第三章水准测量2010

第三章水准测量

第一节水准测量的原理第二节水准测量的仪器与工具第三节水准仪的使用第四节水准测量的内业与外业第五节数字水准仪的简介要求掌握水准测量的方法；掌握水准测量成果的整理方法；理解水准测量原理；了解水准测量的仪器与工具。第一节水准测量的原理一、原理水准测量是利用一条水平视线，并借助水准尺，测定地面两点间的高差，这样就可由已知点的高程推算出未知点的高程。

第一节水准测量的原理如图所示，欲测定A、B两点间的高差h，可在A、B两点上分别竖立带有刻划的水准尺，并在A、B两点之间安置一台能提供一条水平视线的水准仪。A、B两点间的高差为：第一节水准测量的原理二、转点、测站（一）转点：临时的立尺点，传递高程的过渡点。

测站：每安置一次仪器，称为一个测站。（二）在实际作业中可先算出各测站的高差，然后取它们的总和而得，用后视读数之和减去前视读数之和来计算高差，检核计算是否有错误。第一节水准测量的原理三、地球曲率的影响

为地球曲率的影响。第一节水准测量的原理若，则，说明当后、前视距的距离相等时，地球曲率对一个测站的高差没有影响。对于一条水准路线而言，则设每测站的相等，将有第一节水准测量的原理

例：当平均为200m，普通水准测量对成果的精度要求是闭合差不超过

这样的误差可忽略不计。

第二节

水准测量的仪器与工具水准测量所使用的仪器为水准仪工具为水准尺和尺垫。一、水准尺和尺垫（一）水准尺

1、分类：依据构造不同分为折尺、塔尺和直尺。

2、横剖面：丁字型、槽型和工字形。第二节

水准测量的仪器与工具一、水准尺和尺垫（二）尺垫 尺垫用生铁铸成，一般为三角形，中间有一突起的半球体，下方有三个支脚。使用时用力将尺垫的三个支脚踩入土中，以防下沉，上方突起的半球形顶点作为竖立标尺，作转点用。第二节

水准测量的仪器与工具二、水准仪(level

)根据水准测量的原理，水准仪的主要作用是提供一条水平视线，并能照准水准尺进行读数。水准仪望远镜水准器基座第二节

水准测量的仪器与工具二、水准仪（一）水准器1、管水准器①水准管的分划值：水准管上相邻两分划线间弧长所对的圆心角值，常用表示。第二节

水准测量的仪器与工具二、水准仪（一）水准器1、管水准器②水准管的分划值与圆弧的半径成反比：半径分划值精度高灵敏度高置平愈费时间第二节

水准测量的仪器与工具二、水准仪（一）水准器1、管水准器③水准管的灵敏度：与仪器其他部分的精密情况相适应。第二节

水准测量的仪器与工具二、水准仪（一）水准器

2、圆水准器①圆弧半径：0.5~2m②圆水准器的分划值：在圆水准器通过零点的任意一个纵断面方向上，气泡中心偏离2mm时，它所对的圆心角的大小就是圆水准器的分划值。第二节

水准测量的仪器与工具二、水准仪（一）水准器

2、圆水准器③与圆球面的半径成反比：圆球面半径精度高分划值第二节

水准测量的仪器与工具二、水准仪（二）望远镜

1、望远镜成像原理第二节

水准测量的仪器与工具二、水准仪（二）望远镜

1、望远镜成像原理1、物镜；2、目镜；3、调焦透镜；4、十字丝分划板；5、物镜调焦螺旋；6、目镜调焦螺旋；7、十字丝放大像。第二节

水准测量的仪器与工具二、水准仪（二）望远镜

2、像差消除：复合透镜

3、十字丝 望远镜——

瞄准测量目标十字丝——

读数第二节

水准测量的仪器与工具二、水准仪（二）望远镜

4、分类：①外调焦望远镜②内调焦望远镜第二节

水准测量的仪器与工具二、水准仪（二）望远镜

5、性能①放大率：从望远镜内所看到的物体的象的视角与未通过望远镜直接观察物体的视角之比，即。第二节

水准测量的仪器与工具二、水准仪（二）望远镜

6、性能②视场：望远镜静止不动时，通过望远镜所能看到的空间称为望远镜的视场。望远镜的视场与放大率成反比，而与物镜的孔径无关，望远镜的放大率愈大，则愈能看清远处的目标，但望远镜的视场则愈小，因而寻找目标愈不容易。第二节

水准测量的仪器与工具二、水准仪（二）望远镜

6、性能③分辨率:光线通过圆孔的最小分辨角望远镜的分辨率是指物镜的分辨率，即光通过物镜后的最小分辨角有多大。

第二节

水准测量的仪器与工具二、水准仪（二）望远镜

6、性能③分辨率:取人眼最敏感的黄绿光波长

代入上式并化为秒，得，此角经目镜放大之后应与人眼的最小分辨率（60”）相适应。第三节水准仪的使用一、水准仪的构造

补偿器水准仪（自动安平水准仪）第三节水准仪的使用二、水准仪的使用（安置、粗平、瞄准、精平、读数）（一）安置：

1、打开三脚架并使高度适中，目估使架头大致水平，检查脚架腿是否安置稳固，脚架伸缩螺旋是否拧紧；

2、打开仪器箱取出水准仪，置于三脚架头上用连接螺旋将仪器牢固地固连在三脚架头上。

第三节水准仪的使用二、水准仪的使用（二）粗平：粗平是借助圆水准器的气泡居中，使仪器竖轴大致铅垂，从而视准轴粗略水平。在整平的过程中，气泡的移动方向与左手大拇指运动的方向—致。

第三节水准仪的使用二、水准仪的使用（三）瞄准：

1、进行目镜对光，即把望远镜对着明亮的背景，拧紧制动螺旋，转动目镜对光螺旋，使十字丝清晰。

2、松开制动螺旋，转动望远镜，用望远镜筒上的粗瞄准器瞄准水准尺，拧紧制动螺旋。

3、然后从望远镜中观察；转动物镜对光螺旋进行对光，使目标清晰，再转动微动螺旋，使竖丝对准水准尺的中间稍偏一点以便读数。

第三节水准仪的使用二、水准仪的使用（三）瞄准：

注：观测者的眼睛作上、下（或左、右）移动，若发觉目标像与十字丝之间有相对移动，这种现象称为“视差”。

第三节水准仪的使用二、水准仪的使用（三）瞄准：视差产生原因：目标成像的平面和十字丝平面不重合。由于视差的存在会影响到读数的正确性，必须加以消除。消除方法：重新仔细地进行物镜对光，直到眼睛上下移动，读数不变为止。此时，从目镜端见到十字丝与目标的像都十分清晰。第三节水准仪的使用二、水准仪的使用（四）精平 眼睛通过位于目镜左方的符合气泡观察窗看水准管气泡，右手转动微倾螺旋，使气泡两端的像吻合，即表示水准仪的视准轴已精确水平。——水准管水准仪。第三节水准仪的使用二、水准仪的使用（五）读数

1、用十字丝的中丝在尺上读数。

2、先估读毫米数，然后报出全部读数。例如1.608m只须读1608四个字，其中8是估读部分。

第三节水准仪的使用二、水准仪的使用（五）读数

3、测量记录习惯。更正错误，均应将错误数字、文字整齐划去，在上方另记正确数字和文字。

第四节水准测量的内业与外业一、水准点（BeachMark）与水准路线（一）水准点为了统一全国的高程系统和满足各种测量的需要，测绘部门在全国各地埋设并测定了很多高程点，这些点称为水准点(BenchMark)，简记为BM。

埋设水准点后，应绘出水准点与附近固定建筑物或其它地物的关系图，在图上还要写明水准点的编号和高程，称为点之记，以便于日后寻找水准点位置之用。水准点编号前通常加BM字样，作为水准点的代号。第四节水准测量的内业与外业一、水准点（BeachMark）与水准路线（一）水准点

1、分类： ①永久性水准点：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。国家等级水准点一般用石料或钢筋混凝土制成，深埋到地面冻结线以下。在标石的顶面设有用不锈钢或其它不易锈蚀材料制成的半球状标志。有些水准点也可设置在稳定的墙脚上，称为墙上水准点。二、三等水准点标石埋设图

第四节水准测量的内业与外业一、水准点（BeachMark）与水准路线（一）水准点

1、分类： ②临时性水准点：建筑工地上的永久性水准点一般用混凝土或钢筋混凝土制成，临时性的水准点可用地面上突出的坚硬岩石或用大木桩打入地下，校顶钉以半球形铁钉。第四节水准测量的内业与外业一、水准点（BeachMark）与水准路线（二）水准路线

1、单一水准路线：①附合水准路线：连测已知高程的水准点 ②支水准路线：没有连测已知高程的水准点③闭合水准路线：环形路线第四节水准测量的内业与外业一、水准点（BeachMark）与水准路线（二）水准路线

2、水准网的形式：独立水准网、附合水准网。第四节水准测量的内业与外业二、外业施测（一）施测程序

1、将水准尺立于已知高程的水准点上作为后视，水准仪置于施测路线附近合适的位置，在施测路线的前进方向上取仪器至后视大致相等的距离放置尺垫，在尺垫上竖立水准尺作为前视。

2、观测员将仪器用圆水准器粗平后瞄准后视标尺，用微倾螺旋将水准管气泡居中，用中丝读后视读数至毫米。——水准管水准仪。第四节水准测量的内业与外业二、外业施测（一）施测程序

第四节水准测量的内业与外业二、外业施测（一）施测程序

3、掉转望远镜瞄准前视标尺，此时水准管气泡一般将会偏离少许，将气泡居中，用中丝读前视读数。

4、记录员根据观测员的读数在手簿中记下相应的数字，并立即计算高差。第四节水准测量的内业与外业（二）水准测量手簿

第四节水准测量的内业与外业三、内业计算（一）闭合差

1、支水准路线：

2、附合水准路线：或

3、闭合路线：

注：闭合差超过限度则应检查原因，返工重测。第四节水准测量的内业与外业三、内业计算（一）闭合差

4、高差闭合差的容许值第四节水准测量的内业与外业三、内业计算（一）高程误差配赋表5-5为一附合的四等水准路线计算示例。该水准路线的闭合差为

路线总长为4km。允许闭合差为因小于，故该观测值符合要求。第四节水准测量的内业与外业三、内业计算（一）高程误差配赋第四节水准测量的内业与外业三、内业计算（二）检核

1、高差改正之后检查改正后高差的总和是否与理论值相等。

2、顺序推算各点的高程，求得最后一个已知点的高程，检查与已知值是否相等。数字水准仪速度快精度高读数客观使用方便能减轻劳动强度可自动记录存储测量数据易于实现水准测量内外业一体化的数字水准仪目前电子水准仪采用的自动电子读数方法有以下三种：相关法：如leica公司NA2002，NA3003的 电子水准仪；相位法：如蔡司厂的

DiNi10，

DiNi20；几何法：如拓普康公司的DL-101C，

DL-102C。数字水准仪

数字水准仪是在仪器望远镜光路中增加了分光镜和光电探测器等部件，采用条形码分划水准尺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。

数字水准仪能够自动记录、检核和存储测量结果，大大提高了水准测量的速度和效率，而且数字水准仪测量结果的精度高，不会存在读错、记错的问题。

数字水准仪

数字水准仪的基本原理是水准尺上的条形码影像进入水准仪后，水准仪将光信号转换为数字信号，并与机器内已存储的条形码信息进行比较，就可以获得水准尺上的水平视线读数和视距读数。

本章小结一、重点1、水准测量原理P382、地球曲率的影响P3