测量学基础第二章 水准测量

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第二章 水准测量与水准仪

一、基本概念

1.图根水准测量:为地形测量而进行的水准测量
2.工程水准测量:为工程建设进行的水准测量
3.水准测量中从A点到B点,水准尺读数分别为a、b,高差计算公式为:hab = a - b = Hb-Ha,A点称为后视点,B称为前视点

4.水准面曲率对水准测量影响
高差误差为\frac{{\Delta}S}{S}=\frac{S^2}{3R^2},通过在两观测点大致正中间位置架设测站的方式,在进行高差计算时,消除两次观测的曲率误差,此方法称为中间法水准测量,是水准测量的基本原则。

二、水准尺

黑面水准尺:黑面尺从0开始,红面尺从称为零点差的某一固定值(4687/4787mm等)开始。此设计是为了在观测时进行检核。分别对两个尺面进行观测,水准仪水平视线在同一双面尺上的红、黑面读书差等于零点差。

2.1 水准路线

水准路线:水准点之间进行水准测量所经过的路线,两点之间一段路线称为测段

2.1.1 闭合水准路线

2.2.2 附和水准路线

2.2.3 支水准路线

2.2 水准测量法与计算

1.观测通常采用两次仪器高法双面尺法
两次仪器高法:每一测站使用两种不同高度测站测定前后视的高差,瞄准读数顺序为:后-前-前-后(视);
双面尺法:在测站观测后视、前视水准尺的红、黑面读数,并进行检核,观测尺顺序为:后(黑)-前(黑)-前(红)-后(红)。
2.重点在两种方法的表格计算
3.闭合差计算
普通水准测量允许的高差闭合差规定为f限=±40\sqrt{L}mm,L为km单位的水准路线长度。山地或丘陵地带每千米测站数超过16站时可用f限=±12\sqrt{n} mm计算闭合差限差,n为测站数。
闭合水准路线闭合差为fh=\sum{h测}
附和水准路线闭合差为已知点高差差与观测高差差之差:fh=\sum{h测} - (H终 + H起);
支水准路线闭合差为往返观测高差之差:fh=\sum{h往} + \sum{h反};
4.闭合差分配
符合限差的水准测量可进行误差分配,使各测段高差和满足理论差。
闭合、附和水准路线按与距离或测站数成正比原则进行分配,符号取闭合差的反值;
支水准路线取往、返高差绝对值的平均值,符号取往测高差的符号。

2.2 水准测量相关误差

2.2.1 视差

目标像与十字丝平面不重合,在视线移动时有相对移动的现象称为视差
消除视差:1)目镜调焦:调节目镜调焦螺旋,使十字丝最清晰;2)物镜调焦:转动物镜调焦螺旋,使目标像最清晰;3)检查:眼睛稍作移动是否有相对移动,如有,重复操作;否则完成消除视差。

2.2.2 i角误差改正

1.概念:水准管轴与视准轴之间的夹角称为i角,水准仪的i角误差是指水准管轴与视准轴不平行的误差
改正目的:使视准抽与水准管轴平行;
2.i角误差检验
1)在相距60~80m的A、B两点架设水准尺(或木桩),在A、B正中间架设测站进行观测;随后调整测站高度在10cm以上再次观测。如果两次观测到的高差差值<=5mm,则取两者平均值做为不受i角误差影响的高差h1=\frac{(h中1+h中2)}{2};
2)将测站移动至B点约2m的外侧位置,观测一次a2、b2得到两点的高差h2,如果此时abs(h1-h2)<=5mm,则视为水准管轴平行视准轴。
3)如果abs(h1-h2)>5mm,则计算i角为i=\frac{abs(h1-h2)}{DistAB}rad=\frac{abs(h1-h2)}{DistAB}p'',p=206265;对于DS2级水准仪如果i>20''需要进行校正;
3.i角误差改正:略。

2.2.3 水准测量误差分析

1.仪器轴系误差:i角误差;
2.仪器置平误差;
3.仪器下沉影响导致误差;
4.水准尺倾斜或下沉导致误差;
5.外界环境:日光、风力、大气折光(观测视线必须高出地面0.2m减少大气折光影响)。


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