工程测量技术课件：水准测量

水准测量任务2-1掌握水准测量基本知识任务2-2掌握水准仪的使用任务2-3掌握普通水准测量的基本方法任务2-4掌握水准测量成果整理任务2-5掌握三、四等水准测量的基本方法任务2-6了解水准仪的检验与水准测量误差来源

水准测量任务2-1掌握水准测量基本知识一、水准测量原理

水准测量是利用水准仪提供的水平视线，测定地面上两点间的高差，再根据已知点的高程和测得的高差，推算出未知点高程。

H

B

=

H

A

+

h

AB

终点的高程

=起点的高程

+

起终点之间的高差

2-1掌握水准测量的基本知识ABabhAB

A、B两点间高差hAB为：前进方向高差=后视读数

-前视读数后尺前尺后视读数前视读数水平视线2-1掌握水准测量的基本知识水准测量原理：

1.仪器：水准仪、水准尺

2.外业测量：两点间的高差

3.成果：确定未知点高程2-1掌握水准测量的基本知识例：在A（HA=25.812m）、B两点间放置水准仪测量，后视A点的读数为1.360m，前视B点的读数为0.793m，则求B点的高程。答：h

AB=a-b＝1.360-0.793＝+0.567m

H

B

=

H

A

+h

AB

=

25.812+(+0.567)

=26.379m

2-1掌握水准测量的基本知识二、水准点与转点

用水准测量的方法测定的高程控制点，称为水准点。

水准点记为BM(BenchMark)。1.水准点的概念和作用

水准点是引测高程的依据。2-1掌握水准测量的基本知识

水准点有永久性水准点和临时性水准点两种。

2.水准点种类

（1）永久性水准点2-1掌握水准测量的基本知识（2）临时性水准点2-1掌握水准测量的基本知识

2.转点，用TP（TurningPoint）表示。当已知高程的水准点距欲测定高程点较远或高差较大时，需要在两点间加设若干个立尺点，分段设站，加设的这些立尺点，就叫转点，它并不需要测定高程，转点只起传递高程的作用。2-1掌握水准测量的基本知识二、水准测量的路线布设形式

1.闭合水准路线

2.附合水准路线

3.支水准路线2-1掌握水准测量的基本知识从已知水准点BM.A出发，沿各待测高程1、2、3、4进行水准测量，最后又回到原水准点BM.A，这种水准路线称为闭合水准路线。BM.Ah1h2h3h4h51234

１.闭合水准路线2-1掌握水准测量的基本知识BM.ABM.Bh1h2h3h4１２３

２.附合水准路线

从已知水准点BM.A出发，沿各测待定高程点１、２、3进行水准测量，最后附合到另一已知水准点BM.B上，这种水准路线称为附合水准路线。2-1掌握水准测量的基本知识

从已知水准点BM.A出发，沿待测高程点1进行水准测量，既不附合到其他已知水准点，也不自行闭合，这种水准路线称为支水准路线。支水准路线要进行往返测量，以进行检核。

BM.A1hfhb

3.支水准路线2-1掌握水准测量的基本知识

水准测量任务2-2掌握水准仪的使用水准测量的仪器与工具仪器：水准仪工具：水准尺、尺垫、脚架2-2掌握水准仪的使用一、水准测量仪器与工具（一）水准仪1.自动安平水准仪2-2掌握水准仪的使用一、水准测量仪器与工具（一）水准仪的种类2.激光水准仪2-2掌握水准仪的使用一、水准测量仪器与工具（一）水准仪的种类3.电子水准仪2-2掌握水准仪的使用水准尺有塔尺和直尺两种。

1.塔尺

塔尺长度可伸缩，长度有3m和５m，塔尺多用于普通水准测量。塔尺一、水准测量仪器与工具（二）水准尺2-2掌握水准仪的使用3米塔尺2-2掌握水准仪的使用5米塔尺2-2掌握水准仪的使用

2.直尺双面尺锢钢尺2-2掌握水准仪的使用双面尺两根尺的黑面，尺底均从零点开始。红面一根底部从4687开始，

另一根底部从4787开始0.0000.0004.6874.787黑面红面双面尺多用于三、四等水准测量！2-2掌握水准仪的使用尺垫仅用于高程传递的转点上，以防水准尺下沉。一、水准测量仪器与工具（三）尺垫2-2掌握水准仪的使用一、水准测量仪器与工具（四）三脚架2-2掌握水准仪的使用

水准仪主要由三部分组成：

1.望远镜

2.圆水准器

3.基座二、水准仪的构造2-2掌握水准仪的使用望远镜圆水准器基座水准仪主要由望远镜、圆水准器及基座三部分组成。粗瞄器2-2掌握水准仪的使用（一）望远镜

它主要由物镜、目镜、对光透镜和十字丝分划板组成。

望远镜是用来精确瞄准远处目标并对水准尺进行读数的。二、水准仪的构造2-2掌握水准仪的使用

（一）望远镜的组成：1.十字丝分划板:是为了瞄准目标和读数用的。十字丝分划板上丝下丝中丝竖丝二、水准仪的构造2-2掌握水准仪的使用（一）望远镜的组成物镜目镜目镜调节螺旋：调节十字丝的清晰度物镜调节螺旋：标（水准尺）的调节目清晰度水平微动螺旋：可使望远镜左右微小移动，

以便精确瞄准目标。二、水准仪的构造2-2掌握水准仪的使用（二）圆水准器二、水准仪的构造2-2掌握水准仪的使用

当圆水准器气泡居中时，圆水准器轴处于铅垂位置，此时水准仪的视线才是水平视线的。

圆水准器用于粗略整平仪器。L′L′气泡（二）圆水准器二、水准仪的构造2-2掌握水准仪的使用

（三）基座

调节三个脚螺旋，可使圆水准气泡居中。脚螺旋轴座连接板二、水准仪的构造2-2掌握水准仪的使用自动安平水准仪的基本操作程序:安置仪器粗略整平瞄准水准尺读数2-2掌握水准仪的使用

一、安置仪器1.选好安置仪器的位置后，将三脚架架腿合拢在一起，先松开架腿螺旋，把三脚架架头，拉伸到操作员下巴的高度，再锁紧架腿螺旋。2-2掌握水准仪的使用

一、安置仪器2.固定一个架腿，呈近等边三角形拉开另两个架腿，使三个脚尖距离中心大致相等，两脚腿之间大约形成60°～75°，并使三脚架架头面尽量水平。2-2掌握水准仪的使用

一、安置仪器3.在土质地面，应踩实三个脚架，使脚尖牢固插入地面，应保持三脚架在测量过程中稳定可靠。2-2掌握水准仪的使用

一、安置仪器4.打开仪器箱，一手握住望远镜，一手托住基座底部，安全取出仪器。2-2掌握水准仪的使用

一、安置仪器5.将仪器轻放在三脚架架头上，以基座的边缘为轴轻微抬起仪器，将脚架连接螺栓与基座连接孔相连，将仪器可靠紧固。（之后要盖好仪器箱）。2-2掌握水准仪的使用

二、粗略整平1.先把圆水准器旋转到任意两个脚螺旋中间。2-2掌握水准仪的使用2.双手大拇指同时操作脚螺旋，由左手大拇指指挥气泡运动方向，右手大拇指与左手运动方向相反。

二、粗略整平2-2掌握水准仪的使用3.当气泡对准第3个脚螺旋时，此时只操作第3个脚螺旋，脚螺旋的操作是顺时针旋转则升高，逆时针旋转则降低（即顺升逆降），直至气泡移动到中心位置。顺时针气泡

二、粗略整平2-2掌握水准仪的使用

三、照准水准尺1.粗略瞄准：转动望远镜，使粗瞄器大致对准水准尺。水准尺2-2掌握水准仪的使用

三、照准水准尺2.调节十字丝清晰度：调节目镜对光螺旋，使十字丝变得清晰可见。2-2掌握水准仪的使用

三、照准水准尺3.精确瞄准：调节物镜对光螺旋使目标清晰，调节微动螺旋使十字丝竖丝位于水准尺中央。2-2掌握水准仪的使用4.消除视差：反复调节目镜对光螺旋和物镜对光螺旋，使十字丝和水准尺都清晰.

三、照准水准尺2-2掌握水准仪的使用

四、读数仪器整平之后，立即在水准尺上读取上丝、下丝和中丝读数。上丝：1.078下丝：0.967中丝：1.017检核：（上丝+下丝）÷2=中丝允许误差1～2mm。2-2掌握水准仪的使用水准仪的使用与操作小结：1.自动安仪水准测量的基本操作步骤（重点）2.粗略整平的方法步骤（重难点）①先把圆水准器旋转到任何两个脚螺旋的中间位置。②双手大拇指同时操作两个脚螺旋，使气泡对准第3个脚螺旋。（左手大拇指与气泡运动方向相同）③用顺升逆降调节第3个脚螺旋，使气泡居中安置仪器粗略整平瞄准水准尺读数2-2掌握水准仪的使用

水准测量任务2-3掌握普通水准测量的基本方法一、普通水准测量实训设备、人员和任务要求１.实训小组由４人组成：一人观测，一人记录，另外两人立尺，分工合作。2-3掌握普通水准测量的基本方法一、普通水准测量实训设备、人员和任务要求２.实训设备：水准仪１台，水准尺２把，尺垫２个。水准仪水准尺尺垫备注：请帮三个图抠图！！2-3掌握普通水准测量的基本方法一、普通水准测量实训设备、人员和任务要求３.任务要求：选定一条闭合水准路线，起始点A的高程已知，B点为待定高程点，两相邻水准点间均布设至少一个转点，完成水准测量外业观测，观测数据需满足等外水准测量的技术精度要求。2-3掌握普通水准测量的基本方法1.踏勘、布设水准路线，设置转点，如下图：

二、普通水准测量实训的具体步骤ＡBTP1TP2HA＝2.186m2-3掌握普通水准测量的基本方法

B

闭合水准测量路线第１测站示意图ＡTP1TP2①②Ⅰ2.普通水准测量操作步骤：2-3掌握普通水准测量的基本方法正确扶立水准尺2-3掌握普通水准测量的基本方法

上丝：1.639中丝：1.514下丝：1.3892-3掌握普通水准测量的基本方法

上丝：1.143中丝：1.023下丝：0.9022-3掌握普通水准测量的基本方法测站测点后视中丝读数a/m前视中丝读数b/m高差/m上丝/m下丝/m视距/m路线长/m高程/mⅠBM.A1.514+0.4911.6391.38925.049.172.1861.1430.90224.1TP.11.023辅助计算∑∑h=mm

∑a－∑b=

表一水准测量记录计算表2-3掌握普通水准测量的基本方法

B

闭合水准测量路线第２测站示意图ＡTP1TP2①②Ⅱ2.普通水准测量操作步骤：2-3掌握普通水准测量的基本方法

上丝：1.231中丝：1.118下丝：1.0072-3掌握普通水准测量的基本方法

上丝：1.569中丝：1.444下丝：1.3192-3掌握普通水准测量的基本方法测站测点后视中丝读数a/m前视中丝读数b/m高差/m上丝/m下丝/m视距/m路线长/m高程/mⅠBM.A1.514+0.4911.6391.38925.049.172.1861.1430.90224.1TP.11.023ⅡTP.11.118-0.3261.2311.00722.447.41.5691.31925.0B1.444辅助计算∑∑h=mm

∑a－∑b=

表一水准测量记录计算表2-3掌握普通水准测量的基本方法

B

闭合水准测量路线第３测站示意图ＡTP1TP2①②Ⅲ2.普通水准测量操作步骤：2-3掌握普通水准测量的基本方法测站测点后视中丝读数a/m前视中丝读数b/m高差/m上丝/m下丝/m视距/m路线长/m高程/mⅠBM.A1.514+0.4911.6391.38925.049.172.1861.1430.90224.1TP.11.023ⅡTP.11.118-0.3261.2311.00722.447.41.5691.31925.0B1.444ⅢB1.240-0.3451.5450.93561.0123.0TP.21.5851.8951.27562.0辅助计算∑∑h=+0.016mm

∑a－∑b=

表一水准测量记录计算表2-3掌握普通水准测量的基本方法

B

闭合水准测量路线第４测站示意图ＡTP1TP2①②Ⅳ2.普通水准测量操作步骤：2-3掌握普通水准测量的基本方法测站测点后视中丝读数a/m前视中丝读数b/m高差/m上丝/m下丝/m视距/m路线长/m高程/mⅠBM.A1.514+0.4911.6391.38925.049.172.1861.1430.90224.1TP.11.023ⅡTP.11.118-0.3261.2311.00722.447.41.5691.31925.0B1.444ⅢB1.240-0.3451.5450.93561.0123.0TP.21.5851.8951.27562.0ⅣTP.21.407+0.1901.6071.20740.781.91.4231.01141.2BM.A1.217辅助计算∑∑h=+0.016mm

∑a－∑b=

+16mm表一水准测量记录计算表2-3掌握普通水准测量的基本方法三、计算检核

为了保证记录表中数据的正确，应对记录表中计算进行检核。

检查内容：“后视中丝读数总和”－“前视中丝读数总和”=“高差代数和”即：∑a－∑b=∑h上式计算结果成立，则计算正确；否则，计算有误！2-3掌握普通水准测量的基本方法测站测点后视中丝读数a/m前视中丝读数b/m高差/m上丝/m下丝/m视距/m路线长/m高程/mⅠBM.A1.514+0.4911.6391.38925.049.172.1861.1430.90224.1TP.11.023ⅡTP.11.118-0.3261.2311.00722.447.41.5691.31925.0B1.444ⅢB1.240-0.3451.5450.93561.0123.0TP.21.5851.8951.27562.0ⅣTP.21.407+0.1901.6071.20740.781.91.4231.01141.2BM.A1.217辅助计算∑5.2795.269+0.010301.4∑h=+0.010mm

∑a－∑b=5.279－5.269=+0.010m

+10mm表一水准测量记录计算表2-3掌握普通水准测量的基本方法四.水准测量实训的注意事项：

１.每次迁站都是后视尺移动，前视尺不动。

2.在已知点和待定点上不能放置尺垫，但

转点必须用尺垫。

３.前、后视距应大致相等。

４.读完后尺读数后，在读前尺读数期间不允许调整水准气泡，

否则应重新开始读取后尺读数。

５.读数前应尽量使得十字丝和目标成像都清晰，消除视差的

影响。

６.记录员在记录每一个数据前需要重述观测者的读数，待观

测者确认无误后才记录数据。2-3掌握普通水准测量的基本方法

水准测量任务2-4掌握水准测量成果的整理

示例：闭合水准测量成果整理

BM.Ah1h2h3h4h512342-4掌握水准测量成果的整理普通水准测量观测记录表2-4掌握水准测量成果的整理

闭合水准测量路线示意图

BM.Ah1h2h3h4h8TP1BCＤh5h6h7TP1TP1TP12-4掌握水准测量成果的整理BMAＢＣＤL1=186.7mL2=171.5mL3=140.6mL4=114.2mh1=+0.768mh2=+0.517mh3=－0.822mh4=+0.438m一、计算两水准点间测段的高差和路线长根据观测手簿上的数据，计算出两相邻水准点间的高差及路线长，并注写在路线示意图的上方和下方。2-4掌握水准测量成果的整理点号路线长/m实测高差/m改正数/mm改正后高差/m高程/m点号备注1２３４５６７８∑辅助计算水准测量成果计算表fh=∑h测一、计算两水准点间测段的高差和路线长2-4掌握水准测量成果的整理1.闭合水准路线的高差闭合差计算公式为：fh

=+0.768+0.517+（-0.822）+（-0.438）=+0.025m=+25mm闭合水准测量的高差闭合差等于各测段高差代数和。2-4掌握水准测量成果的整理2.高差闭合差容许值计算公式：平地：山地：Ｌ总—总路线长，单位是kmn总—总测站数本案例总路线长＝186.7+171.5+140.6+114.2=613.0m=0.613kmfh=+25mm2-4掌握水准测量成果的整理点号路线长/m实测高差/m改正数/mm改正后高差/m高程/m点号备注1２３４５６７８∑辅助计算水准测量成果计算表fh=∑h测二、计算高差闭合差和高差闭合差容许值2-4掌握水准测量成果的整理强调：

若高差闭合差不大于高差闭合差许值，则观测精度符合要求，可继续往下计算，否则需重测！2-4掌握水准测量成果的整理

三、高差闭合差的调整（即改正数）=－4mm2-4掌握水准测量成果的整理点号路线长/m实测高差/m改正数/mm改正后高差/m高程/m点号备注1２３４５６７８∑辅助计算水准测量成果计算表fh=∑h测三、高差闭合差的调整（即改正数）注意：各测段高差改正数的总和，应与闭合差绝对值相等且符号相反！fh=∑h测

=+25mm|∑v|=|fh|2-4掌握水准测量成果的整理

四、计算各测段改正后高差=（实测高差+改正数）2-4掌握水准测量成果的整理点号路线长/m实测高差/m改正数/mm改正后高差/m高程/m点号备注1２３４５６７８－８－７－６－４∑613.0+0.025－25

辅助计算水准测量成果计算表fh=∑h测四、计算各测段改正后高差=（实测高差+改正数）2-4掌握水准测量成果的整理五、推算待求水准点的高程1.利用高程推算公式：HＢ＝HA+hAＢ

前点高程＝后点高程+前后点改正后的高差

HB=HA+hAB=78.200+0.760=78.960m

HC=HB+hAB=78.960+0.510=79.470m

HD=HC+hCD=79.470+(-0.828)=78.642m

HA推=HD+hDA=78.642+(-0.442)=78.200m2-4掌握水准测量成果的整理点号路线长/m实测高差/m改正数/mm改正后高差/m高程/m点号备注1２３４５６７８∑613.0+0.025

0辅助计算水准测量成果计算表fh=∑h测五、推算待求水准点的高程2-4掌握水准测量成果的整理

注意：

最后推算HA推＝

HA已知，说明计算正确，否则计算有错，需重新计算。2-4掌握水准测量成果的整理

水准测量内业计算步骤

步骤一：计算两水准点间高差和路线长；步骤二：计算高差闭合差和高差闭合差容许值；步骤三：高差闭合差的调整（即计算改正数）；步骤四：计算各测段改正后高差；

步骤五：推算待求水准点的高程。2-4掌握水准测量成果的整理

水准测量任务2-5掌握三、四等水准测量的基本方法黑红面水准尺读数方法2-5掌握三、四等水准测量的基本方法黑面红面3米双面尺2-5掌握三、四等水准测量的基本方法黑红面尺必须是两把尺配套使用！两把尺的特征：1.黑面的起点相同，均是从0.000m开始，均为3m长。

黑面2-5掌握三、四等水准测量的基本方法

红面：一把尺起点是：4687

另一把起点是：478746874787两尺需配套使用相差100mm，即0.1m2-5掌握三、四等水准测量的基本方法认识双面尺：

黑面是黑白格间隔，

红面是红白格间隔，

每一格均为1cm，即10mm

尺上标注的是米、分米值2-5掌握三、四等水准测量的基本方法双面尺读数规则：

读取4位数，即米、分米、厘米、毫米位数值。如：

1350

mdmcmmm

米分米厘米毫米说明：读数、记录时小数点可不读取和记录！2-5掌握三、四等水准测量的基本方法中丝：1251读数方法：1.把读数分两部分：前两位+后两位

（分、分米）+

（厘米、毫米）2.前两位读数看水准尺上标注数字下丝：1163上丝：13312-5掌握三、四等水准测量的基本方法上丝读数：13

45m

前两位数后两位数读数方法：

3.后两位数看各丝所处的

具体分格位置；

尾数2-5掌握三、四等水准测量的基本方法

特殊位置一：

（1）读数的后两位（厘米与毫米位）数是00的：02000100500049002-5掌握三、四等水准测量的基本方法

特殊位置一：

（1）读数的后两位数是00120011001300100014002-5掌握三、四等水准测量的基本方法

特殊位置二：在正“E”或反“E”的上表面线位置，

读数的后两位数是“50”，如下图：02500150505049502-5掌握三、四等水准测量的基本方法

特殊位置二：

读数的后两位数是“50”125011501350105014502-5掌握三、四等水准测量的基本方法

从4900至5000相差100mm（10cm）红白格相间；每1格均为10mm（即1cm）(黑面同）10cm5000490010mm2-5掌握三、四等水准测量的基本方法特殊位置三：

黑或红格上表面线位置表示后两位数分别为：

10、30、50、70、90即厘米位分别是：1

3

5

7

9（单数）

毫米位为

049904970495049304910上表面线49002-5掌握三、四等水准测量的基本方法特殊位置四：

黑或红格下表面线位置表示后两位数分别为：

00、20、40、60、80即厘米位分别是：02

468（双数）

毫米位为

049004920498049604940下表面线2-5掌握三、四等水准测量的基本方法

4.最后一位数（尾数）是估读的，每一格均按10mm等分进行估读，允许误差1~2mm。

如右图：

上丝读数为：6141

中丝读数为：6080

下丝读数为：6019（上丝+下丝）÷2＝中丝（6141+6019）÷2＝6080，读数正确！2-5掌握三、四等水准测量的基本方法

4.最后一位数（尾数）是估读的，每一格均按10mm等分进行估读，允许误差1~2mm。

如右图：

上丝读数为：1345

中丝读数为：1244

下丝读数为：1145（1345+1145）÷2＝1145，与中丝读数相差1mm，读数正确！2-5掌握三、四等水准测量的基本方法读数小结：1、双面水准尺读数要读取四位数，即读取米、分米、厘米和毫米，最后一位是0也不能省略；2、水准尺从下到上，数值从小到大；

3、把四位数分两部分：前两位和后两位；

4、前两位数（米和分米数值）看水准尺上标注数字；

5、后两位数看各丝所处的具体分格位置，注意特殊位置；

6、最后一位数（尾数）是估读的，允许误差1~2mm。

2-5掌握三、四等水准测量的基本方法

水准测量任务2-6了解水准仪的检验与水准测量误差来源水准测量误差的三大来源一、仪器误差二、观测误差三、外界条件的影响误差2-6了解水准仪的检验与水准测量误差来源水准测量误差的三大来源一、仪器误差：

由于仪器制造加工精度的局限性,以及

轴系残余误差等原因造成。2-6了解水准仪的检验与水准测量误差来源一、仪器误差１.仪器制造加工或校正不完善造成的误差误差来源：仪器制造加工不完善，或仪器校正不完善，仍残留i角引起的误差。注意事项：使前后视距相等。2-6了解水准仪的检验与水准测量误差来源一、仪器误差２.水准尺误差

误差来源：水准尺的刻划不均匀、尺长变化、尺面弯曲和尺底零点不准确的误差。注意事项：检验水准尺；使两个水准点间安排成

偶数站。2-6了解水准仪的检验与水准测量误差来源水准测量误差的三大来源二、观测误差：由于测量员判断力和分辨力的限制,经验缺乏等原因造成。2-6了解水准仪的检验与水准测量误差来源二、观测误差1.估读水准尺的误差

误差来源：水准尺厘米分格的宽度,十字丝的粗细,望远镜的放大倍率引起的读数误差。

消除方法：视线不要太长。2-6了解水准仪的检验与水准测量误差来源对比：不同视线长的成像清晰度

视线长81m的成像

不清晰视线长15m的成像