002第二章水准测量资料课件

第二章水准测量第二章水准测量◆水准测量原理◆水准测量的方法与成果整理◆水准仪轴线的检验与校正◆自动安平水准仪和精密水准仪

学习要点一.高程测量概述§2-1高程测量概述1.高程测量测定地面点高程的工作（测高差定高程）2.高程测量的方法水准测量——用水准仪进行高程测量的工作。是高程测量的主要方法使用仪器：水准仪

水准仪的主要功能是能指出一条水平视线。其它高程测量方法：三角高程测量3.4.高程系统、等级3.高程系统

我国国家高程系统：黄海高程系

1956年黄海高程系(水准原点H=72.289米）

我国国家高程基准：

1985年国家高程基准(水准原点H=72.260米)

地方高程系统

上海：吴淞高程系4.水准测量的等级（1）国家分一、二、三、四等、图根（按精度要求、控制范围）（2）城市分二、三、四等、图根二.水准测量原理§2-1水准测量原理▲高差=后视读数-前视读数：1.水准测量原理

hAB>0，高差为正，前视点高；

hAB<0，高差为负，前视点低。

高差必须带“+、

-”号；

hAB的下标次序必须与测量的前进方向一致。

例：已知hAB=+1.436m则hBA=-1.436m大地水准面

hABABHAHB=HA+hAB水平视线水准尺水准尺ab前进方向水准仪的主要轴线：望远镜视准轴（俗称视线），用于观察尺子，取读数水准管轴，水准管是水平状态指示器。用于把其轴置平仪器要求这两个轴平行。从而可以借助水准器把视线置平2.连续安置水准仪的测量方法2.连续高程测量

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。hAB=h1+h2++hn

=(a1-b1)+(a2-b2)++(an-bn)=a-b(2-2-7)hAB测量仪器综述特点：精度高能在野外条件下长期稳定使用自动化程度高，操作方便发展过程：精密机械光学+精密机械微电子+光学+精密机械一.水准测量的仪器与工具2-3水准测量的仪器及工具一、水准尺、尺垫

直尺：双面(黑、红)水准尺，尺常数4.687m、4.787m，用于三等以下水准路线测量。塔尺：可伸缩，伸足为3米、

5米，用于一般工程测量。尺垫：转点立尺用。2.水准仪二、水准仪精度系列：

S05S1S3S10

型号下标：毫米数，表示1公里水准测量的中误差(由仪器引起的)。构造：一般构件(基座)望远镜与视差水准器S3水准仪外型望远镜与视差望远镜与视差●测量望远镜及十字丝上丝下丝竖丝横丝望远镜的十字丝测量望远镜视准轴：十字丝分划中心与物镜光心的连线。物镜的作用：把目标成象（拉近）。目镜的作用：把十字丝（和目标象）放大。十字丝固定不动。为了让仪器适用于不同视力的人，目镜可以前后调节，称为目镜调焦。调焦镜的作用：使远近不同的目标都能成象于十字丝面上。移动调焦镜称为物镜调焦。视差：如果目标象没有落在十字丝面上，则当观测员的眼睛上下左右移动时，会感到目标象与十字丝之间有相对错动。这种现象称为视差。视差影响瞄准的精度。物镜调焦可以消除视差。视差

●视差：

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，十字丝与目标的像有相对移动。消除视差的步骤：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。水准器圆水准器灵敏度8/2mm用于仪器粗平

管水准器灵敏度20/2mm用于仪器精平水准器水准器分圆形和管形两种管水准器是个玻璃容器，其纵剖面上内侧呈圆弧形。刻划线对称中点处的切线就是水准管轴。“气泡居中”即水准管轴水平。圆水准器是个玻璃容器，上面有同心圆的刻划。上盖的内表面是圆球形，同心圆圆心处的曲率半径就是圆水准器的轴。“气泡居中”即水准器的轴垂直。水准管圆水准器轴

水准管的精度：管子内壁光滑，液体与内壁的附着力小，则气泡对倾斜反映的灵敏度高曲率半径大，格值小则精度高气泡长，两端清晰，读数误差小则精度高格值是相邻分划线之间的弧所对的圆心角。设弧长为2毫米，曲率半径为R毫米，则格值一般秒符合棱镜系统把水准气泡两端成象在一起便于观察。若直接用肉眼观察则因为玻璃有厚度，斜视时会产生视差要同时观察气泡的两端才能判断气泡是否居中用符合棱镜系统观察，可以避免上述缺点。判断“气泡居中”的精度约可提高一倍。观察窗二.水准仪使用三、水准仪使用操作程序与方法安置——粗平——瞄准——精平——读数

安置时考虑前、后视等距(原因）；

粗平时掌握“左手大拇指法”；

瞄准时包括消除视差；在精平状态下(符合气泡符合时)读数；读数估读至毫米。符合气泡符合尚未符合符合气泡符合，水准管轴与视线水平。左手大拇指法“左手大拇指法”整平：气泡移动的方向与左手大拇指转动脚螺旋的方向一致。

abc粗平的操作普通水准尺水准尺的分划不是线划式而是区格式的。区格的边缘是分划的位置，区格内的小数“估读”。区格式分划便于从远处观察并读数。读数

bc瞄准与读数水准测量的瞄准与读数acb

a0.7256.2531.4782-4水准测量的方法及成果处理一、水准点和水准线路（一）水准点埋设在永久、固定的地点按等级不同，埋设的要求不同2.水准路线3.支水准路线BM.ATBM1TBM2TBM1BM.ATBM2TBM3TBM41.闭合水准路线2.附合水准路线BM.ABM.BTBM1TBM2TBM3（二）水准路线三种水准路线的布置形式1.水准测量的方法二、水准测量的方法

BMABMB1.4441.324TP2h2=+0.1201.8220.876TP3h3=+0.9461.8201.435TP4h4=+0.3851.4221.304h5=+0.118前进方向1.1341.677TP1h1=-0.543水准测量记录表水准测量的记录水准测量记录表∑12345BMA1.134TP11.677-0.543TP11.444TP21.324+0.120TP21.822TP30.876+0.946TP31.820TP41.435+0.385TP41.422BMB1.304+0.118

76426616+1.026（一）、两次仪器高法已知HA，求HBa1b1a2b2h1=a1-b1h2=a2-b2h1-h2f=±5mm水准测量记录（两次仪器法）（二）、双面尺法已知HA，求HBa1b1a2b2h1=a1-b1h2=a2-b2h1-h2f=±5mm水准测量记录（双面尺法）3.水准测量的检核三、水准测量的检核两种方法：(1)两次仪器高法

h-h5mm(2)双面尺法①红黑面读数差3mm

②h黑-h红5mm)（一）测站检核对每一站高差进行检核，保证每一站高差正确。路线检核（二）路线检核——对整条路线的总高差进行检核2.支水准路线BM.ATBM1TBM2TBM1BM.ATBM2TBM3TBM41.闭合水准路线3.附合水准路线BM.ABM.BTBM1TBM2TBM3h允=40

Lmm或h允=12

nmm(2-4-5)，(2-4-6)检核公式h理=0fh=h测

fhfh允fh=h往+h返

fhfh允检核公式h理=h终-h始fh=h测-h理

fhfh允四.水准测量成果整理五、水准测量成果整理计算步骤：

高差闭合差的计算

路线闭合差检验

闭合差分配：

计算每公里（每站）高差改正数计算测段高差改正数

计算改正后高差

计算各点高程水准测量成果整理A123B+2.3311.6KM+2.8132.1KM-2.2441.7KM+1.4302.0KMHA=45.286MHB=49.579M水准测量成果整理三、四等水准测量测站技术要求四等水准测量记录2023/7/29第二章水准测量36检校的时间：购进仪器之后长途运输之后项目开工之后出现问题之后检校目的：使仪器各种轴系关系处于正常状态。

§2-6水准仪的检验和校正

2023/7/2937一、微倾式水准仪的检验和校正水准仪的主要轴、线：视准轴CC水准管轴LL仪器竖轴VV圆水准器轴LL十字丝横丝（中丝）轴线之间应满足的几何条件LL∥VV横丝⊥VVLL∥CC（最重要）2023/7/29第二章水准测量38（一）圆水准器轴平行于仪器竖轴的检验和校正

目的使LL∥VV

，圆水准器气泡居中时，竖轴位于铅垂位置。检验（1）旋转脚螺旋使圆水准器气泡居中（2）将望远镜水平方向绕竖轴旋转180°，若气泡仍居中，则LL∥VV

，若气泡偏离，则需进行校正。2023/7/29第二章水准测量39（二）十字丝横丝垂直于仪器竖轴的检验和校正目的

使横丝⊥VV

，当仪器粗略整平后，横丝基本水平，用横丝上任意位置所得读数均相同。

检验水准仪整平后，先用十字丝横丝的一端切准一个点状目标P

，若P点始终在横丝上移动，说明横丝已与竖轴垂直；若P点移动的轨迹离开了横丝，则说明横丝与竖轴不垂直，需要校正。图2-272023/7/2940（三）i角误差的检验和校正

l

i角：水准管轴和视准轴在垂直面上的投影的夹角。

l交叉误差：上述两轴在水平面上投影的夹角。在等外水准

测量中可忽略其影响

为使LL∥CC，两轴在水平面和垂直面的投影都应平行。

l

i角检验：是水准仪检校中最重要的一项，

l

i角检验目的

当水准管气泡符合时，视准轴就处于水平位置，使读数正确。

2023/7/29第二章水准测量41检验方法：（图

2-29）

l

在平坦之地选相距60～80m的A、B两点，在两点打入木桩；

l

水准仪置于

I点（A、B两点的中点），用双仪高法测得A

B两点的高差h1=a1-b1l

把将仪器搬至

II点（距B点略大于2米），

测得A、B两点高差h2=a2-b2l

如果h2=h1，说明水准管轴与视准轴平行，即i=0。如果h2≠h1则说明存在i角误差：式中Δ=h2-h1=a2-a2´两点所测高差之差；

DAB——A、B两点间的距离；

ρ″——206265″。当Δ或i角为正时，视线向上倾斜，反之向下倾斜。对于DS3水准仪，要求i角不大于20，否则应进行校正。

a2

a2´

a12023/7/2942（四）水准管轴和视准轴交叉误差的检验和校正由于交叉误差的影响较小，所以一般工程水准测量中可不进行此项检验。对于精密水准测量，则应进行交叉误差的检验。如果需要进行这项检验时，应安排在i角检验校正之前进行。因为这两项检校互相有影响，但i角的检校最为重要，应在最后进行。2023/7/29第二章水准测量43§2-7水准测量的误差分析

为了保证测量成果的精度，需要分析研究产生误差的原因，并采取措施消除或减小误差的影响。

主要的误差来源：仪器观测者外界条件2023/7/2944一、仪器误差

l

仪器校正后的残余误差（i角误差

）

此项误差与仪器至立尺点的距离成正比。

l

在测量中，保持前视和后视的距离相等，可消除该项误差。

l

因某种原因某一测站的前视（或后视）距离较大，得到补偿。那么就在下一测站上使后视（或前视）距离较大，可使误差

l

水准尺的误差

l

尺长误差

：尺长变化、弯曲引起的误差，通常限制弯曲度、施加改正数消除。

l

刻划误差：刻划不准确引起的误差，可施加改正数消除。

l零点误差：尺底的刻划值与理论值之差，可采用偶数站或使用一根水准尺消除。2023/7/2945二、观测误差气泡居中的误差 气泡居中的精度即水准管的灵敏度，它主要决定于水准管的分划值。为了减小气泡居中误差的影响，应对视线长加以限制，观测时应尽量使气泡精确地居中或符合。读数误差 估读的误差与人眼的分辨能力、望远镜的放大率以及视线的长度有关。视差影响