第2章水准测量

1、第2章 水准测量 2-1.2-1.水准测量原理水准测量原理v水准测量是测出两点间的高差。即在两个点上分水准测量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别竖立水准尺，利用水准测量的仪器提供的一条一条水平视线，水平视线，瞄准并在水准尺上读数，从而求得两瞄准并在水准尺上读数，从而求得两点间的高差。点间的高差。前进方向水平视线大地水准面HiHAHBAB后视尺前视尺bhabbahABAB ba 0 ba 0A B 0低于同高高于bahAB 2-2. 2-2.水准测量仪器和工具水准测量仪器和工具v水准测量所使用的仪器为水准测量所使用的仪器为水准仪水准仪，所使用的工具为，所使

2、用的工具为水准尺水准尺和和尺垫尺垫。v水准仪按其水准仪按其精度精度划分为四个等级划分为四个等级： 精密水准仪DS05、DS1；普通水准仪DS3、DS10 下标的数字代表仪器的测量精度（每公里往返测高差中数的中误差n毫米，即精度）。v水准仪按其水准仪按其构造构造可分为三种：可分为三种： 微倾式水准仪、自动安平水准仪、电子水准仪。v目前，普通工程测量中最常用的水准仪是： DS3微倾式水准仪（或DS3自动安平水准仪） 2-2. 2-2.水准测量仪器和工具水准测量仪器和工具一、一、 DS3DS3微倾式水准仪的构造微倾式水准仪的构造132765498101412131115161.微倾螺旋；2.分划板护

3、罩；3.目镜；4.物镜调焦螺旋；5.制动螺旋；6.微动螺旋；7.底板；8.三角压板； 9.脚螺旋；10.弹簧帽； 11.望远镜；12.物镜；13.管水准器；14.圆水准器；15.连接小螺钉；16.轴座 2-2. 2-2.水准测量仪器和工具水准测量仪器和工具一、一、 DS3DS3微倾式水准仪的构造微倾式水准仪的构造v 作用：为测量高差提供一条水平视线作用：为测量高差提供一条水平视线 v 组成：组成：望远镜望远镜、v 水准器水准器、v 基座基座望远镜水准器基座 2-2. 2-2.水准测量仪器和工具水准测量仪器和工具一、一、 DS3DS3微倾式水准仪的构造微倾式水准仪的构造1.望远镜（1 1）组成：

4、）组成：物镜、目镜、调焦透镜、十字丝分划板、物镜物镜、目镜、调焦透镜、十字丝分划板、物镜对光螺旋、目镜对光螺旋对光螺旋、目镜对光螺旋 （2 2）作用）作用: : 瞄准目标，提供水平视线瞄准目标，提供水平视线 CC视准轴视准轴CC：物镜光心与物镜光心与十字丝交点十字丝交点的连线。的连线。 2-2. 2-2.水准测量仪器和工具水准测量仪器和工具一、一、 DS3DS3微倾式水准仪的构造微倾式水准仪的构造1.望远镜2.水准器（1 1）管水准器）管水准器：用于仪器精平用于仪器精平（2 2）圆水准器）圆水准器：用于仪器粗平用于仪器粗平 2-2. 2-2.水准测量仪器和工具水准测量仪器和工具一、一、 DS3

5、DS3微倾式水准仪的构造微倾式水准仪的构造1.望远镜2.水准器（1 1）管水准器：）管水准器：用来指示视准轴是否水平用来指示视准轴是否水平水准管轴水准管轴LLLL：过水准管零点所作圆过水准管零点所作圆 弧面的纵切线。弧面的纵切线。水准管分划值水准管分划值 ：是水准管表面是水准管表面2mm2mm圆圆 弧所对应的圆心角。弧所对应的圆心角。气泡居中：气泡居中：气泡零点与水准管零点重气泡零点与水准管零点重 合。合。RoLL2062652 R2mm0点点 2-2. 2-2.水准测量仪器和工具水准测量仪器和工具v 常采用符合水准管系统常采用符合水准管系统 目的是提高水准管气泡居目的是提高水准管气泡居 中的

6、精度中的精度微倾螺旋微倾螺旋 符合气泡符合尚未符合 2mm 2-2. 2-2.水准测量仪器和工具水准测量仪器和工具一、一、 DS3DS3微倾式水准仪的构造微倾式水准仪的构造1.望远镜2.水准器（1 1）管水准器）管水准器（2 2）圆水准器）圆水准器：用来指示仪器竖轴是否竖直圆水准器轴圆水准器轴 ：过圆水准器零点所 作圆球面的法线LLLL 2-2. 2-2.水准测量仪器和工具水准测量仪器和工具一、一、 DS3DS3微倾式水准仪的构造微倾式水准仪的构造1.望远镜2.水准器3.基座 基座通过连接螺旋与三脚架相连。基座通过连接螺旋与三脚架相连。 基座用于支承水准仪上部，水准基座用于支承水准仪上部，水准

7、 仪旋转轴插入基座轴套可自由旋转。仪旋转轴插入基座轴套可自由旋转。 基座上的三个脚螺旋用于调节圆水准气泡。基座上的三个脚螺旋用于调节圆水准气泡。 仪器竖轴仪器竖轴VVVV：就是水准仪的旋转轴。：就是水准仪的旋转轴。基座三脚架VV 2-2. 2-2.水准测量仪器和工具水准测量仪器和工具二、水准尺和尺垫二、水准尺和尺垫 水准尺有水准尺有双面尺双面尺和和塔尺塔尺两种两种 标准水准尺为一对双面尺，标准水准尺为一对双面尺，其中其中: A: A尺和尺和B B尺黑面尺黑面0 03m; 3m; A A尺红面尺红面4.6874.6877.687m, B7.687m, B尺红面尺红面4.7874.7877.787

8、m7.787m。 尺垫半球形顶部用来竖立水准尺，并标志转点尺垫半球形顶部用来竖立水准尺，并标志转点 位置。位置。 2-2. 2-2.水准测量仪器和工具水准测量仪器和工具三、水准仪的使用三、水准仪的使用 水准仪的使用包括水准仪的使用包括仪器的安置仪器的安置、粗略整平粗略整平、瞄瞄准水准尺准水准尺、精平精平和和读数读数等操作步骤等操作步骤1.1.安置水准仪安置水准仪2.2.粗略粗略整平整平：调节三个脚螺旋使圆水准器气泡：调节三个脚螺旋使圆水准器气泡居中，气泡移动的方向始终与左手大拇指的运居中，气泡移动的方向始终与左手大拇指的运动方向一致。动方向一致。 a ab bc c 2-2. 2-2.水准测量

9、仪器和工具水准测量仪器和工具三、水准仪的使用三、水准仪的使用1.1.安置水准仪安置水准仪2.2.粗略整平粗略整平3.3.瞄准水准尺：瞄准水准尺：首先转动目镜调焦螺旋使十字丝清晰，转动首先转动目镜调焦螺旋使十字丝清晰，转动望远镜瞄准水准尺，再转动物镜调焦螺旋使目标清晰。注意望远镜瞄准水准尺，再转动物镜调焦螺旋使目标清晰。注意消除消除视差！视差！什么是视差？什么是视差？ 产生的原因？如何消除？产生的原因？如何消除？当眼睛在目镜端上下微微移动时，若当眼睛在目镜端上下微微移动时，若发现十字丝与目标像有相对运动，这发现十字丝与目标像有相对运动，这种现象称为种现象称为视差视差。 2-2. 2-2.水准测量

10、仪器和工具水准测量仪器和工具三、水准仪的使用三、水准仪的使用1.1.安置水准仪安置水准仪2.2.粗略整平粗略整平3.3.瞄准水准尺瞄准水准尺4.4.精平与读数精平与读数 在每次读数之前，都应注视符合水准气泡观测窗，转动微在每次读数之前，都应注视符合水准气泡观测窗，转动微倾螺旋使水准管气泡居中。倾螺旋使水准管气泡居中。 读数：仪器精确整读数：仪器精确整平后，即可用十字丝平后，即可用十字丝横丝（即中丝）在水横丝（即中丝）在水准尺上读数。准尺上读数。微倾螺旋微倾螺旋 2-2. 2-2.水准测量仪器和工具水准测量仪器和工具三、水准仪的使用三、水准仪的使用1.1.安置水准仪安置水准仪2.2.粗略整平粗略

11、整平3.3.瞄准水准尺瞄准水准尺4.4.精平与读数精平与读数 读数：读数： 0.7302-3 2-3 水准测量的实施及成果整理水准测量的实施及成果整理一、水准点及水准路线一、水准点及水准路线1.1.水准点水准点使用方便，便于保存。设置：永久性；临时性表示：法建立的高程控制点。定义：用水准测量的方(3)2() 1 (AB 12BM国家等级水准点 一般水准点2-3 2-3 水准测量的实施及成果整理水准测量的实施及成果整理v一、水准点及水准路线一、水准点及水准路线1.1.水准点水准点2.2.水准路线：在两水准点之间进行水准测量所经过的路线称为水准路线。水准路线的布设形式：闭合水准路线、附合水准路线、

12、支水准路线。 2-3 2-3 水准测量的实施及成果整理水准测量的实施及成果整理v一、水准点及水准路线一、水准点及水准路线1.1.水准点水准点2.2.水准路线：1BM.ABM.A234闭合水准路线支水准路线BM.ABM.A12 附合水准路线BM.ABM.ABM.BBM.B1232-3 2-3 水准测量的实施及成果整理水准测量的实施及成果整理v二、水准测量的实施二、水准测量的实施 转点转点：如果两点间高差较大或相距较远，仅安置一次仪器不能测得它们的高差，这时需要加设若干个临时的立尺点，作为传递高程的临时点。 连续水准测量：连续水准测量：依次连续地在两个立尺点中间安置水准仪来测定相邻各点间高差，最后

13、取各个测站高差的代数和，即求得两点间的高差值。 观测步骤观测步骤 2-3 2-3 水准测量的实施及成果整理水准测量的实施及成果整理v二、水准测量的实施二、水准测量的实施 观测步骤观测步骤 已知HA， 求高程HB，中间临时放置标尺的过度点1，2.称为转点, 起高程传递作用, 常用ZD表示，实测时转点上应使用尺垫 。 每测站高差：每测站高差： 各测站高差之和：各测站高差之和： 待定点待定点B点高程：点高程：iiiABbahhABABhHHiiibah2-3 2-3 水准测量的实施及成果整理水准测量的实施及成果整理v二、水准测量的实施二、水准测量的实施施测方法 BMA BMB 1.4441.324T

14、P2h2=+0.1201.822 0.876TP3h3=+0.9461.8201.435TP4h4=+0.3851.422 1.304h5=+0.118前进方向1.1341.677TP1h1=-0.5432-3 2-3 水准测量的实施及成果整理水准测量的实施及成果整理v二、水准测量的实施二、水准测量的实施普通水准测量记录表普通水准测量记录表0.7182.20950.5831.2681.425ZD1ab=5.358 3.867=1.491h=2.209 0.718=1.491HB HA=51.491 50.000=1.491HB HA=h=a b (计算无误) 计算检核3.8675.35851.

15、4910.346B50.6181.5811.219ZD351.3360.6720.863ZD2HA=50.000m 50.0000.5830.7530.8731.851A前视+后 视备 注高 程（m）高 差标尺读数（m）测点0.7182-3 2-3 水准测量的实施及成果整理水准测量的实施及成果整理v三、水准测量的检核方法三、水准测量的检核方法1 1计算检核计算检核 计算检核只能检查计算是否正确，并不能检核观测和计算检核只能检查计算是否正确，并不能检核观测和 记录时是否产生错误。记录时是否产生错误。2 2测站检核测站检核 变动仪器高法变动仪器高法：是在同一个测站上用两次不同的仪器高度，：是在同一

16、个测站上用两次不同的仪器高度，测得两次高差以相互比较进行检核。测得两次高差以相互比较进行检核。 双面尺法：双面尺法：是仪器的高度不变，而立在前视点和后视点上是仪器的高度不变，而立在前视点和后视点上的水准尺分别用黑面和红面各进行一次读数，测得两次高的水准尺分别用黑面和红面各进行一次读数，测得两次高差，相互进行检核。差，相互进行检核。 hbahHHAB2-3 2-3 水准测量的实施及成果整理水准测量的实施及成果整理v四、水准测量的成果整理四、水准测量的成果整理1.计算高差闭合差 附合水准路线 高差理论值： 高差闭合差： 闭合水准路线 高差闭合差： 支水准路线 高差闭合差：ABHHh理AB2h1h3

17、1h2)(ABihHHhfBMA12340理hihhhhf理测返往hhfh返往2-3 2-3 水准测量的实施及成果整理水准测量的实施及成果整理v四、水准测量的成果整理四、水准测量的成果整理1.计算高差闭合差2.高差闭合差容许误差u式中，L为水准路线长度，以公里计；为测站数。v 等外水准测量等外水准测量山地：山地：平地：平地：v 国家四等水准测量国家四等水准测量山地：山地：平地：平地：mmnfh12容mmLfh40容mmnfh6容mmLfh20容2-3 2-3 水准测量的实施及成果整理水准测量的实施及成果整理v四、水准测量的成果整理四、水准测量的成果整理1.计算高差闭合差2.高差闭合差容许误差3

18、.判断闭合差是否超限：4.闭合差的调整 闭合、附合水准路线：与测站数（或距离）成正比例闭合、附合水准路线：与测站数（或距离）成正比例 反符号进行分配：反符号进行分配：5.5.高程的计算 闭合、附合水准路线：闭合、附合水准路线： 支水准：支水准：容许hhff iihiihinnfSSfv；2212111vhHHvhHHA2/ )(112返往平hhHhHH2-3 2-3 水准测量的实施及成果整理水准测量的实施及成果整理v四、水准测量的成果整理四、水准测量的成果整理例例:如图，如图， BM.ABM.A 和和BM.BBM.B为已知水准点，按普通水为已知水准点，按普通水准测量的方法测得各测段观测高差和测

19、段路线长准测量的方法测得各测段观测高差和测段路线长度分别标注在路线的上、下方。将计算成果列于度分别标注在路线的上、下方。将计算成果列于表中。表中。 +3.035 -0.025 +3.060 6.25 9.578BM.B +1.332 -0.008 +1.340 2.05 8.246 3 -1.431 -0.007 -1.424 1.60 9.677 2 +1.805 -0.008 +1.813 2.00 7.872 1 6.543 +1.329 -0.002 +1.331 0.60BM.AH(m)h(m)v(m)hi(m)L(km)点号解：2-3 2-3 水准测量的实施及成果整理水准测量的实施

20、及成果整理2-3 2-3 水准测量的实施及成果整理水准测量的实施及成果整理1.1.计算高差闭合差计算高差闭合差2.2.判断闭合差是否超限判断闭合差是否超限3.3.计算各测段观测高差的改正数计算各测段观测高差的改正数4.4.计算各测段的改正后的高差计算各测段的改正后的高差: :5.5.计算各点的高程值计算各点的高程值mmmHHhfABh25025. 0)543. 6578. 9(060. 3)(mmmmLfh10025. 64040容容hhffihllfilViiivhh21211hHHhHHA；2-4 2-4 水准测量的误差及注意事项水准测量的误差及注意事项v一、水准测量误差来源一、水准测量误

21、差来源水准测量误差包括水准测量误差包括仪器误差仪器误差、观测误差观测误差和和外界条件外界条件的影响三个方面。的影响三个方面。1.1.仪器误差仪器误差 (1)(1)仪器校正后的残余误差：仪器校正后的残余误差：i i角误差；角误差；处理方法处理方法：前、后视距离相等。：前、后视距离相等。(2)(2)水准尺误差水准尺误差 ：水准尺刻划不准确、尺长变化、弯曲等。：水准尺刻划不准确、尺长变化、弯曲等。 处理方法：处理方法：检验水准尺；对于零点差，还可用一水准测段中检验水准尺；对于零点差，还可用一水准测段中 使测站为偶数的方法予以消除。使测站为偶数的方法予以消除。 2.2.观测误差观测误差(1)(1)水准管气泡居中误差水准管气泡居中误差 (2)(2)读数误差读数误差(