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四等水准测量及其误差来源.rar

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    编号:20180915222317108    类型:共享资源    大小:105.91KB    格式:RAR    上传时间:2018-09-15
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    水准测量 及其 误差 来源
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    编号:09009410623南阳师范学院 2013 届毕业生毕业论文(设计) 题 目: 三、四等水准测量及其误差来源 完 成 人: 胡前超 班 级: 09 级 6 班 学 制: 4 年 专 业: 测绘工程 指导教师: 杨 杰 完成日期: 2013-4-12 目 录摘要 ....................................................(1)0 引言 ..................................................(1)1 三、四等水准测量的基本原理 ............................(1)2 三、四等水准测量方法 ..................................(3)2.1 双面尺法 ..........................................(3)2.2 两次仪器高法 ......................................(3)3 水准路线 ..............................................(3)3.1 水准路线的概念 .....................................(3)3.2 水准路线的几种形式 .................................(3)4 三、四等水准测量的作业流程 ............................(4)4.1 外业数据采集 .....................................(4)4.2 内业处理 .........................................(5)4.2.1 闭合水准路线计算。。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。(5)4.2.1 附合水准路线计算。。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。(5)4.2.3 支水准路线计算。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。(6)5 精度分析 ..............................................(6)6 水准测量的误差来源及误差的控制方法 ....................(8)6.1 水准测量的误差来源 .................................(8)6.1.1 仪器误差(系统误差) ..........................(9)6.1.2 观测误差(偶然误差) ............................(9)6.1.3 外界条件(偶然误差)影响 .......................(9)6.2 水准测量误差的控制方法 .............................(10)6.2.1 仪器误差(系统误差)的控制方法 ................(10)6.2.2 观测误差(偶然误差)的控制方法 ..................(11)6.2.3 外界条件(偶然误差)影响产生的误差的控制方法 ....(12)7 结论与建议 ...........................................(12)参 考 文 献 ............................................(13)Abstract ...............................................(13)第 0 页 (共 13 页)三、四等水准测量及其误差来源作 者:胡前超指导老师:杨 杰摘要:高程测量是测量任务中的一部分,在常用的高程测量方法中,水准测量是其中精度最高、采用最普遍的一种。本文介绍了三、四等水准测量的基本原理、基本方法及水准测量路线布设的形式,并结合实例,介绍了三、四等水准测量的整个流程,对其测量精度进行分析;最后探讨了三、四等水准测量的误差来源。关键词:高程测量;水准测量;精度;误差0 引言为了测绘地形图和建筑工程的设计与施工放样,必须测定一系列地面点的高程。高程测量按使用的仪器和方法分为水准测量、三角高程测量和 GPS 高程测量。而水准测量是高程测量中最常用的。其中三、四等水准测量在工程应用中使用的比较多,在工程应用中具有很重要的作用。但是,在测量的过程中,会产生一些误差,例如仪器误差(系统误差)、观测误差(偶然误差)、外界条件(偶然误差)影响所产生的误差。在水准测量的过程中,为了达到工程应用中的精度要求,我们需要采取一定的误差控制方法来减小和消除误差。水准测量的使用方法很多,这里主要论述的是在工程应用中最常用的中间法(前后视距近似相等)、摇尺法(读数时尺底置于点上,尺的上部在视线方向前后慢慢移动,读取最小读数)和距离补偿法(前视距离总和等于后视距离总和)消除测量当中产生的误差。1 三、四等水准测量的基本原理水准测量的基本原理是根据几何关系,利用仪器提供的水平视第 1 页 (共 13 页)线观测立在两点上的水准尺以测定两点间的高差,如图 1 所示,在需要测定高差的 A、 B 两点上分别立上水准尺,在 A、 B 两点的中点安置可获得水平视线的仪器(水准仪) ,水平视线在 A、 B 两尺上的截尺数分别为 a、 b,设水准测量的前进方向是由 A 点向 B 点,则规定 A 点为后视点,其水准读数为 a,称为后视读数; B 点为前视点,其水准读数为 b,称为前视读数,由于 AB 距离很短,地球曲率影响可忽略不计,则 A、 B 两点的高差为:图 1 水准测量几何原理(1-1)abh-于是 B 点的高程 Hb可按下式计算:(1-2) abh高差 本身可正可负,当 a 大于 b 时, hab值为正,这种情况是abhB 点高于 A 点;当 a 小于 b 时, hab值为负,即 B 点低于 A 点,为了避免计算高差时发生正、负号的错误,在书写高差 hab时必须注意 h 下标的写法,如, hab是表示由 A 点至 B 点的高差;而 hba表示由 B 点至 A 点的高差,即(1-3)abba从图 1 中还可以看出, B 点的高程也可以利用水准仪的视线高程 Hi(也称为仪器高程)来计算:(1-4)iaH(1-5)bai(b)前 进 方 向后 视 尺 前 视 尺ibhH大 地 水 准 面第 2 页 (共 13 页)根据一个已知高程的后视点,需要求若干个未知点的高程时,用上式计算较为方便,此法成为视线高法,它在建筑工程中经常应用。2 三、四等水准测量方法2.1 双面尺法三、四等水准测量观测应在通视良好、望远镜成像清晰且稳定的情况下进行。测量时一般使用一对双面尺。一个测站的观测步骤:⑴ 照准后视尺黑面,精平,分别读取上、下、中三丝读数,并记录;⑵ 照准前视尺黑面,精平,分别读取上、下、中三丝读数,并记录;⑶ 照准前视尺红面,精平,读取中丝读数,记录;⑷ 照准后视尺红面,精平,读取中丝读数,记录。这四步观测,简称为“后—前—前—后(或称黑—黑—红—红)” ,这样的观测步骤可消除或减弱仪器和尺垫下沉误差的影响,对于四等水准测量,由于精度要求不高,规范允许采用“后—后—前—前(或称黑—红—黑—红)”的观测步骤。2.2 两次仪器高法变动仪器高进行测量,观测顺序为“后—前—变动仪器高—前—后” ,变高前按三丝读数,以后按中丝读数。3 水准路线3.1 水准路线的概念水准测量的任务,是从已知高程的水准点开始,测量其他水准点或地面点的高程。测量前应根据要求布置并选定水准点的位置,埋好水准点标石,拟定水准测量进行的路线。3.2 水准路线的几种形式⑴ 附和水准路线:是水准测量从一个高级水准点开始,结束于第 3 页 (共 13 页)另一高级水准点的水准路线。这种形式的水准路线,可使测量成果得到可靠的检核,如图2中的附和水准路线。⑵ 闭合水准路线:是从已知高程的水准点开始,最后又闭合到起始点上的水准路线,这种形式的水准路线也可以使测量结果得到检核,如图2中的闭合水准路线。⑶ 支水准路线:是由一已知高程的水准点开始,最后没有闭合到起始点也没有结束于另一高级水准点的水准路线。这种形式的水准路线由于不能对测量成果进行检核,所以必须进行往测和返测,或者用两组仪器进行并测,让测量最后闭合到起始点上,如图2中的支水准路线。图2 水准路线分类4 三、四等水准测量的作业流程4.1 外业数据采集以三等水准测量为例,测站观测操作程序如下: ⑴ 首先将仪器整平; ⑵ 照准后视水准尺,读取后视基本分划的上下丝视差读数,记录之; ⑶ 用微倾螺旋使附合气泡精确符合,用契形丝夹准基本分划,并读数记录; 支 水 准 路 线附 合 水 准 路 线闭 合 水 准 路 线 BM1BM2BM1 21321321BM1第 4 页 (共 13 页)⑷ 旋转望远镜照准前视水准尺,使气泡精确符合,用契形丝夹准基本分划,并读数记录; ⑸ 仍前视,使气泡精确符合,用契形丝夹准辅本分划,并读数记录; ⑹ 旋转望远镜照准后视水准尺,使气泡精确符合,用契形丝夹准辅本分划,并读数记录; ⑺ 所有测站均采用“后前前后”的观测程序。 4.2 内业处理水准测量的内业处理一般包括高差闭合差,高差改正和待定点的高程计算。4.2.1 闭合水准路线计算⑴ 计算路线闭合差 :hf(4-1)=40mhhfL测允当 时,说明成果符合要求。hf允⑵ 计算高差闭合差改正数 :iv改正数 与闭合差符号相反,且改正数 数值总和与闭合差相iv iv等。在同一水准路线上,一般可认为观测条件是相同的,所以可认为误差的大小与路线的长度或者测站数成正比。这样闭合差的调整方法是:按与距离或者测站数成正比例,反符号分配。则各段路线高差闭合差的改正数 为:iv(或 ) (4-2)hiifLhiifnv4-2 式中, 为水准路线的总长, 为各测段距离; 为水准i n路线测站数总和, 为各测段的测站数。in分配完后,必须满足 ,否则说明计算有误,应重新计hvf算。⑶ 计算改正后高差:改正后的高差等于高差观测值与高差改正数之和。第 5 页 (共 13 页)⑷ 计算待测点高程:前一点高程加两点间改正后高差,即为最终各测点的高程。4.2.2 附合水准路线计算⑴ 计算路线高差闭合差 :hf(4-测 终 始( H-)3)⑵、⑶、⑷与闭合路线相同4.2.3 支水准路线计算⑴ 计算路线高差闭合差 :hf(4-返往4)⑵ 计算高差值:取各测段往返测高差中数(往返测高差绝对值之和的平均值)作为本测段的高差,符号以往测为准。⑶ 计算各测点高程值:由起始点高程往后推算,即“前一点高程加两点间高差等于后一点高程” 。5 精度分析以南阳鸭河口标准堤高程测量为例,进行三等水准测量的精度分析,测量成果如表 1。表 1 三等水准测量记录表测段: 自 BM-1 至 BM-2 日期: 2012 年月 12 日 仪器型号: S3 210033时刻: 始: 8 时 8 分 天气: 晴 观测者: 胡前超末: 9 时 6 分 呈像: 清晰稳定 记录者: 冯连友下丝 下丝后尺上丝 前尺 上丝 水准尺读数(m)测站 编号 点名后视距(m) 前视距(m)方向 及 尺号 黑色面 红色面K+黑-红 (mm)高差中数第 6 页 (共 13 页)视距差 d 累计差∑d(1) (5) 后-尺号 (3) (8) (13)(2) (6) 前-尺号 (4) (7) (14)(9) (10) 后-前 (16) (17) (15)(18) (11) (12) K1 = 4.787 K2 = 4.6871.614 0.774 后 1 1.384 6.171 0 1.156 0.326 前 2 0.551 5.239 -1 45.8 44.8 后-前 0.833 0.932 1 0.83251BM-1 至BM-2 1 1 2.188 2.252 后 2 1.934 6.622 -1 1.682 1.758 前 1 2.008 6.796 -1 50.6 49.4 后-前 -0.074 -0.174 0 -0.0740 2BM-2 至 BM-3 1.2 2.2 1.922 2.066 后 1 1.726 6.512 1 1.529 1.668 前 2 1.866 6.554 -1 39.3 39.8 后-前 -0.14 -0.042 2 -0.1413BM-3 至 BM-4 -0.5 1.7 2.041 2.220 后 2 1.832 6.520 -1 1.622 1.790 前 1 2.007 6.793 1 41.9 43 后-前 -0.175 -0.273 -2 -0.1740 4BM-4 至 BM-5 -1.1 0.6 ∑(18)= 0.4435 ∑(9)= 177.6 后 ∑(3)= 6.876 ∑(8)= 25.825 ∑(10)= 177.0 前 ∑(4)= 6.432 ∑(7)= 25.382∑d =(12)末= 0.6后-前 ∑(16)= 0.444 ∑(17)= 0.443检核 L = 354.6 [∑(16)+∑(17)]/2= 0.4435 =∑(18)⑴ 视距部分后距:(9)=[(1)-(2)]×100(式中“100”为视距乘常数下同)前距:(10)= [(5)-(6)] × 100 后、前视距差:(11)= (9)-(10) (绝对值不应超过 2m)后、前视距离累积差(12)=本站的(11)+前站的(12)(绝对值不应超过 5m)⑵ 高差部分后视尺黑、红面读数差:(13)=K1+(3)-(8)(绝对值不应超过
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