文档介绍：引言
水准测量是测定地面点高程的主要方法之一。水准测量是使用水准仪和水准尺,根据水平实现测定两点之间的高差,从而由已知点的高程推求未知点的高程。三、四等水准测量是经常施测的一种高程测量方法。布设水准路线是建立高程控制的一种常规方法。传统的三、四等水准测量一般使用纸质水准表格记录原始数据并进行相关数据的计算和检核工作,在工期紧,任务繁重的情况下,纸质水准表格记录和计算工作强度大、效率低。为了提高水准测量的效率,使得水准测量的内外业一体化,提高数据处理速度、精度和可靠性,外业观测上需采用更加科学、快速的作业模式,内业数据处理上需采用简便、可靠的数据处理软件。而利用编程语言编制水准测量数据检核与平差软件替代纸质水准表格记录和计算,可以大大提高三、四等水准测量的效率。在取得初步的外业数据后,要对外业数据进行检核,确定数据的可用性及准确性,为平差计算的打好基础,得到合格的外业观测数据后,需对所采集的水准测量数据进行平差处理。
软件设计思路以实现水准测量内外业一体化为宗旨,以最大限度降低劳动强度、提高生产效率为目标,以操作简单化、运行智能化、限差控制自动化为条件,使用目前主流开发语言Visual ,构建水准平差序的运行界面、输入、输出窗口并根据观测数据和已知数据的输入形式和数据结构,按照水准平差的平差模型编写相应的代码,形成平差模型计算模块(module)。
程序计算中要解决的几个关键问题:
1)对于水准测量来说,山地和平地所要求的高差闭合差限差计算公式是不同的,所以在计算之前应先按照实际工作测量的类型选择计算公式,然后采用不同限差公式进行判断。
2)计算的数据必须在高程闭合差没有超出限差范围才进行计算,如果超限,计算是没有意义的,所以超限后程序必须中断,并提示超限。
3)计算的数据应该以数组的方式进行存储,不同任务的水准测量工作,待测点的数量显然不同,计算程序应能够按照实际工作需要声明数组个数,所以程序中要设置待测点数量的输入项,然后根据输入的数字声明数组。
4)闭合差在分配过程中必然出现余数除不尽的情况,小数取舍就成了关键问题,如果处理不当会出现各改正数之和与高程闭合差不相符的情况,所以在程序计算中,小数的取位必须采用奇进偶舍来进行,不能简单使用四舍五入。最后计算出的结果还要进行检验,如果闭合差与改正数之和不相符,则差值应分配到路线最长或是测站数最多的一个测段;因此,要求程序能够查找到最长水准路线所对应的改正数。
1 水准测量的基本原理和方法
水准测量,是利用水准仪和水准标尺,根据水准仪能够确定水平视线原理,测定两点间的高差,再由一点高差推算另一点高差的测量方法。
水准测量的目的
水准测量的目的:通过测量地面上两点之间的高差h,根据已知点的高程求算未知点的高程,测出一系列水准点的高程。通过水准点的高程,可以了解地表的形状、地壳的变化,以及指导工程的设计、施工、监测。
水准测量的基本原理
水准测量不是直接测定地面点的高程,而是测出两点间的高差。即在两个点上分别竖立水准尺,利用水准测量的仪器提供的一条水平视线,瞄准并在水准尺上读数,求得两点间的高差,从而由已知点高程推求未知点高程。
如图1-1所示,设已知点高程为,用水准测量方法求未知点的高程。在、两点中间安置水准仪,并在、两点上分别竖立水准尺,根据水准仪提供的水平视线在点水准尺上读数为,在点的水准尺上读数为,则、两点间的高差为:
图1-1 水准测量原理
(1-1)
设水准测量是由点向点进行,如图1-1中箭头所示,则规定点为后视点,其水准尺读数为后视读数;点为前视点,其水准尺读数为前视读数。由此可见,两点之间的高差一定是“后视读数”减“前视读数”。如果>,则高差为正,表示点比点高;如果<
,则高差为负,表示点比点低。
在计算高差时,一定要注意的下标的写法:表示点至点的高差,则表示点至点的高差,两个高差应该是绝对值相同而符号相反,即
(1-2)
测得、两点间高差后,则未知点B的高程为:
(1-3)
由图1-1可以看出,点高程也可以通过水准仪的视线高程(也称为仪器高程)来计算,视线高程等于点的高程加点水准尺上的后视读数,即
(1-4)
则(1-5)
一般情况下,用(1-3)式计算未知点的高程,称为高差法。当安置一次水准仪需要同时求出若干个未知点的高程时,则用(1-5)式计算较为方便,这种方法称为视线高法。即每一个测站上测定一个视线高程作为该测站的常数,分别减去各待测点上的前视读数,即可求得各待测点的高程。这在建筑工程中经常用到。
在实际水准测量中,、两点间高差可能较大或相距较远,不可能安置一次(一测站)水准仪即能测定两点间的高差。此时可在沿点至点的水准路线上增