第二章水准测量

1、工程测量工程测量第二章第二章 水准测量水准测量 工程测量工程测量工程测量工程测量水准测量的仪器及工具2水准仪的使用3水准测量原理1第二章 水准测量水准测量的实施4微倾式水准仪的检验与校正6水准测量的误差及注意事项7水准测量的内业处理5自动安平水准仪8精密水准仪与电子水准仪9工程测量工程测量第一节 水准测量原理图图2-1 2-1 水准测量原理水准测量原理h AB=a-b (2-1)HB=HA+Hab=HA+(a-b) (2-2)工程测量工程测量第一节 水准测量原理仪器的视线高程： Hi=HA+a 待定点的高程： HB=Hib= HA+ab （2-3）图图2-2 2-2 视线高法水准测量视线高法水

2、准测量工程测量工程测量第一节 水准测量原理hAB=h1+h2+h3hn = = - (2-4) （2-5）图图2-3 2-3 连续水准测量连续水准测量nih1nia1nib1niAABABhHhHH1工程测量工程测量第二节 水准测量的仪器及工具12DS3DS3型微倾式水准仪的构造型微倾式水准仪的构造水准尺和尺垫水准尺和尺垫工程测量工程测量第二节 水准测量的仪器及工具表表2-1 2-1 水准仪分级及主要用途水准仪分级及主要用途工程测量工程测量一、DS3型微倾式水准仪的构造工程测量中一般常使用DS3级水准仪其外形及各部件名称如图2-4所示，主要由望远镜、水准器、基座三大部分组成。图图2-4 DS3

3、2-4 DS3型水准仪型水准仪工程测量工程测量一、DS3型微倾式水准仪的构造1 1 望远镜望远镜 图图2-5 2-5 望远镜的构造望远镜的构造1 1物镜；物镜；2 2目镜；目镜；3 3物镜调焦透镜；物镜调焦透镜；4 4十字丝分划板；十字丝分划板；5 5物镜调焦螺旋；物镜调焦螺旋；6 6目镜调焦螺旋目镜调焦螺旋工程测量工程测量一、DS3型微倾式水准仪的构造（2-6） 图图2-6 2-6 望远镜的成像原理望远镜的成像原理/V工程测量工程测量一、DS3型微倾式水准仪的构造2 2 水准器水准器(1) 管水准器(2) 圆水准器 图图2-7 2-7 管水准器的构造与分划值管水准器的构造与分划值工程测量工程

4、测量一、DS3型微倾式水准仪的构造 = 2mm （2-7）图图2-8 2-8 符合水准器棱镜系统符合水准器棱镜系统工程测量工程测量一、DS3型微倾式水准仪的构造图图2-9 2-9 圆水准器构造圆水准器构造 图图2-10 2-10 水准尺水准尺工程测量工程测量一、DS3型微倾式水准仪的构造3 3 基座基座基座由轴座、脚螺旋和连接板组成。仪器上部结构通过竖轴插入轴座中，由轴座支承，用三个脚螺旋与连接板连接。整个仪器用中心连接螺旋固定在三脚架上。工程测量工程测量二、水准尺和尺垫水准尺又称标尺是水准测量的主要工具，在水准测量作业时与水准仪配合使用，缺一不可。 图图2-11 2-11 尺垫尺垫工程测量工

5、程测量第三节 水准仪的使用1安置水准仪2. 粗略整平3瞄准水准尺4精平与读数 图图2-12 2-12 圆水准气泡整平圆水准气泡整平 图图2-13 2-13 视差现象视差现象工程测量工程测量第三节 水准仪的使用图图2-14 2-14 精平后读数精平后读数工程测量工程测量第四节 水准测量的实施12水准点及其埋设水准点及其埋设水准路线水准路线3水准测量外业的实施水准测量外业的实施工程测量工程测量一、水准点及其埋设为了统一全国的高程系统，国家有关专业测绘部门在全国各地埋设了许多固定的高程控制点，并根据1985年确定的黄海高程系青岛水准原点，采用水准测量的方法测定其高程，这些点称为水准点（Bench M

6、ark）,简记BM。水准测量通常是从水准点引测其它点的高程。水准点有永久性和临时性两种。水准点的位置应选在土质坚硬、便于长期保存和使用方便的地点。工程测量工程测量一、水准点及其埋设图图2-15 2-15 永久性水准点永久性水准点工程测量工程测量一、水准点及其埋设图图2-16 2-16 临时性水准点临时性水准点工程测量工程测量二、水准路线1 闭合水准路线2 附合水准路线3 支水准路线图图2-17 2-17 水准路线的布设水准路线的布设工程测量工程测量三、水准测量外业的实施1 1一般要求一般要求作业前应选择适当的仪器、水准标尺，并对其进行检验和校正。三、四等水准测量和图根控制测量用DS3型仪器和双

7、面尺，等外水准配单面尺。一般性水准测量采用单程观测，作为首级控制或支水准路线测量必须进行往返测量。等级水准测量的视距长度、路线长度等必须符合规范要求。测量时应尽可能采用中间法，即仪器安置在距离前、后视尺大致相等的位置。工程测量工程测量三、水准测量外业的实施2 2实施过程（一个测站为例）实施过程（一个测站为例）图图2-18 2-18 水准测量外业实施水准测量外业实施工程测量工程测量三、水准测量外业的实施表表2-2 2-2 水准测量手簿水准测量手簿日期： 2010年9月20日 天 气： 晴 小 组： 第2小组 仪器： DS3 观测者： 张宁 记录者： 王小明 单位（m）测站测点水准尺读数高差 高程

8、 备注后视读数a前视读数b1BMA2.036+0.48948.145TP.11.5472TP.11.743+0.307TP.21.4363TP.21.676+0.642TP.31.0344TP.31.244-0.52149.062B1.765+0.917计算检核 6.699-5.782=0.917m 0.917m 0.917m bahABHH工程测量工程测量三、水准测量外业的实施3 3水准测量检核水准测量检核（1）测站检核 （2-7） 100mm （2-8）（2）计算检核 （3）成果检核 （2-9） （2-10）hh h允h红黑hhh允h理测hhfhhf允hf工程测量工程测量二、水准路线三等水

9、准测量：平地 = 12 mm；山地 = 4 mm （2-11）四等水准测量：平地 = 20 mm；山地 = 6 mm （2-12）图根水准测量：平地 = 40 mm；山地 = 12 mm （2-13）允hf允hf允hf允hf允hf允hf工程测量工程测量第五节 水准测量的内业处理1 1高差闭合差高差闭合差 的的计算计算（1）闭合水准路线 （2-14）（2）附合水准路线 （2-15） （2-16）（3）支线水准路线 =0 （2-17）（2-18）hfhf测h理hABHHhf理h）（ABHH）（返往hh返往hhfh工程测量工程测量第五节 水准测量的内业处理2 2改正改正数数v v的的计算（高差闭合差

10、的调整计算（高差闭合差的调整）（2-19） （2-20）3 3改正后高差的计算改正后高差的计算 （2-21）LLfvihi/nnfvihi/hifvihiivh测工程测量工程测量第五节 水准测量的内业处理4 4高程的计算高程的计算 （2-22）图图2-19 2-19 附合水准路线附合水准路线iiihHH1工程测量工程测量第五节 水准测量的内业处理表表 2-3 2-3 附合水准路线测量成果内业计算附合水准路线测量成果内业计算 测点测站数实测高差(m)高差改正数(m)改正后的高差(m)高程(m)备注BMA 42.365山地等外水准测量6-2.515-0.011-2.526139.8396-3.22

11、7-0.011-3.238236.6014+1.378-0.008+1.370337.9718-5.447-0.015-5.462BMB32.50924-9.8110.045-9.856辅助计算工程测量工程测量第六节 微倾式水准仪的检验与校正12圆水准器轴平行仪器竖轴的检验校正圆水准器轴平行仪器竖轴的检验校正十字丝横丝垂直仪器竖轴的检验与校正十字丝横丝垂直仪器竖轴的检验与校正3水准管轴平行视准轴的检验与校正水准管轴平行视准轴的检验与校正工程测量工程测量第六节 微倾式水准仪的检验与校正水准仪有以下主要轴线：视准轴、水准管轴、仪器竖轴和圆水准器轴，以及十字丝横丝，见图220。图图2-20 2-20

12、 水准仪的主要轴线水准仪的主要轴线工程测量工程测量一、圆水准器轴平行仪器竖轴的检验校正 (1)(1)检验方法：检验方法：图图221 221 圆水准器检验校正原理圆水准器检验校正原理工程测量工程测量一、圆水准器轴平行仪器竖轴的检验校正 (2)(2)校正方法：校正方法：图图2-22 2-22 圆水准器校正螺钉圆水准器校正螺钉 图图2-23 2-23 十字丝的校正十字丝的校正工程测量工程测量二、十字丝横丝垂直仪器竖轴的检验与校正 (1)(1)检验检验方法方法(2)(2)校正方法校正方法 图图2-24 2-24 十字丝的检验十字丝的检验工程测量工程测量三、水准管轴平行视准轴的检验与校正 (1)(1)检

13、验方法检验方法： (2-23) (2-24)图图225 225 水准管轴平行视准轴的检验水准管轴平行视准轴的检验工程测量工程测量三、水准管轴平行视准轴的检验与校正 (2)(2)校正方法：校正方法：图图226 226 水准管的校正水准管的校正工程测量工程测量第七节 水准测量的误差及注意事项12仪器误差仪器误差观测误差观测误差3外界条件影响外界条件影响 工程测量工程测量一、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例如水准仪的水准管轴与视准轴不平行，虽经过校正但仍然残存少量误差，因而使读数产生误差。(2)(2)水准尺误差水准尺误差由于水准尺刻划不准确、尺长变化、弯曲等影响，都会

14、影响水准测量的精度。工程测量工程测量二、观测误差 (1)水准管气泡居中误差 (2-25)(2)读数误差 (2-26)(3)视差影响 (4)水准尺倾斜误差工程测量工程测量三、外界条件影响 (1)仪器下沉(2)尺垫下沉(3)地球曲率的影响 (2-27)(4)大气折光影响 (2-28) (2-29)(5)温度的影响工程测量工程测量第八节 自动安平水准仪12视线自动安平原理视线自动安平原理自动安平补偿器自动安平补偿器3自动安平水准仪的使用自动安平水准仪的使用工程测量工程测量一、视线自动安平原理(2-30)图图2-28 2-28 自动安平原理自动安平原理ABsf工程测量工程测量二、自动安平补偿器 (2-

15、31)图图2-29 DSZ32-29 DSZ3自动安平水准仪构造自动安平水准仪构造工程测量工程测量二、自动安平补偿器图图2-30 2-30 平面镜全反射原理平面镜全反射原理 图图2-31 2-31 补偿器工作原理补偿器工作原理工程测量工程测量三、自动安平水准仪的使用使用自动安平水准仪时，首先将圆水准器气泡居中，然后瞄准水准尺，等待24秒后，即可进行读数。有的自动安平水准仪配有一个补偿器检查按钮，每次读数前按一下该按钮，确认补偿器能正常作用再读数。工程测量工程测量第九节 精密水准仪与电子水准仪12精密水准仪及水准尺精密水准仪及水准尺电子水准仪电子水准仪工程测量工程测量一、精密水准仪及水准尺1 1

16、精密水准仪的结构精密水准仪的结构特点特点（1）水准器具有较高的灵敏度。（2）望远镜具有良好的光学性能。（3）具有光学测微器装置。（4）视准轴与水准轴之间的联系相对稳定。工程测量工程测量一、精密水准仪及水准尺图图图图2-32 2-32 精密水准仪精密水准仪工程测量工程测量一、精密水准仪及水准尺2 2精密水准仪的构造原理精密水准仪的构造原理图图233 233 光学测微器构造与光学测微器构造与读数读数 工程测量工程测量一、精密水准仪及水准尺精密水准仪必须配有精密水准尺。这种尺一般是在木质尺身的槽内，安有一根铟瓦合金带。带上标有刻划，数字注在木尺上。精密水准尺上的分划注记一般有两种形式：一种是尺身上刻

17、有左右两排分划，右边为基本分划（0300cm注记），左边为辅助分划(300600cm注记)。另一种是尺身上两排均为基本划分，其最小分划为10mm，但彼此错开5mm。工程测量工程测量一、精密水准仪及水准尺4 4精密水准仪的操作方法与读数精密水准仪的操作方法与读数图图2-34 2-34 精密水准尺精密水准尺 图图2-352-35精密水准尺读数精密水准尺读数工程测量工程测量二、电子水准仪图图2-36 DINI122-36 DINI12电子水准仪及条码尺电子水准仪及条码尺水平微动螺旋水平气泡电池锁扣键盘和显示面板PCMCIA 卡插槽条码尺图例提 把对焦目镜、工程测量工程测量二、电子水准仪1.1.电子水准仪的原理：电子水准仪的原理：图图2-37 DINI122-37 DINI12电子水准仪的结构电子水准仪的结构望远镜工程测量工程测量二、电子水准仪2.2.电子水准仪的特点电子水准仪的特点（1)读数客观。（2)精度高。（3)速度快。（4)效率高。工程测量工程测量二、电子水准