现代普通测量学分析培训资料

1、 合肥工业大学土建学院测量工程系现代普通测量学分析 合肥工业大学土建学院测量工程系高程测量高程测量确定地面上各点高程的工作。确定地面上各点高程的工作。高程测量概述高程测量概述水准测量水准测量用水准仪进行高程测量的工作。用水准仪进行高程测量的工作。三角高程测量三角高程测量物理高程测量物理高程测量GPSGPS高程测量高程测量气压高程测量气压高程测量液体静力水准测量液体静力水准测量水准测量水准测量高高程程测测量量高程测量按所使用的仪器和施测方法的不同高程测量按所使用的仪器和施测方法的不同,可分为可分为:水准测量是高程测量的主要方法水准测量是高程测量的主要方法。水准测量使用仪器：水准仪水准测量使用仪器

2、：水准仪 合肥工业大学土建学院测量工程系水准测量的等级水准测量的等级水准测量分为一等、二等、三等、四等四个等级，水准测量分为一等、二等、三等、四等四个等级，以一等精度最高。以一等精度最高。上上一等水准测量成果作为下一等水准测量的起算依一等水准测量成果作为下一等水准测量的起算依据。据。为满足测图以及一般工程测量的需要，还须进行测为满足测图以及一般工程测量的需要，还须进行测区的高程控制加密，采用普通水准测量方法，也称区的高程控制加密，采用普通水准测量方法，也称图根水准测量或等外水准测量图根水准测量或等外水准测量( (本章主要介绍本章主要介绍) )。 合肥工业大学土建学院测量工程系3.1 水准测量原

3、理水准测量原理水准测量的实质是测量地面上两点之间的高差。水准测量的实质是测量地面上两点之间的高差。水准仪的主要功能是能指出一条水平视线。水准仪的主要功能是能指出一条水平视线。前进方向水平视线大地水准面HiHAHBAB后视尺前视尺abhab 合肥工业大学土建学院测量工程系 hAB 0，高差为正，前视点高；高差为正，前视点高； hAB 0，高差为负，前视点低。高差为负，前视点低。 高差必须带高差必须带“+“+、 - -”号；号； hAB的下标次序必须与测量的前进方向一致。的下标次序必须与测量的前进方向一致。 例例: :已知已知 hAB= += +1.436 m 则则 hBA= -= -1.436

4、m3.1 水准测量原理水准测量原理高差高差 = = 后视读数后视读数- -前视读数：前视读数： hAB = a - b 合肥工业大学土建学院测量工程系 高程的计算：高程的计算： HB HAhAB HA(ab) 高差法：高差法： Hi HAa HB Hib 仪高法仪高法 合肥工业大学土建学院测量工程系一一. .水准仪的精度和类型水准仪的精度和类型2.2.水准仪类型水准仪类型 微倾式水准仪微倾式水准仪 自动安平水准仪自动安平水准仪 电子水准仪电子水准仪1.1.精度系列：精度系列： DS05 DS1 DS3 DS103.2 水准仪及其使用水准仪及其使用 型号下标：毫米数，表示每公里往、返测量的高差型

5、号下标：毫米数，表示每公里往、返测量的高差 平均值的中误差平均值的中误差( (由仪器引起的由仪器引起的) ) 。 DS05 DS05、DS1DS1属精密水准仪，有测微读数装置，配置铟属精密水准仪，有测微读数装置，配置铟 钢带精密水准尺，用于一、二等水准测量及精密水钢带精密水准尺，用于一、二等水准测量及精密水 准测量。准测量。DS3DS3用于三、四等水准测量及一般工程测量。用于三、四等水准测量及一般工程测量。 目前某些型号的自动安平水准仪，也有目前某些型号的自动安平水准仪，也有DS1DS1.5 5、DS2DS2.5 5 级别的。级别的。 合肥工业大学土建学院测量工程系二二. . 微倾式水准仪的构

6、造微倾式水准仪的构造 三大部件三大部件：望远镜望远镜 水准器水准器基基 座座 合肥工业大学土建学院测量工程系 合肥工业大学土建学院测量工程系 合肥工业大学土建学院测量工程系测量望远镜测量望远镜上丝下丝竖丝横丝望远镜十字丝 合肥工业大学土建学院测量工程系消除视差的步骤：消除视差的步骤： 目镜调焦，使十字丝最清晰；目镜调焦，使十字丝最清晰； 物镜调焦，使目标像最清晰，且无视差。物镜调焦，使目标像最清晰，且无视差。视差视差: : 望远镜内目标像与十字丝分划板未重合。望远镜内目标像与十字丝分划板未重合。现象：观测时，改变眼睛与目镜的相对位置，十字现象：观测时，改变眼睛与目镜的相对位置，十字 丝与目标的

7、像有相对移动。丝与目标的像有相对移动。视准轴视准轴(CC)(CC): :十字丝交点与物镜光心的连线。十字丝交点与物镜光心的连线。 合肥工业大学土建学院测量工程系水水准准器器圆水准器、管水准器圆水准器、管水准器 合肥工业大学土建学院测量工程系L圆水准器圆水准器LLO管水准器管水准器圆水准器：圆水准器：用于仪器粗平，精度用于仪器粗平，精度 = 8= 8/2 2 管水准器：管水准器：用于仪器精平，精度用于仪器精平，精度 = 20/2 = 20/2 水水准准器器 合肥工业大学土建学院测量工程系水准管轴水准管轴：通过水准管零点作水准管圆弧的切线(LL)。圆水准轴：圆水准轴： 过圆水准器球面零点 的法线（

8、LL ）。圆圆水准器分划值水准器分划值：气泡中心偏移零点2mm，轴线所倾斜的角值。水准管分划值水准管分划值：水准管圆弧形玻璃管外表面刻有2mm间隔的分划线，2mm所对的圆心角。LLO管水准器管水准器L圆水准器圆水准器 合肥工业大学土建学院测量工程系三三. .水准尺、尺垫水准尺、尺垫 直尺直尺：双面：双面( (黑、红黑、红) )水准尺，尺水准尺，尺常数常数4.687m4.687m、 4.787m4.787m，用于三，用于三等以下水准路线测量。等以下水准路线测量。 塔尺塔尺：可伸缩，伸足为：可伸缩，伸足为3 3米、米、5 5米，米，用于一般工程测量。用于一般工程测量。尺垫尺垫：转点立尺用。：转点立

9、尺用。精密水准尺精密水准尺：铟钢带精密水准尺，精密水准测量用。：铟钢带精密水准尺，精密水准测量用。 合肥工业大学土建学院测量工程系四四. .水准仪的使用水准仪的使用2.2.粗平：用脚螺旋调节圆水准气泡居中，纵轴铅垂。粗平：用脚螺旋调节圆水准气泡居中，纵轴铅垂。用用“左手大拇指法左手大拇指法”：气泡移动的方向与左手大拇：气泡移动的方向与左手大拇 指转动脚螺旋的方向一致。指转动脚螺旋的方向一致。 a ab bc c操作步骤：操作步骤：安置安置粗平粗平瞄准瞄准精平、读数精平、读数1.1.安置安置: :仪器位置（前、后视等距）仪器位置（前、后视等距） 脚架头放平脚架头放平 合肥工业大学土建学院测量工程

10、系3.3.瞄准瞄准瞄准水准尺，消除视差。瞄准水准尺，消除视差。 操作：操作： 调节目镜螺旋，使十字丝最清晰调节目镜螺旋，使十字丝最清晰(消除视差的关键消除视差的关键) )。粗瞄粗瞄制动制动物镜调焦、消除视差物镜调焦、消除视差水平微动。水平微动。4.4.精平精平符合气泡符合，水准管轴与视线水平。符合气泡符合，水准管轴与视线水平。操作：用微倾螺旋调节管水准器的符合气泡符合。操作：用微倾螺旋调节管水准器的符合气泡符合。符合气泡符合尚未符合:(: 合肥工业大学土建学院测量工程系读数读数用用横丝横丝在水准尺上读数。在水准尺上读数。每次读数时都必须保持精平状态（符合气泡符合）。每次读数时都必须保持精平状态

11、（符合气泡符合）。读数以米为单位，估读到毫米读数以米为单位，估读到毫米( (读出四位读数读出四位读数) )。读数:0.859 合肥工业大学土建学院测量工程系读数读数用用横丝横丝在水准尺上读数。在水准尺上读数。每次读数时都必须保持精平状态（符合气泡符合）。每次读数时都必须保持精平状态（符合气泡符合）。读数以米为单位，估读到毫米读数以米为单位，估读到毫米( (读出四位读数读出四位读数) )。 合肥工业大学土建学院测量工程系水准点的类型：水准点的类型： 永久性永久性 临时性临时性3.4 水准测量的方法水准测量的方法外业：外业：用水准路线测量方法，在新建水准点和已知水用水准路线测量方法，在新建水准点和

12、已知水 准点之间进行高差测量。准点之间进行高差测量。内业：内业：评定测量精度，计算新建水准点的高程。评定测量精度，计算新建水准点的高程。一一. .水准点水准点 用水准测量的方法测定了高程的高程控制点。用水准测量的方法测定了高程的高程控制点。 各等水准点均应埋设永久性标石或标志，水准点的等级各等水准点均应埋设永久性标石或标志，水准点的等级应注记在水准点标石或标记面上。应注记在水准点标石或标记面上。 水准点标石的类型可分为：基岩水准标石、基本水准标水准点标石的类型可分为：基岩水准标石、基本水准标石、普通水准标石和墙脚水准标志四种，石、普通水准标石和墙脚水准标志四种， 其中混凝土普通水准标石和墙脚水

13、准标志的埋设要求见其中混凝土普通水准标石和墙脚水准标志的埋设要求见下图。下图。 合肥工业大学土建学院测量工程系水准点的编号：水准点的编号： 例：例：BMBM（Bench Mark)Bench Mark)： BM.1BM.1、BM.2BM.2，BM.ABM.A、BM.BBM.B TBM (Temporary Bench Mark) TBM (Temporary Bench Mark)： TBM.1TBM.1、TBM.2TBM.2 也可根据工程情况编号：也可根据工程情况编号： 水水-1-1、水、水-2, -2, 水水-3, -3, ； 固固-1, -1, 固固-2, -2, 固固-3, -3, 合

14、肥工业大学土建学院测量工程系二二. .水准路线水准路线 进行水准测量的路线，由已知水准进行水准测量的路线，由已知水准 点和新建水准点组成。点和新建水准点组成。水水准准路路线线1.1.闭合水准路线闭合水准路线2.2.附合水准路线附合水准路线3.3.支水准路线支水准路线 合肥工业大学土建学院测量工程系1.1.闭合水准路线闭合水准路线0理论h实际上：理论上：0观测h观测hfh，观测不合格，重测。，观测成果合格；容容hhhhffff令：有：BMBM1 14 43 321 1闭合水准路线分析：结论：闭合水准路线具有严密的检核条件。结论：闭合水准路线具有严密的检核条件。 合肥工业大学土建学院测量工程系2.

15、2.附合水准路线附合水准路线附合水准路线分析：BMBM1 11 12 23 3BMBM2 2理论上：12BMBMHHh理论实际上：12BMBMHHh观测令：)HH(hfBMBMh12观测有：，观测不合格，重测。，观测成果合格；容容hhhhffff结论：附合水准路线具有严密的检核条件。结论：附合水准路线具有严密的检核条件。 合肥工业大学土建学院测量工程系3.3.支水准路线支水准路线支线水准路线分析：理论上：实际上：无法比较与理论观测hh令：返测往测hhfh有：，观测不合格，重测。，观测成果合格；容容hhhhffff结论：支水准路线往返观测具有严密性。结论：支水准路线往返观测具有严密性。BMBM1

16、 11 12 23 3支线水准路支线水准路线不严密，线不严密，必须作往返必须作往返测！测！?h理论 合肥工业大学土建学院测量工程系三三. .连续安置水准仪的测量方法连续安置水准仪的测量方法 两点间距离较长或高差较大时，在两点间设若两点间距离较长或高差较大时，在两点间设若干转点，分段测量高差，取各分段高差的总和。干转点，分段测量高差，取各分段高差的总和。hAB = h1+ h2+ hn = (a a1 1-b-b1 1)+(a)+(a2 2-b-b2 2)+)+(a+(an n-b-bn n) = a-a- b b 合肥工业大学土建学院测量工程系 BMABMB1.444 1.324TP2h2=+

17、0.1201.8220.876TP3h3=+0.9461.8201.435TP4h4=+0.3851.4221.304h5=+0.118前进方向1.1341.677TP1h1=-0.543水准测量记录水准测量记录格式格式 合肥工业大学土建学院测量工程系水准测量记录表水准测量记录表 合肥工业大学土建学院测量工程系四四. .水准测量的检核水准测量的检核( (适用于等外水准路线适用于等外水准路线) )2.2.计算检核计算检核3.3.路线检核（成果检核）路线检核（成果检核）1.1.测站检核测站检核 合肥工业大学土建学院测量工程系四四. .水准测量的检核水准测量的检核( (适用于等外水准路线适用于等外水

18、准路线) )1.1.测站检核测站检核对每一站高差进行检核，每站对每一站高差进行检核，每站 进行（避免读错、听错、记错、进行（避免读错、听错、记错、 未精平等粗差）未精平等粗差）。a a b b BA h =a b h =ab两次仪器高法两次仪器高法 BAa黑a红 b红b黑h = a黑b黑h = a红b红双面尺法双面尺法读数要求读数要求 （黑（黑+ +常数常数 红）红） 3 3mmmm高差要求高差要求 h h 5 5mmmm 取取 h=(=(h +h ) / 2 2两尺常数不一致时，考虑两尺常数差两尺常数不一致时，考虑两尺常数差 0.1000.100米。米。要求要求: : 改变仪器高度应在改变仪

19、器高度应在1010cmcm以上以上 h h 5 5mmmm 取取 h=(=(h +h ) / 2 2 合肥工业大学土建学院测量工程系2.2.计算检核计算检核黑面: h黑 = a-b红面： h红 = a-b平均高差： h =（h黑 + h红）/2 或 h =（h黑 + h红0.1）/2 h = ( a-b )/2 或 h = ( a-b0.1 )/2 合肥工业大学土建学院测量工程系2.2.计算检核计算检核黑面: h黑 = a-b红面：h红 = a-b平均高差： h =（ h黑 + h红0.1）/2 合肥工业大学土建学院测量工程系h测 =h1+h2+h3+h4+h5h理 = H终-H始 fh =

20、h测-h要求：fh fh容3.3.路线检核路线检核（成果检核）（成果检核） 计算路线高差闭合差，检验整条路线的测量精度。计算路线高差闭合差，检验整条路线的测量精度。（1 1）附合水准路线）附合水准路线BMBM1 11 12 23 3BMBM2 2h4h3h2h1 合肥工业大学土建学院测量工程系BMAh测 =h1+h2+h3+h4+h5h1h4（2 2）闭合水准路线）闭合水准路线h理=0fh = h测 要求：fh fh容（3 3）支水准路线）支水准路线fh = h往+h返要求：fh fh容BMBM1 14 43 321 1BMBM1 11 12 23 3h3h2h1h5h往h返 合肥工业大学土建

21、学院测量工程系fh容 = mm fh容 = mm等外(图根)水准路线测量容许高差闭合差公式：式中：L路线长，以公里为单位 n路线测站总数n12L40 合肥工业大学土建学院测量工程系五五. .水准路线成果计算水准路线成果计算1、高差闭合差计算与比较闭合水准路线高差闭合差观测hfh附合水准路线高差闭合差)(12BMBMhHHhf观测支水准路线高差闭合差返测往测hhfh，观测不合格，重测。，观测成果合格；容容hhhhffff 合肥工业大学土建学院测量工程系五五. .水准路线成果计算水准路线成果计算2、高差闭合差的分配和各点高程的计算 高差改正数为：高差改正数为：hiihiifnnVfLLV或改正后高

22、差为：改正后高差为：iiiVhh计算各点高程：计算各点高程：iiihHH 1 合肥工业大学土建学院测量工程系五五. .水准路线成果计算水准路线成果计算1.1.附合水准路线成果整理附合水准路线成果整理例：例： 合肥工业大学土建学院测量工程系H前 H后h 1.1.高差闭合差的计算高差闭合差的计算 2.2.高差闭合差的高差闭合差的 调整与各调整与各待定待定点高程的计算点高程的计算iihiiihllflVVlfV测段改正数每公里改正数 合肥工业大学土建学院测量工程系2.2.闭合水准路线成果计算闭合水准路线成果计算 与附合水准路线不同之处是终点和起点是同一点，因此：与附合水准路线不同之处是终点和起点是同

23、一点，因此： hh理理 = H= H终终-H-H始始= 0 = 0 f fh h = h= h测测-h-h理理 = h= h测测 其余计算与附合水准路线相同其余计算与附合水准路线相同 合肥工业大学土建学院测量工程系3.5 微倾式水准仪的检验和校正微倾式水准仪的检验和校正一一. .水准仪的轴线及其应满足的条件水准仪的轴线及其应满足的条件(1)(1)圆水准轴平行于竖轴圆水准轴平行于竖轴 LL/ VV LL/ VV(2)(2)十字横丝垂直于竖轴十字横丝垂直于竖轴 横丝横丝VVVV(3)(3)水准管轴平行于视准轴水准管轴平行于视准轴 LL / CC LL / CC (3)(3)为主要条件为主要条件 应

24、满足的三个条件应满足的三个条件四条轴线四条轴线 视视 准准 轴轴 CCCC 望远镜十字丝交点与物镜光心的连线，其望远镜十字丝交点与物镜光心的连线，其 延长线即视线。延长线即视线。 水水 准准 管管 轴轴LLLL 水准管零点处的切线，气泡居中，水准管零点处的切线，气泡居中，LLLL水平。水平。 圆水准圆水准器器轴轴LLLL水准器球面圆圈中心与球面所对球心的连线。水准器球面圆圈中心与球面所对球心的连线。 竖竖 轴轴VVVV 仪器旋转轴仪器旋转轴 合肥工业大学土建学院测量工程系(d)用脚螺旋将气泡调回一半 VV铅垂检验校正二二. .检验与校正检验与校正1.1.圆水准器的检验与校正圆水准器的检验与校正

25、(a)用脚螺旋调节圆气泡居中(b)照准部旋转180 (c)校正圆气泡居中LL铅垂 合肥工业大学土建学院测量工程系(a)用脚螺旋调节圆气泡居中(b)照准部旋转180检验校正(c)用脚螺旋将气泡调回一半 VV铅垂 (d)校正圆气泡居中LL铅垂二二. .检验与校正检验与校正1.1.圆水准器的检验与校正圆水准器的检验与校正 合肥工业大学土建学院测量工程系2. 2. 十字横丝垂直于竖轴的检验与校正十字横丝垂直于竖轴的检验与校正( (横丝横丝VV)VV)检验检验 (a)(a) 粗平、调焦，在横丝一端找一参照点M (b) (b) 望远镜水平微动，观测M点相对于横丝的移动轨迹。校正：校正：校正十字丝环校正十字

26、丝环2134十字丝环固定螺丝十字丝校正螺丝 合肥工业大学土建学院测量工程系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准轴的检验与校正 ( LL / CC )( LL / CC ) (1) (1) 检验检验 a.a.场地准备场地准备(CA(CA、CBCB等距，约等距，约4040米米) ) b. b.在在C C测定测定A A、B B的正确高差：的正确高差： h h正确正确=(a=(a1 1- -)-(b)-(b1 1- -)=a)=a1 1-b-b1 1=h=h c.c.仪器至仪器至B B近旁，读数近旁，读数b b2 2、a a2 2：h=ah=a2 2- a- a2 2 22ABD

27、hihba 合肥工业大学土建学院测量工程系（2 2）校正）校正方法1：校正水准管 a. a. 计算计算A A尺水平视线读数：尺水平视线读数： a a2 2=b=b2 2+h+h b. b. 转动微倾螺旋，使横丝瞄准读数转动微倾螺旋，使横丝瞄准读数 a a2 2 ：CCCC水平水平 c. c. 校正水准管气泡居中：校正水准管气泡居中：LLLL水平（水平（LL / CCLL / CC） d. d. 重复检验直至符合要求。重复检验直至符合要求。 合肥工业大学土建学院测量工程系校正水准管水准管的 校正螺丝水准管 的一端 合肥工业大学土建学院测量工程系方法方法2 2：校正十字丝：校正十字丝 a.a.保持

28、水准管气泡居中即保持水准管气泡居中即LLLL水平；水平； b.b.调整十字丝环上、下校正螺丝，使横丝对准调整十字丝环上、下校正螺丝，使横丝对准 读数读数 a a2 2即即CCCC水平，从而水平，从而LL / CCLL / CC。2134十字丝环十字丝环校正螺丝校正螺丝十字丝环十字丝环校正螺丝校正螺丝 合肥工业大学土建学院测量工程系3.3 自动安平水准仪和数字水准仪自动安平水准仪和数字水准仪一一. .自动安平水准仪原理自动安平水准仪原理dtgftgdtglftgl 合肥工业大学土建学院测量工程系二二. .自动安平补偿器结构自动安平补偿器结构 合肥工业大学土建学院测量工程系上图为北京光学仪器厂生上

29、图为北京光学仪器厂生产的产的DZS3-1DZS3-1自动安平水准仪，自动安平水准仪，右图为补偿器状态窗口，当右图为补偿器状态窗口，当仪器安置好、补偿器指标线仪器安置好、补偿器指标线位于补偿器指标附近时，即位于补偿器指标附近时，即可以进行读数。可以进行读数。 DZS3-1DZS3-1自动安平水准仪自动安平水准仪 合肥工业大学土建学院测量工程系激光水准仪激光水准仪 合肥工业大学土建学院测量工程系数字水准仪和条码水准尺数字水准仪和条码水准尺 数字水准仪(digital level)是在仪器望远镜光路中增加了分光镜和光电探测器(CCD阵列)等部件，采用条形码分划水准尺(coding level sta

30、ff)和图像处理电子系统构成光、机、电及信息存储与处理的一体化水准测量系统。 合肥工业大学土建学院测量工程系一、数字水准仪的特点一、数字水准仪的特点用自动电子读数代替人工读数，不存在读错、记错等问用自动电子读数代替人工读数，不存在读错、记错等问题，没有人为读数误差；题，没有人为读数误差；精度高，多条码精度高，多条码( (等效为多分划等效为多分划) )测量，削弱标尺分划误测量，削弱标尺分划误差，自动多次测量，削弱外界环境变化的影响；差，自动多次测量，削弱外界环境变化的影响；速度快、效率高，实现自动记录、检核、处理和存储，速度快、效率高，实现自动记录、检核、处理和存储，可实现水准测量从外业数据采集

31、到最后成果计算的内外可实现水准测量从外业数据采集到最后成果计算的内外业一体化。业一体化。数字水准仪一般是设置有补偿器的自动安平水准仪，当数字水准仪一般是设置有补偿器的自动安平水准仪，当采用普通水准尺时，数字水准仪又可当作普通自动安平采用普通水准尺时，数字水准仪又可当作普通自动安平水准仪使用。水准仪使用。 合肥工业大学土建学院测量工程系下图为采用相关法的徕卡NA3003数字水准仪的机械光学结构图 合肥工业大学土建学院测量工程系二、数字水准仪的原理二、数字水准仪的原理 当用望远镜照准标尺并调焦后，标尺上的条形码影像当用望远镜照准标尺并调焦后，标尺上的条形码影像入射到分光镜上；分光镜将其分为可见光和

32、红外光两入射到分光镜上；分光镜将其分为可见光和红外光两部份，可见光影像成像在分划板上，供目视观测；部份，可见光影像成像在分划板上，供目视观测； 红外光影像成像在红外光影像成像在CCDCCD线阵光电探测器上线阵光电探测器上( (探测器长约探测器长约6.5mm6.5mm，由，由256256个口径为个口径为25m25m的光敏二极管组成，一个的光敏二极管组成，一个光敏二极管就是线阵的一个像素光敏二极管就是线阵的一个像素) )，探测器将接收到的，探测器将接收到的光图像通过光图像通过A/DA/D转换数字信号；转换数字信号； 传送给仪器的处理器，通过与机内事先存储好的标尺传送给仪器的处理器，通过与机内事先存

33、储好的标尺条形码本源数字信息进行相关比较，当两信号处于最条形码本源数字信息进行相关比较，当两信号处于最佳相关位置时，即可获得水准尺上的水平视线读数和佳相关位置时，即可获得水准尺上的水平视线读数和视距读数，最后将处理结果存储并送往屏幕显示。视距读数，最后将处理结果存储并送往屏幕显示。 合肥工业大学土建学院测量工程系三、条码水准尺三、条码水准尺 与数字水准仪配套的条码水准尺一般为因瓦与数字水准仪配套的条码水准尺一般为因瓦带尺、玻璃钢或铝合金制成的单面或双面尺，带尺、玻璃钢或铝合金制成的单面或双面尺，形式有直尺和折叠尺两种，规格有形式有直尺和折叠尺两种，规格有1m1m、2m2m、3m3m、4m4m、

34、5m5m几种，尺子的分划一面为二进制几种，尺子的分划一面为二进制伪随机码分划线伪随机码分划线( (配徕卡仪器配徕卡仪器) )或规则分划线或规则分划线( (配蔡司仪器配蔡司仪器) )，其外形类似于一般商品外包，其外形类似于一般商品外包装上印制的条纹码。装上印制的条纹码。 右图为与徕卡数字水准仪配套的条码水准尺，右图为与徕卡数字水准仪配套的条码水准尺，它用于数字水准测量；双面尺的另一面为长它用于数字水准测量；双面尺的另一面为长度单位的分划线，用于普通水准测量。度单位的分划线，用于普通水准测量。 合肥工业大学土建学院测量工程系四、徕卡四、徕卡DNA03DNA03中文精密数字水准仪简介中文精密数字水准

35、仪简介 1990年，徕卡在世界上首次推出了第一代精密数字水准仪NA3003，现在又在NA3003的基础上推出了第二代精密数字水准仪DNA03，见图所示。界面为中文，同时内置了适合我国测量规范的观测程序。 合肥工业大学土建学院测量工程系徕卡DNA03中文精密数字水准仪简介DNA03DNA03的主要技术参数如下：的主要技术参数如下： 精度：精度：0.3mm/km(0.3mm/km(采用因瓦水准尺采用因瓦水准尺) ) 最小读数：最小读数：0.01mm0.01mm 测距精度：测距精度：1cm/20m1cm/20m 内存：可以存储内存：可以存储16501650组测站数据或组测站数据或60006000个测

36、量数据个测量数据 补偿器：磁性阻尼补偿器补偿器：磁性阻尼补偿器 补偿范围：补偿范围：88 补偿精度：补偿精度：0.30.3 单次测量时间：单次测量时间：3 3秒秒 GEBGEB电池：连续测量电池：连续测量1212小时小时 为确保外业观测数据的安全，为确保外业观测数据的安全，DNA03DNA03上还插有一个上还插有一个PCMCIAPCMCIA闪闪存卡，全部测量数据同时保存在仪器内存和存卡，全部测量数据同时保存在仪器内存和PCMCIAPCMCIA卡中。卡中。 合肥工业大学土建学院测量工程系 合肥工业大学土建学院测量工程系SDL30数字水准仪 合肥工业大学土建学院测量工程系DiNi12数字水准仪 合

37、肥工业大学土建学院测量工程系精密水准测量的两个重要条件： 精密水准仪提供精确的水平视线； 精密水准尺刻度精确(铟钢带水准尺)，能读得精确的读数。一一. .精密水准仪精密水准仪每公里往返平均高差中误差每公里往返平均高差中误差 1mm1mm；国产国产 S05 S1S05 S1国外国外 Ni004(Zeiss) NNi004(Zeiss) N3 3 (Wild)(Wild)自动安平自动安平 Ni002(Zeiss) Koni007(ZeissNi002(Zeiss) Koni007(Zeiss) 用于： 国家一、二等水准测量以及建构筑物的沉降观测，大型桥梁工程的施工测量和大型精密设备安装等。3.2.

38、2 精密水准仪及其使用精密水准仪及其使用 合肥工业大学土建学院测量工程系精密水准仪精密水准仪 合肥工业大学土建学院测量工程系1.1.水准器灵敏度高水准器灵敏度高 水准器格值达到水准器格值达到551010/2mm/2mm。2.2.望远镜放大率大，孔径大望远镜放大率大，孔径大 放大率放大率V V在在4040倍以上，孔径倍以上，孔径D D大于大于50mm50mm，照准精度高。，照准精度高。3.3.望远镜结构严密，视准轴变化小望远镜结构严密，视准轴变化小 有隔热罩。有隔热罩。4.4.装有平行玻璃板测微装置装有平行玻璃板测微装置 测微范围测微范围10mm10mm，测微器刻度，测微器刻度100100格，格

39、值为格，格值为0.1mm0.1mm，可估读，可估读 至至0.01mm0.01mm。 合肥工业大学土建学院测量工程系二二. .平行玻璃板测微装置平行玻璃板测微装置 转动测微螺旋，改变平行玻璃板的倾斜角度，可使 视线作上、下平移，平移量在测微分划尺上读取。测微器结构与测微原理测微器结构与测微原理 合肥工业大学土建学院测量工程系二二. .平行玻璃板测微装置平行玻璃板测微装置测微尺的读数测微尺的读数 旋转平行玻璃板可以产生的最大视线平移量为旋转平行玻璃板可以产生的最大视线平移量为10mm10mm，它对应，它对应测微尺上的测微尺上的100100个分格。个分格。 测微尺上测微尺上1 1个分格等于个分格等于

40、0.1mm0.1mm，如在测微尺上估读到，如在测微尺上估读到0.10.1分格，分格，则可以估读到则可以估读到0.01mm0.01mm。 将标尺上的读数加上测微尺上的读数就等于标尺的实际读数。将标尺上的读数加上测微尺上的读数就等于标尺的实际读数。如下图的读数为如下图的读数为148+0.655=148.655cm=1.48655m148+0.655=148.655cm=1.48655m。 合肥工业大学土建学院测量工程系三三. .精密水准尺精密水准尺 精密水准尺：是在木质尺身精密水准尺：是在木质尺身的凹槽内，引张一根因瓦合的凹槽内，引张一根因瓦合金钢带，其中零点端固定在金钢带，其中零点端固定在尺身上

41、，另一端用弹簧以一尺身上，另一端用弹簧以一定的拉力将其引张在尺身上，定的拉力将其引张在尺身上，以使因瓦合金钢带不受尺身以使因瓦合金钢带不受尺身伸缩变形的影响。伸缩变形的影响。 长度分划在因瓦合金钢带上，长度分划在因瓦合金钢带上，数字注记在木质尺身上，精数字注记在木质尺身上，精密水准尺的分划值有密水准尺的分划值有10mm10mm和和5mm5mm两种。两种。 合肥工业大学土建学院测量工程系三三. .精密水准尺精密水准尺 右图（右图（a a）为徕卡公司生产的与新）为徕卡公司生产的与新NA2NA2精密水准仪配套的精密水准尺，因为精密水准仪配套的精密水准尺，因为新新NA2NA2的望远镜为正像望远镜，所以

42、的望远镜为正像望远镜，所以水准尺上的注记也是正立的。水准尺上的注记也是正立的。 水准尺全长约水准尺全长约3.2m3.2m，在因瓦合金钢带，在因瓦合金钢带上刻有两排分划，右边一排分划为基上刻有两排分划，右边一排分划为基本分划，数字注记从本分划，数字注记从0 0到到300cm300cm，左边，左边一排分划为辅助分划，数字注记从一排分划为辅助分划，数字注记从300cm300cm到到600cm600cm， 基本分划与辅助分划的零点相差一个基本分划与辅助分划的零点相差一个常数常数301.55cm301.55cm，称为基辅差或尺常数。，称为基辅差或尺常数。水准测量作业时用以检查读数是否存水准测量作业时用以

43、检查读数是否存在粗差。在粗差。 合肥工业大学土建学院测量工程系四四. .测微尺的读数测微尺的读数148+0.650=148.650cm=1.48650m。1.97+0.00150=1.97150m1.97+0.00150=1.97150m 0.98575m0.98575m 合肥工业大学土建学院测量工程系3.8 水准测量的误差分析及注意事项水准测量的误差分析及注意事项 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外界环境的影响界环境的影响三个方面。三个方面。 一、仪器误差一、仪器误差 二、观测误差二、观测误差 三、外界环境的影响三、外界环境的影响 合肥工业大学土建学院

44、测量工程系3.8 水准测量的误差分析及注意事项水准测量的误差分析及注意事项一、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：规范规定，：规范规定，DS3DS3水准仪的水准仪的i i角大于角大于2020才需要校才需要校正，因此，正常使用情况下，正，因此，正常使用情况下，i i角将保持在角将保持在2020以内。以内。i i角引起的水准尺读数误差与仪器至标尺的距离成正比，只要观测时注意角引起的水准尺读数误差与仪器至标尺的距离成正比，只要观测时注意使前、后视距相等，便可消除或减弱角误差的影响。使前、后视距相等，便可消除或减弱角误差的影响。在水准测量的每站观测中，使前、后视距完全相等是不

45、容易做到的，因此在水准测量的每站观测中，使前、后视距完全相等是不容易做到的，因此规范规定，对于四等水准测量，一站的前、后视距差应小于等于规范规定，对于四等水准测量，一站的前、后视距差应小于等于5m5m，任一，任一测站的前后视距累积差应小于等于测站的前后视距累积差应小于等于10m10m。2) 2) 水准尺误差水准尺误差：由于水准尺分划不准确、尺长变化、尺弯曲等原因而引起：由于水准尺分划不准确、尺长变化、尺弯曲等原因而引起的水准尺分划误差会影响水准测量的精度，因此须检验水准尺上米间隔平的水准尺分划误差会影响水准测量的精度，因此须检验水准尺上米间隔平均真长与名义长之差。均真长与名义长之差。规范规定，

46、对于区格式木质标尺不应大于规范规定，对于区格式木质标尺不应大于0.5mm0.5mm，否则，应在所测高差中，否则，应在所测高差中进行米真长改正。至于一对水准尺的零点差，可在一水准测段的观测中安进行米真长改正。至于一对水准尺的零点差，可在一水准测段的观测中安排偶数个测站予以消除。排偶数个测站予以消除。 合肥工业大学土建学院测量工程系3.8 水准测量的误差分析及注意事项水准测量的误差分析及注意事项二、观测误差 1)1)管水准气泡居中误差管水准气泡居中误差：视准轴水平是通过管水准气泡居中：视准轴水平是通过管水准气泡居中来实现的。如果精平仪器时，管水准气泡没有精确居中，将来实现的。如果精平仪器时，管水准气泡没有精确居中，将造成管水准器