水准测量实验报告.docx
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水准测量实验报告
水准测量实验报告
一、绪言
水准测量是用水准仪和水准尺测定地面上两点间高差的方法。
在地面两点间安置水准仪,观测竖立在两点上的水准标尺,按尺上读数推算两点间的高差。
通常由水准原点或任一已知高程点出发,沿选定的水准路线逐站测定各点的高程。
由于不同高程的水准面不平行,沿不同路线测得的两点间高差将有差异,所以在整理国家水准测量成果时,须按所采用的正常高系统加以必要的改正,以求得正确的高程,如图1,图2所示。
图1水准测量原理示意图
我国国家水准测量依精度不同分为一、二、三、四等。
一、二等水准测量称为“精密水准测量”,是国家高程控制的全面基础,可为研究地壳形变等提供数据。
三、四等水准测量直接为地形测图和各种工程建设提供所必需的高程控制。
图2水准测量转点示意图
二、实习目的
1、通过对同济大学四平路校区高程的施测,掌握二等精密水准测量的观测和记录,熟悉使用电子水准仪进行二等水准的测量,并将所学知识得到一次实际应用。
2、熟悉精密水准测量的作业组织和一般作业规程。
三、水准测量实习过程
3.1小组成员及作业步骤
小组成员:
作业步骤:
精密水准观测组由5人组成,具体分工是:
观测一人,记录一人,扶持两人,量距一人。
3.2水准仪的使用
水准仪的使用包括仪器的安置、粗略整平、瞄准水准尺、精平和读数等操作步骤。
我们实验所用的仪器主要就是电子水准仪SDL30,其他操作同普通的水准仪。
SDL30的等级水准测量功能用于国家一、二、三、四等水准测量。
测量作业中的测站观测程序及其限差检核符合国家一、二水准测量规范(GB/T12897-2006)和国家三、四等水准测量规范(GB12898-91)的要求,具体如下:
等级水准测量测站观测程序:
方向
测站
一等
二等
三等
四等
往测
奇数站
后-前-前-后
后-前-前-后
后-前-前-后
后-后-前-前
往测
偶数站
前-后-后-前
前-后-后-前
后-前-前-后
后-后-前-前
返测
奇数站
前-后-后-前
前-后-后-前
后-前-前-后
后-后-前-前
返测
偶数站
后-前-前-后
后-前-前-后
后-前-前-后
后-后-前-前
等级水准测量测站检核项及其限差:
限差项
一等
二等
三等
四等
视线长度
4m≤30m
3m≤50m
≤100m
≤150m
视线高度
0.65m≤2.80m
0.55m≤2.80m
无
无
前后视距差
≤1.0m
≤1.5m
≤2.0m
≤3.0m
视距差累积
≤3.0m
≤6.0m
≤5.0m
≤10.0m
两次高差读书差
0.4mm
0.6mm
3.0mm
5.0mm
重复测量次数
3≤
2≤
1
1
3.3水准测量的实施
在我们的测量中,首先每个组建立一个包含有四个已知控制点的控制网,每组选定网的一条边与周边的一组的水准网确保有两个已知控制点重合,分别测出公共边两点间高差,最后统一进行高差计算和误差分配,以作为检验与统一到一个公共的水准网中。
我们选择211控制点作为自己的符合起止点,从该点出发,沿着教学南楼,途径图书馆正门,到图书馆后的控制点103,再转到瑞安楼前面的317点,最后符合至211控制点。
3.3.1已知点数据及测区平面图
(1)、已知点数据
点号
X(m)
Y(m)
H(m)
211
5518.611
2860.994
3.368
208
5450.417
3028.712
3.360
103
5678.070
3085.948
3.453
100
5379.797
3195.183
3.494
317
5643.706
2925.454
3.203
其中,211号点为测站起始点,103号点和317号点为与西边测区的公共点,208和211号点为与南边测区的公共点。
(2)、测区平面图,如下图1黑色线条所包含的区域即为本组测区。
图1测区平面图
3.3.2二等精密水准测量方法
a.测站观测程序:
往测奇数测站水准标尺分划的顺序为后-前-前-后,往测偶数测站水准标尺分划的顺序为前-后-后-前;返测时刚好与往测相反。
b.严格按照一测站的操作程序进行观测,进行读数和记录。
再进行各项计算,并与各项限差和精度要求进行比较,如果超限则必须重测。
c.水准路线全线外业观测成果的验算和成果表的编算。
3.4水准测量的内业
水准测量外业式作结束后,要检查手簿,再计算各点间的高差。
经检核无误后,才能进行计算和调整高差闭合差。
最后计算各点的高程,并分配误差。
四、注意事项
1、在观测中,不允许为通过限差规定而凑数,以免成果失去真实性。
2、记录员除了记录和计算外,还必须检查观测条件是否合乎规定,限差是否满足要求,否则应及时通知观测员重测。
记录员必须牢记观测程序,注意不要记录错误。
字迹要整齐清晰,不得涂改,更不允许描字和就字改字。
在一个测站上应等计算和检查完毕,确信无误后才可搬站。
3、扶尺员在观测之前必须将标尺立直扶稳。
严禁双手脱开标尺,以防摔坏标尺的事故发生。
4、量距要保证通视,前、后视距相等和一定的视线高度,并尽量使仪器和前后标尺在一直线上。
五、测量实习成果
测站
目标
后视视距
前视视距
前后视
标尺读数(m)
高程(m)(已分配)
视距差d
Σd
1
208
23.78
23.25
后视
1.4138
1.4137
3.36
前视
1.3489
1.3492
ZD1
0.53
0.53
后-前
0.0649
0.0645
3.4249
平均高差
0.0647
2
ZD1
23.51
23.35
后视
1.3941
1.3942
前视
1.4355
1.4356
ZD2
0.16
0.69
后-前
-0.0414
-0.0414
3.3835
平均高差
-0.0414
3
ZD2
23.5
23.29
后视
1.3831
1.3827
前视
1.4116
1.4115
ZD3
0.21
0.9
后-前
-0.0285
-0.0288
3.3548
平均高差
-0.0287
4
ZD3
15.33
15.07
后视
1.3416
1.3414
前视
1.4175
1.4175
ZD4
0.26
1.16
后-前
-0.0759
-0.0761
3.2787
平均高差
-0.076
5
ZD4
23.43
23.59
后视
1.2946
1.2948
前视
1.3667
1.367
ZD5
-0.16
1
后-前
0.0721
0.0822
3.3510
平均高差
0.0722
6
ZD5
24.37
24.47
后视
1.2607
1.2607
前视
1.421
1.421
ZD6
-0.1
0.9
后-前
-0.1603
-0.1603
3.1907
平均高差
-0.1603
7
ZD6
24.5
24.61
后视
1.2442
1.2442
前视
1.3734
1.3733
ZD7
-0.11
0.79
后-前
-0.1292
-0.1291
3.0615
平均高差
-0.1292
8
ZD7
24.42
24.44
后视
1.348
1.3478
前视
1.3673
1.3673
ZD8
-0.02
0.77
后-前
-0.0193
-0.0195
3.0421
平均高差
-0.0194
9
ZD8
24.11
24.51
后视
1.5158
1.516
前视
1.3868
1.3871
ZD9
-0.4
0.37
后-前
0.129
0.1289
3.1711
平均高差
0.129
10
ZD9
24.36
24.51
后视
1.3972
1.3974
前视
1.4318
1.4317
ZD10
-0.15
0.22
后-前
-0.0346
-0.0343
3.1367
平均高差
-0.0344
11
ZD10
24.4
24.5
后视
1.4049
1.4048
前视
1.3696
1.3695
ZD11
-0.1
0.12
后-前
0.0353
0.0353
3.1720
平均高差
0.0353
12
ZD11
15.45
14.95
后视
1.3247
1.3248
前视
1.3092
1.3093
ZD12
0.5
0.62
后-前
0.0155
0.0155
3.1874
平均高差
0.0155
13
ZD12
23.37
23.38
后视
1.403
1.4028
前视
1.2506
1.2506
ZD13
-0.01
0.61
后-前
0.1524
0.1522
3.3398
平均高差
0.1523
14
ZD13
9.68
9.89
后视
1.4608
1.4608
前视
1.3554
1.3553
103
-0.21
0.4
后-前
0.1054
0.1055
3.4451
平均高差
0.1054
15
103
24.59
24.6
后视
1.3868
1.387
前视
1.3873
1.3872
ZD14
-0.01
0.39
后-前
-0.0005
-0.0002
3.4448
平均高差
-0.0004
16
ZD14
24.28
24.54
后视
1.3814
1.3813
前视
1.3243
1.3243
ZD15
-0.26
0.13
后-前
0.0571
0.057
3.5018
平均高差
0.057
17
ZD15
23.43
23.38
后视
1.3139
1.3137
前视
1.4245
1.4242
ZD16
0.05
0.18
后-前
-0.1106
-0.1105
3.3912
平均高差
-0.1106
18
ZD16
24.25
24.39
后视
1.2534
1.2535
前视
1.4622
1.4624
ZD17
-0.14
0.04
后-前
-0.2088
-0.2089
3.1824
平均高差
-0.2088
19
ZD17
10.01
9.44
后视
1.146
1.146
前视
1.0588
1.0587
ZD18
0.57
0.61
后-前
0.0872
0.0873
3.2695
平均高差
0.0872
20
ZD18
11.17
10.97
后视
1.3561
1.3561
前视
1.4343
1.4342
317
0.2
0.81
后-前
-0.0782
-0.0781
3.1913
平均高差
-0.0782
21
317
24.47
24.51
后视
1.6291
1.6289
前视
1.4086
1.4086
ZD19
-0.04
0.77
后-前
0.2205
0.2203
3.4117
平均高差
0.2203
22
ZD19
24.53
24.56
后视
1.3594
1.3594
前视
1.3091
1.309
ZD20
-0.03
0.74
后-前
0.0503
0.0504
3.4621
平均高差
0.0504
23
ZD20
8.4
8
后视
1.3161
1.3161
前视
1.3154
1.3154
ZD21
0.4
1.14
后-前
0.0007
0.0007
3.4627
平均高差
0.0007
24
ZD21
13.53
12.8
后视
1.3472
1.3473
前视
1.4498
1.4498
211
0.73
1.87
后-前
-0.1026
-0.1025
3.3601
平均高差
-0.1026
25
211
35.42
36.14
后视
1.4766
1.4767
前视
1.4885
1.4883
ZD22
-0.72
1.15
后-前
-0.0119
-0.0116
3.3485
平均高差
-0.0118
26
ZD22
35.19
34.66
后视
1.5566
1.5567
前视
1.5051
1.505
ZD23
0.53
1.68
后-前
0.0515
0.0517
3.4001
平均高差
0.0516
27
ZD23
8.38
7.9
后视
1.4948
1.4948
前视
1.5293
1.5293
ZD24
0.48
2.16
后-前
-0.0345
-0.0345
3.3654
平均高差
-0.0345
28
ZD24
11.58
12.23
后视
1.5216
1.5215
前视
1.5313
1.5313
208
-0.65
1.51
后-前
-0.0097
-0.0098
3.3556
平均高差
-0.0098
六、误差来源与精度分析
6.1水准测量的误差来源
6.1.1仪器误差
1.仪器校正后的残余误差
i角校正残余误差,这种影响与距离成正比,只要观测时注意前、后视距离相等,可消除或减弱此项的影响。
2.水准尺误差
由于水准尺刻划不准确,尺长变化、弯曲等影响,水准尺必须经过检验才能使用。
标尺的零点差可在一水准段中使测站为偶数的方法予以消除。
6.1.2观测误差
1.水准管气泡居中误差;2.读数误差;3.视差影响;4.水准尺倾斜影响.
6.1.3外界条件的影响
1.仪器下沉;2.尺垫下沉;3.地球曲率及大气折光影响;4.温度对仪器的影响.
6.2小组实验成果
经计算可得,闭合水准路线共长1.483km,最后的闭合中误差为
,完全符合精度要求。
由表1可知该水准测量符合精度要求。
表1:
水准测量限差要求
项目
等级
测段路线往返测
高差不符值mm
附合路线闭合差mm
环线闭合差mm
检测已测测段高差之差mm
一等
二等
6.3实验成果整合
通过运用VC++编制程序,实现该闭合环自动搜索,检验水准路线闭合环和符合导线的闭合差,并通过平差进一步计算出各个水准点的高程。
应运该程序,搜索闭合环和计算水准路线的闭合差为:
6.3.1第一组实验结果
(1)单位权中误差(mm)
0.3mm
(2)高程平差结果精度(mm)
rms_ZD1:
1.9
rms_ZD2:
2.6
rms_ZD3:
3.0
rms_ZD4:
3.2
rms_ZD5:
3.4
rms_ZD6:
3.6
rms_ZD7:
3.6
rms_ZD8:
3.5
rms_ZD9:
3.3
rms_ZD10:
3.1
rms_ZD11:
2.6
rms_ZD12:
2.2
rms_ZD13:
1.3
rms_ZD14:
1.8
rms_ZD15:
2.2
rms_ZD16:
2.2
rms_ZD17:
1.7
rms_ZD18:
1.3
rms_ZD19:
1.6
rms_ZD20:
1.6
rms_ZD21:
1.3
rms_ZD22:
1.9
rms_ZD23:
1.6
rms_ZD24:
1.3
(3)水准网闭合差(mm)
1,【符合路线】:
208-ZD24-ZD23-ZD22-211-ZD21-ZD20-ZD19-317-ZD18-ZD17-ZD16-ZD15-ZD14-103
W=-3.50
2,【符合路线】:
211-ZD21-ZD20-ZD19-317-ZD18-ZD17-ZD16-ZD15-ZD14-103
W=-0.00
3,【符合路线】:
317-ZD18-ZD17-ZD16-ZD15-ZD14-103
W=3.80
4,【符合路线】:
211-ZD22-ZD23-ZD24-208
W=3.50
5,【符合路线】:
317-ZD19-ZD20-ZD21-211-ZD22-ZD23-ZD24-208
W=7.30
6,【符合路线】:
317-ZD19-ZD20-ZD21-211
W=3.80
7,【环闭合差】:
208-ZD24-ZD23-ZD22-211-ZD21-ZD20-ZD19-317-ZD18-ZD17-ZD16-ZD15-ZD14-103-ZD13-ZD12-ZD11-ZD10-ZD9-ZD8-ZD7-ZD6-ZD5-ZD4-ZD3-ZD2-ZD1-208
W=4.50
6.3.2全班的实验结果
(1)高程平差结果精度
序号
点号
中误差(mm)
1
B
39.7
2
C
54.3
3
D
62.5
4
E
67.1
5
F
68.7
6
G
67.7
7
H
63.8
8
I
59.1
9
J
48.7
10
K
29.8
11
L
32.3
12
301
32.4
13
302
34.2
14
303
43.6
15
304
37.7
16
305
34.8
17
306
32.5
18
309
38.2
19
A2
35.4
20
B2
33.6
21
C2
35.3
22
D2
46.7
23
E2
52.7
24
F2
52.3
25
G2
45.5
26
H2
34.5
27
I2
36.7
28
J2
34.7
29
K2
34.2
30
ZD1
34
31
ZD2
45.9
32
ZD3
53.6
33
ZD4
57.2
34
ZD5
61
35
ZD6
63.1
36
ZD7
63.5
37
ZD8
62.3
38
ZD9
59.3
39
ZD10
54.3
40
ZD11
46.5
41
ZD12
39.6
42
ZD13
22.4
43
ZD14
32.2
44
ZD15
39
45
ZD16
38.4
46
ZD17
30.2
47
ZD18
23.1
48
ZD19
29.1
49
ZD20
28.1
50
ZD21
23.9
51
ZD22
33.9
52
ZD23
28.8
53
ZD24
23.4
(2)水准网闭合差(mm)
1,【符合路线】:
113-B2-A2-211-317-ZD18-ZD17-ZD16-ZD15-ZD14-103
W=28.80(限差:
3.04)
2,【符合路线】:
201-205-3-I2-J2-209-208-K2-211-317-ZD18-ZD17-ZD16-ZD15-ZD14-103
W=-4.60(限差:
3.92)
3,【符合路线】:
205-3-I2-J2-209-208-K2-211-317-ZD18-ZD17-ZD16-ZD15-ZD14-103
W=-196.00(限差:
3.71)
4,【符合路线】:
208-K2-211-317-ZD18-ZD17-ZD16-ZD15-ZD14-103
W=-4.90(限差:
2.99)
5,【符合路线】:
209-208-K2-211-317-ZD18-ZD17-ZD16-ZD15-ZD14-103
W=-8.40(限差:
3.15)
6,【符合路线】:
211-317-ZD18-ZD17-ZD16-ZD15-ZD14-103
W=-0.70(限差:
2.45)
7,【符合路线】:
238-304-303-302-245-L-211-317-ZD18-ZD17-ZD16-ZD15-ZD14-103
W=2.10(限差:
3.64)
8,【符合路线】:
245-L-211-317-ZD18-ZD17-ZD16-ZD15-ZD14-103
W=-4.10(限差:
2.92)
9,【符合路线】:
313-309-211-317-ZD18-ZD17-ZD16-ZD15-ZD14-103
W=44.50(限差:
3.09)
10,【符合路线】:
314-1-313-309-211-317-ZD18-ZD17-ZD16-ZD15-ZD14-103
W=37.60(限差:
3.32)
11,【符合路线】:
317-ZD18-ZD17-ZD16-ZD15-ZD14-103
W=3.80(限差:
1.94)
12,【符合路线】:
323-306-314-1-313-309-211-317-ZD18-ZD17-ZD16-ZD15-ZD14-103
W=9.90(限差:
3.70)
13,【符合路线】:
333-238-304-303-302-245-L-211-317-ZD18-ZD17-ZD16-ZD15-ZD14-103
W=20.30(限差:
3.82)
14,【符合路线】:
201-H2-G2-F2-E2-D2-C2-313-113
W=-33.80(限差:
2.82)
15,【符合路线】:
205-3-201-H2-G2-F2-E2-D2-C2-313-113
W=-225.20(限差:
3.08)
16,【符合路线】:
208-K2-211-A2-B2-113
W=-33.70(限差:
2.48)
17,【符合路线】:
209-208-K2-211-A2-B2-113
W=-37.20(限差:
2.68)
18,【符合路线】:
211-A2-B2-113
W=-29.50(限差:
1.80)
19,【符合路线】:
238-333-305-323-306-314-1-313-113
W=-30.10(限差:
3.13)
20,【符合路线】:
245-L-211-A2-B2-113
W=-32.90(限差:
2.40)
21,【符合路线】:
313-113
W=11.40(限差:
1.07)
22,【符合路线】:
314-1-313-113
W=4.50(限差:
1.64)
23,【符合路线】:
317-211-A2-B2-113
W=-25.00(限差:
2.34)
24,【符合路线】:
323-306-314-1-313-113
W=-23.20(限差:
2.31)
25,【符合路线】:
333-305-323