03第三章 高程测量1

——高程系是一维坐标系，基准是大地 高程系是一维坐标系， 高程系是一维坐标系 水准面。 水准面。 ——因海水面受潮汐、风浪等影响，它 因海水面受潮汐、 因海水面受潮汐 风浪等影响， 的高低时刻在变化。 的高低时刻在变化。 ——在海边设立验潮站 在海边设立验潮站(tide gauge 在海边设立验潮站 station)，进行长期观测，求得海水面的 ，进行长期观测， 平均高度作为高程零点， 平均高度作为高程零点，以通过该点的 大地水准面为高程基准面(height 大地水准面为高程基准面 datum)。 。 也即大地水准面上的高程恒为零。 也即大地水准面上的高程恒为零。
δa
δb
数字测图原理及方法
3.1 水准测量的原理
水准器
水准仪的水平视线是应用水准器而获得。 水准仪的水平视线是应用水准器而获得。
水准器是利用液体受重力作用后气泡居最高处的特性， 水准器是利用液体受重力作用后气泡居最高处的特性， 使水准器的一条特定的直线 特定的直线位于水平或竖直位置的一种装 使水准器的一条特定的直线位于水平或竖直位置的一种装 置。 水准器有两种：水准管和圆水准器。 水准器有两种：水准管和圆水准器。
数字测图原理及方法
S
O
当气泡位于圆内中央位置时，圆水 准器的水准轴即成竖直，切于零点 的平面也就成水平了。圆水准器的 灵敏度较低，常用于粗略整平。
3.1 水准测量的原理
3、符合水准器 、 在水准管上装有符合 棱镜系统， 棱镜系统，通过符合棱镜 系统将气泡两端的影像反 射到同一平面上， 射到同一平面上，影像底 端符合，则气泡居中。 端符合，则气泡居中。气 泡不符合的位置正好是符 合位置的两倍， 合位置的两倍，可使气泡 居中的精度提高一倍。 居中的精度提高一倍 当气泡符合时：
数字测图原理及方法
3.2 水准仪等级及型号
数字测图原理及方法
3.2 水准仪等级及型号
数字测图原理及方法
3.2 水准仪等级及型号
数字测图原理及方法
3.2 水准仪等级及型号
数字测图原理及方法
3.2 水准仪等级及型号
数字测图原理及方法
3.2 水准仪等级及型号
数字测图原理及方法
3.2 水准仪等级及型号
CF卡存储系统 卡存储系统 符合中国水准测量规范
数字测图原理及方法
精度（每公里往返测标准差） 精度（每公里往返测标准差）
电子读数 +/- 0.3mm（ISO方式） 方式） （ 方式 光学读数 1mm
3.3 水准仪的使用
数字测图原理及方法
3.3 水准仪的使用
1、水准仪的安置：将仪器安置在三脚架上。 、水准仪的安置：将仪器安置在三脚架上。 2、粗平：第一种方法：固定两条腿，前后移动、 、粗平：第一种方法：固定两条腿，前后移动、 左右摆动一条腿，使圆水准器气泡居中。 左右摆动一条腿，使圆水准器气泡居中。 第二种方法：旋转脚螺旋， 第二种方法：旋转脚螺旋，使圆水准器气 泡居中。 泡居中。 3、瞄准：使十字丝 和目标的成像清晰，消除视差。 和目标的成像清晰，消除视差。 、瞄准： 4、精平：用微倾螺旋使符合水准管气泡居中。 、精平：用微倾螺旋使符合水准管气泡居中。 5、读数：用十字丝中丝、下丝、上丝分别读数， 、读数：用十字丝中丝、下丝、上丝分别读数， 通常读四位数。 通常读四位数。
数字测图原理及方法
3.1 水准测量的原理
水准管的零点：在水准管上刻有 的分划线， 水准管的零点：在水准管上刻有2mm的分划线，分划 的分划线 线与中间的S点成对称 点成对称， 点称为零点 点称为零点。 线与中间的 点成对称，S点称为零点。
•S
L
S C
L 水准管的水准轴：过零点S与圆弧相切的切
线LL 水准管的分划值：相邻两分划线间弧长所对 的圆心角
数字测图原理及方法
1、试画图说明水准测量的原理。 、试画图说明水准测量的原理。 2、试作图说明地球曲率对水准测量的影响。 、试作图说明地球曲率对水准测量的影响。 3、水准仪是如何获得水平视线的？ 、水准仪是如何获得水平视线的？ 4、水准管气泡居中，视线水平，此说法对吗？ 、水准管气泡居中，视线水平，此说法对吗？ 5、什么是望远镜视差？如何消除？ 、什么是望远镜视差？如何消除？ 6、设A为后视点，B为前视点，当后视点读数 为后视点， 为前视点 为前视点， 、 为后视点 a=1.067m,前视点读数 前视点读数b=2.567m,则A点比 点__ 则 点比B点 前视点读数 点比 若HA=101.500m，则HB=______。 ， 。
数字测图原理及方法
h AB = a − b = 后视读数 − 前视读数
3.1 水准测量的原理
转点、测站
2 1
Α•
3 D•
•
4
•Β
E
C
•
转点：如果两点A、 之间的距离较远 之间的距离较远， 转点：如果两点 、B之间的距离较远，或高差较大时
仅安置一次仪器不能测得A、 的高差 的高差， 仅安置一次仪器不能测得 、B的高差，需加设 若干临时的立尺点，作为传递高程的过渡点。 若干临时的立尺点，作为传递高程的过渡点。
2 S b)
δa
θ
δb
S b )( S a + S b )
当S a = S b时，∆h AB = 0
数字测图原理及方法
地球曲率的影响
2、一条水准路线时，地 球曲率的影响
B• A
•
Sa
Sb
h AB
1 ∆h AB = ∑ ( S a − S b )( S a + S b ) 2R 设每测站的 S 后 + S 前 相等，则 1 ∆h AB = ( S a + Sb )∑ ( S a − Sb ) 2R 当S a + S b = 200 m， S a − S b ) ≤ 10 m时 （ ∑ ∆h AB ≤ 0.16 mm
数字测图原理及方法
3.1 水准测量的原理
数字测图原理及方法
3.1 水准测量的原理
水准测量是测出地面点高程的方法之一。 水准测量是测出地面点高程的方法之一。 地面点沿铅垂线到大地水准面的距离称该点的绝对高程或海拔 简称高程(height)。通常用加点名作下标表示 如HA、HB。 ，简称高程 。通常用加点名作下标表示,如 、
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3.1 水准测量的原理
水准测量是测出地面点高程的方法之一。 水准测量是测出地面点高程的方法之一。
Α •
HA
Β •
h AB
HB
大地水准面
H B = H A + h AB
数字测图原理及方法
3.1 水准测量的原理
HB = H A + hAB
a
Α •
Β •
b
h AB
HA
HB
大地水准面
水准测量的实质是用水准尺量取竖直方向的长度 h 注意： AB 的含义和符号
当气泡不符合时：
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3.1 水准测量的原理 水准尺、尺垫
水准尺：材料 干燥的木料、 水准尺：材料——干燥的木料、铝合金、因钢尺 干燥的木料 铝合金、 折尺、 构造 ——折尺、塔尺、直尺。 折尺 塔尺、直尺。 长度 ——2m、3m、5m 。 、 、 水准尺的要求： 变形小、刻划精确、 水准尺的要求：直、变形小、刻划精确、观测时 应竖直。 应竖直。 常用三、四等水准测量的水准尺为木质3m的 常用三、四等水准测量的水准尺为木质 的、 双面水准尺，黑面尺（主尺）底端刻划为0， 双面水准尺，黑面尺（主尺）底端刻划为 ，而红 面尺（辅助尺）底端刻划分别为4687mm、 面尺（辅助尺）底端刻划分别为 、 4787mm。 。 尺垫：放在过渡点上即转点上，传递高程用。 尺垫：放在过渡点上即转点上，传递高程用
2mm Γ= •ρ R
数字测图原理及方法
水准管的分划值 与灵敏度的关系
3.1 水准测量的原理
2、圆水准器 、 圆水准器是将一圆柱 形的玻璃盒子装嵌在金属 筐内， 筐内，盒内部是 装满酒精 或氯华锂后加热密封的。 或氯华锂后加热密封的。 盒顶面的内壁磨成圆球形， 盒顶面的内壁磨成圆球形， 顶面的中央划一小圆， 顶面的中央划一小圆，其 圆心S即为 即为圆水准器的零 圆心 即为圆水准器的零 连接S与球面的球心 点。连接 与球面的球心 O的直线称为圆水准器的 的直线称为圆水准器的 的直线称为 水准轴。 水准轴。

数字测图原理及方法
数字测图原理及方法
测站： 测站：每安置一次仪器称为一个测站
数字测图原理及方法
3.1 水准测量的原理
3 D•
•
4
•Β
2 1
Α•
E
C
•
h AB = (a1 − b1 ) + (a2 − b2 ) + (a3 − b3 ) + (a4 − b4 ) = ∑ (a − b) = ∑ a − ∑ b
1
数字测图原理及方法
4
4
4
数字测图原理及方法
3.2 水准仪等级及型号
莱卡DNA03数字水准仪 莱卡DNA03数字水准仪
数字测图原理及方法
3.2 水准仪等级及型号
160×64点阵式液晶显示， × 点阵式液晶显示 点阵式液晶显示， 可显示4行汉字。 可显示 行汉字。
大屏幕全中文显示
测程（电子读数） 测程（电子读数）
铟钢尺 2m～60m ～ 玻璃钢尺 2m～100m ～
数字测图原理及方法
3.1 水准测量的原理
水准器的特定的直线： 水准器的特定的直线：切线和法线 特定的直线 切线——水平 水平——水准管 水准管——水准管水准轴 切线 水平 水准管 水准管水准轴 法线——竖直 竖直——圆水准器 圆水准器——圆水准器水准轴 法线 竖直 圆水准器 圆水准器水准轴
1、水准管：水准管的管子用玻璃制成，其纵剖面方向的 、水准管：水准管的管子用玻璃制成， 内表面为具有一定半径的圆弧。（ 内表面为具有一定半径的圆弧。（80—100m)一端封闭， 一端封闭， 。（ 一端封闭 一端开口，内装满质轻易流动的液体（酒精或氯化锂） 一端开口，内装满质轻易流动的液体（酒精或氯化锂）然 后加热，排除部分液体，将开口封闭， 后加热，排除部分液体，将开口封闭，待冷却后即形成水 准管的气泡。 准管的气泡。