第2节 水准仪和水准尺
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第二章水准测量
后 下丝 尺 上丝
后视距
号
前 下丝 尺 上丝
前视距
方向及 尺号
水准尺读数 黑面 红面
K+ 黑红
平均 高差 (m)
视距差d
∑d
(1)
(4)
后
(8)
(3)
(10)
(2)
(6)
前
(7)
(14)
(6)
(9)
(15)
(16)
后－前 (11)
(12) (13
(17)
(18)
1 BM1-ZD1
1.426 0.995 43.1 +0.1
第七节 三、四等水准测量
三、四等水准测量主要使用DS3水准仪进 行观测，水准尺采用双面水准尺，观测前必须 对水准仪进行检校。测量时水准尺应安置在尺 垫上扶立铅直。根据双面水准尺的尺常数即 K1=4687和K2=4787，成对使用水准尺。
三、四等水准测量技术要求
等级
标准视线 长度 （m）
前后视 距差 （m）
对于普通水准测量： fh容 40 L 适用于平原区
fh容 12
n 适用于山区
式中，fh容——高差闭合差限差，单位：mm； L——水准路线长度，单位：km ；
n——测站数 。
六、成果处理
普通水准测量的成果处理就是当外业观测的高差 闭合差在容许范围内时，所进行的高差闭合差调整。
1、高差闭合差的计算与检核 2、高差闭合差的调整 高差闭合差调整原则是以水准路线的测段站数或测段长 度成正比，将闭合差反符号分配到各测段上 3、改正后高差的计算 4、高程计算
Ｂ点的高程HB就可用下式计算求得：
HB=HA+hAB
hAB = 后视读数–前视读数=a-b
水准测量的基本原理及测量方法
3 14ａ——后视读数A ——后视点b ——前视读数 B ——前视点１、Ａ、 B 两点间高差：２、测得两点间高差后，若已知 A 点高程,则可得B点的高程：。
３、视线高程：4、转点TP（ｔuｒｎiｎｇpoｉｎt）的概念:当地面上两点的距离较远,或两点的高差太大,放置一次仪器不能测定其高差时,就需增设若干个临时传递高程的立尺点,称为转点。
二、连续水准测量ﻫ如图所示，在实际水准测量中, Ａ、 B 两点间高差较大或相距较远，安置一次水准仪不能测定两点之间的高差。
此时有必要沿A、 B 的水准路线增设若干个必要的临时立尺点，即转点（用作传递高程）。
根据水准测量的原理依次连续地在两个立尺中间安置水准仪来测定相邻各点间高差，求和得到Ａ、Ｂ两点间的高差值,有: ｈ１＝a 1 - b １h 2 = ａ2- b ２……则: ｈＡB = h 1＋h 2 +…… + h n = Σ h ＝Σ a －Σ b结论: A 、B 两点间的高差等于后视读数之和减去前视读数之和。
§２.3 水准仪和水准尺一、水准仪(levｅl)如图所示，由望远镜、水准器和基座三部分组成。
DＳ3 微倾式水准仪自动安平水准仪１、望远镜(tｅｌescope)——由物镜、目镜和十字丝（上、中、下丝)三部分组成。
2、水准器(ｂubbｌe) 有两种:圆水准器（circｕlａrｂｕbble) ——精度低,用于粗略整平;水准管(bubbletube）——精度高，用于精平。
特性:气泡始终位于高处，气泡在哪处，说明哪处高。
3、基座(ｔribrａｃｈ)二、水准尺(ｌevｅlｉｎg staff)水准尺主要有：单面尺、双面尺和塔尺。
1、尺面分划为1cｍ，每10cm 处( E 字形刻划的尖端）注有阿拉伯数字。
2、双面尺的红面尺底刻划:一把为4６８7mｍ,另一把为47８７mm。
三、尺垫(staｆf plａte)放置在转点上，为防止观测过程中水准尺下沉。
四、水准仪的使用操作程序:粗平——瞄准——精平——读数（一）粗平——调节脚螺旋，使圆水准气泡居中。
建筑施工测量 第二节 水准测量与水准仪
二、水准仪的使用
2.照准
就是用望远镜照准水准尺，清晰地看清 目标和十字丝，并消除视差 。
照准转点或是水准点上的水准尺
二、水准仪的使用
2.照准
就是用望远镜照准水准尺，清晰地看清 目标和十字丝，并消除视差 。
望远镜对准天空(或明亮背景) 旋转目镜调焦螺旋，使十字丝分划板清晰。
二、水准仪的使用
含义：水准测量施测时所经过的路线，称为水准路线。 布设要求：水准路线应尽量沿公路、大道等平坦地面布设， 以保证测量精度。水准路线上两相邻水准点之间称为一个 测段。 布设形式：
1、单一水准路线 2、水准网
2.水准点和水准路线 （2）水准路线 单一水准路线布设形式
2.水准点和水准路线
1.闭合水准路线
3）望远镜的构造及成像和瞄准原理
调焦
螺旋
调焦
物镜
透镜
竖 丝
上丝
横丝
下丝
望远镜的十字丝
目 镜
视准轴
望远镜的构造
2.水准仪的构造
3）望远镜的构造及成像和瞄准原理
倒像望远镜成像原理
•放大倍数 ——V=β÷α •DS3水准仪——V=28
2.水准仪的构造 3）望远镜的构造及成像和瞄准原理
瞄准 原理
•旋转目镜调焦螺旋，使十字丝分划板清晰 •望远镜对准标尺 •旋转物镜调焦螺旋，使标尺像清晰
如下图，已知A点的高程为HA，只要能测出A点至B点的 高程之差，则Ｂ点的高程 HB 就可用下式计算求得：
HB=HA+hAB
hAB = 后视读数–前视读数
1、高差法
测量前进方向
水平视线
a
后视读数
A
前视读数 B
HA
（已知）
测量学第2章水准仪及水准测量
第二章 水准仪及水准测量
1、水准测量原理 2、水准测量的仪器及设备 3、水准仪的使用 4、水准测量的一般方法和要求 5、高差闭合差的调整与高程计算 6、水准仪的检验与校正 7、水准测量中产生误差的原因及其消减方法 8、自动安平水准仪 9、电子水准仪的基本原理
a
A
HA
前进方向 HI
水平视线
大地水准面
电子水准仪的使用特点： 读数客观 精度高 速度快 效率高
图2-1 水准测量原理
后视点A—后视尺—后视读数a 前视点B—前视尺—前视读数b
b
B
hAB
HB
hAB=a－b
由图2-1可知， HB=HA+hAB=HA+(a－b)
DS3型水准仪 水准尺 尺垫
图２-２ 水准仪外型图
1-微倾螺旋； 2-分划板护罩； 3-目镜； 4-物镜对光螺旋； 5-制动螺旋；6-微动螺旋； 7-底版； 8-三角压板； 9-脚螺 旋； 10-弹簧帽； 11-望远镜；12-物镜； 13-管水准器； 14-圆水准器；15-连接小螺丝； 16-轴座
式中：ρ″=206265″
(2-16)
削减方法：每次读数前必须使符合气泡严格居中。
读数误差
原因：①十字丝视差影响， ②估读毫米的误差。
削减方法：为保证读数精度，在观测中除应仔细对 光以消除视差外，还规定普通水准测量，望远镜放 大率不小于20倍，视线长度不超过100米。
扶尺不直的误差
原因：如图所示，由于水准尺未垂直立于地面，无论是前 倾或后仰，其读数都比水准尺扶正时的读数b增大。
HBM2=22.032m,HBM1=19.479m
1
3
BM 1
2
BM 2
图1 附合水准路线
1、水准测量原理 2、水准测量的仪器及设备 3、水准仪的使用 4、水准测量的一般方法和要求 5、高差闭合差的调整与高程计算 6、水准仪的检验与校正 7、水准测量中产生误差的原因及其消减方法 8、自动安平水准仪 9、电子水准仪的基本原理
a
A
HA
前进方向 HI
水平视线
大地水准面
电子水准仪的使用特点： 读数客观 精度高 速度快 效率高
图2-1 水准测量原理
后视点A—后视尺—后视读数a 前视点B—前视尺—前视读数b
b
B
hAB
HB
hAB=a－b
由图2-1可知， HB=HA+hAB=HA+(a－b)
DS3型水准仪 水准尺 尺垫
图２-２ 水准仪外型图
1-微倾螺旋； 2-分划板护罩； 3-目镜； 4-物镜对光螺旋； 5-制动螺旋；6-微动螺旋； 7-底版； 8-三角压板； 9-脚螺 旋； 10-弹簧帽； 11-望远镜；12-物镜； 13-管水准器； 14-圆水准器；15-连接小螺丝； 16-轴座
式中：ρ″=206265″
(2-16)
削减方法：每次读数前必须使符合气泡严格居中。
读数误差
原因：①十字丝视差影响， ②估读毫米的误差。
削减方法：为保证读数精度，在观测中除应仔细对 光以消除视差外，还规定普通水准测量，望远镜放 大率不小于20倍，视线长度不超过100米。
扶尺不直的误差
原因：如图所示，由于水准尺未垂直立于地面，无论是前 倾或后仰，其读数都比水准尺扶正时的读数b增大。
HBM2=22.032m,HBM1=19.479m
1
3
BM 1
2
BM 2
图1 附合水准路线
测量学教程-水准测量
R——水准管圆弧半径，mm ρ ——206265″
DS3型水准管分划值为20″/2mm
2 R
(2-4)
符合水准器
工程测量学
2 水准测量 §2.2 水准仪和水准尺 2.2.1 DS3微倾式水准仪的构造 2、水准器 ⑵圆水准器——用来指示竖轴是否竖直。
球面中央圆圈，圆圈的圆心称为 水准器零点。过零点的球面法线，称 为圆水准轴，当圆水准器气泡居中时 ，圆水准轴处于竖直位置。圆水准器 分划值是指通过零点的任意一个纵断 面上，气泡中心偏离2mm的弧长所 对圆心角的大小。 DS3水准仪圆水准器分划值一般 为8′～10′/2mm，故只用于仪器的概 略整平。
⑴检验
工程测量学
2 水准测量微倾式水准仪的检验与校正 §2.5 2.5.2 十字丝横丝垂直仪器竖轴的检验与校正
⑵校正 改正偏移量的一半。
工程测量学
2 水准测量微倾式水准仪的检验与校正 §2.5 2.5.3 水准管轴平行视准轴的检验与校正
b’ ⑴检验 在高差不大的地 面上选择相距80m左 右的A、B两点… 将仪器搬至距A点 2～3m的Ⅱ处，…… B点尺上水平视线 的正确读数为： b0’=a’+hAB (2-13)
工程测量学
2 水准测量 §2.3 水准测量方法
2.3.1 水准点 用水准测量方法测定的高程控制点称为水准点(记为 BM. (Bench Mark)) 国家水准点分为一、二、三、四等，按规范规定埋设 永久性标石标志。 图根水准点和施工测量水准点常采用临时性标志。
二、三等 工程测量学
2 水准测量 §2.3 水准测量方法
工程测量学
2 水准测量 §2.2 水准仪和水准尺 2.2.1 DS3微倾式水准仪的构造 1、望远镜 望远镜主要由物镜、镜筒、调焦透镜、十字丝分划板 、目镜等部件构成。
高程测量方法
第二节 水准仪与水准尺
一、微倾式水准仪的构造
水准测量所使用的仪器为 水准仪，工具为水准尺和尺垫。
（1） 水准仪的分类
水准仪按其精度可分为DS05、DSl、DS3和DSl0等四个等级。 普通工程测量广泛使用 DS3级水准仪。
（2）水准仪的结构 • 主要有望远镜、水准器及基座三部分。
1）望远镜 DS3水准仪望远镜主要由物镜、目镜、对光透镜和 十字丝分划板所组成。
② 管水准器
又称水准管，是一纵向内壁磨成圆弧形的玻璃 管，管内装酒精和乙醚的混合液，加热融封冷 却后留有一个气泡。
水准管上一般刻有间隔为2mm的分划线，分划 线的中点0，称为水准管零点。
通过零点作水准管圆弧的切线，称为水准管轴。
3）基座 基座的作用是支承仪器的上部并与三脚架连接。 主要由轴座、脚螺旋、底板和三角压板构成。
二、水准尺和尺垫
◘水准尺分为直尺、折尺和塔尺。双面水准尺的分 划，一面黑色面（主尺），尺底分划为零，另一面 是红色面（辅助尺），尺底刻画为一常数： 4687mm 或 4787mm 。 使 用 水 准 尺 前 一 定 要 认 清 刻 画特点。
◘尺垫是供支承水准尺和传递高程所用的工具。
双面尺
塔尺
尺垫
第三节 水准仪操作
等级
三等 四等 等外
高差闭合差（mm）
山地
平地
±4 n
± 12 L
±6 n
± 20 L
± 12 n
± 40 L
备注
n：测站数 L：路线长度
2.水准路线依据测区的情况，可布设成以下几种形式： (1)闭合水准路线 (2)附合水准路线 (3)支水准路线
四、施测方法
1.将水准尺置于已知后视高程点A和前视转 点ZD1中间的Ⅰ站。
水准测量的原理.
§2－1 水准测量的原理一、几种常见的水准测量方法1．几何水准测量（简称水准测量）；2．三角高程测量；3．气压高程测量（物理高程测量）。
二、水准测量原理水准测量是利用水平视线来求得两点的高差。
例如图2－1中，为了求出A 、B 两点的高差AB h ，在A 、B 两个点上竖立带有分划的标尺——水准尺，在A 、B 两点之间安置可提供水平视线的仪器——水准仪。
当视线水平时，在A 、B 两个点的标尺上分别读得读数a 和b ，则A 、B 两点的高差等于两个标尺读数之差。
即：b a h AB -= (2－1)如果A 为已知高程的点，B 为待求高程的点，则B 点的高程为：AB A B h H H += （高差法） (2－2)读数a 是在已知高程点上的水准尺读数，称为“后视读数”；b 是在待求高程点上的水准尺读数，称为“前视读数”。
高差必须是后视读数减去前视读数。
高差AB h 的值可能是正，也可能是负，正值表示待求点B 高于已知点A ，负值表示待求点B 低于已知点A 。
此外，高差的正负号又与测量进行的方向有关，例如图2－2中测量由A 向B 进行，高差用AB h 表示，其值为正；反之由B 向A 进行，则高差用BA h 表示，其值为负。
所以说明高差时必须标明高差的正负号，同时要说明测量进行的方向。
图 2－1 由图2－1可以看出，B 点高程还可以通过仪器的视线高程H i 来计算，即H i ＝H A ＋a (2－3)H B ＝H i －b （仪高法） (2－4)三、转点、测站当两点相距较远或高差太大时，则可分段连续进行，从图2－2中可得：b a h h b a h b a h b a h ABnn n ∑-∑=∑=-=-=-=222111 (2－5)图 2－2从公式2－5就可以看出来：1．每一站的高差等于此站的后视读数减去前视读数；2．起点到闭点的高差等于各段高差的代数和，也等于后视读数之和减去前视读数之和。
通常要同时用h ∑和()b a ∑-∑进行计算，用来检核计算是否有误。
工程测量课件第2章水准测量
十字丝分划板护罩
3. 视准轴平行于水准管轴（i角）的检验与校正
检验：选择在相距80～100米距离两端A、B处钉木桩或放置尺 垫；在距A、B等距离处（S1）安置水准仪。
用双面尺或变动仪高法，测出A、B两点间的平均高差hAB。由 于前后视距相等，高差hAB不存在i角误差。
aa11′△ i
A
S1
D
hAB = a1′－b1 ′
b1′
i△
b1
B
hAB
D
a2′
a2
i
b2
B
hAB
A
S2
水准仪搬至S2处测量A、B两点间的高差hAB ′：
hAB ′=a2 ′－b2 若hAB ′= hAB ，则视准轴平行于水准管轴。否则，计算i角。当 i〃＞20″, 则需校正。
h
i
DAB
=206265〃
△h=a2 ′- a2 , a2 = b2 + hAB ;
点Ｏ）的纵向切线。当气泡居中时，该轴线处于水平位置。水 准管精度较高，用于精平水准仪。
水准管分划值 ：水准管圆弧2mm弧长所对的圆心角。
符合水准器
2
R
调节微倾螺旋
（2）圆水准器
L´
2mm L´
圆水准器轴（L´ L´）：通过
圆水准器零点（分划圈中心）的 球面法线。当气泡居中时，该轴
线处于竖直位置。圆水准器精
平地fh容40 L 山地fh容12 n
mm mm
（1）闭合水准路线
1 闭合水准路线
BMA 支水准路线 Ⅰ
•∑h理=0， •fh= ∑h测
Ⅱ
（２）附合水准路线
2
3
•∑h理=HB－HA
• fh= ∑h测－（ HB－HA ）
第2章水准测量
第2章 水准测量重点提示：介绍了高程测量的常用方法，重点讲述了水准测量的原理、方法，介绍了水准仪的构造，讲述了水准仪的使用、水准测量的实施过程、水准测量的测站校核、路线校核及数据处理、介绍了水准仪的检验和校正方法、简要分析了水准测量误差的来源。
地球表面是高低起伏很不规则的。
要确定地面点的空间位置，除了确定其平面位置外，还要确定其高程。
为了测定地面点高程而进行的测量工作叫做高程测量。
根据测量原理和使用仪器与施测方法的不同，高程测量的方法主要有水准测量、三角高程测量和物理高程测量三种。
水准测量是利用水准仪提供的水平视线，分别在地面两点垂直竖立的水准标尺上读取读数，推算出两点间的高差，进而求得待定点的高程的方法。
水准测量的精度较高，是精确测定地面点高程的主要方法，但工作量较大且受地形条件限制；三角高程测量是利用仪器在测站点上测定仪器中心至照准点的垂直角，量取测站点仪器高和照准点觇标高，若已知两点间的水平距离，根据三角学原理推算出两点间的高差，进而求得待定点的高程的方法。
三角高程测量的精度低于水准测量，仅作为高程测量的辅助方法，但其作业简单，布设灵活，是一种测定地面点高程的常用方法。
物理高程测量是根据地球的物理性质，利用仪器来确定地面点高程的方法。
物理高程测量主要有两种方法：一种是根据大气气压随地面点高程的不同而变化的规律(即高程愈大，大气压力愈小的原理)，用气压计测定出待定点高程的方法。
称为气压测高法;另一种方法是根据重力加速度随地面点高程的不同而变化的规律(即高程愈大，重力加速度愈小的原理)，利用重力仪测定两点间重力变化量来确定高差，进而推算出待定点高程的方法，称为重力测高法。
物理高程测量的精度最低，但仪器简单，施测方便，一般仅用于勘查工作，本教材不予介绍。
高程控制主要通过水准测量的方法建立，而在地形起伏大、直接利用水准测量方法较困难的地区建立低精度的高程控制网以及图根高程控制网时，可采用三角高程测量的方法建立。
水准测量精ppt课件
准B点标尺读数，设为ｂ，则AB两点间的高差为 ：
hAB =ａ-ｂ 称a为后视读数，b为前视读数。即
hAB=后视读数一前视读数。
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3
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4
上述由已知高程HA 和测得的A、B两点间高差hAB可以
推算B点的高程HB为：
HB=HA+ hAB
这种方法称为高差法。
由图可以看出，B点高程也可以通过水准仪的视线
用左手按箭头所指方向转动脚螺旋3，使气 泡由b移至中心。
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26
瞄准水准尺
目镜调焦
松开制动螺旋，转动目镜对
光螺旋，使十字丝成像清晰。
初步瞄准
照门和准星瞄准水准尺，旋
紧制动螺旋。
物镜调焦 转动物镜对光螺旋，尺像清晰。
精确瞄准
转动微动螺旋，使十字丝
的竖丝瞄准水准尺边缘或中央。
消除视差
中“大”字和“水”字的汉语拼音的第一个字母，通常在书
写时可省略字母“D”，下标“05”、“l”、“3”及“10”
等数字表示该类仪器的精度。
S3型和S10型水准仪称为普通水准仪，用于国家 三、四等水准及普通水准测量，S05型和S1型水准仪称为精密 水准仪，用于国家一、二等精密水准测量。
本节介绍DS3微倾式水准仪、自动安平水准仪和
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20
三种不同读数方法的电子水准仪
①相关法 徕卡
②几何法 蔡司
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③相位法 拓普康
21
附件： 三脚架和水准尺
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22
附件： 锤球和尺垫
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23
第三节 水准仪的使用
基本操安作置程仪序器： 粗略整平 瞄准水准尺 精确整平和读数
工程测量 高程测量
望远镜 它可以提供视线，并可读出远处水准尺上的读数。
水准器 用于指示仪器或视线是否处于水平位置。
基 座 用于置平仪器，它支承仪器的上部并能使仪器的上部在水平方向转动。
微倾式水准仪的构造和使用
望远镜 十字丝分划板 视准轴——视线 Eyepiece lenses Objective lens Cross hair focusing lens Line of sight
水准支线
理论上有：
一般水准测量的容许高程闭合差为：
铁路线路水准测量的容许高程闭合差则为：
闭合差的分配和高程的计算
当实际的高程闭合差在容许值以内时，可把闭合差分配到各测段的高差上。显然，高程测量的误差是随水准路线的长度或测站数的增加而增加，所以分配的原则是把闭合差以相反的符号根据各测段路线的长度或测站数按比例分配到各测段的高差上。故各测段高差的改正数为：
或
2-5 水准仪的检验和校正
微倾式水准仪的检验和校正 微倾式水准仪的主要轴线见图2-24，它们之间应满足的几何条件是： 圆水准器轴应平行于仪器的竖轴； 十字丝的横丝 应垂直于仪器的竖轴； 水准管轴应平 行于视准轴。
仪器竖直轴
01
圆水准器的检验和校正
02
旋转
03
前
04
园水准轴
05
旋转
06
后
07
园水准轴
02
水准测量：是利用水平视线来测量两点间的高差。由于水准测量的精度较高，所以是高程测量中最主要的方法。
01
2-1 高程测量概述
高程测量的任务：是求出点的高程，即求出该点到某一基准面的垂直距离。为了建立一个全国统一的高程系统，必须确定一个统一的高程基准面，通常采用大地水准面即平均海水面作为高程基准面。我国采用青岛验潮站1950～1956年观测结果求得的黄海平均海水面作为高程基准面。根据这个基准面得出的高程称为“1956黄海高程系”。
第2章水准测量
《土建工程测量》
2.5 水准测量的检核方法
1. 计算检核：
一测站观测1次时：
a b h HB H A h
a b h
2
一测站观测2次时：
2. 测站检核：
(1)变动仪器高法：
在同一测站上用两次不同的仪器高度，测得两次
高差进行校核，即第一次测得高差之后，改变仪器高 度重新安置，再测一次。两次测量高差之差不大于 8mm（对等外水准测量）。
2.6水准测量内业：附合水准路线高程的计算（附图）
点号 BM1 1 2 3 测站数 高 观测值 ＋8.364 －1.433 －2.745 ＋4.661 ＋8.847 差 改正值 －0.014 －0.005 改正后的高差 高程 39.833 48.183 46.745 43.993
☆用圆水准器进行粗平☆
通过水准器零点与1、2 两脚螺旋连线的垂线上
两手相对转动
《土建工程测量》
左手大拇指的运动方向和气泡：先旋转脚螺旋①，使气泡a 向刻划圆圈移动，实际移到b处 第2步：再用两手转脚螺旋②、③， 使气泡居中。 反复操作使气泡完全居中。
脚螺旋
(2)闭合水准路线
从水准点BMA出发，沿 环线逐站进行水准测量，经 过各高程待定点，最后返回 BMA点，称为闭合水准路线。
限差同符合水准路线。
f h hi
(3)支水准路线 若从一水准点出发，既没有 符合到另一水准点，也没有闭合 到原来的水准点，就称其为支水 准路线。
A 返 测 往 测 P
f h往 对于支水准路线其高差闭合差的计算公式为 ： h《土建工程测量》h返
｛
圆水准器 管水准器（精平用） 《土建工程测量》
（粗平用）
水准管
2水准测量
水准仪分为气泡式水准仪和自动安平水准仪 型号有DS05、DS1、DS3型 D 大地测量，S 水准仪， 数字下标05表示水准仪的精度（每公里高差 中数的中误差）
10
一、水准尺和尺垫
11
1、零点差
水准尺有黑红两面（双面尺）
黑面——基本分划（尺底为0） 红面——辅助分划（尺底为某一数值） 一般有4587、4687和4787几种
（注：自动安平水准仪无此步骤）
自动安平水准仪工作原理：
通过圆水准器气泡居中，使纵轴大致铅 垂，视准轴大致水平，通过补偿器，使瞄准水 准尺的视线严格水平。
24
4、读数
读四位数，估读到毫米
25
小结
1. 2. 3.
水准测量原理 水准仪 水准尺
26
几个基本概念
1.测站：水准仪所摆设的位置称为测站。 2.测点：水准尺所摆设的位置称为测点。 3.水准路线：连续若干测站水准测量工作构成的高差观测路线。
27
第四节 水准测量的实施方法
1. 2. 3.
4.
5.
水准点与水准路线 水准面曲率对高差测量的影响 连续水准测量 普通水准测量的观测与记录方法 四等水准测量的观测与记录方法
28
一、水准点
水准点是埋设稳固并通过水准测量测定 其高程的点，有永久性和临时性两种。
29
二、水准路线
在水准点之间进行水准测量所经过的路线， 两个水准点之间的一段路线成为“测段”， 根据水准点的分布情况，水准路线有以下几 种布设形式：
5
一、水准测量原理图
6
二、高差测量公式
高差定义：两点的高程之差 测量公式：
hAB H B高程：
H B H A hAB
10
一、水准尺和尺垫
11
1、零点差
水准尺有黑红两面（双面尺）
黑面——基本分划（尺底为0） 红面——辅助分划（尺底为某一数值） 一般有4587、4687和4787几种
（注：自动安平水准仪无此步骤）
自动安平水准仪工作原理：
通过圆水准器气泡居中，使纵轴大致铅 垂，视准轴大致水平，通过补偿器，使瞄准水 准尺的视线严格水平。
24
4、读数
读四位数，估读到毫米
25
小结
1. 2. 3.
水准测量原理 水准仪 水准尺
26
几个基本概念
1.测站：水准仪所摆设的位置称为测站。 2.测点：水准尺所摆设的位置称为测点。 3.水准路线：连续若干测站水准测量工作构成的高差观测路线。
27
第四节 水准测量的实施方法
1. 2. 3.
4.
5.
水准点与水准路线 水准面曲率对高差测量的影响 连续水准测量 普通水准测量的观测与记录方法 四等水准测量的观测与记录方法
28
一、水准点
水准点是埋设稳固并通过水准测量测定 其高程的点，有永久性和临时性两种。
29
二、水准路线
在水准点之间进行水准测量所经过的路线， 两个水准点之间的一段路线成为“测段”， 根据水准点的分布情况，水准路线有以下几 种布设形式：
5
一、水准测量原理图
6
二、高差测量公式
高差定义：两点的高程之差 测量公式：
hAB H B高程：
H B H A hAB
水准仪及水准测量
红 面 ： 一 尺 从 4687 开 始 刻 划 ， 另 一 尺 从 4787 开 始，故红黑面计算高差理论上相差0.1m。
双面尺法可以同时进行两项检核： 1）同一根水准尺黑面读数（加常数后）与红面
读数之差，不超过3mm。 2）在普通水准测量中，如两尺测得高差之差不
超过5mm，取平均值作为该站观测高差，否则 重新观测。
（2）圆水准器 圆水准器分划值较大，精度比较低，
主要用来进行粗平。
2.2.1.3 基座
由轴座、脚螺旋和连接板组成。主要 起固定仪器和调平仪器的作用。
2.2.2 水准尺及尺垫
2.2.2.1 水准尺
直尺：单面尺和双面尺。单面尺尺底为零，其分划为黑 白刻划。双面尺：一面黑白相间刻划：黑面尺或主尺， 另一面红白相间刻划：红面尺或副尺。
（2）改变仪器高法
• 立尺，尺中间安置水准仪，粗平
• 照准后视尺，精平，读数 • 照准前视尺，精平，读数 • 计算高差 • 变动仪器高（升或降大于10cm）再观测
高差互差不大于±5mm，则取平均值， 否则重新观测。
（3）双面尺法 用双面尺，每尺均读黑、红面读数 • 立尺，尺中间安置水准仪，粗平 • 瞄准后视尺黑面，精平，读数 • 瞄准前视尺黑面，精平，读数 • 瞄准前视尺红面，精平，读数 • 瞄准后视尺红面，精平，读数 黑面：以零开始刻划
2.1 水准测量原理
水准测量是利用仪器提供的一条水平视 线，借助水准尺，测定地面上两点之间 的高差，由已知点高程推算待求点高程 的工作。
2.1 水准测量原理
已知HA,求HB？ 测量并计算高差：hAB=a-b 水准测量由已知向未知方向前进．
后视尺
前视尺
水平视线
计算高程的方法有两种： 一是高差法，即由高差计算高程： HB=HA+hAB=HA+（a-b） HA，HB为后视点高程和前视点高程；a, b为后视 读数和前视读数。
双面尺法可以同时进行两项检核： 1）同一根水准尺黑面读数（加常数后）与红面
读数之差，不超过3mm。 2）在普通水准测量中，如两尺测得高差之差不
超过5mm，取平均值作为该站观测高差，否则 重新观测。
（2）圆水准器 圆水准器分划值较大，精度比较低，
主要用来进行粗平。
2.2.1.3 基座
由轴座、脚螺旋和连接板组成。主要 起固定仪器和调平仪器的作用。
2.2.2 水准尺及尺垫
2.2.2.1 水准尺
直尺：单面尺和双面尺。单面尺尺底为零，其分划为黑 白刻划。双面尺：一面黑白相间刻划：黑面尺或主尺， 另一面红白相间刻划：红面尺或副尺。
（2）改变仪器高法
• 立尺，尺中间安置水准仪，粗平
• 照准后视尺，精平，读数 • 照准前视尺，精平，读数 • 计算高差 • 变动仪器高（升或降大于10cm）再观测
高差互差不大于±5mm，则取平均值， 否则重新观测。
（3）双面尺法 用双面尺，每尺均读黑、红面读数 • 立尺，尺中间安置水准仪，粗平 • 瞄准后视尺黑面，精平，读数 • 瞄准前视尺黑面，精平，读数 • 瞄准前视尺红面，精平，读数 • 瞄准后视尺红面，精平，读数 黑面：以零开始刻划
2.1 水准测量原理
水准测量是利用仪器提供的一条水平视 线，借助水准尺，测定地面上两点之间 的高差，由已知点高程推算待求点高程 的工作。
2.1 水准测量原理
已知HA,求HB？ 测量并计算高差：hAB=a-b 水准测量由已知向未知方向前进．
后视尺
前视尺
水平视线
计算高程的方法有两种： 一是高差法，即由高差计算高程： HB=HA+hAB=HA+（a-b） HA，HB为后视点高程和前视点高程；a, b为后视 读数和前视读数。
《测量学》第02章 水准测量
② 圆水准器 圆水准器由玻璃圆柱管制成，其顶面内壁是磨 成一定半径R的球面，中央刻有小圆圈，其圆心 O是圆水准器的零点； 过零点O的球面法线为圆水准器轴； 当圆水准气泡居中时，圆水准器轴处于竖直位 置； 当气泡不居中，气泡偏移零点2mm时，轴线所 倾斜的角度值，称为圆水准器的分划值。一般 为8' －10'； 圆水准器用于粗略整平仪器； 制造水准仪时，使圆水准器轴平行于仪器竖轴。 旋转基座上的三个脚螺旋使圆水准气泡居中时，
经物镜及调焦透镜折射后，在十字丝分划板上成 一倒立的实像ab；通过目镜的放大而成虚像a'b' ， 十字丝分划板也同时放大。定义与之比为望远 镜的放大倍数V，即V= / 。城市测量规范要求， DS3水准仪望远镜的放大倍数不得小于28。
十字丝分划板： 在一直径为约10mm的光学玻璃圆片上刻出三 根横丝和一根垂直于横丝的纵丝； 中间的长横丝称为中丝，用于读取水准尺上分 划的读数； 上、下两根较短的横丝称为上丝和下丝，上、 下丝总称为视距丝，用来测定水准仪至水准尺 的距离。用视距丝测量出的距离称为视距。 十字丝分划板安装在一金属圆环上，用四颗校 正螺丝固定在望远镜筒上。 望远镜物镜光心与十字丝交点的连线称为望远 镜的视准轴，用CC表示。 望远镜物镜光心的位置是固定的，调整固定
hAB hA1 h12 h( n 1) B hi a b
i 1 i 1 i 1
§2.2 水准测量的仪器与工具
水准测量所用的仪器为水准仪，工具有水准 尺和尺垫。
一、微倾式水准仪
通过调整水准仪使管水准气泡居中获得水平 视线的水准仪称为微倾式水准仪；通过补偿器获 得水平视线读数的水准仪称为自动安平水准仪。 国产微倾式水准仪的型号有：DS05、DS1、DS3、 DS10，其中字母D、S分别为“大地测量”和 “水准仪”汉语拼音的第一个字母，字母后的数 字表示以mm为单位的、仪器每公里往返测高差 中数的中误差。DS05、DS1、DS3、DS10水准仪 每公里
2水准测量
眼睛在目镜端上下移动，有时可看见十字丝的中丝与水准尺影像之间相对移动，这种现象叫视差。产生视差的原因是水准尺的尺像与十字丝平面不重合，如右图a所示。视差的存在将影响读数的正确性，应予消除。消除视差的方法是仔细地转动物镜对光螺旋，直至尺像与十字丝平面重合。
三、瞄准水准尺
（1）目镜调焦
（2）初步瞄准
（3）物镜调焦
第二节 水准测量的仪器和工具
第二章 水准测量
第三节 水准仪的使用
微倾式水准仪的基本操作程序为： 安置仪器、粗略整平、瞄准水准尺、精确整平和读数。
一、安置仪器
(1)如图所示，用两手按箭头所指的相对方向转动脚螺旋1和2，使气泡沿着1、2连线方向由a移至b。
圆水准器整平
高差法与视线高法都是利用水准仪提供的水平视线测定地面点高程。 施测过程中，水准仪安置的高度对测算地面点高程或高差并无影响。
这种利用仪器视线高程Hi计算未知点B点高程的方法，称为视线高法。在施 工测量中，有时安置一次仪器，需测定多个地面点的高程，采用视线高法就 比较方便。
在建筑工程施工测量中，自动安平水准仪的应用也较为广泛。
三、自动安平水准仪
其操作程序为：安置—粗平—照准—读数。
使用自动安平水准仪不仅简化了操作，提高了速度，同时对由于水准仪整置不当、地面有微小的震动或脚架的不规则下沉等原因的影响，也可以由补偿器迅速调整而得到正确的读数，从而提高了观测的精度。
应当注意的是，自动安平水准仪的补偿范围是有限的，当视线倾斜较大时，补偿器将会失灵。在使用前应对圆水准器进行检校。在使用、携带和运输的过程中，要严禁剧烈震动，防止补偿器失灵。
从理论上讲，闭合水准路线各测段高差代数和应等于零，即
（1）塔尺 如图a
二、水准尺和尺垫
三、瞄准水准尺
（1）目镜调焦
（2）初步瞄准
（3）物镜调焦
第二节 水准测量的仪器和工具
第二章 水准测量
第三节 水准仪的使用
微倾式水准仪的基本操作程序为： 安置仪器、粗略整平、瞄准水准尺、精确整平和读数。
一、安置仪器
(1)如图所示，用两手按箭头所指的相对方向转动脚螺旋1和2，使气泡沿着1、2连线方向由a移至b。
圆水准器整平
高差法与视线高法都是利用水准仪提供的水平视线测定地面点高程。 施测过程中，水准仪安置的高度对测算地面点高程或高差并无影响。
这种利用仪器视线高程Hi计算未知点B点高程的方法，称为视线高法。在施 工测量中，有时安置一次仪器，需测定多个地面点的高程，采用视线高法就 比较方便。
在建筑工程施工测量中，自动安平水准仪的应用也较为广泛。
三、自动安平水准仪
其操作程序为：安置—粗平—照准—读数。
使用自动安平水准仪不仅简化了操作，提高了速度，同时对由于水准仪整置不当、地面有微小的震动或脚架的不规则下沉等原因的影响，也可以由补偿器迅速调整而得到正确的读数，从而提高了观测的精度。
应当注意的是，自动安平水准仪的补偿范围是有限的，当视线倾斜较大时，补偿器将会失灵。在使用前应对圆水准器进行检校。在使用、携带和运输的过程中，要严禁剧烈震动，防止补偿器失灵。
从理论上讲，闭合水准路线各测段高差代数和应等于零，即
（1）塔尺 如图a
二、水准尺和尺垫
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第二节 水准仪和水准尺
一、水准仪的初步认识
普通水准仪
自动安平水准仪
电子水准仪
国产电子水准仪
二、水准仪的基本部件
水准仪是指能够提供水平视线的仪器，主
要由望远镜、水准器和基座三部分组成。
目前我国水准仪有4个系列，即DS05，DS1，
DS3，DS10。其中：D—大地测量； S—水准仪；
3—仪器所能达到精度，即每公里往返测高差中
数的中误差。
水准仪各部件示意图
望
远
镜
用于瞄准目标并在水准尺上读数。主要由物 镜、十字丝分划板、调焦透镜和目镜四等主要部 分组成。
物镜和对光透镜的作用：使物体在十字
丝平面上成像。 十字丝的作用：照准尺子和读数。竖向的 称为竖丝，横向的长丝称为横丝（中丝）。 横丝上下的两条对称的短丝称为视距丝，用 于测量距离。 十字丝交点与物镜光心的连线称为视准 轴。
塔尺多用于地形测量，双面尺多用于
三、四等水准测量。
双面尺的一面用黑白相间刻画，
称为黑面尺或主尺，另一面用红白相
间刻画称为红面尺或副尺。 黑面尺起始读数为零，红面尺的 起始读数分别为4.687m和4.787m。 双面尺必须成对使用。
直尺、折尺和和塔尺
2、尺垫
当两个水准点之间距离较远或高差 较大，直接测定两点高差有困难时，应在
望远镜成像原理示意图
水准器及其灵敏度
水准器：用来指示视准轴是否水 平的装置。分圆水准器和管水准器两
种。
圆水准器：安装在基座上，供粗
略整平用；管水准器安装在望远镜旁，
用于精确整平视准轴。
圆水准器
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 。
自动安平水准仪
五、水准尺和尺垫
1、普通水准尺： 普通水准尺折按其构造不同可分为，折尺，塔 尺，直尺等几种。
普通水准尺按尺面来分有单面尺，双面尺。
2、精密水准尺
用于高精度的水准测量。精密水准尺的分划是
漆在铟瓦合金带上。
水准尺
水准尺是水准测量的标尺尺两种。
尺上刻画一般1cm或5mm一格。
7、电子水准仪
数码水准尺
4、精确整平：用水准管，灵敏度高。方向转 动后，水准管气泡一般会偏离中央。用微倾螺 旋使气泡两端影象符合后再读数。
5、读数： 可以先估读出毫米后，再将四
位读数报出，不足补零。再检查水准 管气泡是否居中。 每次读数时水准仪的视线必须是 严格水平的。视准轴水平与否是由水 准管气泡是否居中来判断。
水准尺读数示意图
中间设立若干个中间点（转点），以传递
高差。尺垫的作用是在转点处放置水准尺，
踩入土中，可防止水准尺下沉。
尺
垫
七、水准仪的使用
水准仪的正确操作程序包括：安置仪器、 粗略整平、瞄准、精确整平和读数。 一、水准仪安置
打开三脚架，使高度适宜，目估架头大致水平，
将三脚架尖踩入土中，用中心螺旋固定水准仪
于架头上。
管水准器
管水准气泡居中表示水准仪视线水平
为提高目估水准管气泡居中精度，微倾式 水准仪的水准管上方安装有复合棱镜系统。如果 气泡不居中，气泡的两个半边影象不重合。
四、自动安平水准仪
• 自动安平水准仪： • 利用水准管整平仪器费时费力，目前多 采用补偿器代替复合棱镜系统，取消水 准管。使用时只需用圆水准器粗略整平， 补偿器可使仪器视线精确水平。
二、粗略整平：用脚螺旋使圆水准器气泡居中。
水准仪整平过程示意图
3、瞄准水准尺
（1）目镜调焦使十字丝成像清晰。
（2）松开制动螺旋瞄准水准尺，再制动。 （3）物镜对光，使水准尺影象清晰；转动 微动螺旋使尺子像靠近十字丝竖丝一侧， 便于读数。 注意：消除视差(物像平面与十字丝平 面不重合)。
视差现象说明
一、水准仪的初步认识
普通水准仪
自动安平水准仪
电子水准仪
国产电子水准仪
二、水准仪的基本部件
水准仪是指能够提供水平视线的仪器，主
要由望远镜、水准器和基座三部分组成。
目前我国水准仪有4个系列，即DS05，DS1，
DS3，DS10。其中：D—大地测量； S—水准仪；
3—仪器所能达到精度，即每公里往返测高差中
数的中误差。
水准仪各部件示意图
望
远
镜
用于瞄准目标并在水准尺上读数。主要由物 镜、十字丝分划板、调焦透镜和目镜四等主要部 分组成。
物镜和对光透镜的作用：使物体在十字
丝平面上成像。 十字丝的作用：照准尺子和读数。竖向的 称为竖丝，横向的长丝称为横丝（中丝）。 横丝上下的两条对称的短丝称为视距丝，用 于测量距离。 十字丝交点与物镜光心的连线称为视准 轴。
塔尺多用于地形测量，双面尺多用于
三、四等水准测量。
双面尺的一面用黑白相间刻画，
称为黑面尺或主尺，另一面用红白相
间刻画称为红面尺或副尺。 黑面尺起始读数为零，红面尺的 起始读数分别为4.687m和4.787m。 双面尺必须成对使用。
直尺、折尺和和塔尺
2、尺垫
当两个水准点之间距离较远或高差 较大，直接测定两点高差有困难时，应在
望远镜成像原理示意图
水准器及其灵敏度
水准器：用来指示视准轴是否水 平的装置。分圆水准器和管水准器两
种。
圆水准器：安装在基座上，供粗
略整平用；管水准器安装在望远镜旁，
用于精确整平视准轴。
圆水准器
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 。
自动安平水准仪
五、水准尺和尺垫
1、普通水准尺： 普通水准尺折按其构造不同可分为，折尺，塔 尺，直尺等几种。
普通水准尺按尺面来分有单面尺，双面尺。
2、精密水准尺
用于高精度的水准测量。精密水准尺的分划是
漆在铟瓦合金带上。
水准尺
水准尺是水准测量的标尺尺两种。
尺上刻画一般1cm或5mm一格。
7、电子水准仪
数码水准尺
4、精确整平：用水准管，灵敏度高。方向转 动后，水准管气泡一般会偏离中央。用微倾螺 旋使气泡两端影象符合后再读数。
5、读数： 可以先估读出毫米后，再将四
位读数报出，不足补零。再检查水准 管气泡是否居中。 每次读数时水准仪的视线必须是 严格水平的。视准轴水平与否是由水 准管气泡是否居中来判断。
水准尺读数示意图
中间设立若干个中间点（转点），以传递
高差。尺垫的作用是在转点处放置水准尺，
踩入土中，可防止水准尺下沉。
尺
垫
七、水准仪的使用
水准仪的正确操作程序包括：安置仪器、 粗略整平、瞄准、精确整平和读数。 一、水准仪安置
打开三脚架，使高度适宜，目估架头大致水平，
将三脚架尖踩入土中，用中心螺旋固定水准仪
于架头上。
管水准器
管水准气泡居中表示水准仪视线水平
为提高目估水准管气泡居中精度，微倾式 水准仪的水准管上方安装有复合棱镜系统。如果 气泡不居中，气泡的两个半边影象不重合。
四、自动安平水准仪
• 自动安平水准仪： • 利用水准管整平仪器费时费力，目前多 采用补偿器代替复合棱镜系统，取消水 准管。使用时只需用圆水准器粗略整平， 补偿器可使仪器视线精确水平。
二、粗略整平：用脚螺旋使圆水准器气泡居中。
水准仪整平过程示意图
3、瞄准水准尺
（1）目镜调焦使十字丝成像清晰。
（2）松开制动螺旋瞄准水准尺，再制动。 （3）物镜对光，使水准尺影象清晰；转动 微动螺旋使尺子像靠近十字丝竖丝一侧， 便于读数。 注意：消除视差(物像平面与十字丝平 面不重合)。
视差现象说明