02 水准仪及水准测量

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管水准器（水准管）
管水准器：沿纵向内壁 磨成圆弧形的玻璃管， 用于精确整平 酒精+乙醚 分划线：管水准器上面、 垂直于长轴方向的2 mm 间隔短线 符合棱镜：精确整平的 辅助工具 – 气泡影像吻合表示气 泡已居中
(a)
(b)
(c)
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3.基座
基座主要由轴座、脚螺旋、底板和三角压板
构成(见图）。

两点间的高差为：“后视读数”–―前视读数”。
5
A——后视点 B——前视点
a——后视读数 b——前视读数
水 准 尺
1、A、B两点间高差
hAB a b
水 准 尺
前进方向
a
水平视线
b
2. B点的高程
H B H A hAB
HA A
B
hAB
HB=HA+hAB
大地水准面
6
仪器高程法（仪高法）
图2-3 望远镜
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望远镜的成像原理和放大率
放大率：望远镜内物象视线张角与实际物体视线张角的比 值 V＝β／α
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2 水准器
圆水准器
圆水准器：顶面内壁是球面的玻 璃短圆柱，只用于仪器的粗略整 平 半径：7 m± 分划圈：间隔2 mm的同心圆， 零点：分划圈的圆心 圆水准器轴线 L‘L’：圆水准器球 面过零点法线
第二章 水准测量
1
内容提要：
§2.1 §2.2 §2.3 §2.4 §2.5 §2.6 §2.7 水准测量原理 水准仪和水准尺 水准测量方法 水准仪的检验与校正 水准测量的误差及注意事项 自动安平水准仪 精密水准仪和水准尺
2
高程(高差)测量是测量最基本的三项工作之一。 高程测量根据所使用的仪器和测量方法可分 为：
（1）水准仪安置在离前、后视距离大致相等之处。
（2）为及时发现错误，通常采用“两次仪器高法”或 “双面尺 法”。
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2）测站检核
1、变动仪器高法：在同一测站上用不同的仪器高 测两次高差，相互比较进行检核。 变更仪器高度应大于10cm 顺序：后前前后
2、双面尺法：仪器高度不变，立在前视点和后视 点上的水准尺分别用黑面和红面各自读数，测得两 次高差，相互进行检核。 顺序：后前前后
脚螺旋作用：可使圆水准气泡居中，使望远镜 粗略整平。
气泡观察窗
照门
目镜
准星 物镜 物镜调焦 微动 微倾 制动
脚螺旋
照门 管水准 圆水准 校正螺丝 轴座
圆水准
气泡观察窗
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2 1 0 1 0 2
(a)
(b)
(c)
图 水准尺和尺垫
17
0 0
1 0
3 0 2
1 1
4
1 2
Hale Waihona Puke 51 36
1 4
脚螺旋
图
DS3型微倾式水准仪
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1.望远镜
图2-3是DS3水准仪望远镜的构造图，主要 由物镜1、目镜2、调焦透镜3和十字丝分划板4 所组成。 十字丝交叉点与物镜光心的连线，称为望 远镜的视准轴(图2-3中的C—C)。
1 3 6 5 4 4 C
C
2
1-物镜；2-目镜；3-调焦透镜；4-十字丝分划板；5-连 接螺钉；6-调焦螺旋
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实验一 水准仪的认识和使用
实验场地：楼下空地； 要求：每人独立架设仪器，完成粗平、瞄 准、精平、读数等操作，获得一组前视和 后视读数，求出高差。 注意：按照组号领取相应的仪器（2班组号顺延）；
成果当堂课打分后才可以归还仪器； 注意仪器安全，不离人，螺旋旋紧； 各组排成一条直线，才互不遮挡。
二、水准测量一般方法及计算
55
10" 3' 5 0.05
47
10" 3' 5 0.05
38
20" 8'
28
45" 8'
测微器
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一、水准仪的基本结构
（一）水准仪的基本结构 水准仪由 望远镜、 水准器 和基座 三部分组成。
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如图所示
气泡观察窗
照门 目镜 圆水准 气泡观察窗 准星 物镜 物镜调焦 微动 微倾 制动 照门 管水准 圆水准 校正螺丝 轴座
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2、粗略整平
圆水准器气泡居中 – 调整脚螺旋 – 分2步进行
气泡移动方向：左手大拇指移动方向 即气泡移动方向与左手大拇指移动方
向相同
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3、瞄准水准尺
目镜对光：旋动目镜对光螺旋，使镜中十字丝清晰，可用 白色板挡住物镜对光 粗略瞄准：目标点位上立水准尺，然后松开制动螺旋，用 照门和准星寻找目标并瞄准，固定制动螺旋 物镜对光：旋动物镜对光螺旋，使目标清晰，消除视差 精确瞄准：调整微动螺旋，使竖丝切水准尺的一条边
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35
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1）水准测量方法（外业）
前进方向
h3=+0.946 h4=+0.385 1.820 1.435 h5=+0.118 1.422 1.304
h1=-0.543 1.134 1.677
h2=+0.120
1.444 1.324
1.822
0.876
TP4 TP3
BMB
BMA
TP2 TP1
1 2 BM.A 1 2
4
3
BM.A
(c)
(a)
2 BM.A 1 3 BM.B 进行方向
(b)
高程已知点 高程待定点
图
水准路线
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1）闭合水准路线(closed leveling line) 由已知点BMA——已知点BMA
1
2
BMA
3 4
从理论上来说，闭合水准路线各段高差的代数 和应等于零，即
h
理
0
这是闭合水准路线应满足的检核条件，用来检 核闭合水准路线测量成果的正确性。 28
2）附合水准路线(annexed leveling line) 由已知点BMA——已知点BMB BMB
3
BMA
1
2
检核条件：
h
理
HB H A
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3）支水准路线(spur leveling line) 由已知点BMA——某一待定水准点2。
后视读 数 (mm) 1890 1992 前视 读数 (mm) 1145 1251 高差 (m) 正 0.745 0.741 负
BMA
测 录
平均高 差 (m) +0.743 高程 (m) 43.578
1
2
TP1 TP2
2515 2401
1413 1301
1.102 1.100
+1.101
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三、水准测量的成果计算（内业）
黑面尺（主尺）从零开始； 红面尺从4687mm或4787mm开始，称为零点差。
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尺垫：标记临时点位和放置水准尺的生铁 铸件
– 只是在转点上使用 – 防止点位下沉 – 标记临时点位（转点）
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§2.3 水准测量方法
一、水准仪的使用 步骤：粗平－瞄准－精平－读数
1、仪器安置 此过程只能由一个人操作 1) 松开三脚架的皮扣和架腿固定螺旋，提升仪器座至肩高 左右再旋紧固定螺旋（等长），打开三脚架稳定地置于 地面（土质松软时要踩紧） 2) 仪器箱稳定地置于地面，打开箱盖，取出固定螺旋，同 时双手取出仪器，平稳地置于三脚架的仪器座上，同时 用固定螺旋将仪器固定，旋紧螺旋的同时要求用另一支 手扶住仪器
1.435
h1=-0.543 1.134
0.876
TP4
BMB
1.677
BMA
hAB=h1+ h2++ hn =(a1-b1)+(a2-b2)++(an-bn)
hAB hi ai bi
i 1 i 1 i 1
32
n
n
n
转点—— 起着高程传递的作用。
在转点上有前后两个读数（既有前视读 数，又有后视读数） 在观测过程中，必须保持转点稳定不动
高差之差h-h5mm
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图形：水准测量实施与记录对照图
前进方向
1.820 1890 1992 1145 1251 1.822 2515 2401 1413 1301 TP3 TP2 TP1
日 期 天 气
测站 测点 BM.A TP1
1.435
1.422
1.304
BMB
0.876 TP4
表2-1 水准测量手簿 仪器型号 观 地 点 记
HA
水平视线
b a
Hi
h AB HB 平均海平面
hAB a b
图
水准测量原理
4
测点：立尺点，有点位标记 测站：安置仪器的点位 水平视线：仪器所在水准面处 在视线方向上的切线 后视读数 a ：水平视线在已 知点水准尺上的读数 – 后视距：仪器与已知点之 间距离 前视读数 b ：水平视线在未 知点水准尺上的读数 – 前视距：仪器与未知点之 间距离
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视差

概念：眼睛在目镜端上下移动时，十字丝与目标像有相对运动。 产生原因：目标像平面与十字丝平面不重合。 消除方法：反复交替调节物镜对光螺旋，直到眼睛上下移动读数 不变。
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4、精确整平 与读数
(a)
(b)
(c)
精平之后要立即读数 1) 精平：观察管水准器气泡符合窗口，用微倾螺旋调整使窗口 中两边气泡等长（“右目”），同时检查瞄准情况并及时调 整 2) 读数：从数字小往大的方向读，往小的数字凑整，米、分米 看尺面上的注记，厘米数尺面上的格数，毫米估读。 3) 检查：气泡是否仍然符合，否则重复精平与读数过程
水准测量 三角高程测量 气压高程测量