水准仪与水准尺水准仪
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
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
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
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。
水准仪的认识与使用详解
3.基座 基座主要由托板(又叫轴座)、连接螺旋和
脚螺旋组成。托板用来支撑仪器上部(望远镜 和水准器),连接螺旋用来连接仪器和三脚架,转 动脚螺旋可使圆水准气泡居中,从而粗略整平 仪器。
(二)水准尺和尺垫 1.水准尺
水准尺是水准测量的重要工具,其质地好坏直接影响水准测量的精度,因 此它是用不易变形并且干燥的优质木材或者玻璃钢制成的,要求尺长稳定,刻 划准确。水准尺常用的有塔尺和直尺两种。
从望远镜旁的气泡观察窗中,可以看到气泡两端的影像,当两半个 气泡的像错开时,表明气泡未居中;当两半个气泡像吻合时,则表示气 泡居中,见图2 -4(b)。这种具有棱镜装置的水准管称为符合水准器, 它不仅便于观察,同时可以提高气泡的居中精度。
(2)圆水准器:如图2-5所示,它是一个在密封的顶面 内磨成球面的玻璃圆盒,顶面中央刻有一个小圆圈,刻 有圆分划。通过分划圈的中心(即零点O)作球面的法 线,称为圆水准器轴。当气泡位于小圆圈中央时,圆水 准轴器处于铅垂位置,普通水准仪的圆水准器分划值一 般为8'/2mm。圆水准器安装在托板上,其轴线与仪器 的竖轴互相平行,所以当圆水准器气泡居中时,表示仪 器的坚轴已基本处于铅垂位置。由于圆水准器的精度 较低,它主要用于水准仪的粗略整平。
(一)视线自动安平的原理 如图2-10所示,当视线水平时,水平光线恰好与十字丝交点所在位置k'重合,读数正确
无误,如视线倾斜一个α 角,十字丝交点移动一段距离d 到达k 处,这时按十字丝交点k 读 数,显然有偏差。如果在望远镜内的恰当位置装置一个“补偿器”,使进入望远镜的水平 光线经过补偿器后偏转一个β 角,恰好通过十字丝交点k 读出的数仍然是正确的。由此 可知,补偿器的作用,是使水平光线发生偏转,而偏转角的大小正好能够补偿视线倾斜所引 起的读数偏差。
3水准测量的仪器和工具
水准测量的仪器和工具水准测量所使用的仪器为水准仪，辅助工具为水准尺和尺垫。
水准仪按其精度高低可分为D S05、D S1、D S3和D S10等四个等级（D、S分别为“大地测量”和“水准仪”）的汉语拼音的第一个字母；数字05、1、3、10表示该仪器的标称精度，是指用该仪器进行水准测量时，往返测1公里高差中数中误差，其单位是m m）；按结构可分为微倾式水准仪和自动安平式水准仪；按构造可分为光学水准仪和电子水准仪。
本章着重介绍D S3水准仪，简单介绍精密水准仪和电子水准仪。
一、D S3微倾式水准仪的构造根据水准测量的原理，水准仪的主要作用是提供一条水平视线，并能照准水准尺进行读数。
因此，水准仪主要由望远镜、水准器及基座三部分构成。
2-2所示是我国生产的D S3微倾式水准仪。
1、望远镜2-3是D S3微倾式水准仪望远镜的构造图，它主要由物镜1、目镜2、调焦透镜3和十字丝分划板4所组成。
物镜和目镜多采用复合透镜组，十字丝分划板上刻有两条互相垂直的长线，如2-3中的7，竖直的一条称为竖丝，横的较长那条称为中丝，是为了瞄准目标和读取读数用的。
在中丝的上下还对称地刻有两条与中丝对称的短横线，是用来测定距离的，称为视距丝。
十字丝分划板是由平板玻璃圆片制成的，平板玻璃片在分划板座上，分划板座由固定螺丝固定在望远镜筒上。
十字丝交点与物镜光心的连线，称为视准轴或视线（2-3）中的（C－C1）。
水准测量是在视准轴水平时，用十字丝的中丝截取水准尺上的读数。
2-4为望远镜成像原理图。
远处目标A B发出的光线经过物镜1及调焦透镜3折射后，在十字丝平面4上形成一个倒立而缩小的实像a b；通过目镜2的放大，成虚相aˊbˊ，十字丝同时也被放大。
从望远镜内所看到的目标影像的视角与肉眼直接观察该目标的视角之比，称为望远镜的放大率。
如2-4所示，从望远镜内看到目标的像所对的视角为β，用肉眼看目标所对的视角可近似地认为是a，故放大率V=β/a。
第五章水准测量
5.3.1 精密水准仪的构造特点
4.高灵敏的管水准器 高灵敏的管水准器 一般精密水准仪的管水准器的格值为10“/2mm。由于水准器的灵 敏度愈高，观测时要使水准器气泡迅速置中也就愈困难，为此，在 精密水准仪上必须有倾斜螺旋（又称微倾螺旋）的装置，借以可以 使视准轴与水准轴同时产生微量变化，从而使水准气泡较为容易地 精确置中以达到视准轴的精确整平。 5.高性能的补偿器装置 对于自动安平水准仪补偿元件的质量以及补偿器装置的精密度 都可以影响补偿器性能的可靠性。如果补偿器不能给出正确的补偿 量，或是补偿不足，或是补偿过量，都会影响精密水准测量观测成 果的精度。 我国水准仪系列按精度分类有S05型,S1型,S3型等。S是“水” 字的汉语拼音第一个字母,S后面的数字表示每公里往返平均高差的 偶然中误差的毫米数。 我国水准仪系列及基本技术参数列于下表。
在精密水准测量作业时， 水准标尺应竖立于特 在精密水准测量作业时， 制的具有一定重量的尺垫或尺桩上。 尺垫和尺 制的具有一定重量的尺垫或尺桩上。 桩的形状如图所示。 桩的形状如图所示。 所示
5.3.2 精密水准测量的误差来源及影响
1. 仪器误差 1) i角的误差影响 角的误差影响
δs =
1 i（ S 前 − S 后）
∆ = f ⋅α = β ⋅ S
也就是说，若满足上式条件，即能达到水平视线自动补偿的目的。 也就是说，若满足上式条件，即能达到水平视线自动补偿的目的。这就是自动 安平的原理。 安平的原理。 应用自动安平水准仪进行水准测量的作业步骤同一般水准仪的作业相同。 应用自动安平水准仪进行水准测量的作业步骤同一般水准仪的作业相同。
如果我们认为在观测的较短时间段内，由于受温度的影响， 如果我们认为在观测的较短时间段内，由于受温度的影响，i 角与时间 成比例地均匀变化， 成比例地均匀变化，则可以采取改变观测程序的方法在一定程度上来消除 或削弱这种误差对观测高差的影响。 两相邻测站Ⅰ 或削弱这种误差对观测高差的影响。两相邻测站Ⅰ，Ⅱ对于基本分划如 按下列① 程序观测， 按下列①，②，③，④程序观测，即 在测站Ⅰ 在测站Ⅰ上：①后视 在测站Ⅱ 在测站Ⅱ上：③前视 ②前视 前视 ④后视 后视
水准仪与水平仪区别
水准仪是根据水准测量原理测量地面点间高差的仪器。
水准仪是在17～18世纪发明了望远镜和水准器后出现的。
20世纪初，在制出内调焦望远镜和符合水准器的基础上生产出微倾水准仪。
20世纪50年代初出现了自动安平水准仪；60年代研制出激光水准仪；90年代出现电子水准仪或数字水准仪。
水平仪是一种测量小角度的常用量具。
在机械行业和仪表制造中，用于测量相对于水平位置的倾斜角、机床类设备导轨的平面度和直线度、设备安装的水平位置和垂直位置等。
按水平仪的外形不同可分为：框式水平仪和尺式水平仪两种；按水准器的固定方式又可分为：可调式水平仪和不可调式水平仪。
两者用于不同的领域，水准仪用于土建结构行业，测量基准用
水平仪用于机械制造，测量相对平整度用
土建专业有时也把水准仪叫水平仪。
容易混淆
大型设备容器的现场安装要用水准仪测量相对高程保证高度一致
水准仪通长是打标高的，通过目镜里十字丝读塔尺读书，通常用于施工建筑阶段。
水平仪跟水准仪有点类似，只是调平后，打开开关，会射出一道水平的激光到塔尺上，看塔尺上的激光读数，测底顶板抹灰后的平整度，速度快，用于分户验收。
两者都是通过塔尺读数测平整度。
阳光强烈的情况下，激光线会很难看清楚，所以在户外远距离使用几乎很难看清塔尺上激光线，通常用于户内。
第7讲水准测量与水准仪
§4-5 水准仪的检验与校正
一、水准仪应满足的条件 主要条件： 水准管轴LL∥视准轴CC 视准轴位置不因调焦而变 动 次要条件： 圆水准轴L’L’ ∥竖轴 VV 横丝要水平（即⊥VV）
V L' L C
L C
V
L'
二、圆水准器轴平行于仪器的竖轴的检验和校正
1、检验： 转动脚螺旋， 使圆水准器的气泡居中， 然后将仪器旋转180，如 果气泡仍居中，则说明满 足此条件，否则，需要校 正。 2、校正 ：旋转脚螺旋使 气泡向中心移动偏距的一 半，然后用校正针拨圆水 准器底下的三个校正螺丝 使气泡居中。在拨动各个 校正螺丝以前，应先松一 下松紧螺丝，校正完毕后 勿忘把松紧螺丝再旋紧。 此项检验和校正应反复进 行，直至满足条件为止。
5、经纬仪有哪些轴线？各轴线之间应满足哪些条件？ 为什么要满足这些条件？ 经纬仪主要轴线 水准管轴、竖轴 圆水准轴、横轴 视准轴 各轴线应满足的条件 圆水准轴∥竖轴 水准管轴⊥竖轴 视准轴⊥横轴 竖轴⊥横轴 C
H
L C V V L’ L’
H L
6、测量水平角时为什么要进行盘左、盘右观测？ 盘左盘右观测可以消除仪器误差中水平度盘偏心 差、视准轴误差和横轴误差对角度观测的影响；同时 可检核观测过程中有无错误。 7、何为竖直度盘指标差？在观测中如何抵消指标差？ 正常状态下视线水平时竖直度盘应为90°的整倍 数，但由于竖盘读数指标线偏离正确位置，使得视线 水平时竖盘读数大了或小了一个数值X，该偏离值即 为指标差； 盘左盘右观测取平均值消除指标差的影响。
4.温度对仪器的影响 温度会引起仪器的部件涨缩，从而可能引起视准轴的构件 （物镜，十字丝和调焦镜）相对位置的变化，或者引起视准轴 相对与水准管轴位置的变化。由于光学测量仪器是精密仪器， 不大的位移量可能使轴线产生几秒偏差，从而使测量结果的误 差增大。 不均匀的温度对仪器的性能影响尤其大。例如从前方或后方 日光照射水准管，就能使气泡“趋向太阳”---水准管轴的零位 置改变了。 温度的变化不仅引起大气折光的变化，而且当烈日照射水准 管时，由于水准管本身和管内液体温度升高，气泡向着温度高 的方向移动，影响仪器水平，产生气泡居中误差，观测时应注 意撑伞遮阳。
水准测量基础知识
一、测量仪器
水准测量所使用的仪器为水准仪，工具为水准尺和尺垫。 水准仪按其精度可分为DS05、DS1、DS2、DS3和DS10等五个
等级。建筑工程测量广泛使用DS3级水准仪。
根据水准测量的原理，水准仪 的主要作用是提供一条水平视 线，并能照准水准尺进行读数。
水准仪构成主要有望远镜、水 准器及基座三部分。
（读数为1373mm）
精平和读数虽是两项不同的操作步骤，但在水准测量的实施过程中， 却把两项操作视为一个整体;即精平后再读数，读数后还要检查管水
准气泡是否完全符合。只有这样，才能取得准确的读数。
水准路线布置 1.闭合水准路线 3.支水准路线
2.附合水准路线 4.结点水准网
水准测量施测
观测与记录
脚架长度不宜 超过自己的鼻
尖
水准仪使用步骤
二、粗略整平 粗平是借助圆水准器的气泡居中，使仪器竖轴大致铅垂，从而视准轴 粗略水平。
安装前注意将水准仪照准部的三个 角螺旋大致旋转在中间)。圆水准 泡所在的方向说明那个方向高，这 时只要将其中的一支脚架拿着（另 外两支不动）前后左右移动，直至 圆水准泡基本居中或者在圆水准泡
外界条件影响（设备下沉、 地球曲率、大气折光）
• 往返观测取平均 • 控制前后视点距离 • 选择良好气候观测 • 视线尽量高于地面
水准仪
水准尺
水准尺是水准测量时使用的标尺。其质量好坏直接影响水准测量 的精度。
水准尺一般分为塔尺和板尺。塔尺是可以伸缩的，一般塔尺长度 为3米（三节）、5米（五节）；板尺一般为2米。
尺垫是在转点放置水准尺 用的，它用生铁铸成，一 般为三角形，中央有一突 起的半球体，下方有三个 支脚。用时将支脚牢固地 插入土中，以防下沉，上 方突起的半球形顶点作为 竖立水准尺和标志转点之 用。
水准仪、经纬仪、垂准仪的操作及使用介绍
水准仪、经纬仪、垂准仪的操作及使用介绍第一部分：水准仪的操作及使用介绍水准仪：主要用于测量地面点的高程高程：指地面点到大地水准面(平均海水面）的铅垂距离水准测量原理原理：利用一条水平视线，借助水准尺，测定地面两点间的高差，从而由已知点的高程推算出未知点的高程。
（一）水准尺和尺垫1.水准尺按长度分：2m，3m，5m按构造分：直尺、折尺和塔尺（二）水准仪的操作水准仪的操作包括安置--粗平--瞄准--精平和读数等操作步骤。
1.安置水准仪脚架高度适中，稳固，架头大致水平。
2.粗平转动脚螺旋使圆水准器气泡居中：气泡移动方向与左手大拇指方向一致。
3.瞄准1)调目镜对光螺旋使十字丝清晰2)用物镜准星瞄准远处水准尺3)调物镜对光螺旋使目标清晰4)调水平微动螺旋使目标居中5)消除视差4.精平调微倾螺旋使符合气泡影像重合5.读数：通过物镜读取水准尺上的读数正像：从下往上读。
倒像：从上往下读。
中丝截取读数，估读至毫米。
二部分：经纬仪的操作及使用介绍一.要点介绍1.什么叫经纬仪？主要应用于观测水平角和竖直角，并通过观测得到的角度来推算、确定某一点的平面坐标和高程的仪器；在实践过程中，经纬仪最常应用于观测水平角。
2.什么叫水平角？空间相交的两条直线在水平面上的投影所构成的夹角.3.经纬仪需具有：①对中装置—使仪器中心与地面点位于同一铅垂线②置平装置—使仪器水平度盘水平，仪器竖轴竖直③转动装置—望远镜可以在水平和竖直方向转动④读数装置—读取测角读数（水平度盘为顺时针0°—360°刻划）二、经纬仪操作过程简介1、对中目的：使仪器纵轴与测站点位于同一铅垂线上。
1）垂球对中：垂球尖离约1—2mm，偏差大，移三脚架；偏差小，移仪器。
2）光学对中①初步对中②调对中小圆圈和地面点清晰③转脚螺旋，使地面点位于标志中心2、整平目的：使水平度盘处于水平。
即：使水准管气泡在两个相互垂直的方向上均居中.操作原则：气泡移动方向与左手大拇指移动方向一致。
施工现场常见三种测量仪器的使用方法(必须懂)
施工现场常见三种测量仪器的使用方法（必须懂）▲水准仪及其使用方法高程测量是测绘地形图的基本工作之一,另外大量的工程、建筑施工也必须量测地面高程,利用水准仪进行水准测量是精密测量高程的主要方法.一、水准仪器组合：1.望远镜2.调整手轮3.圆水准器4.微调手轮5.水平制动手轮6.管水准器7.水平微调手轮8.脚架二、操作要点：在未知两点间,摆开三脚架,从仪器箱取出水准仪安放在三脚架上,利用三个机座螺丝调平,使圆气泡居中,跟着调平管水准器.水平制动手轮是调平的,在水平镜内通过三角棱镜反射,水平重合,就是平水.将望远镜对准未知点（1）上的塔尺,再次调平管水平器重合,读出塔尺的读数（后视）,把望远镜旋转到未知点（2）的塔尺,调整管水平器,读出塔尺的读数（前视）,记到记录本上.计算公式：两点高差=后视－前视.三、校正方法：将仪器摆在两固定点中间,标出两点的水平线,称为a、b线,移动仪器到固定点一端,标出两点的水平线,称为a’、b’.计算如果a－b ≠a’－b’时,将望远镜横丝对准偏差一半的数值.用校针将水准仪的上下螺钉调整,使管水平泡吻合为止.重复以上做法,直到相等为止.四、水准仪的使用方法水准仪的使用包括：水准仪的安置、粗平、瞄准、精平、读数五个步骤.1.安置安置是将仪器安装在可以伸缩的三脚架上并置于两观测点之间.首先打开三脚架并使高度适中,用目估法使架头大致水平并检查脚架是否牢固,然后打开仪器箱,用连接螺旋将水准仪器连接在三脚架上.2.粗平粗平是使仪器的视线粗略水平,利用脚螺旋置园水准气泡居于园指标圈之中.具体方法用仪器练习.在整平过程中,气泡移动的方向与大姆指运动的方向一致.3.瞄准瞄准是用望远镜准确地瞄准目标.首先是把望远镜对向远处明亮的背景,转动目镜调焦螺旋,使十字丝最清晰.再松开固定螺旋,旋转望远镜,使照门和准星的连接对准水准尺,拧紧固定螺旋.最后转动物镜对光螺旋,使水准尺的清晰地落在十字丝平面上,再转动微动螺旋,使水准尺的像靠于十字竖丝的一侧.4.精平精平是使望远镜的视线精确水平.微倾水准仪,在水准管上部装有一组棱镜,可将水准管气泡两端,折射到镜管旁的符合水准观察窗内,若气泡居中时,气泡两端的象将符合成一抛物线型,说明视线水平.若气泡两端的象不相符合,说明视线不水平.这时可用右手转动微倾螺旋使气泡两端的象完全符合,仪器便可提供一条水平视线,以满足水准测量基本原理的要求.注意？气泡左半部份的移动方向,总与右手大拇指的方向不一致. 5.读数用十字丝,截读水准尺上的读数.现在的水准仪多是倒象望远镜,读数时应由上而下进行.先估读毫米级读数,后报出全部读数.注意,水准仪使用步骤一定要按上面顺序进行,不能颠倒,特别是读数前的符合水泡调整,一定要在读数前进行.五、水准仪的测量测定地面点高程的工作,称为高程测量.高程测量是测量的基本工作之一.高程测量按所使用的仪器和施测方法的不同,可以分为水准测量、三角高程测量、GPS高程测量和气压高程测量.水准测量是目前精度最高的一种高程测量方法,它广泛应用于国家高程控制测量、工程勘测和施工测量中.水准测量的原理是利用水准仪提供的水平视线,读取竖立于两个点上的水准尺上的读数,来测定两点间的高差,再根据已知点高程计算待定点高程.如下图所示,在地面上有A、B两点,已知A点的高程为HA、为求B点的高程HB,在A、B两点之间安骨水准仪,A、B两点亡各竖立一把水准尺,通过水准仪的望远镜读取水平视线分别在A、B 两点水准尺上截取的读数为a和b,可以求出A、B两点问的高差为：设水准测量的前进方向为A点至B点,则称A点为后视点,其水准尺读数a为后视读数；称B点为前视点,其水准尺读数b为前视读数.因此,两点间的高差等于：hAB=后视读数-前视读数若后视读数大于前视读数,则高差为正,表示B点比A点高,hAB>0；若后视读数小于前视读数,则高差为负,表示B点比A点低,hAB<0.如果A、B两点相距不远,且高差不大,则安置一次水准仪,就可以测得高差hAB.此时B点高程为：当架设一次水准仪需要测量多个前视点B1,B2,…,Bn的高程时,采用视线高程计算这些点的高程就非常方便.设水准仪对竖立在B1,B2,…,Bn点上的水准尺读数分别为b1,b2,…,bn时,则高程计算公式为：如果A、B两点相距较远或高差较大,安置一次仪器无法测得其高差时,就需要在两点间增设若干个作为传递高程的临时立尺点,称为转点(简称TP点),如图中的TP1,TP2,…点,并依次连续设站观测,设测得的各站高差为：六、保养与维修1．水准仪是精密的光学仪器,正确合理使用和保管对仪器精度和寿命有很大的作用；2．避免阳光直晒,不许可证随便拆卸仪器；3．每个微调都应轻轻转动,不要用力过大.镜片、光学片不准用手触片；4．仪器有故障,由熟悉仪器结构者或修理部修理；5．每次使用完后,应对仪器擦干净,保持干燥.▲经纬仪的使用方法一、经纬仪经纬仪是测量工作中的主要测角仪器.由望远镜、水平度盘、竖直度盘、水准器、基座等组成.测量时,将经纬仪安置在三脚架上,用垂球或光学对点器将仪器中心对准地面测站点上,用水准器将仪器定平,用望远镜瞄准测量目标,用水平度盘和竖直度盘测定水平角和竖直角.按精度分为精密经纬仪和普通经纬仪；按读数设备可分为光学经纬仪和游标经纬仪；按轴系构造分为复测经纬仪和方向经纬仪.此外,有可自动按编码穿孔记录度盘读数的编码度盘经纬仪；可连续自动瞄准空中目标的自动跟踪经纬仪；利用陀螺定向原理迅速独立测定地面点方位的陀螺经纬仪和激光经纬仪；具有经纬仪、子午仪和天顶仪三种作用的供天文观测的全能经纬仪；将摄影机与经纬仪结合一起供地面摄影测量用的摄影经纬仪等.DJ6经纬仪是一种广泛使用在地形测量、工程及矿山测量中的光学经纬仪.主要由水平度盘、照准部和基座三大部分组成.1、基座部分用于支撑基照准部,上有三个脚螺旋,其作用是整平仪器2、照准部照准部是经纬仪的主要部件,照准部部分的部件有水准管、光学对点器、支架、横轴、竖直度盘、望远镜、度盘读数系统等.3、度盘部分DJ6光学经纬仪度盘有水平度盘和垂直度盘,均由光学玻璃制成.水平度盘沿着全圆从0°～360°顺时针刻画,最小格值一般为1°或30′.二、经纬仪的安置方法1）三脚架调成等长并适合操作者身高,将仪器固定在三脚架上,使仪器基座面与三脚架上顶面平行.2）将仪器舞摆放在测站上,目估大致对中后,踩稳一条架脚,调好光学对中器目镜（看清十字丝）与物镜（看清测站点）,用双手各提一条架脚前后、左右摆动,眼观对中器使十字丝交点与测站点重合,放稳并踩实架脚.3）伸缩三脚架腿长整平圆水准器4）将水准管平行两定平螺旋,整平水准管.5）平转照准部90度,用第三个螺旋整平水准管.6）检查光学对中,若有少量偏差,可打开连接螺旋平移基座,使其精确对中,旋紧连接螺旋,再检查水准气泡居中.三、度盘读数方法光学经纬仪的读数系统包括水平和垂直度盘、测微装置、读数显微镜等几个部分.水平度盘和垂直度盘上的度盘刻划的最小格值一般为1°或30′,在读取不足一个格值的角值时,必须借助测微装置,DJ6级光学经纬仪的读数测微器装置有测微尺和平行玻璃测微器两种.（1）测微尺读数装置目前新产DJ6级光学经纬仪均采用这种装置.在读数显微镜的视场中设置一个带分划尺的分划板,度盘上的分划线经显微镜放大后成像于该分划板上,度盘最小格值（60′)的成像宽度正好等于分划板上分划尺1°分划间的长度,分划尺分60个小格,注记方向与度盘的相反,用这60个小格去量测度盘上不足一格的格值.量度时以零零分划线为指标线.（2）单平行玻璃板测微器读数装置单平行玻璃板测微器的主要部件有：单平行板玻璃、扇形分划尺和测微轮等.这种仪器度盘格值为30′,扇形分划尺上有90个小格,格值为30′/90=20″.测角时,当目标瞄准后转动测微轮,用双指标线夹住度盘分划线影像后读数.整度数根据被夹住的度盘分划线读出,不足整度数部分从测微分划尺读出.（3）读数显微镜光学经纬仪读数显微镜的作用是将读数成像放大,便于将度盘读数读出.（4）水准器光学经纬仪上有2～3个水准器,其作用是使处于工作状态的经纬仪垂直轴铅垂、水平度盘水平,水准器分管水准器和园水准器两种.*管水准器管水准器安装在照准部上,其作用是仪器精确整平.*圆水准器圆水准器用于粗略整平仪器.它的灵敏度低,其格值为8″／2mm.四、经纬仪的角度测量原理1.水平角的测量原理水平角是指过空间两条相交方向线所作的铅垂面间所夹的二面角,角值为0°～360°.空间两直线OA和OB相交于点O,将点A,O,B沿铅垂方向投影到水平面上,得相应的投影点A′,O′,B′,水平线O′A′和O′B′的夹角β就是过两方向线所作的铅垂面间的夹角,即水平角.水平角的大小与地面点的高程无关.测量角度的仪器在测量水平角时必须具备两个基本条件：（1）能给出一个水平放置的,且其中心能方便地与方向线交点置于同一铅垂线上的刻度园盘——水平度盘；（2）要有一个能瞄准远方目标的望远镜,且要能在水平面和竖直面内作全圆旋转,以便通过望远镜瞄准高低不同的目标A和B.图中水平角β为A和B两个方向读数之差：β=b-a 2.垂直角的测量原理垂直角是指在同一铅垂面内,某目标方向的视线与水平线间的夹角α,也称竖直角或高度角；垂直角的角值为0°～±90°.视线与铅垂线的夹角称为天顶距,天顶距z的角值范围为0°～180°.当视线在水平线以上时垂直角称为仰角,角值为正；视线在水平线以下时为俯角,角值为负,如图所示.由此可知测角仪器经纬仪还必须装有一个能铅垂放置的度盘——垂直度盘,或称竖盘.▲全站仪的使用方法一、全站仪简介全站仪,即全站型电子速测仪（Electronic Total Station）.是一种集光、机、电为一体的高技术测量仪器,是集水平角、垂直角、距离(斜距、平距)、高差测量功能于一体的测绘仪器系统.因其一次安置仪器就可完成该测站上全部测量工作,所以称之为全站仪.广泛用于地上大型建筑和地下隧道施工等精密工程测量或变形监测领域.全站仪是一种集光、机、电为一体的新型测角仪器,与光学经纬仪比较电子经纬仪将光学度盘换为光电扫描度盘,将人工光学测微读数代之以自动记录和显示读数,使测角操作简单化,且可避免读数误差的产生.电子经纬仪的自动记录、储存、计算功能,以及数据通讯功能,进一步提高了测量作业的自动化程度.全站仪与光学经纬仪区别在于度盘读数及显示系统,电子经纬仪的水平度盘和竖直度盘及其读数装置是分别采用两个相同的光栅度盘（或编码盘）和读数传感器进行角度测量的.根据测角精度可分为0.5″,1″,2″,3″,5″,10″等几个等级.二、全站仪的组成全站仪几乎可以用在所有的测量领域.电子全站仪由电源部分、测角系统、测距系统、数据处理部分、通讯接口、及显示屏、键盘等组成.同电子经纬仪、光学经纬仪相比,全站仪增加了许多特殊部件,因此而使得全站仪具有比其它测角、测距仪器更多的功能,使用也更方便.这些特殊部件构成了全站仪在结构方面独树一帜的特点.1．同轴望远镜全站仪的望远镜实现了视准轴、测距光波的发射、接收光轴同轴化.同轴化的基本原理是：在望远物镜与调焦透镜间设置分光棱镜系统,通过该系统实现望远镜的多功能,即既可瞄准目标,使之成像于十字丝分划板,进行角度测量.同时其测距部分的外光路系统又能使测距部分的光敏二极管发射的调制红外光在经物镜射向反光棱镜后,经同一路径反射回来,再经分光棱镜作用使回光被光电二极管接收；为测距需要在仪器内部另设一内光路系统,通过分光棱镜系统中的光导纤维将由光敏二极管发射的调制红外光传也送给光电二极管接收,进行而由内、外光路调制光的相位差间接计算光的传播时间,计算实测距离.同轴性使得望远镜一次瞄准即可实现同时测定水平角、垂直角和斜距等全部基本测量要素的测定功能.加之全站仪强大、便捷的数据处理功能,使全站仪使用极其方便.2．双轴自动补偿在仪器的检验校正中已介绍了双轴自动补偿原理,作业时若全站仪纵轴倾斜,会引起角度观测的误差,盘左、盘右观测值取中不能使之抵消.而全站仪特有的双轴（或单轴）倾斜自动补偿系统,可对纵轴的倾斜进行监测,并在度盘读数中对因纵轴倾斜造成的测角误差自动加以改正(某些全站仪纵轴最大倾斜可允许至±6'）,也可通过将由竖轴倾斜引起的角度误差,由微处理器自动按竖轴倾斜改正计算式计算,并加入度盘读数中加以改正,使度盘显示读数为正确值,即所谓纵轴倾斜自动补偿.双轴自动补偿的所采用的构造(现有水平,包括Topcon,Trimble):使用一水泡（该水泡不是从外部可以看到的,与检验校正中所描述的不是一个水泡）来标定绝对水平面,该水泡是中间填充液体,两端是气体.在水泡的上部两侧各放置一发光二极管,而在水泡的下部两侧各放置一光电管,用一接收发光二极管透过水泡发出的光.而后,通过运算电路比较两二极管获得的光的强度.当在初始位置,即绝对水平时,将运算值置零.当作业中全站仪器倾斜时,运算电路实时计算出光强的差值,从而换算成倾斜的位移,将此信息传达给控制系统,以决定自动补偿的值.自动补偿的方式初由微处理器计算后修正输出外,还有一种方式即通过步进马达驱动微型丝杆,把此轴方向上的偏移进行补正,从而使轴时刻保证绝对水平.3．键盘键盘是全站仪在测量时输入操作指令或数据的硬件,全站型仪器的键盘和显示屏均为双面式,便于正、倒镜作业时操作.4．存储器全站仪存储器的作用是将实时采集的测量数据存储起来,再根据需要传送到其它设备如计算机等中,供进一步的处理或利用,全站仪的存储器有内存储器和存储卡两种.全站仪内存储器相当于计算机的内存(RAM),存储卡是一种外存储媒体,又称PC卡,作用相当于计算机的磁盘.5．通讯接口全站仪可以通过BS—232C通讯接口和通讯电缆将内存中存储的数据输入计算机,或将计算机中的数据和信息经通讯电缆传输给全站仪,实现双向信息传输.三、全站仪的使用全站仪具有角度测量、距离(斜距、平距、高差)测量、三维坐标测量、导线测量、交会定点测量和放样测量等多种用途.内置专用软件后,功能还可进一步拓展.全站仪的基本操作与使用方法：1、水平角测量（1）按角度测量键,使全站仪处于角度测量模式,照准第一个目标A.（2）设置A方向的水平度盘读数为0°00′00〃.（3）照准第二个目标B,此时显示的水平度盘读数即为两方向间的水平夹角.2、距离测量（1）设置棱镜常数测距前须将棱镜常数输入仪器中,仪器会自动对所测距离进行改正.（2）设置大气改正值或气温、气压值光在大气中的传播速度会随大气的温度和气压而变化,15℃和760mmHg是仪器设置的一个标准值,此时的大气改正为0ppm.实测时,可输入温度和气压值,全站仪会自动计算大气改正值（也可直接输入大气改正值）,并对测距结果进行改正.（3）量仪器高、棱镜高并输入全站仪.（4）距离测量照准目标棱镜中心,按测距键,距离测量开始,测距完成时显示斜距、平距、高差.全站仪的测距模式有精测模式、跟踪模式、粗测模式三种.精测模式是最常用的测距模式,测量时间约2.5S,最小显示单位1mm；跟踪模式,常用于跟踪移动目标或放样时连续测距,最小显示一般为1cm,每次测距时间约0.3S；粗测模式,测量时间约0.7S,最小显示单位1cm或1mm.在距离测量或坐标测量时,可按测距模式（MODE）键选择不同的测距模式.应注意,有些型号的全站仪在距离测量时不能设定仪器高和棱镜高,显示的高差值是全站仪横轴中心与棱镜中心的高差.3、坐标测量（1）设定测站点的三维坐标.（2）设定后视点的坐标或设定后视方向的水平度盘读数为其方位角.当设定后视点的坐标时,全站仪会自动计算后视方向的方位角,并设定后视方向的水平度盘读数为其方位角.（3）设置棱镜常数.（4）设置大气改正值或气温、气压值.（5）量仪器高、棱镜高并输入全站仪.（6）照准目标棱镜,按坐标测量键,全站仪开始测距并计算显示测点的三维坐标.四、全站仪的数据通讯全站仪的的数据通讯是指全站仪与电子计算机之间进行的双向数据交换.全站仪与计算机之间的数据通讯的方式主要有两种,一种是利用全站仪配置的PCMCIA（personal computer memory card internation association）,个人计算机存储卡国际协会,简称PC卡,也称存储卡）卡进行数字通讯,特点是通用性强,各种电子产品间均可互换使用；另一种是利用全站仪的通讯接口,通过电缆进行数据传输.。
水准仪测量高差的操作步骤
水准仪测量高差的操作步骤
使用水准仪测量高差的操作步骤如下：
1. 安置水准仪：选择一个稳定、平坦的地面，并将水准仪放置在该位置上。
确保水准仪水平，可以使用水准仪上的水平调节螺旋进行微调。
2. 立尺：在需要测量高差的两点之间，选择一个合适的位置作为后视点，并在该点上立下水准尺。
然后在前视点上也立下水准尺。
3. 观测后视尺：将水准仪的望远镜对准后视点上的水准尺，通过目镜观察并调焦，使水准尺的刻度清晰可见。
记录下后视尺的读数。
4. 观测前视尺：将水准仪的望远镜对准前视点上的水准尺，同样通过目镜观察并调焦，使水准尺的刻度清晰可见。
记录下前视尺的读数。
5. 计算高差：根据后视尺和前视尺的读数，可以计算出两点之间的高差。
高差等于后视尺读数减去前视尺读数。
6. 重复测量：为了提高测量的准确性，可以进行多次测量，并取平均值作为最终的高差结果。
7. 测量其他点：如果需要测量多个点之间的高差，可以按照上述步骤在其他点上进行测量。
在进行水准仪测量高差时，要注意保持仪器的稳定和精确调平，以及正确读取水准尺的读数。
此外，还应注意测量环境的影响，如避免阳光直射和强风等因素对测量的干扰。
数字地形测量学课件第四章 水准测量与水准仪
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数字地形测量学 —— 教学课件
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§4.1 水准测量原理与方法
一、水准测量方法
当A、B两点相距较远，或高差较大时，仅安置一次仪器
便不能测得它们的高差，这时需要加设若干个临时的立尺点， 作为传递高程的过渡点，称为转点。
每安置一次仪器，称为一个测站，而1、2、3、···、n等点 即为转点。
hA1 a1 b1 h12 a2 b2
2、下标含义
hAB表示A点至B点的高差
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数字地形测量学 —— 教学课件
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§4.1 水准测量原理与方法
视线高法：
B点的高程也可以利用水准仪的视线高程hi（也称为仪器
高程）来计算。
Hi HA a
H B H A a b Hi b
当安置一次水准仪根据 一个已知高程的后视点， 需求出若干个未知点的 高程时，用上式计算较 为方便，此法称为视线 高法，它在建筑工程施 工中经常应用。
与若B 点已之知间A点的的高高差程hAHBA，，于求是未B点知的点高B的程高为程HHBB:。首先测出A点
H B H A (a b)
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数字地形测量学 —— 教学课件
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§4.1 水准测量原理与方法
注ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ事项：
1、高差符号 a>b，B点高于A点，hAB正 a<b，B点低于A点，hAB负
hAB hBA
当气泡居中时，圆水准轴就处 于铅垂位置。灵敏度较低，用于粗 略整平仪器，可使水准仪的纵轴大 致处于铅垂位置，便于用微倾螺旋 使水准管的气泡精确居中。
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数字地形测量学 —— 教学课件
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§4.2 光学水准仪
二、自动安平水准仪
自动安平水准仪上没有水准管和微倾螺旋，使用时只需 将水准仪上的圆水准器的气泡居中，在十字丝交点上读得 的便是视线水平时应该得到的读数。因此，使用这种自动 安平水准仪可以大大缩短水准测量的工作时间。同时由于 水准仪整置不当、地面有微小的震动或脚架的不规则下沉 等等造成的视线不水平，可以由补偿器迅速调整而得到正 确的读数。
水准仪及水准测量
1 水准仪及水准测量重点难点：水准测量的原理；内业数据处理。
教学方法：重点讲授第一、二、三、四、六、九节，第五、八节可略讲和自学。
第七节以渠道线路为主。
本章内容在课堂教学的基础上，结合演示课和实验课进行。
引子：基本观测元素：距离、角度、高差高程测量方法：①水准测量；②三角高程测量；③气压高程测量。
1.1 水准测量的原理A 原理：测高差，算高程。
B 方法：图C 概念：后视点（尺、读数），前视点（尺、读数） 高差h=后视读数a-前视读数bD 高程计算：1.高差法：b a H h H H A AB A B −+=+= 2.视线高法：b H b a H b a H H i A A B −=−+=−+=)( 问题：1.h AB >0, h AB =0, h AB <0,A,B哪点高？ 2. h AB 与h BA 的关系1.2 水准测量的仪器与工具 1.2.1 水准仪微倾水准仪：DS 05，DS 1，DS 3，DS 10，DS 20 自动安平水准仪：DSZ 31、构造：（仪器演示）（1）望远镜：A：组成B：成象原理（放大的倒（正）象）C：视准轴：物镜光心与十字丝交点的连线。
D：十字丝分划板（2）水准器：A：圆水准器：粗平；圆水准轴；分化值τ=4′，8′，10′B：长水准管：精平；水准管轴；分化值τ=20″，40″，60″， C：符合水准器：精平，提高观察精度。
（3）基座2、水准仪提供视线的基本原理（1） 水准管轴//视准轴（2） 气泡居中，水准管轴水平→视准轴水平1.2.2 水准尺1）作用：用于读数2）分类：直尺(3m)；折尺(4m)；塔尺(3-5m)(木质、铝合金) 3）刻划：最小刻划为0.5cm,1cm。
1.2.3 尺垫：防止尺子下沉，便于尺子转动1.3 水准仪的基本操作1、安置： 要求高度适中，架头大致水平2、粗平： 1）目的； 2）方法； 3）技巧3、照准： 1）目镜调焦；2）粗略照准：3）物镜调焦；4）精确照准：5）消除视差4、精平： 1）目的； 2）方法； 3）技巧5、读数： 1）方法 2）读后检查气泡精平。
水准仪及水准测量
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。
水准测量的仪器和工具
准星
目镜调焦螺旋
照门
目镜
物镜调焦螺旋
目镜调焦螺旋 视准轴 目镜 十字丝分划板 竖丝 十字丝分划板是刻有十字丝的透明玻璃板，由 横丝（水平丝）和竖丝（纵丝）组成，且相互垂直。 十字丝的作用是瞄准目标，横丝用于读取水准尺读 数。十字丝分划板上下两根短丝称为视距丝（分上 丝、下丝），用于测量距离。 物镜光心与十字丝交点的连线称为望远镜的视 准轴，即视线。 十字丝 横丝 物镜调焦螺旋 物镜
小结
构造的名称 水准仪 DS3级 微倾式水准仪 构造的操作 方法及作用 水准测量的 仪器和工具 水准尺 双面水准尺 读数
尺垫
课后练习
教材《建筑工程测量》P25 ： 2-4、水准仪上的圆水准器与符合水准 器各起什么作用？当圆水准器气泡居中时， 符合水准器的气泡是否也吻合？为什么？
• 本节课到处结束，请同 学们认真巩固本节课知 识，提前预习第二章第 三节水准仪的使用； • 观看录像水准仪的构造
尺垫仅在转点处竖立水准尺时使21小结水准测量的仪器和工具水准仪水准尺构造的名称构造的操作方法及作用ds微倾式水准仪双面水准尺22课后练习教材建筑工程测量p2524水准仪上的圆水准器与符合水准器各起什么作用
水准测量的 仪器和工具
辉县市职专 罗仕超
高程测量的方法有很多种， 其中，水准测量是高程测量中最 常用的方法。 水准测量所使用的仪器为水 准仪，工具有水准尺和尺垫。
DS3级微倾式水准仪
DS3级微倾式水准仪水准仪主要由望远镜、水准器 和基座三部分组成。 望远镜
水准器
基座
望远镜
望远镜由物镜、物镜调焦 螺旋、目镜、目镜调焦螺旋、 7 十字丝分划板等组成。望远镜 物镜 的作用是准确瞄准目标并在水 准尺上进行读数。 望远镜通过准星和照门可 以粗略瞄准目标。 物镜的作用是将目标在望 远镜内成像，转动物镜调焦螺 旋能使成像清晰。 目镜是一个放大镜，能将 物像和十字丝同时放大，转动 目镜调焦螺旋可使十字丝清晰。
水准仪的分类
水准仪的分类水准仪按结构可分为微倾水准仪、自动安平水准仪、激光水准仪和数字水准仪（电子水准仪）,按精度分为精密水准仪和普通水准仪。
水准仪的代号为DSν，“D"和“S”是“大地”和“水准仪"汉语拼音的第一个字母通常在书写时可省略字母“D"，“05”、“1”、“3”和“10”等数字表示仪器的精度，前两个为精密水准用于高等水准测量，后两个为普通水准仪用于一般工程测量和地形测量。
光学水准仪与数字水准仪的特点光学水准仪主要有基座和照准部两部分组成。
基座上有三个角螺旋，其作用是整平仪器。
照准部是水准仪的主要部件,主要由望远镜、水准器和控制螺旋组成,能绕水准仪竖轴在水平面内作全圈旋转。
数字水准仪是在自动安平水准仪的基础上发展起来的,竖轴水准仪是目前最先进的水准仪，配合专门的条码水准尺，通过仪器中内置的数字成像系统，自动获取水准尺的条码读数，不再需要人工读数。
这种仪器可大大降低测绘作业的劳动前度,避免人为的主观读数误差，提高测量精度和效率。
数字水准仪具有测量速度快、精度高、操作简单、读数直观，能自动计算高差、高程，自动记录数据，测量数据便于输入计算机和容易实现水准测量内外业一体化等诸多特点。
因此受到了广大用户的青睐。
数字水准仪和传统水准仪的异同（一）相同点数字水准仪具有与传统水准仪相同的光学、机械和补偿器结构；光学系统也是沿用光学水准仪的;水准标尺一面具有用于电子读数的条码，另一面具有传统水准标尺的E型分划;既可用于数字水准测量，也可用于传统水准测量,摩托化水准测量，形变监测和适当的工业测量。
（二）不同点1 、数字水准仪采用光电技术自动获取标尺读数,而光学水准仪则由观测员通过光学设备 ( 如目镜、光学测微器、十字丝分划板等）人工读出。
2 、数字水准仪由C C D传感器取代人眼。
3 、数字水准仪由C C D传感器获取几个条码确定仪器电子视准轴的位置，而光学水准仪借助十字丝分划线来确定视准轴的位置。
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水 准 仪 与 水 准 尺
水准测量的仪器和工具
水准仪：
提供一条水平视线，并能照准水准尺、读数
水准尺：用于读取刻度
一般使用黑红双面水准尺；尺底端常数为4.687、4.787；
水准尺一般成对使用，
倾斜视线
补 偿 器 f s
d K
f - 组合焦距 s - 补偿器到分
划板的距离
d f tan s tan
即：
- 倾斜视线
- 水平视线偏转角
f s
/ f / s n
n - 补偿系数
索佳B1C型自动安平水准仪
索佳B20型自动安平水准仪
水准仪结构
物镜调焦螺旋
目镜 准星 物镜
微倾螺旋
脚螺旋
左右微 动螺旋
水平制 动螺旋
2 1
4 11
3
6 7
5
9
10 8
1、望 远 镜
物镜
调焦透镜
十字丝分划板
目镜
2、水准器
是用以指示视线水平或竖轴是否竖直的装置。 长水准管 水准器 圆水准器 长水准管 水准轴
圆水准器
圆水准轴
圆水准器
圆水准器水准管轴
索佳C330型自动安平水准仪 GS1型铟钢尺
索佳SDL30数码水准仪
RAB码 水准尺
五、水准仪认识与实习（实验一 ） 实验目的
（1）了解DS3型水准仪的基本构造，认清主要部 件的名称、性能和作用。 （2）练习水准仪的正确安置、照准和读数。 方法和步骤： （1）安置仪器 （2）认识仪器部件 （3）粗略整平 （4）水准仪操作 （5）观测练习
尺垫：防止水准尺下沉和变位
顶端球面的切面放置水准尺
一、水准仪
为水准测量提供水平视线的仪 器。 常用的水准仪 精密水准仪 DS05 、 DS1
普通水准仪 DS3 、DS10
D——大地测量仪器； S——水准仪；
XX——精度。即：一公里往返测高差中数中误差（毫米）。
水准仪结构：
望远镜 DS3型 水准仪 基 座 水准器
B
A
∑h
HB=? ＨA
大地水准面
∑h ≠ hAB
B
A
hAB
HB=? ＨA
大地水准面
水准测量校核及精度
1、测站校核： 在一个测站上观测两次高差，两次高差不 符值应在允许范围内。 方法有变仪器高法和双面尺法。 2、线路校核： 把已知高程点和待测点布设成路线，线路 观测高差和理论高差不符值应在允许范围内。 线路方式主要有闭合水准路线 、附合水准 路线 、往返水准路线
观测的标尺
三、水准仪的使用
1. 安置：安置三脚架和水准仪 2. 粗平：使圆水准器气泡居中 3. 瞄准：粗瞄和精瞄 4. 精平：使长水准管气泡居中
5. 读数：用中丝读数
水准仪的使用
1. 安置：安置三脚架和水准仪
水准仪的使用
2、粗平：使圆水准器气泡居 中
3 3
1
2
1
2
水准仪的使用
3、照准：粗瞄、对光、精瞄和消除视 缺口差 准星
HA（已知）
hAB = a b HB= HA+ hAB
h1 a1 b1
h2 a2 b2
连续水准测量 h a b
h3 a3 b3
4 4
4
a2 a1 b1 h1
a3
b2
h2
过A点的水准面
a4
b3 h3
b4
B
h4
hAB
A
H1＝HA+h1 H2＝H1+h2 H3＝H2+h3 HB＝H3+h4 ＝ H2+h3+h4＝ H1+h2 +h3+h4 ＝ HA+h1+ h2 +h3+h4 ＝HA+ ∑h = HA+ (a1 － b1)+(a2 － b2 )+ … = HA+ ∑a－∑b
水准路线布设形式
闭合水准路线
单一水准路线
附合水准路线 支水准路线
水准网
高差闭合差：实测高差与其理论值之差应该为0，但由于测
量中不可避免带有误差，使得观测所得高差与理论高差不相等， 其差值称为高差闭合差.
水准路线布设形式
1. 附合水准路线
BM1 BM2
1
2
ƒh= h测 -（H终-H始)
水准路线布设形式
第二章
2.1 2.2 2.3 2.4 2.5 2.6 2.7
水准测量
水准测量原理 DS3水准仪及其操作 普通水准测量及成果整理 DS3水准仪的检验与校正 水准测量误差分析及注意事项 自动安平水准仪 精密水准仪简介
高程的概念
绝对高程
A B
HA
H A
H A, HB
HB
HB
hAB H B H A
相对高程
假定水准面
大地水准面
H A, HB
H hAB H B A
高差
H hAB H B H A H B A
2.1 水准测量的基本原 理 原理：是利用能提供水平视线的仪器，测定
地面点间的高差，从而推算高程的一种方法
a
B A hAB HB=？ 大地水准面Leabharlann b目镜 调节 螺旋
水平制 动螺旋
对光螺旋 水平微动螺旋
水准仪的使用
4、精平：使长水准管气泡居 中
微倾螺旋
水准仪的使用
5、读数：用中丝读 数
12
1.272
0.712
读数练习
12
1.197
0.726
四、DSZ3型自动安平水准仪
安置一“补偿器”实现自动安平的。
水准尺 物镜 水平光线 A A′ K′(十字丝交点）
H1＝HA+h1 H2＝H1+h2 H3＝H2+h3 HB＝H3+h4 ＝ H2+h3+h4＝ H1+h2 +h3+h4 ＝ HA+h1+ h2 +h3+h4 ＝HA+ ∑h = HA+ (a1 － b1)+(a2 － b2 )+ … = HA+ ∑a－∑b 而按照定义：hAB=HB-HA 即HB＝HA+hAB 所以有（☆）：
气泡
液体 圆水准器校正螺旋
圆 水 准 器 的 作 用 ： 粗 略 整 平
分划值：8′~30′/2mm
长 水 准 管
长水准管轴
长 水 准 管 的 作 用 ： 精 确 整 平
分划值：20″/2mm
符合水准器
二、水准尺
黑面起点 0.000和0.000米 红面起点
4.687和4.787米
实际的标尺
第二章
水准测量
2.1水准测量原理 2.2水准仪及其使用 2.3水准测量方法 2.4水准测量高程计算 2.5水准仪的检查和校正 2.6水准测量误差分析
水准测量——测出一系列的高程点。 基本概念：测站、转点
连续水准测量
HB=ＨA + hAB hAB= ∑h =h1+h2 + …
=(a1 － b1)+(a2 － b2 )+ … = ∑a－∑b