建筑工程测量课件

1、2021/3/111 第四章第四章 高程测量高程测量 l水准测量原理水准测量原理 l水准测量的仪器和工具水准测量的仪器和工具 l倾斜式水准仪的基本操作倾斜式水准仪的基本操作 l水准测量的方法水准测量的方法 l水准仪的检验与校正水准仪的检验与校正 l水准测量误差来源及其影响水准测量误差来源及其影响 l自动安平水准仪和激光扫平仪自动安平水准仪和激光扫平仪 l精密水准仪及电子水准仪简介精密水准仪及电子水准仪简介 2021/3/112 第一节第一节 水准测量原理水准测量原理 l水准测量原理水准测量原理 l视线高法及其应用视线高法及其应用 l转点及测站转点及测站 2021/3/113 4.1.1 水准测

2、量原理水准测量原理 l水准测量原理：水准测量原理：利用水准仪提供的水平视线，读取竖立于两个点上利用水准仪提供的水平视线，读取竖立于两个点上 的水准尺上的读数，的水准尺上的读数， 通过计算求出地面上两点间的高差，然后根据通过计算求出地面上两点间的高差，然后根据 已知点的高程计算出待定点的高程。已知点的高程计算出待定点的高程。 l待定点高程求解步骤：待定点高程求解步骤： 计算计算A、B两点间高差：两点间高差： 根据根据A点高程计算点高程计算B点高程：点高程： bahAB ABAB hHH 2021/3/114 4.1.2 视线高法及其应用视线高法及其应用 l视线高：视线高：A点的高程加上后视读数等

3、于水准仪的视线高程点的高程加上后视读数等于水准仪的视线高程, , 简称简称视线高视线高, , 设为设为 , ,即即 。 l视线高法：视线高法：利用视线高利用视线高 计算待定水准点计算待定水准点B B高程的方法高程的方法。 1、原理：原理： 2、适用条件：适用条件：特别适用于根特别适用于根 据一个后视点的高程同时测据一个后视点的高程同时测 定多个前视点的高程的工作。定多个前视点的高程的工作。 3、测定高程的步骤测定高程的步骤 aHH Ai i H i H baHbHH AiB 2021/3/115 视线高法测定高程的步骤视线高法测定高程的步骤 架设一次水准仪测多个前视点架设一次水准仪测多个前视点

4、 ， ， 点的高程：点的高程： 1）将水准仪架设在适当的位置，对准后视点将水准仪架设在适当的位置，对准后视点A A， 读取中丝读数读取中丝读数 ； 2）根据根据A点高程点高程计算出视线高计算出视线高 ； 3）用水准仪照准竖立在用水准仪照准竖立在 ， ， 点上的点上的 水准尺，并分别读取读数为水准尺，并分别读取读数为 ， ， ； 4）计算点计算点 ， ， 的高程：的高程： 2 B 1 B n B a aHH Ai 2 B 1 B n B 2 b 1 b n b 2 B 1 B n B nnAiBn AiB AiB baHbHH baHbHH baHbHH . 222 111 2021/3/116

5、 4.1.3 转点及测站转点及测站 l条条 件：件：在水准测量工作中在水准测量工作中, , 若已知水准点到待定水准点之间若已知水准点到待定水准点之间 , , 仅安置一次仪器无法测得两点之间的高差。仅安置一次仪器无法测得两点之间的高差。 l转点与测站转点与测站 l求解待定水准点高程求解待定水准点高程 2021/3/117 转点与测站转点与测站 设已知点设已知点A的高程为的高程为 ，要定，要定B点的高程，必须在点的高程，必须在A、B两两 点之间连续设置若干个测站。点之间连续设置若干个测站。进行观测时，每安置一次仪器观进行观测时，每安置一次仪器观 测两点间的高差，称为一个测两点间的高差，称为一个；作

6、为传递高程的临时立尺点作为传递高程的临时立尺点 1 1，2 2，n n1 1称为称为转点转点（TPTP）。 A H 2021/3/118 求解待定水准点高程求解待定水准点高程 、计算各测站高差计算各测站高差 、计算计算A A、B B两点间的高差两点间的高差 、计算待定点计算待定点B B的高程的高程 nnn bah bah bah 222 111 n i inAB hhhhh 1 21 ABAB hHH 2021/3/119 第二节第二节 水准测量的仪器和工具水准测量的仪器和工具 l水准仪水准仪 l水准尺水准尺 l尺尺 垫垫 2021/3/1110 4.2.1 水准仪水准仪 lD和和S分别为分别

7、为“大地测量大地测量”和和“水准仪水准仪”汉语拼音的第一个字母；汉语拼音的第一个字母； l字母后数字字母后数字05，1，3，10指用该类型水准仪进行水准测量时每千米往、指用该类型水准仪进行水准测量时每千米往、 返测高差中数的偶然中误差值，分别不超过返测高差中数的偶然中误差值，分别不超过0.5mm，1mm， 3mm，10mm； lDS05、DS1为精密水准仪，主要用于国家一、二等精密水准测量和精密为精密水准仪，主要用于国家一、二等精密水准测量和精密 工程测量，工程测量，DS3主要用于国家三、四等水准测量和常规工程测量，主要用于国家三、四等水准测量和常规工程测量，建筑建筑 工程测量中常用的是工程测

8、量中常用的是DS3DS3型水准仪，简称型水准仪，简称S3S3型水准仪型水准仪。 水准仪水准仪类型类型 DS05DS1DS3DS3DS10 2021/3/1111 4.2.1.1 S3 S3型微倾式水准仪型微倾式水准仪 l定义：定义：中国产中国产S3型微倾式水准仪，是通过调整水准仪的微倾螺旋使管水准型微倾式水准仪，是通过调整水准仪的微倾螺旋使管水准 气泡居中而获得水平视线的一种仪器设备。气泡居中而获得水平视线的一种仪器设备。 l组成：组成： 望远镜望远镜 水准器水准器 基基 座座 2021/3/1112 l定义：定义：构成水平视线、瞄准目标并对水准尺进行读数的主要部件。构成水平视线、瞄准目标并对

9、水准尺进行读数的主要部件。 l分类：分类：根据在目镜端观察到的物体成像情况，望远镜可分为：根据在目镜端观察到的物体成像情况，望远镜可分为： l正像望远镜正像望远镜 l倒像望远镜倒像望远镜 （微倾式水准仪的望远镜多采用内对光式的（微倾式水准仪的望远镜多采用内对光式的倒像望远镜倒像望远镜 ） 2021/3/1113 l 组成：组成：物镜、调焦透镜、十字丝分划板、目镜等。物镜、调焦透镜、十字丝分划板、目镜等。 l 视准轴：视准轴： 物镜光心与十字丝交点的连线称为望远镜的视准轴；物镜光心与十字丝交点的连线称为望远镜的视准轴； 视准轴是瞄准目标和读数的依据。视准轴是瞄准目标和读数的依据。 l 成像原理成

10、像原理 2021/3/1114 十字丝分划板十字丝分划板 l十字丝分划板：十字丝分划板：是一块圆形平板玻璃，上面刻有相互正交的十字丝；是一块圆形平板玻璃，上面刻有相互正交的十字丝； l十字丝组成及其功能：十字丝组成及其功能： 1、纵丝纵丝（也叫（也叫竖丝竖丝）用来照准水准尺；）用来照准水准尺； 2、横丝横丝（又叫（又叫中丝中丝）的中间来读取读数；）的中间来读取读数； 3、视距丝视距丝：与横丝平行而等距的上下两根短细线，用于测量距离。：与横丝平行而等距的上下两根短细线，用于测量距离。 l实用技巧：实用技巧：调节目镜调焦螺旋，可使十字丝分划板成像清晰。调节目镜调焦螺旋，可使十字丝分划板成像清晰。

11、2021/3/1115 倒像望远镜成像原理倒像望远镜成像原理 l成像原理：成像原理：目标目标AB发出的光线经过物镜和调焦透镜的作用在镜筒内构成倒发出的光线经过物镜和调焦透镜的作用在镜筒内构成倒 立的小实像立的小实像ab，转动调焦螺旋时，调焦透镜随之前后移动，使远近不同的目标，转动调焦螺旋时，调焦透镜随之前后移动，使远近不同的目标 清晰地成像在十字丝分划板上清晰地成像在十字丝分划板上;再经过目镜放大，使倒立的小实像放大成为倒立再经过目镜放大，使倒立的小实像放大成为倒立 的大虚像的大虚像 ，同时十字丝分划板也被放大。，同时十字丝分划板也被放大。 ba 2021/3/1116 l定义：定义：用来判断

12、望远镜视准轴是否水平及仪器数竖是否竖直的装置用来判断望远镜视准轴是否水平及仪器数竖是否竖直的装置 。 l分类：分类： 2021/3/1117 l组成：组成：轴座、底板、三角压板及三个脚螺旋。轴座、底板、三角压板及三个脚螺旋。 l作用：作用： 1、支撑仪器；支撑仪器； 2、连接仪器与三脚架。连接仪器与三脚架。 l实用技巧：实用技巧：由转动三个脚螺旋可使水准器气泡居中。由转动三个脚螺旋可使水准器气泡居中。 2021/3/1118 4.2.2 水准尺水准尺 l简介：简介：水准尺是与水准仪配合进行水准测水准尺是与水准仪配合进行水准测 量的重要工具。常用优质木材或玻璃钢、金量的重要工具。常用优质木材或玻

13、璃钢、金 属材料制造，长度为属材料制造，长度为25m不等。不等。 l种类：种类：根据构造，可分为根据构造，可分为双面水准尺、双面水准尺、 折尺和塔尺三种类型折尺和塔尺三种类型。 2021/3/1119 三种水准尺的比较三种水准尺的比较 尺尺 名名尺尺 长长特特 点点尺面数值及分划尺面数值及分划适用条件适用条件 一般为一般为 3m。 1、在水准测量中，水准、在水准测量中，水准 尺须成对使用；尺须成对使用； 2、多数水准尺的侧面装、多数水准尺的侧面装 有圆水准器。有圆水准器。 1、尺面每隔、尺面每隔lcm涂以黑白或红白相涂以黑白或红白相 间的分格，每分米处有数字；间的分格，每分米处有数字； 2、每

14、对双面水准尺其黑面尺底部的、每对双面水准尺其黑面尺底部的 起始均为零，而红面尺底部的起始起始均为零，而红面尺底部的起始 数分别为数分别为4687mm和和4787mm。 多用于三、四多用于三、四 等水准测量。等水准测量。 一般为一般为 3m。 连接处稳定性较差连接处稳定性较差1、折叠处为、折叠处为1.5m； 2、尺面分划值为、尺面分划值为lcm或或0. 5cm。 仅适用于等外仅适用于等外 水准测量和地水准测量和地 形测量。形测量。 一般为一般为 5m 1、分、分3节套接而成，可节套接而成，可 以伸缩塔尺；以伸缩塔尺； 2、连接处稳定性较差。、连接处稳定性较差。 1、尺底从零起算；、尺底从零起算；

15、 2、尺面分划值为、尺面分划值为1cm或或0.5cm。 仅适用于等外仅适用于等外 水准测量。水准测量。 2021/3/1120 4.2.3 尺尺 垫垫 l简简 介：介：尺垫用生铁铸成，一般为三角形，尺垫用生铁铸成，一般为三角形， 中央有一突出的半圆球。中央有一突出的半圆球。 l注注 意：意： 1、尺垫通常用于转点；尺垫通常用于转点； 2、上下有三个尖脚可以插入土中；上下有三个尖脚可以插入土中； 3、使用时应使其稳定、牢固；使用时应使其稳定、牢固； 4、水准尺应立于半圆球顶部。水准尺应立于半圆球顶部。 2021/3/1121 第三节第三节 微倾式水准仪的基本操作程序微倾式水准仪的基本操作程序 2

16、021/3/1122 4.3.1 安置水准仪安置水准仪 水准仪安置步骤：水准仪安置步骤： 1)、将将水准仪水准仪架设在架设在两根水准尺两根水准尺中间，首先松开中间，首先松开三脚架三脚架架腿的架腿的固固 定螺旋定螺旋，按，按观测者观测者的身高调节好三个架腿的高度，目估脚架顶面的身高调节好三个架腿的高度，目估脚架顶面 大致水平，用脚踩实三脚架腿，使脚架稳定、牢固，再拧紧大致水平，用脚踩实三脚架腿，使脚架稳定、牢固，再拧紧固定固定 螺旋螺旋。 2)、三脚架三脚架安置好后，从安置好后，从仪器箱仪器箱中取出仪器，旋紧中心连接螺旋中取出仪器，旋紧中心连接螺旋 将将水准仪水准仪固定在固定在三脚架三脚架头上，

17、以防仪器从头上，以防仪器从三脚架三脚架头上摔下来。头上摔下来。 2021/3/1123 4.3.2 粗略整平（粗平）粗略整平（粗平） 粗平步骤：粗平步骤： 1)、松开水平制动螺旋，转动仪器，将圆水准器置于两个脚螺旋之间，当气泡、松开水平制动螺旋，转动仪器，将圆水准器置于两个脚螺旋之间，当气泡 中心偏离零点位置处时，用两手同时相对（向内或向外）转动中心偏离零点位置处时，用两手同时相对（向内或向外）转动1、2两个脚螺旋两个脚螺旋 （此时气泡移动方向与左手拇指移动方向相同，即（此时气泡移动方向与左手拇指移动方向相同，即“左手原则左手原则”）；）； 2)、使气泡沿使气泡沿1、2两螺旋连线的平行方向移至

18、中间处；两螺旋连线的平行方向移至中间处； 3)、转动第三个脚螺旋，使气泡居中，转动第三个脚螺旋，使气泡居中， 2021/3/1124 4.3.3 照准和调焦照准和调焦 操作步骤：操作步骤： 1)、将望远镜对准明亮的背景，旋转目镜调焦螺旋，使十字丝成像清晰。将望远镜对准明亮的背景，旋转目镜调焦螺旋，使十字丝成像清晰。 2)、转动望远镜，利用望远镜镜筒上的缺口和准星的连线，粗略瞄准水准尺，拧转动望远镜，利用望远镜镜筒上的缺口和准星的连线，粗略瞄准水准尺，拧 紧水平制动螺旋。紧水平制动螺旋。 3)、旋转物镜调焦螺旋，并从望远镜内观察至水准尺影像清晰，然后转动水平微旋转物镜调焦螺旋，并从望远镜内观察至

19、水准尺影像清晰，然后转动水平微 动螺旋，使十字丝竖丝照准水准尺中央稍偏一点，以便读数，动螺旋，使十字丝竖丝照准水准尺中央稍偏一点，以便读数，如下图所示如下图所示。 4)、消除消除：视差会带来读数误差，所以观测中必须将其消除。：视差会带来读数误差，所以观测中必须将其消除。 2021/3/1125 视视 差差 l定义：定义：当尺像与十字丝分划板平面不重合时，眼睛靠近目镜微微上当尺像与十字丝分划板平面不重合时，眼睛靠近目镜微微上 下移动，下移动， 发现十字丝和目镜影像有相对运动，这种现象称为发现十字丝和目镜影像有相对运动，这种现象称为视差视差。 l消除视差的方法：消除视差的方法： 先仔细地调节目镜以

20、使十字丝成像清晰，然后再调节物镜，反复按此程序先仔细地调节目镜以使十字丝成像清晰，然后再调节物镜，反复按此程序 调节，直到眼睛上下移动时读数不变为止。调节，直到眼睛上下移动时读数不变为止。 2021/3/1126 4.3.4 精确整平精确整平 先从望远镜的一侧观察管水准气泡 偏离零点的方向，右手缓慢而均匀地转 动微倾螺旋，符合水准器两半边气泡严 密吻合，此时视线水平，可以读数。 2021/3/1127 4.3.5 读读 数数 读数方法：读数方法： 1)、当确认水准管气泡居中时，应立即读取十字丝中丝在水准尺上的读当确认水准管气泡居中时，应立即读取十字丝中丝在水准尺上的读 数，对于倒像望远镜，所用

21、水准尺的注记数字是倒写的，但从望远镜中数，对于倒像望远镜，所用水准尺的注记数字是倒写的，但从望远镜中 看到的尺像是正立的，水准标尺的注记从标尺底部向增加的，故在望远看到的尺像是正立的，水准标尺的注记从标尺底部向增加的，故在望远 镜中读数应该从上往下读；镜中读数应该从上往下读； 2)、读数时，先默估出毫米数，依次将米、分米、厘米、毫米四位数全读数时，先默估出毫米数，依次将米、分米、厘米、毫米四位数全 部报出，如图部报出，如图4-14(b)所示，读数为所示，读数为0.995，读后应检查气泡是否符合，若，读后应检查气泡是否符合，若 不符合再精确整平，重新读数；不符合再精确整平，重新读数； 3)、完成

22、黑面尺的读数后，将水准尺纵转完成黑面尺的读数后，将水准尺纵转180，立即读取红面尺的读数，立即读取红面尺的读数， 若两读数之差等于该尺红面注记的零点常数，说明读数正确。若两读数之差等于该尺红面注记的零点常数，说明读数正确。 2021/3/1128 第四节第四节 水准测量的方法水准测量的方法 水准测量等级水准测量等级 水准点与水准路线水准点与水准路线 水准测量的方法水准测量的方法 水准测量记录及计算水准测量记录及计算 成果处理与计算成果处理与计算 2021/3/1129 4.4.1 水准测量等级水准测量等级 l水准测量等级：水准测量等级：我国国家水准测量，按精度要求不同可分为一、二、三、我国国家

23、水准测量，按精度要求不同可分为一、二、三、 四个等级。四个等级。 l几个概念：几个概念： 1 1、精密水准测量：精密水准测量：一、二、三、四等水准测量称为一、二、三、四等水准测量称为精密水准测量精密水准测量。 2 2、某等级水准点：某等级水准点：采用该等级水准测量的方法测出的高程点。采用该等级水准测量的方法测出的高程点。 3 3、等外水准测量：等外水准测量：精度低于国家规定一、二、三、四等的水准测量。精度低于国家规定一、二、三、四等的水准测量。 2021/3/1130 4.4.2 水准点水准点 1 1、水准点的含义水准点的含义 2 2、水准点的埋设要求水准点的埋设要求 3 3、标石的埋设类型标

24、石的埋设类型 4 4、点之记点之记 2021/3/1131 4.4.2.1 水准点的含义：水准点的含义： 为了统一全国高程系统和满足科学研究、各种比例尺为了统一全国高程系统和满足科学研究、各种比例尺 测图和工程测图和工程 建设的需要，测绘部门在全国各地埋设了许建设的需要，测绘部门在全国各地埋设了许 多固定的测量标志，并用水准测量的方法测定了它们的高多固定的测量标志，并用水准测量的方法测定了它们的高 程，这些标志称为程，这些标志称为水准点水准点，一般用，一般用BM(Bench Mark)表表 示。示。 2021/3/1132 4.4.2.2 水准点的埋设要求：水准点的埋设要求： 1)、国家等级水

25、准点：国家等级水准点：须按要求设置永久性固定标志；须按要求设置永久性固定标志； 2)、等外水准点：等外水准点：可在地面上打人木桩，或在坚硬的岩石、可在地面上打人木桩，或在坚硬的岩石、 建筑物上设置固定标志，并用红色油漆标注记号和编号。建筑物上设置固定标志，并用红色油漆标注记号和编号。 2021/3/1133 4.4.2.3 标石的埋设类型：标石的埋设类型： 四类水准点标石：四类水准点标石： 基岩水准标石、基本水准标石、普通水准标石、墙角水准标志。基岩水准标石、基本水准标石、普通水准标石、墙角水准标志。 2021/3/1134 4.4.2.4 点点 之之 记：记： 定义：定义：水准点埋设后，为便

26、于以后使用时查找，需绘制说明水准点埋设后，为便于以后使用时查找，需绘制说明 点位的平面图，称为点位的平面图，称为点之记点之记。 图图4-17所示为水准点所示为水准点BM1点之记的示例点之记的示例。 2021/3/1135 4.4.3 水准路线水准路线 l含义：含义：水准测量施测时所经过的路线，称为水准测量施测时所经过的路线，称为水准路线水准路线。 l布设要求：布设要求：水准路线应尽量沿公路、大道等平坦地面布设，以保水准路线应尽量沿公路、大道等平坦地面布设，以保 证测量精度。水准路线上两相邻水准点之间称为证测量精度。水准路线上两相邻水准点之间称为一个测段一个测段。 l布设形式：布设形式： 1 1

27、、单一水准路线单一水准路线 2 2、水准网水准网 2021/3/1136 单一水准路线单一水准路线 名称名称 路路 线线 定定 义义观测观测 要求要求 路路 线线 简简 图图 附合附合 路线路线 从一个已知高级水准点从一个已知高级水准点BM1出发，出发， 沿各待测高程的点沿各待测高程的点1、2进行水准测进行水准测 量，最后附合到另一个已知高级水量，最后附合到另一个已知高级水 准点准点BM2上的水准路线。上的水准路线。 单单 程程 观观 测。测。 闭合闭合 路线路线 从一个已知高级水准点从一个已知高级水准点BM3出发，出发， 沿环线上各待测高程的点沿环线上各待测高程的点1、2、3 进行水准测量，

28、最后仍回到原己知进行水准测量，最后仍回到原己知 高级水准点高级水准点BM3上的水准路线。上的水准路线。 单单 程程 观观 测。测。 支支 路路 线线 从一已知高级水准点从一已知高级水准点BM4出发，沿出发，沿 各待测高程的点各待测高程的点1、2进行水准测量，进行水准测量， 既不附合到另一高级水准点上，也既不附合到另一高级水准点上，也 不自行闭合的水准路线。不自行闭合的水准路线。 往返观往返观 测或单测或单 程双线程双线 观测。观测。 2021/3/1137 4.4.4 水准测量的方法水准测量的方法 l水准测量观测程序：水准测量观测程序： 从一个已知高级水准点出发，一般要用连续水准测量的方法，从

29、一个已知高级水准点出发，一般要用连续水准测量的方法， 才能测量并计算出待定水准点的高程。才能测量并计算出待定水准点的高程。 l具体工作步骤：具体工作步骤： 2021/3/1138 水准测量的具体工作步骤：水准测量的具体工作步骤： 1) 1)、在己知高程的水准点上立水准标尺，作为后视尺。在己知高程的水准点上立水准标尺，作为后视尺。 2)2)、在路线的前进方向上的适当位置放置尺垫，在尺垫上竖立水准标尺作为在路线的前进方向上的适当位置放置尺垫，在尺垫上竖立水准标尺作为 后视尺。后视尺。 3)3)、把水准仪安置在到两水准尺间的距离大致相等的地方，仪器到水准尺的把水准仪安置在到两水准尺间的距离大致相等的

30、地方，仪器到水准尺的 最大视距不大于最大视距不大于150m150m。使圆水准器气泡居中。使圆水准器气泡居中。 4)4)、照准后视标尺并消除视差后，用微倾螺旋调节管水准气泡并使其精确居照准后视标尺并消除视差后，用微倾螺旋调节管水准气泡并使其精确居 中，用中丝读取后视读数，并记入手簿，中，用中丝读取后视读数，并记入手簿，见表见表4-14-1。 5)5)、照准前视标尺后使水准管气泡居中，用中丝读取前视读数，并记入手簿，照准前视标尺后使水准管气泡居中，用中丝读取前视读数，并记入手簿， 见表见表4-14-1 。 6)6)、将仪器按前进方向迁至第二站，此时，第一站的前视尺不动，变成第二将仪器按前进方向迁至

31、第二站，此时，第一站的前视尺不动，变成第二 站的后视尺，第一站的后视尺移至前面适当位置成为第二站的前视尺，按第站的后视尺，第一站的后视尺移至前面适当位置成为第二站的前视尺，按第 一站相同的观测程序进行第二站测量一站相同的观测程序进行第二站测量。 7)7)、顺序沿水准路线的前进方向观测、记录，直至终点。顺序沿水准路线的前进方向观测、记录，直至终点。 2021/3/1139 4.4.5 水准测量记录及计算水准测量记录及计算 2021/3/1140 4.4.6 成果处理与计算成果处理与计算 2021/3/1141 4.4.6.1 高差闭合差计算高差闭合差计算 l附合水准路线附合水准路线 l闭合水准路

32、线闭合水准路线 l支水准路线支水准路线 2021/3/1142 （1）高差闭合差高差闭合差附合水准路线附合水准路线 l附合水准路线的高差闭合差：附合水准路线的高差闭合差：附合水准路线是由一个已知高程附合水准路线是由一个已知高程 的水准点测量到另一个已知高程的水准点，各段测得的高差总和应等的水准点测量到另一个已知高程的水准点，各段测得的高差总和应等 于两水准点的高程之差。但由于测量误差的影响，使得实测高差总和于两水准点的高程之差。但由于测量误差的影响，使得实测高差总和 与其理论值之间有一个差值，即与其理论值之间有一个差值，即附合水准路线的高差闭合差附合水准路线的高差闭合差。 l闭合差的计算：闭合

33、差的计算： 始终测理测 HHhhhfh 2021/3/1143 （2）高差闭合差高差闭合差闭合水准路线闭合水准路线 l闭合水准路线的高差闭合差：闭合水准路线的高差闭合差：由于路线起闭于同一个水准点，因由于路线起闭于同一个水准点，因 此，高差总和的理论值应等于零，但因测量误差的存在使得实测高差此，高差总和的理论值应等于零，但因测量误差的存在使得实测高差 的总和往往不等于零，其差值称为的总和往往不等于零，其差值称为闭合水准路线的高差闭合差闭合水准路线的高差闭合差。 l闭合差的计算：闭合差的计算： 测 hfh 2021/3/1144 （3）高差闭合差高差闭合差支水准路线支水准路线 l支水准路线的高差

34、闭合差：支水准路线的高差闭合差：通过往返观测，得到往返高差的总和通过往返观测，得到往返高差的总和 和和 ，理论上应大小相等，符号相反，但由于测量误差的影响，理论上应大小相等，符号相反，但由于测量误差的影响， 两者之间产生一个差值，这个差值称为两者之间产生一个差值，这个差值称为支水准路线差闭合差支水准路线差闭合差。 l闭合差的计算：闭合差的计算： 往 h 返 h 返往 hhfh 2021/3/1145 4.4.6.2 闭合差允许值计算闭合差允许值计算 l城市测量规范城市测量规范规定：规定： 1、在平坦地区，图根水准测量路线高差闭合差的允许值规定为：在平坦地区，图根水准测量路线高差闭合差的允许值规

35、定为：Lfh40 允 2、在山地，每千米水准测量测站数超过在山地，每千米水准测量测站数超过16站时，高差闭合差允许值规定为站时，高差闭合差允许值规定为 ： nfh12 允 l注注 意：意： 1)、附合水准路线或闭合水准路线长度不得大于附合水准路线或闭合水准路线长度不得大于8km，结点间水准路线长，结点间水准路线长 度不得大于度不得大于6km，支水准路线长度不得大于，支水准路线长度不得大于4km； 2)、在上述长度范围内，若高差闭合差小于允许值，则成果符合要求，否在上述长度范围内，若高差闭合差小于允许值，则成果符合要求，否 则应查明原因，重新观测。则应查明原因，重新观测。 2021/3/1146

36、 4.4.6.3 高差闭合差调整高差闭合差调整 高程闭合差调整：高程闭合差调整： 当高差闭合差当高差闭合差 在允许值范围之内时，可调整闭合差。在允许值范围之内时，可调整闭合差。 附合水准路线或闭合水准路线高差闭合差分配的原则是将闭合差按距离或测站附合水准路线或闭合水准路线高差闭合差分配的原则是将闭合差按距离或测站 数成正比例反号改正到各测段的观测高差上。数成正比例反号改正到各测段的观测高差上。 高差改正数计算公式为：高差改正数计算公式为： 或或 h f i h i L L f V i h i n n f V 高差改正数的总和应与高差闭合差大小相等，符号相反，即高差改正数的总和应与高差闭合差大小

37、相等，符号相反，即 ，用该，用该 式可以检核上述改正数计算的正确性。式可以检核上述改正数计算的正确性。 hi fV 2021/3/1147 4.4.6.4 计算改正后高差计算改正后高差 、闭合（或附合）水准路线：闭合（或附合）水准路线： 将各段高差观测值加上相应的高差改正数，求出各段改正之后的高将各段高差观测值加上相应的高差改正数，求出各段改正之后的高 差值，即差值，即: 、支水准路线：支水准路线： 对于支水准路线，当其闭合差符合要求时，可按下式计算各测段的对于支水准路线，当其闭合差符合要求时，可按下式计算各测段的 平均高差：平均高差： ii Vhh 测 2 返往 hh h 2021/3/11

38、48 4.4.6.5 计算高程计算高程 方法：方法： 对于附合或闭合水准路线，需根据改正后的高差，由起点高程逐对于附合或闭合水准路线，需根据改正后的高差，由起点高程逐 一推算出其他各点的高程；一推算出其他各点的高程； 对于支水准路线，需根据各测段往、返两次高差平均值，由起点对于支水准路线，需根据各测段往、返两次高差平均值，由起点 高程逐一推算其他各点的高程。高程逐一推算其他各点的高程。 注意：注意：对于附合或闭合水准路线而言，最后一个已知点的推算高程应等对于附合或闭合水准路线而言，最后一个已知点的推算高程应等 于它的已知高程，以此检查计算是否正确。于它的已知高程，以此检查计算是否正确。 202

39、1/3/1149 第五节第五节 水准仪的检验与校正水准仪的检验与校正 水准仪的水准仪的四条四条主要轴线为主要轴线为：管水准器轴（：管水准器轴（LL）、望远镜的视准轴）、望远镜的视准轴 （CC）、圆水准器轴（）、圆水准器轴（LL）和仪器的竖轴（）和仪器的竖轴（VV） 一、水准仪应满足的几何条件一、水准仪应满足的几何条件 1. 主要条件主要条件 2. 次要条件次要条件 二、水准仪的检验与校正二、水准仪的检验与校正 1. 圆水准器的检验与校正圆水准器的检验与校正 2. 十字丝的检验与校正十字丝的检验与校正 3. 管水准器轴的检验与校正管水准器轴的检验与校正 2021/3/1150 4.5.1 高高水

40、准仪应满足的主要条件水准仪应满足的主要条件 为了使水准仪能够正常工作，水准仪应满足两个主要条件：为了使水准仪能够正常工作，水准仪应满足两个主要条件： 水准管轴应与望远镜的视准轴平行。水准管轴应与望远镜的视准轴平行。若条件不满足，那么水准若条件不满足，那么水准 管气泡居中后，水准管轴已经水平而视准轴却未水平，不符合水准测量管气泡居中后，水准管轴已经水平而视准轴却未水平，不符合水准测量 的基本原理。的基本原理。 望远镜的视准轴不因调焦而变动位置。望远镜的视准轴不因调焦而变动位置。此条件是为满足第一个此条件是为满足第一个 条件而提出的。如果望远镜在调焦时视准轴位置发生变动，就不能设想条件而提出的。如

41、果望远镜在调焦时视准轴位置发生变动，就不能设想 在不同位置的许多条视线都能够与一条固定不变的水准管轴平行。望远在不同位置的许多条视线都能够与一条固定不变的水准管轴平行。望远 镜调焦在水准侧量中是不可避免的，因此必须提出此项要求镜调焦在水准侧量中是不可避免的，因此必须提出此项要求。 2021/3/1151 4.5.2 水准仪应满足的次要条件水准仪应满足的次要条件 水准仪应满足两个次要条件：水准仪应满足两个次要条件： 圆水准器轴应与水准仪的竖轴平行。圆水准器轴应与水准仪的竖轴平行。该条件的满足在于能迅该条件的满足在于能迅 速地调整好仪器，提高作业速度；也就是当圆水准器的气泡居中时，速地调整好仪器，

42、提高作业速度；也就是当圆水准器的气泡居中时， 仪器的竖轴已基本处于竖直状态，使仪器旋转至任何位置都易于使水仪器的竖轴已基本处于竖直状态，使仪器旋转至任何位置都易于使水 准管的气泡居中。准管的气泡居中。 十字丝的横丝应垂直于仪器的竖轴。十字丝的横丝应垂直于仪器的竖轴。此条件的满足是当仪器此条件的满足是当仪器 竖轴已经竖直，在读取水准尺上的读数时就不必严格用十字丝的交点，竖轴已经竖直，在读取水准尺上的读数时就不必严格用十字丝的交点， 可以用交点附近的横丝读数。可以用交点附近的横丝读数。 2021/3/1152 4.5.3 圆水准器的检验与校正圆水准器的检验与校正 检验目的：检验目的：使圆水准器轴平

43、行于仪器竖轴。使圆水准器轴平行于仪器竖轴。 检验原理：检验原理：如图如图4-21所示。所示。 检验方法：检验方法：转动脚螺旋，使圆水准器气泡居中，然后将仪器绕竖轴旋转转动脚螺旋，使圆水准器气泡居中，然后将仪器绕竖轴旋转180,若气泡若气泡 仍居中，说明此项条件满足；若气泡偏离圆水准器气泡中心位置，说明此条件不满足，仍居中，说明此项条件满足；若气泡偏离圆水准器气泡中心位置，说明此条件不满足， 需要校正。需要校正。 校正方法：校正方法：如图如图4-22所示。所示。 2021/3/1153 4.5.4 十字丝的检验与校正十字丝的检验与校正 检验目的：检验目的：使十字丝横丝垂直于仪器竖轴。使十字丝横丝

44、垂直于仪器竖轴。 检验原理：检验原理：如果十字丝横丝不垂直于仪器竖轴，当竖轴处于竖直位置时，十字丝横如果十字丝横丝不垂直于仪器竖轴，当竖轴处于竖直位置时，十字丝横 丝是不水平的，用横丝的不同部位在水准尺上的读数也不相同。丝是不水平的，用横丝的不同部位在水准尺上的读数也不相同。 校正方法：校正方法： 十字丝的校正装置十字丝的校正装置 如图如图4-24所示。所示。 检验方法：检验方法： 如图如图4-23所示。所示。 2021/3/1154 4.5.5 管水准器轴的检验与校正管水准器轴的检验与校正 检验目的：检验目的：使管水准器轴平行于视准轴。使管水准器轴平行于视准轴。 校正方法：校正方法：如图如图

45、4-26所示。所示。 、检验方法：、检验方法：如图如图4-25所示。所示。 检验原理：检验原理： 2021/3/1155 第六节第六节 水准测量误差来源及其影响水准测量误差来源及其影响 仪器误差仪器误差 水准标尺的误差水准标尺的误差 整平误差整平误差 读数误差的影响读数误差的影响 仪器和标尺升沉误差仪器和标尺升沉误差 大气折光的影响大气折光的影响 2021/3/1156 4.6.1 仪器误差仪器误差 l主要来源：主要来源：望远镜的视准轴与水准管轴不平行而产生的望远镜的视准轴与水准管轴不平行而产生的i角误差。角误差。 l规范规定：规范规定： S3水准仪的水准仪的i角大于角大于20才需要校正，水准

46、仪虽经检验校正，但不可能才需要校正，水准仪虽经检验校正，但不可能 彻底消除彻底消除i角，要消除或减弱角，要消除或减弱i角对高差的影响必须在观测时使仪器至前、后角对高差的影响必须在观测时使仪器至前、后 视水准尺的距离相等。视水准尺的距离相等。 在水准测量的每一站观测中，前、后视水准尺的距离相等不容易做在水准测量的每一站观测中，前、后视水准尺的距离相等不容易做 到，故规范规定，对于四等水准测量，一站的前、后视距差应不大于到，故规范规定，对于四等水准测量，一站的前、后视距差应不大于5m， 前后视距累积差应不大于前后视距累积差应不大于10m。 2021/3/1157 4.6.2 水准标尺的误差水准标尺

47、的误差 l定义：定义：由于标尺本身的原因和使用不当所引起的读数误差称为由于标尺本身的原因和使用不当所引起的读数误差称为，包括分划包括分划 误差、尺面弯曲误差、尺长误差等。误差、尺面弯曲误差、尺长误差等。 l两种可控制误差：两种可控制误差： 指由于使用、磨损等原因，水准尺底面与其分划零点不完全一致而指由于使用、磨损等原因，水准尺底面与其分划零点不完全一致而 产生的差值。产生的差值。将水准路线中各测段的测站数设置为偶数，即可自行抵消将水准路线中各测段的测站数设置为偶数，即可自行抵消 零点差的影响。零点差的影响。 如图如图4-27所示，在倾斜标尺上所示，在倾斜标尺上 读数总是比正确的标尺读数大，且视

48、线高度愈大，读数总是比正确的标尺读数大，且视线高度愈大， 误差愈大。误差愈大。 使用安装有圆水准器的水准使用安装有圆水准器的水准 尺，并注意在测量工作中认真扶尺，使尺竖直，减尺，并注意在测量工作中认真扶尺，使尺竖直，减 小标尺竖立不直产生的读数误差。小标尺竖立不直产生的读数误差。 2021/3/1158 4.6.3 整平误差整平误差 水准测量是利用水平视线测定高差的，如果仪器没有精确整平，则水准测量是利用水平视线测定高差的，如果仪器没有精确整平，则 倾斜的视线将使标尺读数产生误差：倾斜的视线将使标尺读数产生误差： 如图如图4-28所示，设水准管的分划值为所示，设水准管的分划值为20，如果气泡偏

49、离半格（即，如果气泡偏离半格（即i 10），则当距离为），则当距离为50m时，时， 2.4mm；当距离为；当距离为100m时，时， 4.8mm； 误差随距离的增大而增大。因此，在读数前必须使附合水准气泡精确吻误差随距离的增大而增大。因此，在读数前必须使附合水准气泡精确吻 合。合。 D i 2021/3/1159 4.6.4 读数误差的影响读数误差的影响 l产生原因：产生原因： 十字丝视差；十字丝视差； 估读毫米数不准确。估读毫米数不准确。 l误差控制措施：误差控制措施： 消除消除十字丝视差：十字丝视差：可通过重新调节目镜和物镜调焦螺旋加以消除；可通过重新调节目镜和物镜调焦螺旋加以消除； 降低估

50、读误差：降低估读误差：因估读误差与望远镜的放大率、视距长度有关，所以因估读误差与望远镜的放大率、视距长度有关，所以 对于各等级水准测量所用仪器的望远镜放大率和最大视距都有对于各等级水准测量所用仪器的望远镜放大率和最大视距都有，视距愈，视距愈 长，读数误差愈大，等外水准测量中，要求望远镜放大率在长，读数误差愈大，等外水准测量中，要求望远镜放大率在20倍以上时，视线长倍以上时，视线长 不超过不超过150m。 2021/3/1160 4.6.5 仪器和标尺升沉误差仪器和标尺升沉误差 在水准测量时，由于仪器、水准尺的重量和土壤的弹性会使仪器及尺垫下沉或上升，将使在水准测量时，由于仪器、水准尺的重量和土

51、壤的弹性会使仪器及尺垫下沉或上升，将使 读数减小或增大而引起观测误差。具体分为两类：读数减小或增大而引起观测误差。具体分为两类： 仪器下沉（或上升）引起的误差：仪器下沉（或上升）引起的误差： ，可以，可以。 标尺下沉（或上升）引起的误差：标尺下沉（或上升）引起的误差： 若往测与返测标尺下沉量相同，则由于误差符号相同，而往测与返测高差符号相反，因若往测与返测标尺下沉量相同，则由于误差符号相同，而往测与返测高差符号相反，因 此，此，可以可以。 2021/3/1161 4.6.6 大气折光的影响大气折光的影响 l引起水准误差的大气折光影响：引起水准误差的大气折光影响：因大气层密度不同，对光线产生折射

52、，使视线产因大气层密度不同，对光线产生折射，使视线产 生弯曲，从而使水准测量生弯曲，从而使水准测量。视线离地面愈近，视线愈长，大气折光影响愈大。视线离地面愈近，视线愈长，大气折光影响愈大。 l消减影响的措施：消减影响的措施：只能采取缩短视线，并使视线离地面有一定的高度及前、后视的距只能采取缩短视线，并使视线离地面有一定的高度及前、后视的距 离相等的方法，来离相等的方法，来。 l规范规定：规范规定：三、四等水准测量三、四等水准测量上、中、下三丝都能读数，二等精密水准测量则上、中、下三丝都能读数，二等精密水准测量则 下丝读数不小于下丝读数不小于0. 3 m。 2021/3/1162 第七节第七节

53、自动安平水准仪和激光扫平仪自动安平水准仪和激光扫平仪 自动安平水准仪：自动安平水准仪： 自动安平水准仪是一种只需粗略整平即可获得水平视线读数的仪器。自动安平水准仪是一种只需粗略整平即可获得水平视线读数的仪器。 自动安平原理自动安平原理 国产国产DZS31型自动安平水准仪：型自动安平水准仪： 结构特征及组成结构特征及组成 仪器特点仪器特点 国产国产SJZ1型自动安平激光扫平仪型自动安平激光扫平仪 2021/3/1163 4.7.1 自动安平原理自动安平原理 自动安平水准仪的安平原理自动安平水准仪的安平原理如图如图4-31所示。若视准轴倾斜了所示。若视准轴倾斜了 角，为使经角，为使经 过物镜光心的

54、水平光线仍能通过十字丝交点过物镜光心的水平光线仍能通过十字丝交点A，可采用以下两种方法：，可采用以下两种方法： 在望远镜的光路中设置一个在望远镜的光路中设置一个装置，使光线偏转一个角而通过十装置，使光线偏转一个角而通过十 字丝交点字丝交点A。 若能使十字丝交点移至若能使十字丝交点移至B点，也可使视准轴处于水平位置而实现自动安平。点，也可使视准轴处于水平位置而实现自动安平。 2021/3/1164 补偿器补偿器 自动安平水准仪中常用的补偿器，自动安平水准仪中常用的补偿器，是采用特殊材料制成的金是采用特殊材料制成的金 属丝悬吊一组光学棱镜组成，属丝悬吊一组光学棱镜组成，进行视线的安平，进行视线的安

55、平，视视 准轴的倾斜角在一定的范围内，补偿器才起作用，准轴的倾斜角在一定的范围内，补偿器才起作用，能使补偿器起作用能使补偿器起作用 的最大允许倾斜角度的最大允许倾斜角度称为称为。自动安平水准仪的。自动安平水准仪的 812，质量较好的自动安平水准仪甚至达到，质量较好的自动安平水准仪甚至达到15， 2s；圆水准器的分划值一般为；圆水准器的分划值一般为8/2mm。因此，操作时，只要使圆水。因此，操作时，只要使圆水 准器的气泡居中，补偿器马上就起作用。准器的气泡居中，补偿器马上就起作用。水准尺像在水准尺像在12s后趋于稳后趋于稳 定时，定时，在水准尺上读数。在水准尺上读数。 2021/3/1165 4

56、.7.2 DZS3-1自动安平水准仪自动安平水准仪 北京光学仪器厂北京光学仪器厂，是没有管水是没有管水 准器和微倾螺旋，其构造组成如图准器和微倾螺旋，其构造组成如图4-32所示。所示。 2021/3/1166 4.7.3 DZS3-1型自动安平水准仪型自动安平水准仪 采用轴承吊挂补偿棱镜的自动安平机构，为平移光线式自动补偿器；采用轴承吊挂补偿棱镜的自动安平机构，为平移光线式自动补偿器； 设有自动安平警告指示器，可以迅速判别自动安平机构是否处于正常工作范围，设有自动安平警告指示器，可以迅速判别自动安平机构是否处于正常工作范围， 提高了测量的可靠性；提高了测量的可靠性； 采用空气阻尼器，可使补偿元

57、件迅速稳定；采用空气阻尼器，可使补偿元件迅速稳定； 采用正像望远镜，观测方便；采用正像望远镜，观测方便； 设置有水平度盘，可方便地粗略确定方位。设置有水平度盘，可方便地粗略确定方位。 ，。读数时应注意先。读数时应注意先 观察自动报警窗的颜色（如图观察自动报警窗的颜色（如图4-34所示），若全窗所示），若全窗 是绿色，则可读数，若窗的任一端出现红色，则说是绿色，则可读数，若窗的任一端出现红色，则说 明仪器的倾斜量超出了安平范围，应重新整平仪器明仪器的倾斜量超出了安平范围，应重新整平仪器 后再读数。后再读数。 2021/3/1167 4.7.4 国产国产SJZ1型自动安平激光扫平仪型自动安平激光扫

58、平仪 激光扫平仪是一种激光扫平仪是一种。它。它， ，即使处于振动干扰下，也能保持作业精度，不需人员监视、维护。这种仪器采用，即使处于振动干扰下，也能保持作业精度，不需人员监视、维护。这种仪器采用 激光二极管作为激光光源，出射光为可见红光。在室内作业时，激光平面与墙壁相交，可激光二极管作为激光光源，出射光为可见红光。在室内作业时，激光平面与墙壁相交，可 以得到显眼的扫描光迹，从而形成一个以得到显眼的扫描光迹，从而形成一个。 图图4-35所示是中国生产的所示是中国生产的SJZ1型自动安平激光扫平仪型自动安平激光扫平仪 。安平精度为。安平精度为1，激光水平精度为，激光水平精度为20，采用，采用 63

59、5nm波长的激光二极管作为激光光源，出射光为可见波长的激光二极管作为激光光源，出射光为可见 红光，测量半径为红光，测量半径为150m，工作电源为，工作电源为4节一号充电电池节一号充电电池 ，工作温度为，工作温度为10+40，仪器重量为，仪器重量为3kg。可将扫。可将扫 描速度设为描速度设为0、400r/min，600r/min三种，三种， ， 。， 。 2021/3/1168 第八节第八节 精密水准仪及电子水准仪简介精密水准仪及电子水准仪简介 精密水准仪精密水准仪 精密水准仪的特点精密水准仪的特点 精密水准尺精密水准尺 新新N3精密水准仪精密水准仪 DS1精密水准仪精密水准仪 电子水准仪电子水

60、准仪 电子水准仪的基本原理电子水准仪的基本原理 电子水准仪的特点电子水准仪的特点 蔡司蔡司DiNil2电子水准仪电子水准仪 2021/3/1169 4.8.1 精密水准仪的特点精密水准仪的特点 为了进行精密水准测量，精密水准仪为了进行精密水准测量，精密水准仪。 高质量的望远镜光学高质量的望远镜光学 高灵敏的管水准器高灵敏的管水准器 精密水准仪的管水准器的格值为精密水准仪的管水准器的格值为10/2mm。 高精度的测微器装置高精度的测微器装置 精密水准仪必须有光学测微器装置，以测定小于水准标尺最小分划线间精密水准仪必须有光学测微器装置，以测定小于水准标尺最小分划线间 隔值的尾数，光学测微器可直读隔