第2章水准测量

1、第第2章章 水准测量水准测量1 1）水准测量的原理）水准测量的原理 2 2）水准仪的构造和水准测量工具）水准仪的构造和水准测量工具 3 3）水准仪的使用）水准仪的使用 4 4）水准测量的施测方法）水准测量的施测方法5 5）水准测量的内业计算）水准测量的内业计算6 6）水准仪的检验与正）水准仪的检验与正7 7）水准测量的误差）水准测量的误差 8 8）其他水准仪简介）其他水准仪简介第一节第一节 水准测量原理水准测量原理一、水准测量原理一、水准测量原理 水准测量是利用水准仪提供的水平视线，读取竖立在两个地面点上水准测量是利用水准仪提供的水平视线，读取竖立在两个地面点上的水尺的读数，直接测定地面上两点

2、间的高差，然后根据已知点高程的水尺的读数，直接测定地面上两点间的高差，然后根据已知点高程和测得的差，推算出未知点高程。和测得的差，推算出未知点高程。ABabHAHBhABHi大地水准面前进方向图2-1 水准测量原理图图2-12-1如示，设水准测量是由如示，设水准测量是由A A 向向B B 进行的，则进行的，则A A点为后视点，点为后视点，B B点为前点为前视点视点A A 点尺上的后视读数为点尺上的后视读数为a a，B B尺上的前视读数为尺上的前视读数为b b。A A、B B 两点间高差两点间高差h hABAB为：为：因此，高差等于后视读数减去前视读数。因此，高差等于后视读数减去前视读数。 ba

3、hAB （2-1） 1）高差法）高差法ABabhAB前进方向前进方向大地水准面大地水准面HAHBHB 如果已知如果已知A点的高程点的高程HA，则，则B点的高程点的高程HB为：为：ABABhHH 2）视线高法）视线高法ABabhAB前进方向前进方向大地水准面大地水准面HAHBHBHi B点高程也可以通过水准仪的视线高程点高程也可以通过水准仪的视线高程Hi来计算，即来计算，即 bHHaHHiBAi返回返回下一节下一节 在测量中，有时安置一次仪器，需测定多个地面点的高程，在测量中，有时安置一次仪器，需测定多个地面点的高程，采用视线高法就比较方便。采用视线高法就比较方便。 第二节第二节 水准测量的仪器

4、和工具水准测量的仪器和工具 水准测量所使用的仪器为水准仪，工具有水准尺和尺垫。国产水准测量所使用的仪器为水准仪，工具有水准尺和尺垫。国产水准仪按其精度分水准仪按其精度分DS05DS05，DS1DS1，DS3DS3及及DS10DS10等几种型号。等几种型号。0505、1 1、3 3 和和1010表示水准仪精度等级。表示水准仪精度等级。DSDS表示大地水准仪。精度等级表示每表示大地水准仪。精度等级表示每千米往返测得的高差中数的中误差毫米值。千米往返测得的高差中数的中误差毫米值。一一 、DS3DS3微倾式水准仪的构造微倾式水准仪的构造DS3DS3水准仪主要由望远镜、水准器及基座组成。如图水准仪主要由

5、望远镜、水准器及基座组成。如图2 23 3所示所示 图23 DS3水准仪立体图1 1、望远镜、望远镜 望远镜的作用是精确瞄准远处目标并对水准尺进行读数的部件望远镜由物镜、望远镜的作用是精确瞄准远处目标并对水准尺进行读数的部件望远镜由物镜、目镜、对光透镜目镜、对光透镜 和十字丝分划板组成，如图和十字丝分划板组成，如图2-42-4（1 1）物镜和目镜）物镜和目镜 ： 物镜是水准仪对准目标的镜头，物镜是水准仪对准目标的镜头， 目镜是眼睛观看的镜头。物镜和目镜采用复合目镜是眼睛观看的镜头。物镜和目镜采用复合 图图2-4 2-4 望远镜纵平面图望远镜纵平面图 透镜组，目标经过物镜成像后形成一个缩小实像。

6、透镜组，目标经过物镜成像后形成一个缩小实像。（2 2）十字丝分划板）十字丝分划板 十字丝分划板由光学玻璃制成，如图十字丝分划板由光学玻璃制成，如图2525 所示。十字丝分划板的作用是瞄准目标和读所示。十字丝分划板的作用是瞄准目标和读 数用的。移动对光透镜，可使不同距离的目数用的。移动对光透镜，可使不同距离的目 标均能清晰地成像在十字丝平面上。标均能清晰地成像在十字丝平面上。（3 3）视准轴）视准轴 十字丝交点与物镜光心的连线，称为视准轴十字丝交点与物镜光心的连线，称为视准轴C-CC-C。视准轴的延长线即为视线，。视准轴的延长线即为视线，水准测量就是在视准轴水平时，用十字丝的中丝在水准测量就是在

7、视准轴水平时，用十字丝的中丝在 水准尺上截取读数的。水准尺上截取读数的。上丝下丝中丝竖丝图25十字丝分划板2 2水准器水准器（1 1）管水准器）管水准器 管水准器用于精确整平仪器。如图管水准器用于精确整平仪器。如图2-62-6所示，所示，它是玻璃管，其纵剖面方向的内壁研磨成一定它是玻璃管，其纵剖面方向的内壁研磨成一定半径的圆弧形，水准管上一般刻有间隔为半径的圆弧形，水准管上一般刻有间隔为2mm2mm的分划线，分划线的中点的分划线，分划线的中点O O称为水准管零点，通称为水准管零点，通过零点与圆弧相切的纵向切线过零点与圆弧相切的纵向切线LLLL称为水准管轴称为水准管轴L-LL-L。 水准管轴平行

8、于视准轴。如图水准管轴平行于视准轴。如图2525所示水准管上所示水准管上2mm2mm圆弧所对的圆心角圆弧所对的圆心角 ，称为水准管的分划值，水准管分划愈小，水准管灵敏度愈高，用其整平仪称为水准管的分划值，水准管分划愈小，水准管灵敏度愈高，用其整平仪器的精度也愈高。器的精度也愈高。DSDS3型水准仪的水准管分划值为型水准仪的水准管分划值为2020，记作记作20/2mm20/2mm。如图。如图2727所示。所示。 OLL图2-6 管水准器图2-7 管水准器分划值（2 2）符合水准器）符合水准器为了提高水准管气泡居中的精度采用符合为了提高水准管气泡居中的精度采用符合水准器。如图水准器。如图2828所

9、示。所示。图2-8 符合水准器（3 3）圆水准器）圆水准器 圆水准器装在水准仪基座上用圆水准器装在水准仪基座上用 于粗略整平。于粗略整平。圆水准器顶面的玻内表面研磨成球面，球面的圆水准器顶面的玻内表面研磨成球面，球面的正中刻有圆圈，其圆心称为圆水准器的点。过正中刻有圆圈，其圆心称为圆水准器的点。过零点的球面法线零点的球面法线L LL L，称为圆水准器轴。如，称为圆水准器轴。如图图2929所示所示3 3、基座：、基座： 支座作用是支承仪器的上部，并通过连接螺支座作用是支承仪器的上部，并通过连接螺旋与三脚架连接。它主要由轴座、脚螺旋、底板旋与三脚架连接。它主要由轴座、脚螺旋、底板和三脚压板构成。转

10、动脚螺旋，可使圆水准气泡和三脚压板构成。转动脚螺旋，可使圆水准气泡居中。居中。二、水准尺二、水准尺 水准尺是进行水准测量时与水准仪配合使用的标尺。水准尺是进行水准测量时与水准仪配合使用的标尺。 常用的水准尺有塔尺和双面尺两种。常用的水准尺有塔尺和双面尺两种。（1 1）塔尺）塔尺 是一种逐节缩小的组合尺，其长度为是一种逐节缩小的组合尺，其长度为3m3m5m5m，有两节，有两节 或三节连接在一起，尺面上有宽度为或三节连接在一起，尺面上有宽度为1cm1cm黑白相间的刻划。黑白相间的刻划。（2 2）双面水准尺）双面水准尺 尺长为尺长为3m3m，两根尺为一对。尺的双面均有刻划，一面为，两根尺为一对。尺的

11、双面均有刻划，一面为 黑白相间，称为黑面尺，尺底为黑白相间，称为黑面尺，尺底为0.000m0.000m；另一面为红白相；另一面为红白相 间，称为红面尺，一直尺的尺底为间，称为红面尺，一直尺的尺底为4.787m,4.787m,另一直尺的尺另一直尺的尺 底为底为4.6874.687；两尺差为常数；两尺差为常数0.1m,0.1m,这个常数称为尺常数。这个常数称为尺常数。三、尺垫三、尺垫 尺垫是由生铁铸成。一般为三角形尺垫是由生铁铸成。一般为三角形板座，其下方有三个脚，可以踏入土中。板座，其下方有三个脚，可以踏入土中。尺垫上方有一突起的半球体，水准尺立尺垫上方有一突起的半球体，水准尺立于半球顶面。于半

12、球顶面。 图图2-10 2-10 水准尺和尺垫水准尺和尺垫 第三节第三节 水准仪的使用水准仪的使用 微倾式水准仪的基本操作程序为：微倾式水准仪的基本操作程序为： 安置仪器、粗略整平、瞄准水准尺、精确整平和读数安置仪器、粗略整平、瞄准水准尺、精确整平和读数一、安置仪器一、安置仪器（1 1）调整安置脚架）调整安置脚架 松开三脚架架腿的固定松开三脚架架腿的固定 螺旋，调整架腿长度，再螺旋，调整架腿长度，再 拧紧固定螺旋，张开三脚拧紧固定螺旋，张开三脚 架将架腿踩实，使三脚架架将架腿踩实，使三脚架 架头大致水平。架头大致水平。（2 2）架头上连接水准仪）架头上连接水准仪 图图2-11 2-11 水准仪

13、的连接水准仪的连接 从仪器箱中取出水准仪，用连接螺旋将水准仪固定在三脚架架头上。如图从仪器箱中取出水准仪，用连接螺旋将水准仪固定在三脚架架头上。如图2-112-11所示。所示。二、粗略整平二、粗略整平 通过调节脚螺旋使圆水准器气泡居中。通过调节脚螺旋使圆水准器气泡居中。（1 1）先调平两个脚螺旋）先调平两个脚螺旋 将园水准器置于两脚螺将园水准器置于两脚螺 旋之间，用两手按相对方旋之间，用两手按相对方 向转动两脚螺旋，使气泡向转动两脚螺旋，使气泡 沿两脚螺旋连线方向由沿两脚螺旋连线方向由a a 移至移至b b，调平两个脚螺旋。调平两个脚螺旋。（2 2）调平另一个脚螺旋）调平另一个脚螺旋 用手转动

14、另一个脚螺旋使气泡由用手转动另一个脚螺旋使气泡由b b 移至中心，调平脚螺旋。移至中心，调平脚螺旋。 整平时，气泡移动的方向与左手大拇指旋转脚螺旋的方向一致，整平时，气泡移动的方向与左手大拇指旋转脚螺旋的方向一致， 与右手大拇指旋转脚螺旋时的移动方向相反。如图与右手大拇指旋转脚螺旋时的移动方向相反。如图2-122-12所示所示图2-12 圆水准器整平三、瞄准水准尺三、瞄准水准尺（1 1）目镜调焦）目镜调焦 松开制动螺旋，将望远镜转向明亮松开制动螺旋，将望远镜转向明亮的背景，转动目镜对光螺旋，使十字丝成像清晰。的背景，转动目镜对光螺旋，使十字丝成像清晰。（2 2）初步瞄准）初步瞄准 通过望远镜筒

15、上方的照门和准星瞄准通过望远镜筒上方的照门和准星瞄准水准尺，旋紧制动螺旋。水准尺，旋紧制动螺旋。（3 3）物镜调焦）物镜调焦 转动物镜对光螺旋，使水准尺的成像清晰。转动物镜对光螺旋，使水准尺的成像清晰。（4 4）精确瞄准）精确瞄准 转动微动螺旋，使十字丝的竖丝瞄准水准尺边缘或中央，直至转动微动螺旋，使十字丝的竖丝瞄准水准尺边缘或中央，直至尺像与十字丝平面重合，如图尺像与十字丝平面重合，如图2-132-13、1414所示所示 图2-13 精确瞄准与读数a）存在视差 b）没有视差图2-14 视差现象四、精确整平四、精确整平 精确整平简称精平。精确整平简称精平。观察水准气泡窗内的气泡影像，观察水准气

16、泡窗内的气泡影像，用右手缓慢地转动微倾螺旋，用右手缓慢地转动微倾螺旋，使气泡两端的影像严密吻合。使气泡两端的影像严密吻合。此时视线即为水平视线。如图此时视线即为水平视线。如图2-152-15所示。所示。 五、读数五、读数 符合水准器气泡居中后，应立即用十字丝中丝在水准尺上读数。读数时应从小符合水准器气泡居中后，应立即用十字丝中丝在水准尺上读数。读数时应从小数向大数读，直接读取米、分米和厘米，并估读出数向大数读，直接读取米、分米和厘米，并估读出毫米，共四位数。如图毫米，共四位数。如图2-162-16所示，读数是所示，读数是1.336m1.336m。读数后再检查符合水准器气泡是否居中，若不居中，读

17、数后再检查符合水准器气泡是否居中，若不居中，应再次精平，重新读数。应再次精平，重新读数。 图图2-16 2-16 水准尺读数水准尺读数 图2-15 精确整平 第四节第四节 水准测量的施测方法水准测量的施测方法一、水准点及水准路线的布设形式一、水准点及水准路线的布设形式 1 1、水准点、水准点用水准测量的方法测定的高程用水准测量的方法测定的高程控制点称为水准点，记为控制点称为水准点，记为BMxBMx。水准点有永久性和临时性两种。水准点有永久性和临时性两种。（1 1）永久性水准点）永久性水准点 国家等级水准点设为永久性国家等级水准点设为永久性水准点如图水准点如图2-172-17和图和图2-182-

18、18所示。所示。建筑工地上的永久性水准点，建筑工地上的永久性水准点，其形式如图其形式如图2-1892-189所示。所示。图图2-17 国家就等级水准点国家就等级水准点图图2-18 墙上水准点墙上水准点（2 2）临时性水准点）临时性水准点 临时性水准点可用地面上临时性水准点可用地面上突出的坚硬岩石或用大木桩打突出的坚硬岩石或用大木桩打入地下，桩顶钉铁钉，作为水准点的标志，如图入地下，桩顶钉铁钉，作为水准点的标志，如图2-19b2-19b示。示。 图图2-19 建筑工程水准点建筑工程水准点a）永久性水准点）永久性水准点 b）临时性水准点）临时性水准点2 2、水准路线的布设形式分类、水准路线的布设形

19、式分类 在水准点间进行水准测量所经过的路线，称为水准路线。在水准点间进行水准测量所经过的路线，称为水准路线。（1 1）附合水准路线）附合水准路线 从已知高程水准点出发，沿待从已知高程水准点出发，沿待定高程的水准点进行测量，最后定高程的水准点进行测量，最后附合到另一已知高程水准点的水附合到另一已知高程水准点的水准路线，称附合水准路线。如图准路线，称附合水准路线。如图2-202-20BMABMBh1h2h3h4123图2-20 附 合水准路线（3）支水准路线）支水准路线 从已知高程水准点出发，沿待定高程从已知高程水准点出发，沿待定高程水准点进行水准测量，既不闭合又不水准点进行水准测量，既不闭合又不

20、附合的水准路线，称为支水准路线。附合的水准路线，称为支水准路线。支水准路线要进行往返测量。支水准路线要进行往返测量。图图2-222-22 （2）闭合水准路线）闭合水准路线 从已知高程水准点出发，沿各待定从已知高程水准点出发，沿各待定高程点进行水准测量，最后又回到原高程点进行水准测量，最后又回到原出发点的环形路线，称为闭合水准路线出发点的环形路线，称为闭合水准路线二、水准测量的施测方法二、水准测量的施测方法 转点用转点用TPxTPx表示，在水准测量中它们起传递高程的作用。如图表示，在水准测量中它们起传递高程的作用。如图2-232-23所示，已知水准点所示，已知水准点BMBMA A 的高程为的高程

21、为H HA A ，现欲测定，现欲测定B B点的高程点的高程H HB B 。1 1、水准测量观测：、水准测量观测：AHABHBhAB大地水准面D1000mTP1TP4TP3h1TP2进行方向h22.3120.4502.4240.5582.0141.2231.9011.1081.9550.7402.0770.866h32.4130.9012.2870.771h40.4180.5332.4672.350h5 图2-23 水准测量的施测2 2观测与记录观测与记录 表表2-1 2-1 水水 准准 测测 量量 手手 簿簿测站测站测点测点水准尺读数水准尺读数/m/m高差高差/m/m高程高程/m/m备注备注后

22、视读数后视读数前视读数前视读数+ +12345671BM.A1.4530.580132.815TP.10.8732TP.12.5320.770TP.21.7623TP.21.3721.337TP.30.0354TP.30.8740.929TP.41.8035TP.41.0200.564B 1.584134.009计算检核计算检核7.2516.0572.6871.493ab=1.194h=1.194hAB=HBHA=1.1943 3计算与计算检核计算与计算检核（1 1）计算）计算 每一测站都可测得前、后视两点的高差，即：每一测站都可测得前、后视两点的高差，即： . . . . . .111bah

23、 222bah 555bah 将上述各式相加，得：将上述各式相加，得： bahhAB 则则B B点高程为：点高程为： hHhHHAABAB（2 2）计算检核）计算检核 为了保证记录表中数据的正确，应对后视读数总和减前视读总为了保证记录表中数据的正确，应对后视读数总和减前视读总和、高差总、和、高差总、B B点高程与点高程与A A点高程之差进行检核，这三个数字应相等点高程之差进行检核，这三个数字应相等m194. 1m057. 6m251. 7 bam194. 1m493. 1m687. 2 hm194. 1m815.132m009.134 ABHH 三、水准测量成果检测三、水准测量成果检测1 1、

24、水准路线测量成果检测、水准路线测量成果检测（2 2）闭合水准测量路线成果检核）闭合水准测量路线成果检核 闭合水准路线各测段高差代数和应等于零，即闭合水准路线各测段高差代数和应等于零，即: : 如果不等于零，则高差闭合差为：如果不等于零，则高差闭合差为： 0thh mhhW （3 3）支水准测量路线的成果检核）支水准测量路线的成果检核 支水准路线往测高差与返测高差的代数和应等于零。支水准路线往测高差与返测高差的代数和应等于零。0 bfhh 如果不等于零，则高差闭合差为：如果不等于零，则高差闭合差为： bfhhhW （1 1）附合水准测量的成果检核）附合水准测量的成果检核 附合水准路线各测段高差代

25、数和应等于两个已知高程的水准点间的高附合水准路线各测段高差代数和应等于两个已知高程的水准点间的高差，即差，即)(ABmthmhHHhhhW 实测高差代数和与其理论高实测高差代数和与其理论高 差的差称为高差闭合差差的差称为高差闭合差 ABthHHh2 2水准测量的测站检核水准测量的测站检核（1 1）变动仪器高法）变动仪器高法 在同一个测站上用两次不同的仪器高度，测得两次高差进行检核。在同一个测站上用两次不同的仪器高度，测得两次高差进行检核。要求：改变仪器高度应大于要求：改变仪器高度应大于10cm10cm，两次所测高差之差不超过容许值，两次所测高差之差不超过容许值（等外水准测量容许值为（等外水准测

26、量容许值为6mm6mm），取其平均值作为该测站最后结），取其平均值作为该测站最后结果，否则须要重测。果，否则须要重测。（2 2）双面尺法）双面尺法 分别对双面水准尺的黑面和红面进行观测。利用前、后视的黑面分别对双面水准尺的黑面和红面进行观测。利用前、后视的黑面和红面读数，分别算出两个高差。如果不符值不超过规定的限差和红面读数，分别算出两个高差。如果不符值不超过规定的限差（四等水准测量容许值（四等水准测量容许值5mm5mm），取其平均值作为该测站最后结果，），取其平均值作为该测站最后结果，否则须要重测。否则须要重测。3 3、普通水准测量的高程闭合差容许值规定：、普通水准测量的高程闭合差容许值规定

27、： 普通水准测量的高差闭合差均不得超过规定的容许值，即普通水准测量的高差闭合差均不得超过规定的容许值，即fhfh fhfh容容 （1 1）平地）平地 fhfh容容= =40L40L1/21/2 mm mm （2 2）山地）山地 fhfh容容= =12n12n1/21/2 mmmm 注：注：L L为水准路线长度（为水准路线长度（kmkm）；）；n n为测站数。为测站数。 第六节第六节 微倾式水准仪的检验与校正微倾式水准仪的检验与校正一、水准仪应满足的几何条件一、水准仪应满足的几何条件 根据水准测量的原理，水准仪必须能提供一条水平的视线，它才能正确地测出根据水准测量的原理，水准仪必须能提供一条水平

28、的视线，它才能正确地测出两点间的高差。为此，水准仪在结构上应满足以下的几何条件。两点间的高差。为此，水准仪在结构上应满足以下的几何条件。图2-24 水准仪的轴线（1 1）圆水准器轴）圆水准器轴L LL L应应 平行于仪器的竖轴平行于仪器的竖轴VVVV；（2 2）十字丝的中丝应垂直）十字丝的中丝应垂直 于仪器的竖轴于仪器的竖轴VVVV；（3 3）水准管轴）水准管轴LLLL 应平行应平行 于视准轴于视准轴CCCC 。 如图如图2-42-4所示所示 在水准测量之前，应对水准在水准测量之前，应对水准 仪进行检验和校正。仪进行检验和校正。二、水准仪的检验与校正二、水准仪的检验与校正1 1圆水准器轴圆水准

29、器轴L LL L平行于仪器的竖轴平行于仪器的竖轴VVVV的检验与校正的检验与校正（1 1）检验方法）检验方法 旋转脚螺旋使圆水准器气泡居中，旋转脚螺旋使圆水准器气泡居中， 然后将仪器绕竖轴旋转然后将仪器绕竖轴旋转180180，如果气，如果气 泡仍居中，则表示该几何条件满足；泡仍居中，则表示该几何条件满足； 否则需要校正。否则需要校正。 （2 2）校正方法）校正方法 先调整脚螺旋，使气泡向零点方向移动偏离值的一半，此时竖轴处于铅垂位先调整脚螺旋，使气泡向零点方向移动偏离值的一半，此时竖轴处于铅垂位置。然后稍旋松圆水准器底部的固定螺钉，用校正针拨动三个校正螺钉，使置。然后稍旋松圆水准器底部的固定螺

30、钉，用校正针拨动三个校正螺钉，使气泡居中，紧固定螺钉。气泡居中，紧固定螺钉。 圆水准器校正螺钉的结构如图圆水准器校正螺钉的结构如图2-252-25所示。此项校正，需反复进行，直至仪器所示。此项校正，需反复进行，直至仪器旋转到任何位置时，圆水准器气泡皆居中为止。最后旋紧固定螺钉。旋转到任何位置时，圆水准器气泡皆居中为止。最后旋紧固定螺钉。图2-25 圆水准器校正螺钉2 2十字丝中丝垂直于仪器的竖轴的检验与校正十字丝中丝垂直于仪器的竖轴的检验与校正（1 1）检验方法）检验方法 安置水准仪，使圆水准器的气泡严格居中。安置水准仪，使圆水准器的气泡严格居中。 用十字丝交点瞄准某一明显的点状目标用十字丝交

31、点瞄准某一明显的点状目标MM ，旋紧制动螺旋。，旋紧制动螺旋。 转动微动螺旋，如果目标点转动微动螺旋，如果目标点MM不离开中丝，中丝垂直于仪器竖轴如果目标点不离开中丝，中丝垂直于仪器竖轴如果目标点M M 离开中丝，如图离开中丝，如图2-26c2-26c所示，则需要校正。所示，则需要校正。（2 2）校正方法）校正方法 松开十字丝分划板座松开十字丝分划板座的固定螺钉，转动十字丝的固定螺钉，转动十字丝分划板座，使中丝一端对分划板座，使中丝一端对准目标点准目标点MM，再将固定螺，再将固定螺钉拧紧。此项校正也需反钉拧紧。此项校正也需反复进行。复进行。3 3水准管轴平行于视准轴的检验与校正水准管轴平行于视

32、准轴的检验与校正（1 1）检验方法）检验方法 1 1）在较平坦的地面上选择相距约）在较平坦的地面上选择相距约80m80m的的A A、B B 两点，打木桩或放置尺垫。用皮两点，打木桩或放置尺垫。用皮尺丈量定出尺丈量定出AB AB 的中间点的中间点C C。 2 2）在）在C C点安置水准仪，用变动仪器高法，连续两次测出点安置水准仪，用变动仪器高法，连续两次测出A A、B B 两点的高差，若两点的高差，若两次测定的高差之差不超过两次测定的高差之差不超过3mm3mm，则取两次高差的平均值作为高差，则取两次高差的平均值作为高差hABhAB 。由。由于距离相等，前、后视读数误差于距离相等，前、后视读数误差

33、x x1 1相等，故高差相等，故高差hABhAB不受视准轴误差的影响。不受视准轴误差的影响。图图227水准管轴平行视准轴的检验水准管轴平行视准轴的检验 3 3）在离）在离B B点大约点大约3m3m左右的左右的D D点处安置水准仪，精平后读得点处安置水准仪，精平后读得B B点尺上的读数为点尺上的读数为b b2 2。根据根据b b2 2和高差和高差hABhAB算出算出A A点尺上视线水平时的应读读数为：点尺上视线水平时的应读读数为：ABhba 22 4 4）瞄准）瞄准A A点水准尺，读出中丝点水准尺，读出中丝 的读数的读数a2a2，如果，如果a2a2与与a2a2相等，表示相等，表示 两轴平行。否两

34、轴平行。否则需要校正。如图则需要校正。如图2-282-28所示所示 （2 2）校正方法）校正方法 1 1）转动微倾螺旋，使十字丝的中丝对准）转动微倾螺旋，使十字丝的中丝对准A A点尺上应读读数点尺上应读读数a2a2， 2 2）用校正针拨松水准管一端左、右和上、下校正螺钉，使气泡居）用校正针拨松水准管一端左、右和上、下校正螺钉，使气泡居 中，将校正中，将校正螺钉旋紧。如图螺钉旋紧。如图2-352-35所示所示 3 3）再进行检验，直至达到要求。）再进行检验，直至达到要求。第七节第七节 水准测量误差与注意事项水准测量误差与注意事项一、仪器误差一、仪器误差1 1、水准管轴与视准轴不平行误差、水准管轴

35、与视准轴不平行误差 经校正任存在的残余误差。这种误差的影响与距离成正比，观测时使前、后视经校正任存在的残余误差。这种误差的影响与距离成正比，观测时使前、后视距离相等，可消除此项误差。距离相等，可消除此项误差。2 2、水准尺误差、水准尺误差 因水准尺刻划不准确、尺长变化、弯曲等原因产生的误差。因此，水准尺要经因水准尺刻划不准确、尺长变化、弯曲等原因产生的误差。因此，水准尺要经过检核才能用。过检核才能用。二、观测误差二、观测误差 1 1水准管气泡的居中误差水准管气泡的居中误差 气泡不居中存在误差，致使视线偏离水平位置，产生的读数误气泡不居中存在误差，致使视线偏离水平位置，产生的读数误 差为减小该误

36、差为减小该误差，每次读数时，都要使水准管气泡严格居中。差，每次读数时，都要使水准管气泡严格居中。2 2读数误差读数误差 估读水准尺毫米数的误差为读数误差。估读水准尺毫米数的误差为读数误差。 读数误差的大小与望远镜的放大倍率以及视线长度有关。读数误差的大小与望远镜的放大倍率以及视线长度有关。 测量工作中，对不同等级的水准测量应满足对望远镜放大倍率和最大视线长度测量工作中，对不同等级的水准测量应满足对望远镜放大倍率和最大视线长度的规定，以保证估读精度。的规定，以保证估读精度。 3 3视差的影响误差视差的影响误差 存在视差时，由于十字丝平面与水准尺影像不重合，若眼睛的位置不同，便读存在视差时，由于十

37、字丝平面与水准尺影像不重合，若眼睛的位置不同，便读出不同的读数，而产生读数误差。因此，观测时要仔细调焦，严格消差。出不同的读数，而产生读数误差。因此，观测时要仔细调焦，严格消差。 4 4水准尺倾斜的影响误差水准尺倾斜的影响误差 水准尺倾斜，将使尺上读数增大，从而带来误差。水准尺倾斜，将使尺上读数增大，从而带来误差。 为了减少这种误差的影响，水准尺必须扶直。为了减少这种误差的影响，水准尺必须扶直。三、外界条件的影响误差三、外界条件的影响误差1 1水准仪下沉误差水准仪下沉误差 由于水准仪下沉，使视线降低，而引起高差误差。如采用由于水准仪下沉，使视线降低，而引起高差误差。如采用“后、前、前、后后、前

38、、前、后”的观测程序，可减弱其影响。的观测程序，可减弱其影响。2 2尺垫下沉误差尺垫下沉误差 如果在转点发生尺垫下沉，将使下一站的后视读数增加，也将引起高差的误差。如果在转点发生尺垫下沉，将使下一站的后视读数增加，也将引起高差的误差。采用往返观测的方法，取成果的中数，可减弱其影响。采用往返观测的方法，取成果的中数，可减弱其影响。3 3为了防止水准仪和尺垫下沉，测站和转点应选在土质实处，并踩实三脚架和为了防止水准仪和尺垫下沉，测站和转点应选在土质实处，并踩实三脚架和尺垫，使其稳定。尺垫，使其稳定。3 3地球曲率及大气折光的影响地球曲率及大气折光的影响 水准测量时用水平视线水准测量时用水平视线代替

39、水准面在水准尺上的读代替水准面在水准尺上的读数产生的误差为数产生的误差为RDc22 由于大气折光的影响由于大气折光的影响, ,视视线要发生弯曲，在水准尺上线要发生弯曲，在水准尺上的读数将减小的读数将减小r r值就是大气折值就是大气折光对读数的影响光对读数的影响, ,在稳定的气象条件下在稳定的气象条件下,r ,r 约为约为c c的的1/71/7， 地球曲率和大气折光的共同影响为：地球曲率和大气折光的共同影响为： RDcr207. 071 RDrcf243.0 地球曲率和大气折光影响，采用前、后视距离相等的方法可消除地球曲率和大气折光影响，采用前、后视距离相等的方法可消除4 4、温度的影响误差、温

40、度的影响误差温度的变化不仅会引起大气折光的变化，而且产生水准管变形和管内温度的变化不仅会引起大气折光的变化，而且产生水准管变形和管内液体温度的升高，气泡向着温度高的方向移动，影响水准管轴的水平，产液体温度的升高，气泡向着温度高的方向移动，影响水准管轴的水平，产生了气泡居中误差。生了气泡居中误差。测量中应随时注意为仪器打伞遮阳。测量中应随时注意为仪器打伞遮阳。 第八节第八节 其他水准仪简介其他水准仪简介一、精密水准仪和精密水准尺一、精密水准仪和精密水准尺 1 1、精密水准仪、精密水准仪 精密水准仪与一般水准仪比较，精密水准仪与一般水准仪比较， 在结构具有如下特征：在结构具有如下特征：（1 1）水

41、准器具有较高的灵敏度。）水准器具有较高的灵敏度。 水准仪的管水准器水准仪的管水准器 值较小。值较小。（2 2）望远镜具有良好的光学性能。）望远镜具有良好的光学性能。 图图2-31 2-31 精密水准仪精密水准仪 如如DS1DS1水准仪望远镜放大倍数为水准仪望远镜放大倍数为4040倍，能较精确地瞄准水准尺倍，能较精确地瞄准水准尺的划。的划。（3 3）具有光学测微器装置。可直接读取水准尺一个分格，）具有光学测微器装置。可直接读取水准尺一个分格， 提高提高读数精度。读数精度。（4 4）视准轴与水准轴间的联系相对稳定，受温度变化小。）视准轴与水准轴间的联系相对稳定，受温度变化小。2 2精密水准尺精密水

42、准尺 精密水准仪必须配精密水准尺使用。精密水准尺一般有两种精密水准仪必须配精密水准尺使用。精密水准尺一般有两种（1 1）基辅分划水准尺）基辅分划水准尺 尺身刻有左右两排分划，右边为基本分划，左边为辅助划。基本分划的注记尺身刻有左右两排分划，右边为基本分划，左边为辅助划。基本分划的注记从零开始，辅助分划的注记从某一常数从零开始，辅助分划的注记从某一常数K K开始。开始。（2 2）双基本分划尺）双基本分划尺 尺身两排均为基本划分，但彼此错开尺身两排均为基本划分，但彼此错开5mm5mm。尺身两侧分别注记米数和分米数。尺身两侧分别注记米数和分米数。尺身标有大小三角形分别表示分米的起始线和半分米处。水准

43、尺上的注记数尺身标有大小三角形分别表示分米的起始线和半分米处。水准尺上的注记数字比实际长度增大了一倍，使用这种水准尺测量时，要将观测高差除以字比实际长度增大了一倍，使用这种水准尺测量时，要将观测高差除以2 2才是才是实际高差。如图实际高差。如图2-302-30示示3 3精密水准仪的操作方法精密水准仪的操作方法 精密水准仪的操作方法与一般水准仪基本相同，只是读数方法有些差异。在精密水准仪的操作方法与一般水准仪基本相同，只是读数方法有些差异。在水准仪精平后，要转动测微轮使视线上、下平行移动，使十字丝的楔形丝正水准仪精平后，要转动测微轮使视线上、下平行移动，使十字丝的楔形丝正好夹住一个整分划线，被夹

44、住的分划线读数为好夹住一个整分划线，被夹住的分划线读数为m m、dmdm、cmcm。此时视线上下平。此时视线上下平移的距离则由测微器读数窗中读出移的距离则由测微器读数窗中读出mmmm。实际读数为全部读数的一半。实际读数为全部读数的一半。 二、自动安平水准仪二、自动安平水准仪 自动安平水准仪没有水准管和微倾螺旋，而是在望远镜的光学系统中装置了自动安平水准仪没有水准管和微倾螺旋，而是在望远镜的光学系统中装置了补偿器，不须精平。补偿器，不须精平。 1 1视线自动安平的原理视线自动安平的原理 圆水准器气泡居中后，视准轴圆水准器气泡居中后，视准轴仍存在一个微小倾角仍存在一个微小倾角 ，在望远镜，在望远镜的光路上安置一补偿器，使通过物的光路上安置一补偿器，使通过物镜光心的水平光线经过补偿器后偏镜光心的水平光线经过补偿器后偏转一个转一个 角，仍通过十字丝交点，角，仍通过十字丝交点，使十字丝交点上读出的水准尺读数，使十字丝交点上读出的水准尺读数， 图图2-32 2-32 自动安平水准仪自动安平水准仪为视线水平时应