水准测量知识

1、2021/4/2,1,学 习 要 点,一、 高程测量概念 二、 水准测量原理 三、 水准测量的仪器及使用 四、 水准测量的方法 五、 水准测量的成果计算 六、 水准仪的检验和校正 七、 水准测量的误差分析 八、 精密水准仪和精密水准尺 九、 电子水准仪简介 十、 高程控制 十一、 三.四等水准测量方法,2021/4/2,2,1-1 高程测量概述,一、高程测量 测量地面点高程的工作 目的：获得未知点的高程（一般是通过测出已知点和未知点之间的高差，再根据已知点的高程计算出未知点的高程） 分类：水准测量（精密高程测量）、三角高程测量（经纬仪或电磁波测距仪）、气压高程测量（踏勘测量或路线勘测其精度较低

2、） 水准原点 ：直接由平均海水面测得高程的水准点,2021/4/2,3,2021/4/2,4,1、水准测量：利用水平视线来测量两点之间的高差。此方法施测简单，且精度较高，所以是高程测量中最主要的方法，被广泛应用于高程控制测量、工程勘测和各项施工测量中。 2、三角高程测量：是通过测量两点之间的水平距离（或倾斜距离）和竖直角，然后利用三角公式计算出两点间的高差。此方法的精度受各种条件的限制，一般只在适当的条件下才被采用。 其他：气压高程测量、重力高程测量、摄影高程测量、GPS高程测量。,二、高程测量的方法,2021/4/2,5,三、水准点及其等级,水准点（Bench Mark）：通过水准测量建立的

3、高程控制点，工程上常用BM来标记，水准点顶面一般为凸起状 水准点的等级及埋设 国家水准点分为（从高到低）一、二、三、四等四个等级，按规范要求埋设永久性标石标记。三、四等水准点一般用混凝土标石制成，深埋到地面冻结线以下，在标石的顶面设有用不锈钢或其它不易锈蚀的材料制成的半球状标志。 墙上水准点 图根水准点和一些施工测量使用的水准点常采用临时性标志,例如:木桩或牢固建筑物。,2021/4/2,6,大铁钉打入地面，也可选取地面上突出的坚硬岩石或房屋四周水泥面、台阶等再用红油漆标记。 水准点的位置：宜选在土质坚硬、便于长期保存和使用方便的地点。埋设水准点后，应绘出水准点的点之记。,（a）,（b）,20

4、21/4/2,7,基本原理 水准测量的实质：测量两点之间的高差。 水准测量的基本原理：,1-2 水准测量原理,2021/4/2,8,利用水准仪建立一条严格水平视线，配合水准尺来测定两点间的高差，从而由已知点的高程推算出未知点的高程。 A、B两点的高差为：(利用水准仪提供的水平视线，分别读取A点水准尺上的读数a和B点的读数b ),如果A点是已知高程点，B点是待求高程点。则B点高程为:,一、高差法,2021/4/2,9,则： 高差=后视读数 - 前视读数 观测者站在仪器处，面向前进方向，面前所立尺为前视，背后所立尺为后视。 高差的符号 高差的正负号反映两点的高低关系 高差的正负号又与测量前进的方向

5、有关 hAB=hBA,2021/4/2,10,连续水准测量：在两点间连续地多次安置仪器所进行的水准测量。,图中测站：安置仪器的点（在图中、为安置仪器点） 转点：（Turning Point）常简写为：TP，是传递高程的点（1、2 ）。,2021/4/2,11,在转点上先有前视读数后有后视读数。假设A点高程已知为HA，各测站测得的高差为hn，则有：,hAB为A、B两点间测得的高差， 则：未知点B的高程为：,高差的计算检核：ab=hAB 高程的计算检核： HBHA=hAB,2021/4/2,12,二、仪高法测量,适用场合：根据一个后视点的高程同时测定多个未知点的高程。常用于纵断面测量、土石方测量。

6、 仪高法： 仪器的视线高：Hi = HA +a 待求点高程： H B = Hi b = （HA +a）b 中间点：在测量过程中不起传递高程作用的高程待求点，这些点上只有一个前视读数C, 也称“中视读数”。 其高程：,2021/4/2,13,如图 中间点高程= 仪器的视线高 - 中视读数 置镜点：HP1 =（HA+a1）- C1 ; HP2 =（HA+a1）- C2 HTP1 =（HA+a1）- b1 置镜 II 点：HP3 =（HTP1+a2）- C3； HP4 =（ HTP1 +a2）- C4； HTP2= （HTP1+a2）- b2；,2021/4/2,14,1-3 水准测量的仪器及其使用

7、,一、水准仪的种类 1、光学水准仪： 微倾式水准仪 ：用水准管来获得水平视线； 自动安平水准仪：用补偿器来获得水平视线。 2、电子水准仪 二、水准仪按仪器精度分：DS0.5、DS1、DS3、DS10、DS20五个等级。D、S分别是“大地”和“水准仪”汉语拼音的第一个字母，数字0.5 、1 、3 、10 、20表示该仪器的精度（每公里往、返水准测量误差/毫米） DS0.5 和DS1 用于精密水准测量，DS3 用于一般工程水准测量，DS10、 DS20则用于简易水准测量。,2021/4/2,15,用干燥优质木材或合金制成，要求尺长稳定，刻划准确。 最常用的有双面尺和塔尺两种。 双面尺多用于三、四等

8、及以下精度的水准测量（红面尺底零点差为4687或4787mm，一般用于测站检核）。 塔尺用三节或五节套接在一起，能伸缩，携带方便。一般尺长为5m，尺的底部为零点，尺面绘有1cm或5mm黑白相间的分格，米和分米处注有数字。,三、水准尺和尺垫,2021/4/2,16,尺垫是在转点上放置水准尺用的，尺垫可使转点稳固，防止下沉。 用钢板或铸铁制成，一般为三角形，中央有一突出的半球体，下方有三个尖脚。 用时把三个尖脚用力踩入土中，把水准尺立在突出的圆顶上。,尺 垫,2021/4/2,17,DS3微倾式水准仪的构造,四、DS3微倾式水准仪的构造及使用,2021/4/2,18,作用：它可以提供视线，并可读

9、出远处水准尺上的读数 构造：物镜、目镜、对光透镜和 十字丝分划板。 （1） 物镜：使目标的成像落在十字丝板前后。 （2）调焦透镜：使目标的成像与十字丝重合。 （3）目镜：放大十字丝和目标的成像。 （4）十字丝分划板：竖丝 是为了瞄准目标， 中丝（单丝或楔形丝）读取读数。 视距丝 上、下短丝，用于测距。 视准轴（即视线）：十字丝交点与物镜光心的连线，它是水准仪的主要轴线之一。 DS3水准仪望远镜放大率一般为30倍。,1、望 远 镜,2021/4/2,19,管水准器（水准管）：反映视线是否水平，用于精平。 水准管的零点：管面上刻有间隔为2 mm的分划线，分划线的对称中心O称为零点。 水准管轴（LL

10、）：过零点与管内壁纵向相切的直线。 当气泡的中心点与零点重合时，称气泡居中，此时水准管轴位于水平位置，即视线水平。 若气泡不居中，则水准管轴处于倾斜位置，视线不水平。,2水准器（管水准器和圆水准器）,2021/4/2,20,定义：水准管2mm的弧长所对圆心角，（即气泡每移动一格时，水准管轴所倾斜的角值），称为分化值。 水准管分划值的大小反映了仪器置平精度的高低。水准管曲率半径越大，分化值越小，则水准管灵敏度越高。 DS3 型水准管分划值一般为20/2mm。 符合水准器 当两半气泡影像“符合”为圆弧时，表明管水准气泡精确居中。这是正确读取水准尺读数的前提!,3、水准管分划值,左边气泡影像的移动方

11、向与微倾螺旋的转动方向一致,避免惯性使然,2021/4/2,21,圆水准器：一个封闭的圆形玻璃容器，顶面内壁是球面，球面中央有一圆圈，圆圈圆心就是零点。 圆水准器轴：通过零点和球心的连线。 当圆水准器气泡居中时，圆水准轴LL铅锤、仪器竖轴VV铅锤。 圆水准器的分划值：气泡中心偏离零点2mm的弧长所对圆心角的大小。 DS3水准仪圆水准器分划值 一般为510/2mm。由于它 的精度较低，故只用于仪器 的粗略整平。,4、圆水准器：反映竖轴是否竖直，用于粗平,2021/4/2,22,5.基 座,用于整平仪器，它支撑仪器的上部，使其在水平方向上转动，并通过连接螺旋与三脚架连接。 基座主要由轴座、脚螺旋、

12、三角压板和底板构成。 调节三个脚螺旋可使圆水准器的气泡居中，即：使仪器粗略整平。,2021/4/2,23,6、DS3微倾式水准仪的使用,微倾式水准仪的使用包括：（）安置仪器、（）粗略整平、（）瞄准水准尺、（）精平与读数等操作步骤。 1安置仪器 在测站上安置三脚架，架头大致水平。 用连接螺旋将仪器牢固地连接在三脚架头上。 2粗略整平（粗平） 粗平概念：用脚螺旋使圆水准器的气泡居中，使仪器竖轴大致铅直，从而使视准轴粗略水平。 气泡的移动方向：与左手大拇指（右手的食指）运动的方向一致 操作：如图所示（脚螺旋顺时针转动该端升高，逆时针转动该端降低，气泡移向高处）,2021/4/2,24,操作： 气泡未

13、居中而位于a 处，则先按图上箭头所指的方向用两手相对转动脚螺旋，使气泡移到b的位置。 然后单独转动另一脚螺旋使气泡居中。如有偏差可重复进行。,图2-14,2021/4/2,25,6瞄准水准尺,目镜对焦：先转动目镜对光螺旋，使十字丝的成像清晰。 粗略瞄准：缺口、准星、目标（尺）三点一线，制动望远镜。 物镜调焦（对光）：转动物镜调焦螺旋，使目标成像清晰则消除视差。 精确照准：转动水平微动螺旋使目标的中心与竖丝重合（或在竖丝附近） 注意：瞄准水准尺时必须消除视差。,2021/4/2,26, 视差：观测者的眼睛在目镜端上下移动时，物像与十字丝间有相对运动的现象，叫十字丝视差，简称视差。 视差产生的原因

14、及消除的方法： 产生视差的原因:尺像未正确落在十字丝分划板平面上。 消除的方法：重新调焦（物镜）,2021/4/2,27,精平：转动微倾螺旋使符合水准管气泡居中（影像符合）。 读数：用十字丝横丝切尺上的刻划直接读出米、分米和厘米数，并估读出毫米数，保证每个读数均为四位数，即使某位数是零也不可省略。, 读数方法： 由小到大的原则（倒像仪器时由上而下读取）。 图中的读数为: 1.258m。,7精平、读数、符合,2021/4/2,28,五、自动安平水准仪,用设置在望远镜内的自动补偿器代替水准管而自动获得水平视线的水准仪。 观测时，用圆水准器使仪器粗略整平后，点触补偿器按钮，即可直接读取水平视线读数。

15、 具有观测速度快、精度高等优点，被广泛应用在各种等级的水准测量中。 补偿器有一定的补偿范围，应特别注意圆水准器的气泡居中 要防止补偿器贴靠周围的部件，保证其处于正常工作状态。,2021/4/2,29,图示：自动安平水准仪,（ Topcon系列）,（ Leica 型）,2021/4/2,30,一、水准路线的布设形式,1-4 水准测量的方法,水准路线： 水准测量所经过的路线。,附合水准路线,闭合水准路线,支水准路线,水准网,2021/4/2,31,二、水准测量的施测方法,前、后视折线,2021/4/2,32,图2-22中： 水准点A为已知点，高程为51.903 m； B为待定高程的点 ； 施测过程

16、(高差=后视-前视 hi=ai-bi),2021/4/2,33,水准测量记录手簿（记录、计算）,相 关 计 算,+ 8,2021/4/2,34,三、水准测量的检核,为了保证水准测量成果的正确可靠，必须进行检核。检核的方法主要有以下几种： 1. 计算检核 2. 测站检核 3. 成果检核,2021/4/2,35,在每一测段结束后或手簿上每一页之末，必须进行计算检核。 表中: （1）a b = h 说明高差的计算是正确的。 （2）HB HA= h 说明高程的计算也是正确的。 如不相等，则计算中必有错误，应进行检查。,1计算检核,2021/4/2,36,2.测站检核,通常采用以下两种方法： （1）变动

17、仪器高法：在一个测站上两次置镜(变动仪高0.1m)所得高差之差不超过容许值则认为符合要求，并取其平均值作为最后结果，否则，必须重测。 （2）双面尺法 利用同一水准尺红面与黑面两次测得高差，扣除一对尺常数差后，较差均在容许值范围内,则取其平均值作为该测站观测高差。否则，需要检查原因，重新观测。 具体水准测量时，到底采用哪一种测站检核方法，依据测量规范及实际情况确定。,2021/4/2,37,将整个水准路线的成果与理论值进行比较：能检测出多个测站的累计误差如：温度、风力、仪器、大气折光、尺子倾斜及转点位置移动等误差的影响。 方法：按水准路线的布设形式求出高差闭合差并与限差（容许误差）比较： 高差闭

18、合差=（实测高差理论高差） 限差,3.成果检核,2021/4/2,38, 高差闭合差的计算,其大小在一定程度上反映了测量成果的质量； 不同路线，其闭合差计算公式不同。 （1）附合水准路线 此种布设形式可以使成果得到可靠的检核。 高差闭合差： （2）闭合水准路线 此种布设形式亦可对成果进行可靠的检核。 高差闭合差： （3）支水准路线 此种布设形式没有可靠的成果检核条件 进行往返测或两组并行测量 往返测： 两组并测：,2021/4/2,39, 高差闭合差容许值限差,其大小在一定程度上反映了测量成果的等级 闭合差的数值应该在容许值范围内，否则应检查原因，返工重测 高差闭合差的容许值，一般用 fh容表

19、示。如 图根水准测量： 四等水准测量 ： 要求： 表示观测成果满足精度要求，可分配。 反之，应检查外业资料，甚至重测。,式中： L水准路线长度，以KM为单位 n为测站总数,2021/4/2,40,计算出高差闭合差和容许闭合差 当实际闭合差小于限差时，对其进行调整，求出改正后的高差。 求出待定水准点的高程 （熟悉表格计算形式）,1-5 水准测量的成果计算,2021/4/2,41,一、附合水准测量路线的成果计算,按图根水准测量的方法测得各测段的观测高差和水准路线的长度 BMA、BMB为已知高程的水准点; BM1、BM2、BM3为待定高程的水准点。 通常采用表格计算的形式。记录计算方式见下表,202

20、1/4/2,42,2021/4/2,43,2021/4/2,44,1.高差闭合差和限差的计算：（见上表辅助计算）可分配。,高差闭合差的调整 当闭合差在容许值范围内时，可把闭合差分配到各测段的高差上。 分配的原则：将闭合差反号按测站数或水准路线长度成正比分配到各测段的高差上。（各测段的改正数与测站数或水准路线的长度成正比 ） 计算各测段高差改正数:(表中第6列）,或,式中: vi分配给第 i 测段高差的改正数； Li，ni第 i 测段路线的长度和测站数； L，n水准路线的总长度和总测站数。,2021/4/2,45,检核：各段改正数的总和应与高差闭合差的大小相等且符号相反，即 vi = - fh

21、。 例：如表中 v1= -（32/8）2.3=-9 mm 记于表中第6列相应行中。 检核： - 9 - 5 - 10 - 8= - 32mm（ vi = - f h ） 计算改正后高差（见表中第7列） 计算待定点高程（见表中第8列）,2021/4/2,46,二、闭合水准测量路线的成果计算,闭合水准路线可视为附合水准路线的一个特例,“闭合”高差闭合差：,“附合”高差闭合差：,三、支水准测量路线的成果计算,支水准路线（往返或两组并测）是闭合水准路线特例（两点） 支水准路线，应将闭合差反号平均分配在往测和返测的实测高差上 当高差闭合差小于限差时，亦可:,hi = （hi往 hi返） 2,2021/4

22、/2,47,【例题】,在A、B 间进行往返水准测量,已知HA=53.218 m, h往=+0.165 m,h返=0.183 m,AB间路线长L=2 km, 求改正后B点的高程(按图根水准测量精度要求计算)。,【解】,改正后返测高差：,高差闭合差：,容许高差闭合差：,改正后往测高差：,B点高程：,2021/4/2,48,检校的时间： 购进仪器 长途运输 项目开工 出现问题 检校目的：使仪器各种轴系关系处于正常状态,1-6 水准仪的检验和校正,2021/4/2,49,一、微倾式水准仪的检验和校正,水准仪的主要轴、线： 视准轴CC 水准管轴LL 仪器竖轴VV 圆水准器轴LL 十字丝横丝（中丝）,轴线

23、之间应满足的几何条件 LLVV 横丝VV LLCC,2021/4/2,50,1、圆水准器轴平行于仪器竖轴的检验和校正,目的 使LLVV ，圆水准器气泡居中时，竖轴位于铅垂位置。 检验 （1）旋转脚螺旋使圆水准器气泡居中 （2）将望远镜水平方向绕竖轴旋转180，若气泡仍居中，则LLVV ，若气泡偏离，则需进行校正。,2021/4/2,51,校正 先用脚螺旋使气泡向中央方向移动偏离量的一半； 稍松中间的固定螺丝（有的仪器无此螺丝）； 再用校正针拨动圆水准器的三个校正螺丝使气泡居中。 重复上述的检验和校正，使仪器上部旋转到任何位置气泡都能居中为止。 最后应注意旋紧固定螺丝。,2021/4/2,52,

24、2、十字丝横丝垂直于仪器竖轴的检验和校正,目的 使横丝VV ，当仪器粗略整平后，横丝基本水平，用横丝上任意位置所得读数均相同。,检验 水准仪整平后，先用十字丝横丝的一端切准一个点状目标P ，若P点始终在横丝上移动，说明横丝已与竖轴垂直；若P点移动的轨迹离开了横丝，则说明横丝与竖轴不垂直，需要校正。,2021/4/2,53,校正 打开十字丝分划板的护罩，可见到三个或四个分划板的固定螺丝 松开这些固定螺丝 用手转动十字丝分划板座，使横丝的另一端与目标相切。 反复试验使横丝的两端都能与目标相切，则校正完成。 最后旋紧所有固定螺丝。,2021/4/2,54,3、i角误差的检验和校正,i角：水准管轴和视

25、准轴在垂直面上的投影的夹角。 交叉误差：上述两轴在水平面上投影的夹角。在等外水准 测量中可忽略其影响 为使LLCC，两轴在水平面和垂直面的投影都应平行。 i角检验：是水准仪检校中最重要的一项， i角检验目的 当水准管气泡符合时，视准轴就处于水平位置，使读数正确。,2021/4/2,55,a2 a2 a1,2021/4/2,56,检验方法： 在平坦之地选相距6080 m的A、B两点，在两点打入木桩 水准仪置于 I 点（ A、B两点的中点） 用双仪高法测得A B 两点的高差h1=a1-b1 把将仪器搬至 II 点（距B点略大于2米） 测得A、B两点高差h2=a2-b2 如果h2=h1，说明水准管轴

26、与视准轴平行，即i=0。如果h2h1则说明存在i角误差： 式中 =h2-h1=a2-a2两点所测高差之差； DABA、B两点间的距离； 206265。 当或i角为正时，视线向上倾斜，反之向下倾斜。 对于DS3水准仪，要求i角不大于20，否则应进行校正。,2021/4/2,57,仪器在 II 处，用微倾螺旋使远点A的读数从a2改变到a2= b2+ h1 。此时视准轴处于水平位置，但水准管也因随之变动而气泡不再符合。 用校正针拨动水准管一端的校正螺丝使气泡符合（如下图） 则水准管轴也处于水平位置，从而使水准管轴平行于视准轴。水准管的校正螺丝，校正时先松动左右两校正螺丝，然后拨上下两校正螺丝使气泡符

27、合。拨动上下校正螺丝时，应先松一个再紧另一个逐渐改正，当最后校正完毕时，所有校正螺丝都应适度旋紧。以上检验校正要反复进行，直到i角小于20为止。,校正方法,2021/4/2,58,2021/4/2,59,4、水准管轴和视准轴交叉误差的检验和校正,由于交叉误差的影响较小，所以一般工程水准测量中可不进行此项检验。 对于精密水准测量，则应进行交叉误差的检验。 如果需要进行这项检验时，应安排在i角检验校正之前进行。因为这两项检校互相有影响，但i角的检校最为重要，应在最后进行。,2021/4/2,60,二、自动安平水准仪的检验和校正,自动安平水准仪应满足的条件 圆水准器轴平行仪器的竖轴； 十字丝横丝垂直

28、竖轴； 水准仪在补偿范围内，应能起到补偿作用； 视准轴经过补偿后应与水平线一致。,2021/4/2,61,2、自动安平水准仪的检验和校正,前两项的检校 与微倾式水准仪的检校方法完全相同。 第三项（补偿器）的检验 离水准仪约50 m处竖立水准尺，仪器安置成如下位置：即使其中两个脚螺旋的连线垂直于仪器到水准尺连线的方向； 用圆水准器整平仪器，读取水准尺上读数； 四种情况（竖轴向前、后、左、右倾斜）下读数： 旋转视线方向上的第三个脚螺旋，让气泡中心偏离圆水准器零点少许，使竖轴向前稍倾斜；然后再次旋转这个脚螺旋，使气泡中心向相反方向 重新整平仪器，用位于垂直于视线方向的两个脚螺旋，先后使仪器向左右两侧

29、倾斜,2021/4/2,62,仪器竖轴向前后左右倾斜时所得读数与仪器整平时所得读数之差不超过2 mm，则可认为补偿器工作正常，否则应检查原因或送工厂修理。,（视准轴经过补偿后应与水平线一致）的检校,若视准轴经补偿后不能与水平线一致，则也构成 i角，产生读数误差。 检验方法 与微倾式水准仪i角的检验方法相同 校正 校正十字丝。拨十字丝的校正螺丝，使A点的读数从a2改变到a2。 对于DS3水准仪也应使i角不大于20,2021/4/2,63,1-7水准测量的误差分析,为了保证测量成果的精度，需要分析研究产生误差的原因，并采取措施消除或减小误差的影响。 主要的误差来源： 仪器 观测者 外界条件,202

30、1/4/2,64,一、仪器误差,仪器校正后的残余误差（i角误差 ） 此项误差与仪器至立尺点的距离成正比。 在测量中，保持前视和后视的距离相等，可消除该项误差。 因某种原因某一测站的前视（或后视）距离较大，那么就在下一测站上使后视（或前视）距离较大，可使误差得到补偿。 水准尺的误差 尺长误差 ：尺长变化、弯曲引起的误差，通常限制弯曲度、施加改正数消除。 刻划误差：刻划不准确引起的误差，可施加改正数消除。 零点误差：尺底的刻划值与理论值之差，可采用偶数站或使用一根水准尺消除。,2021/4/2,65,二、观测误差,气泡居中的误差 气泡居中的精度即水准管的灵敏度，它主要决定于水准管的分划值。为了减小

31、气泡居中误差的影响，应对视线长加以限制，观测时应尽量使气泡精确地居中或符合。 读数误差 估读的误差与人眼的分辨能力、望远镜的放大率以及视线的长度有关。 视差影响 水准尺倾斜误差 水准尺倾斜会使读数增大：装有水准器的水准尺、摇尺法可消除。,2021/4/2,66,三、外界条件的影响,仪器下沉和水准尺下沉 仪器下沉 ：“后、前、前、后”的观测程序，可减弱其影响。 水准尺下沉 ：“往返测” 可以减弱水准尺下沉的影响。 气候的影响 温度的变化引起大气折光变化造成尺像跳动； 烈日直晒仪器和大风影响水准管气泡的整平。 尽量选择无风的阴天进行测量,2021/4/2,67,地球曲率的影响 水准测量应根据水准面

32、来求出两点的高差，但视准轴是一直线，因此使读数中含有由地球曲率引起的误差 “p”。 P=D2 (2R) 大气折光的影响 在一般大气情况下，大气折光误差 “ ”是地球曲率误差“p”的1/7; = D2 (14R) 地球曲率与大气折光的共同影响 ： f = p - =0.43D2 R 若前后视距相等,该误差可在计算高差时自行消除。,3、地球曲率和大气折光的影响,2021/4/2,68,地球曲率与大气折光的共同影响： f = p - = 0.43D2 R,地球曲率的影响P=D2 (2R)；大气折光 = D2 (14R),2021/4/2,69,2021/4/2,70,1-8精密水准仪与水准尺,一、精

33、密水准仪 DS05、DS1均属于精密水准仪，精密水准仪主要用于国家一、二等水准测量 以及建筑物沉降观测、大型桥梁施工的高程控制、精密机械设备安装等精密工程； 精密水准仪的构造：与DS3水准仪基本相同，也有微倾式和自动安平式之分。 不同之处：有光学测微器进行尺读数。,2021/4/2,71,TrimbleDiNi电子水准仪,LeicaDNA03,铟钢尺,2021/4/2,72,二、精密水准尺,铟钢尺，其原理就是一根用铟钢带尺刻划，并按一定条件固定在尺框内，主要用于精密水准测量。用铟钢带作刻划读数的基质，热膨胀系数较小，材料很贵；刻划精度较高；固定铟钢带有讲究，基本上是正好自由状态，用手触动可以感

34、觉到。综合以上要素，铟钢尺刻划很严密，精度高，热膨胀系数小，受外界温度影响几乎可以忽略（正常工作范围内，极限条件另论），所以，精密水准测量首选该类尺子。,2021/4/2,73,1-9电子水准仪简介,一、电子水准仪的原理及使用 电子水准仪又称数字水准仪。它是以自动安平水准仪为基础，在望远镜光路中增加了分光镜和探测（CCD）,并采用条形码标尺和图像处理电子系统采用条形码标尺。 电子水准仪使用：可以象普通自动安平水准仪一样使用。 组成：望远镜（包括目镜、物镜、物镜对光螺旋等）；整平装置（包括圆水准器、脚螺旋等）；显示窗；操作键盘（包括数字键和各种功能键）；串行接口；提手等辅助装置。,2021/4/

35、2,74,2021/4/2,75,二、电子水准仪的特点及应用,特点： 读数客观 不存在误读、误记问题，没有人为读数误差 精度高 速度快 测量时间与传统仪器相比可以节省1/3左右 效率高 可实现内外业一体化 应用前景： 快速水准测量，其工作效率可提高3050 自动沉降监测 机器、转台等的精密工业测量 仪器与计算机相连，可实现实时、自动的连续高程测量 标准测量、地形测量、线路测量及施工放样等,2021/4/2,76,三、桥梁高程控制测量,作用： 建立本桥统一的高程基准； 高程放样、（竣工后）桥梁墩台垂直变形监测之需。,一、布设形式及技术要求,水准网,三角高程网,高程控制网的主要形式是水准网。 按工

36、程测量技术规范规定：水准测量分为一、二、三等。 桥长 1000m： 一等水准测量(垂直位移监测之需) 300m桥长 1000m：二等水准测量； 桥长 300m ：三等水准测量。 桥梁水准点与线路水准点连测：可低一二个等级。,2021/4/2,77,6-5高程控制测量,l 高程控制测量：主要用精密水准测量方法。 l 小区域高程控制测量： 采用三、四等水准测量、三角 高程测量。,一、 三、四等水准准测量法,三、四等水准测量是国家高程控制网的加密方法，也可用作小区域的首级高程控制。应由二等水准点上引测。 其水准点：可单独埋设标石，亦可与平面控制点共用。 三、四等水准测量的外业： 和等外水准测量的外业

37、工作基本上一样。,2021/4/2,78,（一）双面尺法,强调两点： 黑面为主面，红面为辅面。一对标尺的红面刻划不相同，分别为4.687、4.787； 两根标尺应成对使用。,2021/4/2,79, 三等水准测量一个测站上的观测顺序为： l第一步：后标尺黑面，读上、下、中三丝，读数记录在表6-11中(1)、(2)、(3)的位置； l第二步：前标尺的黑面，读上、下、中三丝，读数记录在表6-11中(4) 、(5)、 (6)的位置： l 第三步：前标尺的红面，只读中丝，读数记录在表6-11中(7)的位置； l第四步：后标尺的红面，也只读中丝，读数记录在表6-11中(8)的位置。 上述四步共8个读数

38、，观测顺序归纳为：后-前-前-后。 四等水准测量,精度较低， 观测顺序：后-后-前-前。,1、一个测站上的观测顺序、记录。（表6-11）,2021/4/2,80,2. 一个测站上的计算与检核（表6-11）,（1） 视距计算与检核： l 后视距离 (9) = (1) (2)100； l 前视距离 (10) = (4) (5)100； l前后视距差 (11) = (9) (10)； l 视距差累计 (12)本=上一站的(12)+本站(11) l限差检核： 三等水准：(9)和(10)即视距均小于75m， (11) 即视距差小于3m， (12) 即视距差累计小于6m； 四等水准：(9)和(10) 即视

39、距均小于100m， (11) 即视距差小于5m， (12) 即视距差累计小于10m。,2021/4/2,81,（2）同一根标尺黑、红面零点差检核计算：表6-11,黑面中丝读数加红面尺底刻划K（4.787或4.687），减去红面中丝读数，理论上应为零。但由于误差的影响，一般不为零。 水准测量中规定： l 同一根标尺黑、红面尺底刻划差值的检核计算：,2mm(三等)或3mm(四等),2021/4/2,82,（3）高差计算与检核：表6-11,l 黑面高差： (15)=(3) (6)； l 红面高差： (16)=(8) (7)； l 检核 (17)=(15) (16)0.10=(14) (13) 3mm(三等)或5mm (四等) 两根标尺尺底红面刻划之差为0.10， 当检核符合要求后，计算： l 平均高差,2021/4/2,83,3. 测段计算与检核 表6-11,测段：两水准点之间为 。 l 测段计算与检核的内容包括：测段总长度、总高差和视距累差。 总长度计算：D=(9)(10)； 视距累差检核：末站的(12)=(9) (10)。 总高差计算与检核：,三、四等水准测量成果的计算方法与步骤同第二章等外水准测量