02第二章 高程测量.doc

第二章高程测量
第二章高程测量 1
§2-1 高程测量概述 1
§2-2 水准测量的原理 2
§2-3 水准仪和水准尺 4
一、微倾式水准仪的构造和使用 5
二、自动安平水准仪的构造和使用 11
§2-4 水准测量的方法 14
一、水准路线的形式 14
二、水准测量的施测方法 14
三、水准测量成果的检核 16
四、闭合差的分配和高程的计算 18
§2-5 水准仪的检验和校正 19
一、微倾式水准仪的检验和校正 19
二、自动安平水准仪的检验和校正 24
§2-6 水准测量的误差及其消减方法 25
一、仪器误差 25
二、观测误差 25
三、外界环境的影响 26
§2-7 精密水准仪和精密水准尺 28
一、精密水准仪 28
二、因瓦水准尺 29
习题 30
§2-1 高程测量概述
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。
高程测量的任务是求出点的高程,即求出该点到某一基准面的垂直距离。为了建立一个全国统一的高程系统,必须确定一个统一的高程基准面,通常采用大地水准面即平均海水面作为高程基准面。解放后我国采用青岛验潮站1950~1956年观测结果求得的黄海平均海水面作为高程基准面。根据这个基准面得出的高程称为
“1956黄海高程系”。为了确定高程基准面的位置,在青岛建立了一个与验潮站相联系的水准原点,。水准原点作为全国高程测量的基准点。从1989年起,国家规定采用青岛验潮站1952~1979年的观测资料,计算得出的平均海水面作为新的高程基准面,称为“1985国家高程基准”。根据新的高程基准面,。所以在使用已有的高程资料时,应注意到高程基准面的差异。
高程测量也是按照“从整体到局部”的原则来进行。就是先在测区内设立一些高程控制点,并精确测出它们的高程,然后根据这些高程控制点测量附近其他点的高程。这些高程控制点称水准点,工程上常用BM来标记、水准点一般用混凝土标石制成,顶部嵌有金属或瓷质的标志(图2-1)。标石应埋在地下,埋设地点应选在地质稳定、便于使用和便于保存的地方。在城镇居民区,也可以采用把金属标志嵌在墙上的“墙脚水准点”。临时性的水准点则可用更简便的方法来设立,例如用刻凿在岩石上的或用油漆标记在建筑物上的简易标志。
图 2-1
§2-2 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:
(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:
(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2-2中测量由A向B进行,高差用表示,其值为正;反之由B向A进行,则高差用表示,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 2-2
当两点相距较远或高差太大时,则可分段连续进行,从图2-3中可得:
(2-3)
图 2-3
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。通常要同时用和进行计算,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。
从以上可见:水准测量的基本原理是利用水平视线来比较两点的高低,求出两点的高差。
当水准测量的目的不是仅仅为了获得