第二章 水准测量

第二章水准测量
§2-1 高程测量概述
三、地面点的高程
高程（绝对高程、海拔）- 地面点到大地水准面的铅垂距离假定高程（相对高程）- 地面点到假定水准面的铅垂距离 §2-2 水准测量原理
测量A、B两点间的高差h，在A、B上竖立水准尺，用水准仪构成一条水平视线，该视线在两尺上取得读数a和b。

则A与B的高程之差：h AB = a – b（高差h有正有负）如已知A点
高程为H A，则B点
的高程：
H B= H A+ h AB
一.水准测量的仪器与工具
尺垫—转点处立水准尺，用生铁铸成中间突起的三角形基座，防止立尺沉降，引起高程变动。

2.水准仪
S3水准仪－
主要用于地形测量和普通工程测
量
水准管的校正螺丝像片
S3水准仪属于微倾式水准仪
按圆水准器初步置平仪器→旋转微倾螺旋→
管水准器气泡居中→视线水平
符合棱镜系统使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，并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。

三、水准仪的使用
安置水准仪,用连接螺旋把仪器固定在三脚架上。

（一）粗平
根据圆水准器气泡，用脚螺旋粗略置平仪器；
（二）瞄准
将望远镜对准水准尺，进行目镜和物镜调焦，
使十字丝和尺像清晰；
（三）精平
旋转微倾螺旋，使水准管气泡严格居中；
（四）读数
按十字丝的中横丝在水准尺上读数。

水准尺读数方法：
用十字丝的横丝在
水准尺上读数：
米,分米,厘米,毫米
每次读四位数,首位
米数是“0”也必须
读数和记录，例如：
0875
表示是0.875米，或875毫米。

水准管的校正螺丝像片
（二）瞄准
物镜的作用：使目标成象。

视差
符合棱镜系统
把水准气泡两
端成象在一起
便于观察。

（用区格式水准尺）
瞄准与读数
正像望远镜，在水准尺上“从下往上”读；
倒像望远镜，“从上往下”读。

米(m)位与分米(dm)位直读标尺上的数字，
厘米位(cm)为数格子而得，毫米(mm)位为估读。

水准尺读数精度关键在估读的毫米位！ DSZ2自动安平水准仪
Z eiss Reni 002A 精密自动安平水准仪 002A自动安平水准仪内部结构
（光学部件的光路和补偿器）
§2-4 水准测量的方法及成果处理
一、水准点和水准路线
（一）水准点
永久性水准点埋设要求：
地基稳固
地点隐蔽
能长期保存
便于观测
（二）水准路线
1.支水准路线
2.闭合水准路线
3.附合水准路线
二、水准测量方法
（一）两次仪器高法(安置两次仪器，高差> 10cm) 已知H A，求H B，
两次测得高差：
两次仪器高操作方法
每站观测两次高差，以检核观测数据的正确性,两次不同仪器高度的水平视线,
对后视和前视水准尺读数(改变仪器高度
应在10cm以上)
两次高差之差应小于5mm,否则应重测；
观测成果合格，则取两次高差之平均数。

观测步骤（顺序）：
后视前视(改变仪器高）
前视后视
上述观测顺序简称为“后—前—前—后”
二、水准测量方法
（二）双面尺法
用黑红双面水准尺，在尺子两面读数。

已知H A,求H B
双面尺法操作方法
读取每一支水准尺的黑面和红面分划读数，前、后视尺的黑面读数计算出黑面高差；前、后视尺的红面读数计算出红面高差，
两次高差之差应小于±5mm；同一尺的红黑面读数之差应小于尺常数±3mm；否则，该测站读数应重测。

观测成果合格，则取红、黑面高差的平均数。

§2-5 水准仪的检验和校正
水准仪的轴线：
望远镜视准轴
水准管轴
纵轴
圆水准轴
水准仪轴线的定义:
视准轴：十字丝中心与物镜光心的连线CC1 水准管轴：经过水准管零点的切线L L1
纵轴:仪器旋转轴
V V1
圆水准轴:经过圆
水准管球面中
心的法线L' L‘1
水准仪轴线应满足的条件:
（1）圆水准器轴平行
于仪器纵轴：
L´L´1∥V V1
（2）十字丝的横丝
垂直于纵轴
（3）水准管轴平行
于视准轴：
L L1∥C C1
二、水准仪检验和校正
（一）圆水准器的检验与校正
1.圆水准器检验：（如何发现误差？）
（a）将圆水准器气泡居中；（b）将仪器绕纵轴旋转180度。

如果气泡仍然居中，则圆水准器轴平行仪器纵轴。

否则，
圆水准器轴不平行仪器纵轴。

2.圆水准器校正
先略松固定螺丝，然后
转动校正螺丝，使气泡
返回移动量的一半。

（气泡移动量一半代表
纵轴的倾斜度。

）
重复上述检验和校正一
二次，使误差尽可能小，
最后转紧固定螺丝。

（二）十字丝的检验和校正
1.检验
用圆水准器使纵轴垂直后，用十字丝的横丝照准某一
清晰目标P。

用微动螺旋左右转动望远镜,如果十字丝
的横丝一直不离开目标，则横丝水平。

否则需要校正。

2.校正
松开十字丝环
的固定螺丝，
转动十字丝环，
使横丝水平，
转紧固定螺丝。

水准管的校正螺丝像片
（三）水准管轴平行于视准轴的检验和校正
检验：在相距60～80m的A、B两点上竖立水准尺，
水准仪架于中点C，两次测量两点的高差作为标准
值h1，把仪器移至一个端点B，再测量两端点的高
差h2。

水准管轴不平行视准轴的校正
如果h2＝h 表明水准管轴不平行视准轴，引起远尺读数h2有误差。

而近尺上的读数受视准轴误差的影响很小，因此h1是正确的。

校正方法有二：
水准管的校正螺丝像片
（一）精密水准尺
精密水准尺特点：
木质尺身
因瓦钢带
分划式长度刻划
左右两列注字
特点:水准管格值小(τ=10″),气泡符合精度高；
望远镜放大倍率大：
V＝30×～40×
瞄准精度高：
（≈15″/ V）
测微器精细,读数
精度高：
高倍放大＋楔形丝夹准分划＋平行玻璃测微 WILD N3 水准仪的内部结构
精密水准仪的水准尺读数
水准尺：因瓦钢带上印制分划式刻划
水准仪读数：高倍瞄准，平行玻璃板测微
电子水准仪图
电子水准仪SDL1X在进行遥控观测
§2-7 水准测量的误差分析
水准测量测量误差主要有四种：
①仪器轴系误差影响②仪器置平误差影响
③水准仪下沉影响④水准尺倾斜和下沉影响
水准仪置平误差的影响
设水准管分划值τ＝20″／2mm ，水准气泡偏离居中0.5格,则100m的视距引起读数误差：
100×0.5×20/206265＝0.005m＝±5mm
水准尺倾斜和下沉影响
水准尺必须竖直，水准尺在视线方向倾斜，观测者不会发觉。

视线越高，影响越大。

当观测者瞄准水准尺时，尺上的圆水准器气泡必须居中。

水准尺下沉，使尺上读数增大，产生读数误差。

水准测量的转点需用尺垫，尺垫必须踩实，才能避免沉降。

外界环境对水准测量的影响
1.日光和风力的影响
日光照射到水准仪时，使仪器部件受热
不匀，产生不规则膨胀，破坏仪器轴线的
正常关系，使置平、读数产生误差。

因此，
必须撑伞防晒。

2.大气折光的影响
日光照射地面，使近地空气升温产生对流，视线通过时产生折射，使望远镜中成像不稳定。

成像晃动时，应停止观测；视线必须高出地面0.2m以上。

《测量学》
第二章
水准测量与水准仪。