模块1 水准测量.doc

模块一 水准测量 本章主要介绍了水准测量的原理和方法、水准仪的技术操作和检验校、水准测量误差的影响与消除方法，并介绍了三、四等水准测量和精密、自动安平、数字水准仪。其重点内容包括水准测量原理、水准器的作用和分划值、水准仪的技术操作和检验校正、水准测量的施测程序与成果检核、闭合差调整、误差的消除方法以及三、四等水准测量。其难点为水准测量施测程序与成果检核、闭合差调整及误差的消除方法。地面点的高程是地面点的定位元素之一，测定地面点高程的工作称为高程测量，是测量的基本工作之一。按使用的测量仪器和获得高程的方法有水准测量和三角高程测量，此外还有液体静力水准测量、气压高程测量和GPS 高程测量等。本章主要介绍水准测量。 1.1 水准测量概述 高程是确定地面点位置的基本要素之一，所以高程测量是四种基本测量工作之一。高程测量的目的是要获得点的高程，但一般只能直接测得两点间的高差，然后根据其中一点的已知高程推算出另一点的高程。 进行高程测量的主要方法有水准测量和三角高程测量。水准测量是利用水平视线来测量两点间的高差。由于水准测量的精度较高，所以是高程测量中最主要的方法。三角高程测量是测量两点间的水平距离或斜距和竖直角(即倾斜角)，然后利用三角公式计算出两点间的高差。三角高程测量一般精度较低，只是在适当的条件下才被采用。除了上述两种方法外，还有利用大气压力的变化，测量高差的气压高程测量；利用液体的物理性质测量高差的液体静力高程测量；以及利用摄影测量的测高等方法，但此方法较少采用。 在一般的测量工作中都以大地水准面作为高程起算的基准面。因此，地面任一点沿铅垂线方向到大地水准面 的距离就称为该点的绝对高程或海拔，简称高程，用 H 表示。如图1-1 所示，图中的 HA、HB 分别表示地面上 A、 B 两点的高程。我国规定以 1950~1956 年间青岛验潮站多年记录的黄海平均海水面作为我国的大地水准面，由此 建立的高程系统称为“1956 年黄海高程系”。新的国家高程基准面是根据青岛验潮站 1952~1979 年间的验潮资料 计算确定的，依此基准面建立的高程系统称为“1985 国家高程基准”。并于 1987年开始启用。 图1-1  1.2 水准测量的原理 水准测量是利用水平视线来求得两点的高差。例如图2－2中，为了求出A、B两点的高差 ，在A、B两个点上竖立带有分划的标尺——水准尺，在A、B两点之间安置可提供水平视线的仪器——水准仪。当视线水平时，在A、B两个点的标尺上分别读得读数a和b，则A、B两点的高差等于两个标尺读数之差。即： hAB=a?b (2－1) 如果A为已知高程的点，B为待求高程的点，则B点的高程为： HB=HA+hAB (2－2) 读数a是在已知高程点上的水准尺读数，称为“后视读数”；b是在待求高程点上的水准尺读数，称为“前视读数”。高差必须是后视读数减去前视读数。高差hAB的值可能是正，也可能是负，正值表示待求点B高于已知点A，负值表示待求点B低于已知点A。此外，高差的正负号又与测量进行的方向有关，例如图1－2中测量由A向B进行，高差用hAB表示，其值为正；反之由B向A进行，则高差用hBA表示，其值为负。所以说明高差时必须标明高差的正负号，同时要说明测量进行的方向。 图 1－2 当两点相距较远或高差太大时，则可分段连续进行，从图1－3中可得： h1 ??a1 ??b1 h2 ??a2 ??b2 hn ??an ??bn hAB ????h ????a ????b hAB=∑h=∑a?∑b (2－3) 图 1－3 即两点的高差等于连续各段高差的代数和，也等于后视读数之和减去前视读数之和。通常要同时用∑h和(∑a?∑b)进行计算，用来检核计算是否有误。 图2－3中置仪器的点Ⅰ、Ⅱ、…称为测站。立标尺的点1、2、…称为转点，它们在前一测站先作为待求高程的点，然后在下一测站再作为已知高程的点，转点起传递高程的作用。转点非常重要，转点上产生的任何差错，都会影响到以后所有点的高程。 1.3 水准仪和水准尺 水准仪是进行水准测量的主要仪器，它可以提供水准测量所必需的水平视线。目前通用的水准仪从构造上可分为两大类：即利用水准管来获得水平视线的水准管水准仪，其主要形式称“微倾式水准仪”；另一类是利用补偿器来获得水平视线的“自动安平水准仪”。此外，尚有一种新型水准仪——电子水准仪，它配合条纹编码尺，利用数字化图像处理的方法，可自动显示高程和距离，使水准测量