括水准仪本身的仪器误差、人为的观测误差以及外界条件的影响三个方面。,水准测量的注意事项,45,仪器误差： 视线不水平 水准尺误差人为的观测误差： 水准管气泡居中误差 读数误差 视差影响 水准尺倾斜的影响外界条件的影响： 仪器下沉 尺垫下沉 地球曲率和大气折光的影响 大气温度和风力的影响,46,第六节水准测量新仪器介绍,47,一、自动安平水准仪,自动安平水准仪的特点是没有管水准器和微倾螺旋。在圆水准气泡居中的条件下，利用仪器内部的自动安平补偿器，就能获得视线水平时的正确读数，省略了精平过程。,48,国产DSZ3自动安平水准仪,每公里往返测量中误差： 2.5补偿安平精度 0.5 补
11、偿工作范围： 14,49,测量原理:是用传感器代替观测者的眼睛，从望远镜中看到水准尺上“刻划”的测量信号，由微处理器自动计算出水准尺上的读数及仪器至标尺间的水平距离,数据在屏上显示，并存贮。,二、数字水准仪,50,51,52,53,天宝Dini12 (蔡司)精密电子水准仪,54,55,第七节水准仪的检验与校正,56,CC / LL VV / L1L1 十字丝横丝 VV,（1）水准仪结构应该满足的几何条件：,微倾式水准仪的检验,57,1）圆水准轴平行仪器竖轴的检验,(1)目的：L LVV(2)检验：把仪器安置好，并用脚螺旋将气泡居中，然后将仪器旋转 180 ，看气泡是否居中，如果气泡仍居中，则条
12、件满足，否则，条件不满足。,58,将仪器整平后，用十字丝一端对准水平方向某一清晰目标。用水平微动慢慢转动望远镜，当目标移动到十字丝交点从一端移到另一端时，看目标是否始终在十字丝上。,2）十字丝横丝垂直于仪器竖轴检验,瞄准一点,望远镜水平转动后现象,十字丝无误差清况,59,A,B,a,b,x,x,hAB正= a b =(a x) (b x)=ab,D后 = D前,i,i,3）水准管轴平行于视准轴的检验,(2)检验：将仪器安置在某两固定点中间。测出它们之间的正确高 差。,(1)目的：LLCC,hAB正,60,将仪器放到某一立尺点（A）附近处，此时前后视距不相等，在两尺上读数分别为a 、b ，A、B
13、两点的高差 hAB 为：,hAB= a b,如果 hAB hAB正 说明视准轴/水准管轴，无i角误差如果 hAB hAB正 说明存在i角误差，其值为：,式中：h= hAB- hAB正= =206265,61,第八节三角高程测量,62,三角高程测量原理,63,用水平距离计算：,用倾斜长度计算:,h = L sin + i - v + f,h = D tan + i - v + f,三角高程测量高差计算,64,2005年珠峰复测原理第一阶段：海拔5600米之前水准测量法,65,66,第二阶段：海拔5600米以后6点联测确保精度, 从5600米起使用觇标、GPS、雪深雷达，综合测量峰顶高度。测量人员在6个观测点，用三角高程测量直接观测登山队员竖立在珠峰顶上的觇标，测量距离与竖直角，计算得出珠峰山体高程： 珠峰高程为 8844.43 m1975年在海拔6120米测量珠穆朗玛峰高程： 珠峰高程为 8848.13 m,67,68,69,70,
