水准测量
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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
3-1 水准测量的原理
水准测量是利用一条水平视线，并 借助水准尺，测定地面两点间的高差， 这样就可由已知点的高程推算出未知 点的高程。如图所示，欲测定A、B两 点间的高差h，可在A、B两点上分别竖 立带有刻划的水准尺，并在A、B两点 之间安置一台能提供一条水平视线的 水准仪。根据水准仪的水平视线，在A 点尺上读数，设为a;在B点尺上读数， 设为b;则A、B两点间的高差为： hAB=a-b。
第三章 水准测量 h1=a1-b1 h2=a2-b2 …… hn=an-bn hAB=h1+h2+……+hn=∑h 可用下式进行高差计算正确性的检核： hAB=(a1-b1)+(a2-b2)+ ……+(an-bn)= ∑a-∑b 如果A为已知高程点，其高程为HＡ，则B点高 程为：HB=HA+hAB=HA+∑a-∑b
第三章 水准测量
3-1 3-2 3-3 3-4 3-5 3-6 水准测量原理 水准测量的仪器和工具 水准仪的使用 水准测量的外业 水准测量的内业 数字水准仪简介
复习思考题
第三章 水准测量
地面点的位置是用平面坐标和高程来确定的。测量地面上各点 高程的工作，称为高程测量。高程测量可分为水准测量、三角高程 测量和气压高程测量三类。
第三章 水准测量
第三章 水准测量
二、 水准路线闭合差的分配 当|fh|<|fh允|时，应对fh进行合理的分配。支水准 路线高差闭合差的分配方法是：把各段往返高差的绝对 值取平均值，并按往测方向取高差的正负号即可。 闭(附)合水准路线高差闭合差的分配，一般是按与 测站数成正比将闭合差反号分配到各测段高差中，或按 与路线的长度成正比分配闭合差。设第i测段的改正数为 vi，则根据上述法则，有：
水准测量
2.5影响水准测量的因素及注意事项
2-1水准测量的概述
一、高程测量概念 测定地面点高程的工作，称为高程测量(height measurement)。 B
H’B
A
h
H’A H’A
HB
O
二、高程测量方法
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(leveling)、 三角高程测量(trigonometric leveling)、 GPS高程测量(GPS leveling) 和气压高程测量(air pressure leveling)。 水准测量是目前精度较高的一种高程测量方法。
4、领取仪器的地点： 建工楼二楼227对面测绘工程实验室。领取仪器时间1 点30分，由薛树强全面负责仪器领取，次序123456班 （123456组），其他组在实验室外等待， 每组领取水准仪一台，脚架一个，水准尺两根，记录 本两页，铅笔自备。所测数据不能用象皮檫，测量不 允许涂改数据。测错划掉，从新测。 5、每个组5-6人，组长全面负责实习任务，并在实习 结束后给出本组每个人的实习成绩按10%给定。 6、实习中爱护仪器，损坏要赔偿。 7、指导教师郝玉亭，程景东，曹俊茹。
h2=+0.118
大地水准面
HB=?
两次仪器高法水准测量
观测程序: 后视尺黑面-前视尺黑面-前视尺 红面-后视尺红面 即: 黑 -黑 -红 -红 .
4、水准测量成果整理
1、计算高差闭合差和允许闭合差
附合路线
fh= ∑h 测－（H终 － H始）
闭合路线 fh= ∑h 测 支水准路线 fh= h 往+h 返
a
b
Hab
B
Ha
a
Hb
高程计算
已知A点的高程HA，求算B点高程HB。 第一种方法（利用高差直接计算B点高程HB）。 1、HB=HA+hab 此法适用于仪器在两点中间一次便测得高差。
3-水准测量
水平面
a D
D' b
b' h
大地水准面
R
D2 h=R(sec -1)= 2R
θ
基本原则
使前视、后视的距离保持大致相等，是水准测量的 基本原则，称为“中间法水准测量”。
基本原则
按照定义，两点间的高差是分别通过这两点的 水准面之间的铅垂距离。因此，从理论上讲，用水 准仪在水准尺上读数也应该根据通过仪器的水准面， 如上图所示，在A，B水准尺上的应有读数为 ， A，B两点的高差应为 其中 则 可见，若水准仪安置在前后视距大致相等的地点， 即 ，则 即此时按水平视线或按水准面测定高差已无区别。 同理
TP3
前进方向
1.水准测量的方法
1.水准测量的方法
h4=+0.385 h3=+0.946 h2=+0.120 1.444 1.324 1.822 0.876 TP4 1.820 1.435 h5=+0.118 1.422 1.304
h1=-0.543
BMB
1.134
1.677
BMA
TP2 TP1
TP3
●电子水准仪也称“数字水准仪” 具有自动安平功能。 自动显示水平视线读数和视距。 通过物镜获取水准尺图象，通过 仪器的处理系统，将图象信息转 换成数字显示。 能与计算机实现数据通讯。 基本避免了人为的观测误差（视 差、水准器精平误差、瞄准误差、 估读数误差。
电子水准仪简介：
要求竖丝 位于条码 带上
三.水准路线测量
§1-4.水准路线测量
1.水准测量的方法 2.水准路线 3.水准测量的检核 4.水准测量的主要技术要求
1.水准测量的方法
1.水准测量的方法
1.820 1.822 1.134 1.677 1.444 1.324 0.876
a D
D' b
b' h
大地水准面
R
D2 h=R(sec -1)= 2R
θ
基本原则
使前视、后视的距离保持大致相等，是水准测量的 基本原则，称为“中间法水准测量”。
基本原则
按照定义，两点间的高差是分别通过这两点的 水准面之间的铅垂距离。因此，从理论上讲，用水 准仪在水准尺上读数也应该根据通过仪器的水准面， 如上图所示，在A，B水准尺上的应有读数为 ， A，B两点的高差应为 其中 则 可见，若水准仪安置在前后视距大致相等的地点， 即 ，则 即此时按水平视线或按水准面测定高差已无区别。 同理
TP3
前进方向
1.水准测量的方法
1.水准测量的方法
h4=+0.385 h3=+0.946 h2=+0.120 1.444 1.324 1.822 0.876 TP4 1.820 1.435 h5=+0.118 1.422 1.304
h1=-0.543
BMB
1.134
1.677
BMA
TP2 TP1
TP3
●电子水准仪也称“数字水准仪” 具有自动安平功能。 自动显示水平视线读数和视距。 通过物镜获取水准尺图象，通过 仪器的处理系统，将图象信息转 换成数字显示。 能与计算机实现数据通讯。 基本避免了人为的观测误差（视 差、水准器精平误差、瞄准误差、 估读数误差。
电子水准仪简介：
要求竖丝 位于条码 带上
三.水准路线测量
§1-4.水准路线测量
1.水准测量的方法 2.水准路线 3.水准测量的检核 4.水准测量的主要技术要求
1.水准测量的方法
1.水准测量的方法
1.820 1.822 1.134 1.677 1.444 1.324 0.876
第5章 水准测量
S为路线往返测相邻两水 准点间的距离,以公里为 单位；L为符合路线或闭 合路线的长度，以公里为 单位。
3.判断闭合差是否超限： f h f h容许
4.闭合差的调整
通常规定，将h测加上改正数v之后，闭合差fh即应 被消除。
(h
测
v) h理 0
h
v f
观测高差的改正数与闭合差的符号相反。 第i测段的改正数vi 按下式计算：
第三节 水准测量的施测
三、水准测量的外业施测
2.观测结束后的计算与校核 高差部分
(3) (4) (16) h
黑
（ 8） （ 10 ） (3) K
(8) (7) (17) h
1 h中 （h黑 h红） 2
红
4） K- （7） （ 9） （
C
V
L′
C
L
L
V
L′
图中：CC—望远镜视准轴 LL—水准管水准轴 L′L′ —圆水准器水准轴 VV—仪器旋转轴
1.水准仪应满足的条件
（１）水准仪应满足的主要条件
Ａ．水准管的水准轴应与望远镜的视准轴平行
Ｂ．望远镜的视准轴不因调焦而变动位置
（２）水准仪应满足的次要条件 Ａ．圆水准器的水准轴应与仪器的旋转轴平行 Ｂ．十字丝的横丝应与仪器的旋转轴垂直
（2）检验方法 先用脚螺旋将圆水准器气泡居中，然后将仪器旋 转 180°，若气泡仍在居中位置，则表明此项条 件已得到满足；若气泡有了偏移，则表明条件没 有满足。
（3）校正 分别调动三个校正螺钉使气泡向居中位置移动偏离长
度的一半；如果操作完全准确，经过校正之后，水准 轴将与仪器旋转轴平行。如果此时用脚螺旋将仪器整
园林测量_第二章_水准测量
第二节 水准测量仪器及其使用
• 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。 • 水准仪按精度分为：DS05，DS1，DS3，DS10 • D和S分别为“大地测量”和“水准仪”的汉语拼 音的第一个字母；数字表示仪器的精度指标，即 每千米往返测高差平均值的中误差的毫米数。 • 园林测量中一般用DS3和DS10水准仪。 • 本节主要介绍用AL25A型自动安平水准仪配合水 准尺进行水准测量。
第三节 普通水准测量的方法
一、一个测站的水准测量工作 (一)测站水准测量工作 在水准测量中，把安置水准仪的位置称为测站。 1.安置仪器。尽量将仪器安置在两点中间，到两点距离大致相等。 2.粗略整平。 3.瞄准水准尺。 4.读数与记录。 5.高差与高程计算。 【例2-1】假设HA=178.572m，观测得a=1.860m， b=1.413m，求B点的高程HB。 解： hAB=a-b=1.860-1.413=0.447m HB=HA+hAB=178.572+0.447=179.019m
视差
• 当观测者的眼睛在目镜端上下微动时，十字丝与目标影像 有相对移动的现象称为视差。 • 产生的原因：目标的像与十字丝分划板不重合。 • 消除的办法：先把目镜调焦螺旋调好，使十字丝清晰；然 后反复调整物镜对光螺旋。
三、水准仪的使用
(四)精平与读数 • 精平时，转动微倾螺旋，使 符合水准气泡两个半边气泡 吻合在一起。 • 读数时，应读取十字丝横丝 与水准尺相交处的读数，并 从下向上，从小到大读 取，直接读米、分米、 厘米，估读到毫米。
二、复合水准测量
普通水准测量手簿
路线名称：BMA-BMB 仪器型号：DS3 日期：××年××月××月 天气：晴
测站
水准测量测量方法
水准测量测量方法
水准测量是一种地理测量方法，用于测量地面或建筑物的高程。
以下是一些常用的水准测量方法：
1.简单水准线法：这是最基本的水准测量方法。
在平坦的地面上，通过测量起点点和终点点之间的水平距离，然后用水平仪测量两点之间的高差。
反复测量多个点，得到一条水准线。
2.平面三角测量法：适用于地形较复杂的区域。
在水平基线两端设置两个三角形，然后用测距仪测量基线的长度和倾斜角度。
再通过三角形比例关系计算其他点的高程。
3.测高仪法：使用精确的测高仪，如水准仪或汽车测高仪。
在起点上设置一个已知高程的基准点，然后沿着线路测量各个点的高程。
这种方法适用于大范围的高程测量。
4.南北方法：适用于大范围的水准差测量。
在两个南北方向的点上分别安装两个水准仪，然后通过观测两个仪器上的读数，计算出水准差。
以上是常用的水准测量方法，具体的选择取决于具体的测量需求和地理条件。
第四章 水准测量
h1-h2≤±5mm时
1 h (h1 h2 ) 2
38
双面尺法记录、计算
水准尺读数(m)
测站 点号 A 后视 1.125 ① 5.911 TP.1
④
高差 ( h ) 前视
平均 高差
高 程（H） 10.000m
1
0.876 5.561
② ③
①--②
+0.249m
④--③
+0.350m --0.100 m
4.水准测量的等级
分一、二、三、四等（按精度要求、控制范围）
3
§ 4-1 水准测量原理
一、 水准测量的原理
要求：测量A、B两点间的高差h
思路： 在A，B上竖立标尺， 用水准仪构筑一条水平视线 该视线在两尺上截得读数a
和b则B比A高出
hAB=a-b 注：高差h有正有负
4
二、水准测量的方法
1.高差法
§ 4-2 水准测量的仪器和工具
•DS3意义
D:大地测量
S:水准仪 3:每公里往、返测得高差中数的偶然中 误差值
14
15
16
尚未符合
符合气泡符合
17
一、 水准仪的构造
由望远镜、水准器和基座构成
(一) 望远镜
竖 丝 横丝
上丝 下丝
望远镜的十字丝
18
(二)水准器
1、圆水准器 ①功能：用于仪器的粗略整平； ②水准器的零点: 圆形分划圈的 中心 ③分划值： 8′/2mm——10′/2mm来自27.954 28.371
1.256
∑5.656 －5.214 ＋0.442
0.575
∑1.335 －0.893 ＋0.442 ∑－0.893
27.796 27.796 －27.354 +0.442
1 h (h1 h2 ) 2
38
双面尺法记录、计算
水准尺读数(m)
测站 点号 A 后视 1.125 ① 5.911 TP.1
④
高差 ( h ) 前视
平均 高差
高 程（H） 10.000m
1
0.876 5.561
② ③
①--②
+0.249m
④--③
+0.350m --0.100 m
4.水准测量的等级
分一、二、三、四等（按精度要求、控制范围）
3
§ 4-1 水准测量原理
一、 水准测量的原理
要求：测量A、B两点间的高差h
思路： 在A，B上竖立标尺， 用水准仪构筑一条水平视线 该视线在两尺上截得读数a
和b则B比A高出
hAB=a-b 注：高差h有正有负
4
二、水准测量的方法
1.高差法
§ 4-2 水准测量的仪器和工具
•DS3意义
D:大地测量
S:水准仪 3:每公里往、返测得高差中数的偶然中 误差值
14
15
16
尚未符合
符合气泡符合
17
一、 水准仪的构造
由望远镜、水准器和基座构成
(一) 望远镜
竖 丝 横丝
上丝 下丝
望远镜的十字丝
18
(二)水准器
1、圆水准器 ①功能：用于仪器的粗略整平； ②水准器的零点: 圆形分划圈的 中心 ③分划值： 8′/2mm——10′/2mm来自27.954 28.371
1.256
∑5.656 －5.214 ＋0.442
0.575
∑1.335 －0.893 ＋0.442 ∑－0.893
27.796 27.796 －27.354 +0.442
水准测量原理与方法
国际化标准制定
积极参与国际水准测量标准的制 定，推动水准测量技术的国际交 流与合作。
持续创新与发展
鼓励技术创新和人才培养，推动 水准测量技术的持续发展，满足 社会经济发展的需求。
THANKS FOR WATCHING
感谢您的观看
采用光学测微器读取测量数据，精度较高，但速 度较慢，且需要经验丰富的操作员。
自动安平水准仪
利用自动安平补偿器确保测量精度，操作简便， 适合一般工程测量。
水准仪的构造
望远镜
用于瞄准水准标尺，具有调焦功能。
读数系统
包括光学测微器和读数设备，用于读取水准标尺上的测量数据。
基座
保证水准仪的稳定性和测量精度。
技术创新与改进
新型传感器技术
研发更精确、稳定、耐用的传感器，提高水准测量的 可靠性和精度。
数据处理与分析技术
利用机器学习、深度学习等技术，提高数据处理和分 析的自动化程度，挖掘更多有价值的信息。
通信与传输技术
提升数据传输速度和稳定性，实现实时传输和远程监 控。
展望未来发展前景
广泛应用领域
水准测量技术在城市规划、土地 调查、资源开发、环境保护等领 域具有广泛应用前景。
脚螺旋
调节水准仪的水平和垂直方向。
水准仪的使用方法
粗平
调节脚螺旋，使水准仪大致水 平。
读数
根据读数系统读取水准标尺上 的测量数据，并进行记录。
安置仪器
选择合适的位置，将水准仪安 置在三脚架上，并确保稳定。
瞄准水准标尺
使用望远镜瞄准水准标尺，根 据光线条件调焦，使标尺清晰。
转移仪器
完成一个点的测量后，需要将 水准仪转移到下一个点，重复 以上步骤。
06 水准测量的未来发展与展 望
测量学-第二章 水准测量
尺垫：半球形顶部用来竖立水准尺，并标志转点 位置。
水准仪的使用
安置——粗平——瞄准——精平——读数
安置：安置三脚架，放置水准仪 粗平：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。 瞄准：瞄准水准尺，转动目镜对光螺旋，使十字丝清晰 。 转动物镜对光螺旋进行对光，使目标清晰 精平：调节微倾螺旋，使气泡两端的像吻合，使水准仪 的视准轴精确水平 读数：十字丝的中丝在尺上读数
( a 1.103m, b 1.431m)
计算B点高程
Hi H A a 1.235 m 1.103m 2.338 m H B Hi b 2.338 m 1.431m 0.907 m
2.3 水准测量的仪器及使用
– 水准测量使用的仪器：水准仪 – 水准测量使用的工具包括：水准尺、尺垫、三
-0313 +0102 -0715
4.2 水准路线检核
高差闭合差
对于水准路线，由于测量误差的存在，实测高差之和不 等于理论值（真值），两者之差称作高差闭合差
高差真值之和 h理 H BMB H BMA 实测高差之和 h测 H BMB H BMA
高差闭合差 fh h测 h理
4.2 水准路线检核
脚架
水准仪的类型
– 水准仪按其构造分为：光学水准仪、自动安平水准仪 和数字水准仪
– 水准仪按其所能达到的精度分为：DS05、DS1、DS3 、DS10、DS20等5种等级。
“D”和“S”表示中文“大地”和“水准仪” ，通常在书写时可省 略字母“D”， “05”、“1”、“3”及“10”等数字表示该类仪器的精度。每公里 高差中误差
1.304
BMB
1.134
BMA
1.677 1.444 1.324
水准测量
望远镜 物镜
微倾螺旋
望远镜制 动螺旋 望远镜微
基座底板
动螺旋
DS3微倾式水准仪
DS3主要由望远镜、水准器及基座 三部分组成。
1、望远镜(telescope)
物镜 目镜 对光透镜 十字丝（上、中、下丝）
——精确瞄准远处目标并对水准尺进行读数。
目镜的作用：放大，人眼经过目镜，可以看 到目标的小实像与十字丝一起放大了的虚像。 十字丝的作用：提供照准目标的标准。玻璃 片上的上、下短丝称为视距丝。水准测量就 是当视线水平时，用中间横丝截取水准尺读 数。 视准轴：十字丝中央交点和物镜光心的连线 （水准仪四条轴线之一） 竖轴：望远镜底部与基座相连的轴的中心线。 （水准仪四条轴线之一）
（四）精确整平
1、方法：如图所示，调节微倾螺旋，使水准 管气泡成像抛物线符合。 2、每次读数之前都要重新使气泡符合。 3、说明：自动安平水准仪（compensator level），不需进行精平。
（五）读数
精平后，用十字丝的中丝在水准尺上读数。
1．方法：米、分米看尺面上的注记，厘米数
尺面上的格数，毫米估读。
BMB
BMA
注意： （1）起始点只有后视读 数，结束点只有前视读 数，中间点既有后视读 数又有前视读数。 （2） ， 只表明计算无误，不表 明观测和记录无误。
四.水准测量成果整理步骤
（一）计算高差闭合差(closing error)
公式： f h h测 h理
故对于闭合水准路线，有：
f h h测 h理 h测
图形：水准路线布设形式
1.闭合水准路线
1 2
3.支水准路线
1
2
BM
3
BM
4
BMB
微倾螺旋
望远镜制 动螺旋 望远镜微
基座底板
动螺旋
DS3微倾式水准仪
DS3主要由望远镜、水准器及基座 三部分组成。
1、望远镜(telescope)
物镜 目镜 对光透镜 十字丝（上、中、下丝）
——精确瞄准远处目标并对水准尺进行读数。
目镜的作用：放大，人眼经过目镜，可以看 到目标的小实像与十字丝一起放大了的虚像。 十字丝的作用：提供照准目标的标准。玻璃 片上的上、下短丝称为视距丝。水准测量就 是当视线水平时，用中间横丝截取水准尺读 数。 视准轴：十字丝中央交点和物镜光心的连线 （水准仪四条轴线之一） 竖轴：望远镜底部与基座相连的轴的中心线。 （水准仪四条轴线之一）
（四）精确整平
1、方法：如图所示，调节微倾螺旋，使水准 管气泡成像抛物线符合。 2、每次读数之前都要重新使气泡符合。 3、说明：自动安平水准仪（compensator level），不需进行精平。
（五）读数
精平后，用十字丝的中丝在水准尺上读数。
1．方法：米、分米看尺面上的注记，厘米数
尺面上的格数，毫米估读。
BMB
BMA
注意： （1）起始点只有后视读 数，结束点只有前视读 数，中间点既有后视读 数又有前视读数。 （2） ， 只表明计算无误，不表 明观测和记录无误。
四.水准测量成果整理步骤
（一）计算高差闭合差(closing error)
公式： f h h测 h理
故对于闭合水准路线，有：
f h h测 h理 h测
图形：水准路线布设形式
1.闭合水准路线
1 2
3.支水准路线
1
2
BM
3
BM
4
BMB
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
水准测量
前视读数 后视读数
a B
b
Hi HA A
hAB
HB
大地水准面（视为平面）
水准测量推算方向
高差法 仪器高法
hab a b
Hi H A a
H B H A hab
H B Hi b
水准仪安置在距A、B两点距离大致相等的地方；
A、B两点立水准尺； 利用水准仪提供的水平视线 在A尺上的读数 a—称为后视读数， 在B尺上的读数 b—称为前视读数。 由图得 a hAB b ∴ hAB a b
水准管 圆水准器 圆水准器校正螺钉
二.水准仪的构造
主要组成：望远镜、水准器、支架、基座
1.望远镜 形成视线，放大
①物镜、目镜、十字丝分划板
②视准轴（CC）——十字丝交点与物镜 光心的连线。 ③物镜对光螺旋——看清目标
④目镜对光螺旋——看清十字丝
⑤照门、准星——粗找目标
⑥竖轴（VV）
⑦水平制动、微动螺旋
补2
观测顺序与方法：
1. 选ZD1,测第一站，
2. 计算高差：h1=a1-b1=0.612m
3. 用同样方法，测第二站
4. 计算高差：h2=a2-b2=0.935m
5. 以此类推 6. 计算：hAB和HB hAB=Σh=h1+……+hn=1.634m
例题1
水准测量手簿
水准尺读数 高差（m）
测 站
3. 十字丝的横丝 ⊥ 竖轴V V
一. L′L′∥VV检校
若不平行其夹角为α
（一）检验
1．用脚螺旋使圆水准器气泡居中
2．望远镜旋转180度
若气泡仍居中，则L′L′∥VV；
若气泡不居中，L′L′偏离2α 。
建筑工程测量(水准测量)
1.431
+0.233
1.672
2.074
-0.402
计算检核
Σ
6.406 5.998
∑a－∑b＝0.408
0.408
0.408
123.446
123.854
水 准 测 量 手 簿
已知
（一）、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： 如上表所示：
二、成果检核
水准测量时，一般将已知水准点和待 测水准点组成一条水准路线； 计算检核只能发现每页计算是否有误； 在水准测量的施测过程中,测站检核只能检核 一个测站上是否存在错误或误 差是否超限； 对一条水准路线来讲必须进行成果检核。
在一般的工程测量中，水准路线布设形式主要有以下三种形式：
A
TP1
TP2
TP3
2.142
B
1.258
0.928
1.235
1.672
2.074
Ⅰ
Ⅱ
Ⅳ
Ⅲ
HA=123.446m
HB
大 地 水 准 面
前进方向
Ⅳ
Ⅲ
Ⅱ
Ⅰ
ATP1
TP1TP2
TP2TP3
TP3 B
2.142
1.258
+0.884
0.928
1.235
-0.307
1.664
（2）从仪器箱中取出水准仪，用连接螺旋将水准仪固定在三脚架架头上。
二、粗略整平
通过调节脚螺旋使圆水准器气泡居中。
三、瞄准水准尺
（1）目镜调焦 转动目镜对光螺旋，使十字丝成像清晰。
（2）初步瞄准 通过望远镜筒上方的照门和准星瞄准水准尺，旋紧制动螺旋。
1．附合水准路线
+0.233
1.672
2.074
-0.402
计算检核
Σ
6.406 5.998
∑a－∑b＝0.408
0.408
0.408
123.446
123.854
水 准 测 量 手 簿
已知
（一）、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： 如上表所示：
二、成果检核
水准测量时，一般将已知水准点和待 测水准点组成一条水准路线； 计算检核只能发现每页计算是否有误； 在水准测量的施测过程中,测站检核只能检核 一个测站上是否存在错误或误 差是否超限； 对一条水准路线来讲必须进行成果检核。
在一般的工程测量中，水准路线布设形式主要有以下三种形式：
A
TP1
TP2
TP3
2.142
B
1.258
0.928
1.235
1.672
2.074
Ⅰ
Ⅱ
Ⅳ
Ⅲ
HA=123.446m
HB
大 地 水 准 面
前进方向
Ⅳ
Ⅲ
Ⅱ
Ⅰ
ATP1
TP1TP2
TP2TP3
TP3 B
2.142
1.258
+0.884
0.928
1.235
-0.307
1.664
（2）从仪器箱中取出水准仪，用连接螺旋将水准仪固定在三脚架架头上。
二、粗略整平
通过调节脚螺旋使圆水准器气泡居中。
三、瞄准水准尺
（1）目镜调焦 转动目镜对光螺旋，使十字丝成像清晰。
（2）初步瞄准 通过望远镜筒上方的照门和准星瞄准水准尺，旋紧制动螺旋。
1．附合水准路线
第二章 水准测量
（1）望远镜
视准轴CC：十字丝交点与物镜中心的连线
目镜及目镜调焦 放大率一般为25~30倍
能够看清远近不同
作 的物体； 用 能够精确照准目标
在标尺上精确读数
【物镜＋对光透镜】：将照准目标成像在十字丝面上，
成 形成一个倒立缩小的实像。 像 【目镜】：将物镜所成的实像连同十字丝的影像放大成虚像。
目标影像不在十字丝平面上，当眼睛在目镜端上下微微移 动时，若发现十字丝与目标影像有相对运动，存在视差现象。
【产生视差原因】
目标的像平面与十字丝平面不重合。
【视差消除方法】
仔细进行目镜、物镜调焦。
4. 精平
使水准管气泡居中，视准轴精确水平 【操作方法】
转动微倾螺旋
符合水准器 放大镜
目镜
如果仪器用符合水准器，使气泡两端的影像吻合。 如果使用普通的水准管，则气泡居中。
二、水准尺
提供刻划
L
图
L 返回
三、尺垫
防止水准尺下沉和点位移动
1、水准仪的等级
D—大地测
量仪器
水准仪系 列型号
每km往返 测高差中数 偶然中误差
DS05
≤0.5mm
DS1
≤1mm
DS3
≤3mm
DS10
≤10mm
S—水准仪
数字 —仪 主要用途 国家一等 国家二等 国家三、四 一般工程 器的精度， 水准测量 水准测量 等水准测量 水准测量 即每公里往、 地震监测 其他精密 一般工程水 水准测量 准测量 返测得高差 中数的中误 差（mm） 工程测量中广泛使用的是DS3级水准仪。
粗平的操作方法示意图
3 3 3
1
a
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
水准测量
HP4 =（ HTP1 +a2）- C4； 2021/4/12
HTP2= （HTP1+a2）- b2； 13
§1-3 水准测量的仪器及其使用
一、水准仪的种类
• 1、光学水准仪：
• 微倾式水准仪 ：用水准管来获得水平视线；
• 自动安平水准仪：用补偿器来获得水平视线。
• 2、电子水准仪
二、水准仪按仪器精度分：DS0.5、DS1、DS3、DS10、DS20五 个等级。D、S分别是“大地”和“水准仪”汉语拼音的第一个字 母，数字0.5 、1 、3 、10 、20表示该仪器的精度（每公里往、 返水准测量误差/毫米）
2021/4/12
32
测
点
BMA TP1 TP2 TP3 TP4 BMB TP5 TP6 TP7 TP8 BMA Σ
后视 1.339 1.418 1.519 1.242 1.267 0.896 1.369 1.064 1.144 1.408
12.666
水准测量记录手簿（记录、计算）
水准尺读数（m）
2021/4/12
10
在转点上先有前视读数后有后视读数。假设A点高程已知为HA，各 测站测得的高差为hn，则有：
h1 a1 b1
h2 a2 b2
hn an bn
hAB h a b
hAB为A、B两点间测得的高差， 则：未知点B的高程为： H B H A hAB
高差的计算检核：∑a－∑b=∑hAB
致铅直，从而使视准轴粗略水平。
• 气泡的移动方向：与左手大拇指（右手的食指）运动的方向 一致
操作：如图所示（脚螺旋顺时针转动该端升高，逆时针转动 该端降低，气泡移向高处）
2021/4/12
23
水准测量哪些方法
水准测量哪些方法
水准测量是指测定水平面的高度差的过程，主要有以下几种方法：
1. 光学水准测量：利用光学仪器测量水平线高差，常用的仪器有水准仪、自动水准仪和全站仪等。
2. 高程水准测量：通过比较不同点的高程差，确定高程控制点的位置。
常用的方法有闭合水准测量和开放水准测量。
3. 大地水准测量：测量地球表面任意两点之间的高程差，用于确定大地水准面。
常用的方法有大地水准测量和高程变换。
4. 大气压力水准测量：通过测量大气压力的变化来计算地面的高程差。
该方法常用于测定小范围内的高程差，如建筑物内部的高程测量。
5. GPS测量：利用全球卫星定位系统（GPS）接收器接收卫星信号，通过计算卫星与接收器之间的距离来确定点的位置和高程。
6. 气泡水准仪：通过气泡的位置来判断水平线的高低，并进行高程测量。
这是一种简单的水准测量方法，常用于室内小范围的高程调整。
7. 水平仪：通过测定气泡在液体中的位置来判断水平线的高低。
这种方法简单
易行，常用于室内装修和家具调整等小范围的高程测量。
以上是常用的水准测量方法，根据实际需求和测量精度的要求，可以选择合适的方法进行水平测量。
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图2-14 十字丝中丝垂直于竖轴的检验
学习单元 1
“
三、水准测量原理与水准仪的检验与校正
（2）校正。
旋下十字丝分划板护罩［下图(a)］，用
螺钉旋具松开四个压环螺钉［下图(b)］，按 中丝倾斜的反方向转动十字丝组件，再进行检 验。如果M点始终在中丝上移动，表明中丝已 经水平，最后拧紧四个压环螺钉即可。
TEXT
学习单元 2
掌握水准测量方法
学习单元 2
“
一、水准点
为统一全国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
高程标志，这些点称为水准点(benchmark，
BM)。在国家高程系统中，按精度要求将测定
的水准点分别称为一、二、三、四等水准点。
学习单元 2
“
一、水准点
（一）水准点标石埋设
学习单元 2
“
二、水准路线
（二）附合水准路线
如图2-28(b)所示，从一个已知水准点出
发，沿路线上各待测高程的点进行水准测量，
最后附合到另一个已知水准点上，这种水准路
线称为附合水准路线。
学习单元 2
“
二、水准路线
（三）支水准路线
如图2-28(c)所示，从已知水准点出发，
沿待定水准点1，2„进行水准测量，其路线既
再旋转脚螺旋使气泡居中，此时竖轴处于竖直
位置，如上图d所示。此项工作须反复进行，
直到仪器旋转至任何位置圆水准器气泡皆居中
为止。
学习单元 1
“
三、水准测量原理与水准仪的检验与校正
学习单元 1
“
三、水准测量原理与水准仪的检验与校正
2.十字丝中丝垂直于竖轴的检验和校正
（1）检验。
安置仪器后，先将中丝一端对准一个
根据水准仪在两点竖立的水准尺上的读数，先
求得两点之间的高差，然后根据已知点的高程，
推算出未知点的高程。
学习单元 1
“
三、水准测量原理与水准仪的检验与校正
学习单元 1
“
三、水准测量原理与水准仪的检验与校正
如图2-9所示，地面上有A、B两点，设A点
为已知点，其高程为HA；B点为未知点，其高
程HB待测。 在A、B两点之间安置一台水准仪， 并在A、B两点上分别铅直竖立水准尺。
学习单元 1
“
一、水准仪构造
学习单元 1
“
一、水准仪构造
当圆水准器气泡居中时，圆水准器轴处于
竖直位置；当气泡不居中，气泡偏移零点2 mm
时轴线所倾斜的角度值，称为圆水准器的分划 值τ ′。τ ′一般为8′～10′。圆水准器的 τ ′值大于管水准器的τ ′值，它通常用于粗 略整平仪器。
学习单元 1
学习单元 1
“
三、水准测量原理与水准仪的检验与校正
学习单元 1
“
三、水准测量原理与水准仪的检验与校正
3.水准管轴平行于视准轴的检验和校正
（1）检验。
如果水准管轴与视准轴不平行，会出现一 个交角i，由于i角的影响产生的读数误差称为 i角误差，此项检验也称i角检验。具体检验方 法为：
学习单元 1
“
出A、具体观测程序如下：
学习单元 2
“
三、外业观测
1.在A点前方适当位置，选择转点T1，放
上尺垫，在A、T1点上分别立水准尺。在距A和
T1大致相等的1处安置水准仪，调节圆水准器， 使水准仪粗平。 2.照准后视点A上水准尺，精确整平、读 取a1。
学习单元 2
学习单元 2
“
序 号 1
四、水准测量误差及注意事项
“
三、外业观测
3.旋转望远镜，照准前视点T1上水准尺，
精平、读取b1，记入1点前视读数栏内。
4.计算A至T1点高差h1，记入测站1的高差 栏内。至此完成第一个测站的观测。 5.在1点前方适当位置选择转点T2，放上 尺垫，将A点水准尺移至T2点，
学习单元 2
“
三、外业观测
T1点水准尺不动，将水准仪由1处移至距T1和
“+”或“- ”号表示。当高差为正值时，说明
前视点比后视点高；
学习单元 1
“
三、水准测量原理与水准仪的检验与校正
当高差为负值时，说明前视点比后视点低。在
计算高程时，高差值须带符号一起进行运算。
B点的高程HB可由下式求得：
HB=HA+HAB=HA+（a+b）
学习单元 1
“
三、水准测量原理与水准仪的检验与校正
数产生的误差都相等。因此计算出的高差hAB 不受i角误差影响，即为了提高高差的观测精 度，可采用两次仪器高差法。当两次高差之差 不大于3 mm时，取平均值作为观测成果。
学习单元 1
“
三、水准测量原理与水准仪的检验与校正
3）将水准仪移到一个立尺点的附近，仪器与近
尺的视距应稍大于仪器的最短视距，如图216(b)所示。测量A、B两点高差，读数，则水准
弧的中点O称为水准管的零点，过零点的圆弧
切线LL1 称为水准管轴。如果气泡中心位于零 点，则水准管轴LL1处于水平状态，此时称气 泡居中。
学习单元 1
“
一、水准仪构造
学习单元 1
“
一、水准仪构造
2.圆水准器
圆水准器由玻璃圆柱管制成，其顶面内壁
为磨成一定半径R的球面，中央刻有小圆圈， 其圆心O为圆水准器的零点，过零点O的球面法 线为圆水准器轴，如图2-6所示。
T2点大致相等的2处。将水准仪粗平后，按
(2)～(4)所述步骤和方法，观测并计算出T1至 T2点高差h2。以此类推，连续设站，直至测出 最后一个转点至待定点B之间的高差。
学习单元 2
“
三、外业观测
（二）测站检核
外业观测结束后，为了保证观测高差正确
无误，必须对每测站的观测高差进行检核，这
种检核称为测站检核。
尺垫时一定要将三个支脚牢固地踩入土中，以 防止水准标尺下沉和尺点变动。
学习单元 1
“
二、水准尺和尺垫
水准标尺立在半圆的顶端上，这样才能保证水
准尺在转动时尺底和高程不变。
学习单元 1
“
二、水准尺和尺垫
学习单元 1
“
三、水准测量原理与水准仪的检验与校正
（一）水准测量原理
水准测量是利用水准仪提供的水平视线，
A、B两点，在A、B两点放尺垫或打木桩。用皮
尺丈量出AB的中点C，如图2-16(a)所示。
学习单元 1
“
三、水准测量原理与水准仪的检验与校正
图2-16 水准管轴平行于视准轴的检验
学习单元 1
“
三、水准测量原理与水准仪的检验与校正
2）将水准仪安置在C点，测量高差hAB。
由于前、后视距相等，因此i角对前、后视读
三、水准测量原理与水准仪的检验与校正
在地面上选定两点A、B，将仪器安置在A、
B两点中间，测出正确高差h，然后将仪器移至
A点(或B点)附近，再测高差h′，若h＝h′， 则水准管轴平行于视准轴，即i角为零；若 h≠h′，则两轴不平行。
学习单元 1
“
三、水准测量原理与水准仪的检验与校正
1）在较平坦的场地选择相距约为80 m的
学习情境二 认识水准测量
目录
学习单元 1 认识水准测量仪器和工具
学习单元 2
掌握水准测量方法
TEXT
学习单元 1 认识水准测量仪器和工具
学习单元 1
“
一、水准仪构造
水准仪是提供一水平视线，经测读水准标 尺后测定地面点高差的仪器。水准测量所使用 的仪器为水准仪，所使用的工具为水准尺和尺 垫。 我国生产的某DS3型微倾式水准仪，构造 如图2-1所示。
二、三等水准点标石规格及埋设结构图， 如图2-24所示。四等水准点标石规格及埋设结 构图，如图2-25所示。冻土地区的标石规格和 埋设深度，可自行设计。
学习单元 2
“
一、水准点
线路测量专用高程控制点结构可按图2-25所示
制作，也可自行设计。
学习单元 2
“
一、水准点
（二）深埋水准点结构图
测温钢管标深埋水准点规格及埋设结构， 如图2-26所示。双金属标深埋水准点规格及埋 设结构，如图2-27所示。
学习单元 2
“
一、水准点
学习单元 2
“
二、水准路线
（一）闭合水准路线
如图2-28(a)所示，从已知水准点出发，
沿高程待定点1，2，„进行水准测量，最后再
回到原已知水准点，这种形式的路线，称为闭
合水准路线
学习单元 2
“
二、水准路线
图2-28 水准路线
(a)闭合水准路线；(b)附合水准路线；(c)支水准路线
“
一、水准仪构造
(三）基座
基座主要由轴座、脚螺旋和底板构成。
其作用是支撑仪器上部并与三脚架相连，仪器
的上部通过竖轴插入轴座内，竖轴在轴座内可
以转动，三脚架的中心连接螺旋旋入底板，把 基座固定在三脚架上。
学习单元 1
“
二、水准尺和尺垫
（一）水准尺
水准尺是水准测量时使用的标尺，是水准
测量的重要工具之一。水准尺采用经过干燥处
学习单元 1
“
三、水准测量原理与水准仪的检验与校正
用望远镜分别照准A、B点上的水准尺，根据水
平视线在A点的尺上读取读数ａ，在B点的尺上
读取读数ｂ，则A、B两点间的高差为
HAB=a-b
（2-2）
学习单元 1
“
三、水准测量原理与水准仪的检验与校正
根据式（2-2）计算出的高差可能为正值也可
能为负值，因此水准测量求得的高差必须用
管轴平行于视准轴，否则存在i角误差，即
i hAB hAB DAB