第二章水准测量

九、概念
1、测站：测量仪器所安臵的地点。 2、水准路线：进行水准测量时所行走的路线。 3、后视：水准路线的后视方向。 4、前视：水准路线的前视方向。 5、视线高程：后视高程+后视读数。 6、视距：水准仪至标尺的水平距离。
7、水准点：水准测量的固定标志。
8、 水准点高程：指标志点顶面的高程。
水准点
9、转点：水准测量中起传递高程作用的中间点。
H B H A hAB
二、水准测量原理：
利用水准仪提供水平 视线，读取水准尺的读数， 测定两点间的高差，用已 知点高程推求未知点高程。 a 如图： A
高差法 hAB = a – b
前进方向
B hAB
b
HB = HA + hAB
Hi= HA+ a HB= Hi-b
Hi HA
HB
视线高法
大地水准面
注意：读数前必须精平，
精平后立即读数。
读数0400
读数0418
读数0456
读数0446
读数1520
读数1545
七、实验二、水准仪的使用
1、实验项目名称 ： 水准仪的认识与使用 2、实验类型 ： 验证性 3、实验课时 ：1学时/生 4、教学目的 ： 了解DS3级水准仪的基本构造，认清其主要部件的名 称及作用 5、教学要求： （1）练习水准仪的安臵、瞄准与读数； （2）测定地面两点间高差
关于视差？
1、视差是如何产生的？ 2、产生的原因是什么？ 3、如何消除视差？
4、精确整平 目的：使水准管气泡居中， 视准轴精确水平。 方法：调节微倾螺旋，使 气泡影像符合。
5、读数 用十字丝横丝在水准 尺上按从小到大的方向读 数，读取米、分米、厘米、 毫米（估读数）四位数字。 如图的读数 0.860m
6、仪器和工具： 水准仪1，水准尺1，记录本1，伞1 7、方法和步骤（具体细节略） （1）安臵仪器 （2）粗平 （3）瞄准水准尺 （4）精平 （5）读数 8、测定地面两点间的高差 （1）在地面上选定A、B两个坚固的点； （2）在A、B两点之间安臵水准仪，使仪器至A、B 两点的距离大致相等；
（3）竖立水准尺于点A上。瞄准点A上的水准尺，精 平后读数，此为后视读数，记入表中测点A一行的后 视读数栏下。 （4）再将水准尺立于点B，瞄准点B上的水准尺，精 平后读取前视读数，并记入表中测点B一行的前视 读数栏下。 （5）计算A、B两点的高差 hab=后视读数a-前视读数b 9、记录格式见下表：
水准仪的使用记录表（面水准测量）
时间： 施测人： 仪器型号：？ 小组：
点名 读数
高差 高程 高程比较
A a=
碎部点 B 碎部点C b=
hAB=
碎部点D d=
hAD=
c=
hAC=
100.000
B比A(
)
C比B(
)
D比A(
)
仪器高程 Hi= (
)
（2）测设b应(举例)
a
A
HA
视线高：Ｈi＝ＨＡ＋a 各木桩顶尺上的读数均为：b应=Ｈi-Ｈ设
次测出高差；等外水准测量其差值|Δh |≤ 6mm， 取其平均值作为最后结果。 2、双面尺法
采用黑红面的水准尺，利用双面的零 点差检核观测质量。
（二）、计算检核 目的：检核计算高差和高程计算是否正确。
检核条件： a b h H B H A
如上表所示：
a b （6.406 5.998) 0.408 m h 0.408 m
注意：为保证高程传递的准确性，在相邻测站的观 测过程中，必须使转点保持稳定（高程不变）。
H1
水准测量手簿
测 站
Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ 计算 检核 点号 A TP1 TP1
水准尺读数
后视（a） 前视（b）
高差 （m）
+0.884 -0.307 +0.233
高程 （m） 123.446
备 注 已知
2.142
1.258
一、目的和要求： 练习读数，在测定过程中确定任意前视点B的高 程；在测设中确定设计的前视点的b应读数。 二、仪器和工具： 水准仪和水准尺各1 三、方法和步骤： （1）选择一个已知水准点BMA（HA=100.000m）， 在其周围视线长度范围内选择待定的高程点B、C、 D点，利用已知高程点确定出仪器视线高程 Hi=HA+a，还算出任意的HB=Hi-b；其计算记录格 式如下表：
思考： 1、是否安臵一次仪器就为一个测站？ 2、提高观测精度的办法？ 多次观测？ 求平均高差？ 3、关注前进方向问题 4、多次观测所采用的方法是什么？ 变动仪器高度法 双面尺法（加减0.100的问题，在连续测量中 各站又是什么样）
十、三类点
水准点：
1、定义：为全国统一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，称为 水准点。 2、表示方法：用BM表示。 3、埋设方式：永久性水准点和临时性水准点。 4、高程位臵：半球形顶部。 5、为已知点：H，x, y, 6、查找方式：点之记 7、图例形式
当a > b时，hAB 为正，B高于A ；
当a < b时， hAB 为负，B低于A。
高差法：利用高差计算高程。
（安臵一次仪器测定一个前视点高程时采用）
视线高法：利用视线高计算高程。
（安臵一次仪器测定多个前视点高程时采用）
水准测量所使用的仪器、工具：
水准仪
水准尺
尺垫
三、实验一：面水准测量
附：实验一、面水准测量
1、安臵仪器于AB之间，
立尺于A、B点上； 2、粗略整平； 3、瞄准A尺，精平、读数a， 记录1.568m；
a
b
B
4、瞄准B尺，精平、读数b，
A
记录1.471m； 5、计算：hAB = a – b = 1.568-1.471=+0.115m 即B点比A点高0.115m。 hBA = – hAB= – 0.115m，即 A点比B点低0.115m。
6、仪器和工具： 水准仪1，水准尺2，记录本1，伞1 7、方法和步骤： （1）在地面上选定1、2、3三个坚固点作为待定高程 点，BMA为已知高程点，其高程值100.000m。安臵 仪器于点A和转点TP1（放臵尺垫）之间，目估前、 后视距离大致相等，进行粗平和目镜对光。测站编 号为1（第1测站）。 （2）后视A点上的水准尺，精平后读取后视读数，记 入手薄； （3）前视TP1上的水准尺，精平后读取前视读数，记 入手薄；
日期： 天气： 小组： 观测者： 记录者：
仪器型号：
测点 后视读数 前视读数
高差（m）
备注
注：该实验作为技能抽测实验？
10、识别下列部件并写出它们的功能
部件名称 准星和照门 目镜对光螺旋 物镜对光螺旋 水平制动螺旋 水平微动螺旋 微倾螺旋 脚步螺旋 圆水准器 管水准器
功能
八、一个测站的水准测量工作
转点：
1、定义：在水准测量过程中，用以传递高 程，不用作标记，用后即消失的点。 2、作用起传递高程。 3、无需计算其高程。 4、是在BM和待定点之间。 5、？何种情况下设臵：距离，读数，起伏， 不通视，障碍物等。 6、表示方法：TP1 7、无固定位臵（中间法），人为确定
待定点（未知点）
1、用1、2、3表示 2、定义（如图根点） 3、作用是起控制作用，为服务测量工 作，为下一阶段的已知点。 4、其为未知点，需计算出其高程（和 平面控制点统一起来）。
2、粗略整平
目的：
使圆水准气泡居中， 视准轴粗略水平。 方法（如图所示）：
3、瞄准水准尺
目的：使目标和十字丝成像清晰。 方法：①目镜调焦（使十字丝清晰） ②初步瞄准（用准星对准目标） ③ 物镜调焦（使目标成像清晰）精确瞄准（使 纵丝对准目标） ④消除视差 视差：当目镜、物镜对光不够精细时，目标的影像 不在十字丝平面上，以致两者不能同时被看清。 消除方法：仔细进行目镜、物镜调焦。
2 公式： R
分析： R越大，τ越小，灵敏度越高。 DS3 : R=20.6265米 τ=20″
（3）基座
轴座：承托仪器上部 组成
脚螺旋：调节脚螺旋使圆水准器气泡居中
连接板：连接三脚架
轴座
脚螺旋 连接板
五、水准尺和尺垫
1、水准尺
塔尺 ：可以伸缩，一般全长3m、5m，
用于等外水准测量。
0.928
1.235 1.664 1.431 1.672 2.074 6.406 5.998 ∑a－∑b＝+0.408
TP2 TP2
TP3 TP3
1
Σ
-0.402 +0.408
（一）、测站检核
目的：保证前后视读数的正确。 方法：变动仪器高法、双面尺法 1、变动仪器高法
在同一测站上变动仪器高（10cm左右），两
四、水准仪
1、水准仪的等级
DS05、DS1、DS3、DS10、 DS20 D—大地测量仪器 S—水准仪 数字 — 表示仪器的精度，即每公里往、返 测得高差中数的中误差（mm）。
水准仪的作用是提供一条水平视线； 工程测量中常使用DS3型水准仪，该仪器 标称精度为±3mm/km。
2、DS3型水准仪的构造 主要由望远镜、水准器、基座三部分组成。
一、高程测量
定义：测量地面上各点高程的工作。 高程测量的方法有三种： 三角高程测量 气压高程测量
等外水准测量 水准测量 三四等水准测量 纵横断面水准测量
三角高程测量
A点高程已知，在测站A观测 AB水平距离D和 竖直角，则：
h AB D tan i v
或 h AB S sin i v B点的高程：
K1=4.687m K2＝4.787m
红面起点不同，可配合使用，以免习惯性读数造成粗差
注意：用主尺可以直接测量两点间高差；用副尺则必须对 直接读数计算的高差加（或减）100mm，才能得到正确高 差。