大学课程测量第2章水准
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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
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
第二章 水准测量
4、 精平 用微倾螺旋 使水准管气泡居中 （符合气泡符合） 5、读数 用十字丝的 横丝在水准尺上读 数（先默估毫米数， 然后米，分米，厘 米数。每次读四位 数，“0”也 是必须 记录的数字。）
14
2.粗平
——目的是使仪器竖轴铅直 用连接螺旋把仪器固定在三脚 架上，固定两个脚架，动第三 个脚架，使三脚架架头大致水 平;转动脚使螺旋圆水准器的气 泡居中
由已知点BM1——已知点BM2
3．支水准路线(spur leveling line)
由已知点BM1——某一待定水准点A。
25
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 4
BM
BM2
3
2 1
26
2.附合水准路线 BM1
二、一个测站的水准测量工作
1、安置仪器于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；
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。
返回
28
四、连续水准测量
当两点相距较远或高差较大时，需连续安置水准仪测 定相邻各点间的高差，最后取各个高差的代数和，可得到 起终两点间的高差。
如图：A、B两水准点之间，设3个临时性的转点。 h1 =a1-b1 、 h2 =a2-b2 、 h3 =a3-b3 h4 =a4-b4 、 hAB= h1+h2+h3+h4
第二章 水准测量
§2.1 水准测量原理
一.基本原理
利用水准仪提供 的“水平视线”， 测量两点间高差， 从而由已知点高程 推算出未知点高程。
第2章水准
外业注意几点：
1. 尺垫只在转点处使用，已知点和待定点上不能放
置尺垫，在松软土地上测水准时应踩实三脚架及
尺垫。 2. 读数前要精平，后视完毕转向前视，一定要重新 精平再读数(切记不能动脚螺旋） 3. 视线要小于100米 4. 架仪器要注意前后视距大致相等 5. 每个测段的测站数布设成偶数站
本章重点
（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、消除视差和精瞄
缺口 目镜 调焦 螺旋 对光螺旋仪的使用
（4）精平：使长水准管气泡居中 微倾螺旋
3、尺 垫
尺垫放在转点处，水准尺立于尺垫上。 尺垫的作用： （1）观测过程中使水准尺稳定，并使水准尺转动 时保持位置不变； （2）防止水准尺下沉（通常将尺垫踩入土中）
思考：已知点和待测点上是否需要放置尺垫？
4、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
准星
物镜
微倾螺旋
脚螺旋 左右微 动螺旋 水平制 动螺旋
（1）望
远
镜
物镜
调焦透镜
十字丝分划板
目镜
（2）水准器
用以指示视线是否水平或竖轴是否竖直的装置 水准器 长水准管 圆水准器
长水准管 长水准管轴
圆水准器
圆水准器轴
圆水准器
圆水准器轴
圆 水 准 器 的 作 用 ： 粗 略 整 平
分划值：8′~30′/2mm
TP1 TP1 A
工程测量第二章水准测量
第二章 水准测量
第一节 水准测量原理
水准测量是利用水准仪提供水平视线，借助水准尺来测定地面上两点的高差，从而由已知点高程推出未知点的高程。
高程：地面点到大地水准面的铅垂距离 高差：地面上两点的高程之差
b
b
a
大地水准面
a
HA
HB
hAB
A
B
前进方向
前视？ 后视？
已知HA，求HB?
一测站高程计算方法：
01.
水准测量的路线一般较长，不能架设一次仪器就得出
02.
待测点高程，通常进行连续设站测量。
03.
方法：在两点间加设若干个临时立尺点，分段连续多次安
04.
置仪器来求得两点间的高差。这些临时加设的立尺点是作
05.
为传递高程用的，称为转点，一般用符号TP表示。
水准测量方法：连续水准测量
连续水准测量模拟
a
1
2
3
b
3
1
2
c
3
1
2
3）瞄准水准尺 ①调节目镜 对准水准尺，调节目镜使十字丝清晰； ②瞄准 通过望远镜上方的缺口和准星瞄准水准尺，并 在望远镜内看到水准尺，拧紧制动螺旋以固定望远镜，调 节调焦螺旋使尺子的成像清晰，转动水平微动螺旋，使十 子丝对准水准尺中央；
③消除视差 尺子的成像清晰后，上下移动眼睛看尺子的影像，若十字丝和目标的影像有相对移动的现象，称为视差。原因是尺像没有落在十字丝平面上。消除视差的方法:是先调目镜调调焦螺旋使十字丝清晰，然后一面调节物镜调焦螺旋一面仔细观察，直到不再出现尺像和十字丝有相对移动为止，即尺像与十字丝在同一平面上。
HBi＝HA＋hABi
视线高法： 先计算视线的高程，减去未知点上水准尺读数，即得未知点高程。
第二章 水准测量
hf
hb BMA
图2-19 支水准路线
1
第四节 水准测量的方法
（2）成果检核 从理论上讲，支水准路线往测高差与返测高差的代 数和应等于零。
h f hb 0
如果不等于零，则高差闭合差为： （2-7） 各种路线形式的水准测量，其高差闭合差均不应超过容许值，否则 即认为观测结果不符合要求。 三、水准测量的施测方法 转点用TP(Turning Point)表示，在水准测量中它们起传递高程的作 用。如图2-20所示，已知水准点BM.A的高程为HA，现欲测定B点 的高程HB。
H H
h AB a b
（2-3） 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，有时安臵一次仪器，需测定多个地面点的高程，采用视线 高法就比较方便。
B
i
H H
A i
a b
第二节 水准测量的仪器和工具
水准测量所使用的仪器为水准仪，工具有水准尺和尺垫。 国产水准仪按其精度分，有DS05，DS1，DS3及DS10等几种型号。05、 1、3和10表示水准仪精度等级。 一 、DS3微倾式水准仪的构造 DS3主要由望远镜、水准器及基座三部分组成。
第二节 水准测量的仪器和工具
L O L
图2-5 管水准器
水准管上2mm圆弧所对的圆心角τ，称为水准管的分划值，水准管分 划愈小，水准管灵敏度愈高，用其整平仪器的精度也愈高。DS3 型水准仪的水准管分划值为20″，记作20″/2mm。
第二节 水准测量的仪器和工具
图2-5 管水准器分划值
图2-6 符合水准器
Ⅳ Ⅴ B
h5
TP2
h3
Ⅲ
h2
Ⅱ
h1
hAB
hb BMA
图2-19 支水准路线
1
第四节 水准测量的方法
（2）成果检核 从理论上讲，支水准路线往测高差与返测高差的代 数和应等于零。
h f hb 0
如果不等于零，则高差闭合差为： （2-7） 各种路线形式的水准测量，其高差闭合差均不应超过容许值，否则 即认为观测结果不符合要求。 三、水准测量的施测方法 转点用TP(Turning Point)表示，在水准测量中它们起传递高程的作 用。如图2-20所示，已知水准点BM.A的高程为HA，现欲测定B点 的高程HB。
H H
h AB a b
（2-3） 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，有时安臵一次仪器，需测定多个地面点的高程，采用视线 高法就比较方便。
B
i
H H
A i
a b
第二节 水准测量的仪器和工具
水准测量所使用的仪器为水准仪，工具有水准尺和尺垫。 国产水准仪按其精度分，有DS05，DS1，DS3及DS10等几种型号。05、 1、3和10表示水准仪精度等级。 一 、DS3微倾式水准仪的构造 DS3主要由望远镜、水准器及基座三部分组成。
第二节 水准测量的仪器和工具
L O L
图2-5 管水准器
水准管上2mm圆弧所对的圆心角τ，称为水准管的分划值，水准管分 划愈小，水准管灵敏度愈高，用其整平仪器的精度也愈高。DS3 型水准仪的水准管分划值为20″，记作20″/2mm。
第二节 水准测量的仪器和工具
图2-5 管水准器分划值
图2-6 符合水准器
Ⅳ Ⅴ B
h5
TP2
h3
Ⅲ
h2
Ⅱ
h1
hAB
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。
第2章 水准测量
h AB = a − b
HB = H A + (a − b)
HB = HA +(a−b) = Hi −b
前进方向
B
A
当单测站无法完成两点之间高差的测量， 当单测站无法完成两点之间高差的测量，则应采用连续 方法。 水准测量的 方法。
连续水准测量
h1 = a 1 − b1 h2 = a 2 − b2 M hn = a n − bn
视线高程： 视线高程：后视尺立尺点的高程与后视读数之和。 H视线 = HA + a 视距： 视距：水准仪到立尺点的水平距离，按视距测量方 法测得，称为视距S=100×（上丝读数-下丝读数）。
二、一测站水准测量基本操作
安置仪器：Байду номын сангаас置水准仪和竖立标尺。 安置仪器：安置水准仪和竖立标尺。 粗略整平：使圆水准气泡居中。 粗略整平：使圆水准气泡居中。
首先用双手分别以相对方向同时等量转动两个脚螺旋1、 首先用双手分别以相对方向同时等量转动两个脚螺旋 、 2，使圆气泡移到 、2脚螺旋连线方向的中间，如图（a）所 脚螺旋连线方向的中间， ，使圆气泡移到1、 脚螺旋连线方向的中间 如图（ ） 示； 然后再转动第三个脚螺旋，使圆气泡居中， 所示。 然后再转动第三个脚螺旋，使圆气泡居中，如图 (b)所示。 所示
水准仪的构造
望远镜：成像系统、 望远镜：成像系统、十字丝分化板 水准器：圆水准器、符合水准器 水准器：圆水准器、 基座
测量望远镜（telescope）的结构 测量望远镜（ ）
测量仪器上的望远镜用于瞄准远处目标和读数。 测量仪器上的望远镜用于瞄准远处目标和读数。由 物镜、目镜、调焦透镜、十字丝分划板、 物镜、目镜、调焦透镜、十字丝分划板、物镜调焦螺旋和 目镜调焦螺旋组成。 目镜调焦螺旋组成。 视准轴：物镜光心与十字丝中心的连线， 视准轴：物镜光心与十字丝中心的连线，如图中CC1。
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
第2章水准测量
第 2 章 水准测量
一、目的与要求
学习目的 掌握水准测量的相关知识，做好水准测量实施前的技术准备，通过水准测量的实验，达到 独立操作水准仪，完成多个测站水准测量的观测、检核、成果整理所必须具备的实践能力。 学习要求 1.深刻理解水准测量的原理和高程传递要领。 2.清楚水准仪的构造，及其主要轴线的关系。 3.掌握水准仪的操作要领，能够完成水准测量中的观测、检核、记录、计算，及水准测量路线 的成果计算。 4.认识精密水准仪、自动安平水准仪、激光水准仪及数字水准仪。 5.清楚水准仪的检验与校正方法 6.了解引起水准测量误差的因素，及相应的消除、削弱这些误差的方法。
Lecture3：
§2-4 水准仪的检校 检验：查明仪器各轴线是否满足应有的几何条件 校正：使仪器各轴线满足应有的几何条件 一、用水准轴平行于竖轴的检验 1、检验：调一 调节脚螺旋使圆水准气泡居中，将仪器旋转 180°，如气泡的居中，则条件满足，否则要校正。 2、校正 调节脚螺旋，使气泡向中心退回偏离值的一半，用校正针拨动圆水准下面的校正螺型，退回另 一半。 3、校正原理 设 LL // VV ， 两者的交角为 ， 当气泡居中时， LL 处于铅垂方向， 但 W 倾斜了一个 角， 当 LL 轴从 I 位置绕ＶＶ保持 角旋转 180°至位置 II 时，则 LL 倾斜了 2 角，校正时，只改 正一个 ， 即气泡退回偏离值的一半， 使 LL // VV ， 另一半是ＶＶ倾斜 所造成的， 调节脚螺旋。 二、按照横烈的检校 1、检验： 调平仪器，用十字型交点精确瞄准远处一清晰目标，固定水平制动螺旋，转动水平微动螺旋使 望远镜左右移动，如目标点始终沿着十字丝横丝左右移动，则条件满足。否则校正。 2、校正 放下目镜端十字丝环外罩，用螺丝刀松开十字丝环的四个固定螺丝，转动十字丝环，至中丝水 平，校正好后固定四个螺丝，旋上十字丝环护罩。 三、 LL // CC 的检校（ i 角误差） 1、检验 在相距 60~80m 的平坦地面选 A、B 两点，打下木桩或设置尺垫，AB 的中点 C 安置仪器，测得 AB 两 点 的 正 确 高 差 ， 将 仪 器 搬 至 近 尺 端 ， 读 近 尺 读 数 a ， 远 尺 读 数 b 读 ， 若
一、目的与要求
学习目的 掌握水准测量的相关知识，做好水准测量实施前的技术准备，通过水准测量的实验，达到 独立操作水准仪，完成多个测站水准测量的观测、检核、成果整理所必须具备的实践能力。 学习要求 1.深刻理解水准测量的原理和高程传递要领。 2.清楚水准仪的构造，及其主要轴线的关系。 3.掌握水准仪的操作要领，能够完成水准测量中的观测、检核、记录、计算，及水准测量路线 的成果计算。 4.认识精密水准仪、自动安平水准仪、激光水准仪及数字水准仪。 5.清楚水准仪的检验与校正方法 6.了解引起水准测量误差的因素，及相应的消除、削弱这些误差的方法。
Lecture3：
§2-4 水准仪的检校 检验：查明仪器各轴线是否满足应有的几何条件 校正：使仪器各轴线满足应有的几何条件 一、用水准轴平行于竖轴的检验 1、检验：调一 调节脚螺旋使圆水准气泡居中，将仪器旋转 180°，如气泡的居中，则条件满足，否则要校正。 2、校正 调节脚螺旋，使气泡向中心退回偏离值的一半，用校正针拨动圆水准下面的校正螺型，退回另 一半。 3、校正原理 设 LL // VV ， 两者的交角为 ， 当气泡居中时， LL 处于铅垂方向， 但 W 倾斜了一个 角， 当 LL 轴从 I 位置绕ＶＶ保持 角旋转 180°至位置 II 时，则 LL 倾斜了 2 角，校正时，只改 正一个 ， 即气泡退回偏离值的一半， 使 LL // VV ， 另一半是ＶＶ倾斜 所造成的， 调节脚螺旋。 二、按照横烈的检校 1、检验： 调平仪器，用十字型交点精确瞄准远处一清晰目标，固定水平制动螺旋，转动水平微动螺旋使 望远镜左右移动，如目标点始终沿着十字丝横丝左右移动，则条件满足。否则校正。 2、校正 放下目镜端十字丝环外罩，用螺丝刀松开十字丝环的四个固定螺丝，转动十字丝环，至中丝水 平，校正好后固定四个螺丝，旋上十字丝环护罩。 三、 LL // CC 的检校（ i 角误差） 1、检验 在相距 60~80m 的平坦地面选 A、B 两点，打下木桩或设置尺垫，AB 的中点 C 安置仪器，测得 AB 两 点 的 正 确 高 差 ， 将 仪 器 搬 至 近 尺 端 ， 读 近 尺 读 数 a ， 远 尺 读 数 b 读 ， 若
第二章 水准测量
（一）望远镜 望远镜是瞄准目标并在水准尺上进行 读数的部件，主要由物镜、目镜、调焦透镜 和十字丝分划板等组成。
1、物镜:望远镜筒前面，是由几个光学透镜 组成的复合透镜组，其作用是将远处的目标 在十字丝分划板附近形成缩小而明亮的实像。 2、目镜:望远镜筒后面，也由复合透镜组组 成，其作用是将物镜所成的实像与十字丝一 起进行放大，它所成的像是虚像。 3、十字丝分划板：圆形的刻有分划线的平板 玻璃薄片，安装在金属环内。十字丝分划板 上互相垂直的两条长丝，称为十字丝，是瞄 准目标和读数的重要部件。其中纵丝也称为 竖丝，横丝也称为中丝。另外，上、下两条 对称的短丝称为视距丝，用于在需要时以较 低的精度测量距离。
2.5水准测量成果计算
水准测量成果计算的目的，是根据水准路 线上已知水准点高程和各段观测高差，求出 待定水准点高程。 具体内容包括以下几个方面：
计算高差闭合差； 当高差闭合差满足限差要求时，调整闭合差； 求改正后高差； 计算待定点高程。
2.5.1闭合水准路线成果计算
箭头表示水准测 量进行的方向，BMA 为水准点，高程为 42.372m，1、2、3 点为待定高程点。
水准测量是指利用水准仪提供的水平视线，测出两 地面点之间的高差，然后根据其中已知点的高程求 出未知点的高程。 2、1、1高差法水准测量 如图2-1所示，在地面上有A、B两点，A点为已知点， 其高程HA已知；B为未知点，其高程HB待求。在A、 B两点之间安置水准仪，A、B两点上各竖立一把水 准尺，利用水准仪提供的水平视线先后在A、B点的 水准尺上读取读数a、b，则A、B点之间的高差
（二）附合水准路线 从已知水准点BMA出发，沿高程待定点1，2，… 进行路线水准测量，最后附合到另一已知水准点 BMB. 附合水准路线高差代数和的理论值等于起点BMA 至终点BMB的高差，即∑h=HB-HA，利用这个特性也可 以检核观测成果是否正确。
测量学 2章水准
C
C
L'
v L'
v
L‘
L‘ v
α
2α
v L‘
一．L'L'//VV的检校
v L‘
检：转动脚螺旋使圆水准器气泡居中，转180º度，观
察是否居中
校：用校正针拨动圆水准器校正螺丝，使气泡向中
间移 一半，再转动脚螺旋使气泡居中
（反复多次）
二．十字丝横丝垂直于竖轴
检：整平仪器，横丝一端对准某一标志点，转动水
距离 实测高差 改正数 改正后高差
高程
1.0
i
f
2.344
h
L
Li
-10
1.5 i
3.185
fh
-15
2.334 3.170
136.476 138.810 141.980
1.8
1.083
-18
1.065
hi hi i
1.2
-3.674 hi -h12理
5.5
2.938
-55
fh h （H B H A） 55mm
H A ( a b)
0.621 1.427
125.250 h1 a1 b1
126.321
检核 计算
∑ 6.413
5.342
∑a- ∑b=+1.071
1.248 0.177 ∑h=+1.071 hAB h a b
水准测量计算
1.485 1.217 1.568 1.312 0.953
闭合水准路线：从一水准点出发，经若干点后又回
到原点的路线
Σh测=0 fh=Σh测
1
BM.A
h1
h2
2
第2章水准
f h= h测 -（H终-H始）
= 3.528 -（25.006 -21.453）= - 0.025 m
f h允 = 10n = 50 mm，合格。
（2）高差闭/ [n]
1=0.005 2=0.010 3=0.006
检核计算： i = - f h
A
1.828
－0.066
校核 ∑a= 3.325 ∑b= 2.814∑a －∑b = +0.511∑h= +0.511
水准测量的外业实施
BM1 2
+0.511
A
4
B
4
+2.791
－1.632
BM2
H BM1=19.431; H BM2 = 21.121
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
望远镜 水准器
基座
水准仪结构
物镜调焦螺旋 准星
物镜
目镜
微倾螺旋
脚螺旋
左右微 动螺旋
水平制 动螺旋
24
1
11
3
5
6
7 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。
水准器
长水准管 圆水准器
长水准管
水准轴
圆水准器
圆水准轴
圆水准器
一、圆水准器的检校
检校目的：
当圆水准管气泡居中时，仪器的竖轴基本上
处于铅垂位置。
L0L0 ∥ VV ?
检验方法： 转动三个脚螺旋使圆水准器的气泡居中，然
测量学_第二章_水准3(校正与误差)
后前前后 往返观测 前后视距尽量相等 前后视距尽量相等，视 线距离地面一定高度。
检验原理
a2′ a2 x1 a1
i
b2 b1 x2
i i
a
b B
A
h1
D1
D2
h2 h1 i ρ 2D
ρ =206265〞
校正方法
校正方法: 算出远尺的正确读 数a2′， a2′=h1+b2。 转动微倾螺旋，令 远尺A上读数恰为a2′，此 时视线已水平，而符合 气泡不居中，用校正针 拨动水准管上、下两校 正螺丝，使气泡居中， 这时水准管轴就平行于 视准轴。
§2-5 水准仪检验和校正
检校目的：使仪器的各轴系满足应有的几何条件 。 水准仪的几何轴线有： 圆水准轴 长水准管轴 视准轴 竖轴 L0 L0 LL CC VV
Hale Waihona Puke 水准仪满足的轴线条件圆水准器轴∥仪器的竖轴，即L0L0 ∥ VV 。 水准管轴 ∥ 视准轴，即LL ∥ CC 。（主要条件） 十字丝横丝 ⊥ 竖轴VV 。
检校原理
二、望远镜十字丝横丝的检校
检校目的：当仪器的竖轴处于铅垂位置时，横丝应处于 水平位置。 横丝 ⊥ 竖轴VV ？ 检验方法： 1.整平仪器，瞄准墙上的固定点，水平微动，固定 点是否离开十字丝横丝。如果偏离十字丝横丝，则需校 正。 2.垂线法。
校正方法：
拨正十字丝环。
三、长水准管的检校
检校目的：使长水准管轴平行于视准轴，提供水平视线。 LL ∥ CC 检验方法： （1）在比较平坦的地面上，相距约40~60m左右的地 方打两个木桩或放两个尺垫作为固定点A和B。检验时先将 水准仪安置在距两点等距离处，在符合气泡居中的情况下， 分别读取A、B点上的水准尺的读数a1和b1，求得高差 h1=a1-b1。（h1不含有该项误差的影响） （2）将仪器搬至B点附近（相距约3米处），在符合 气泡居中的情况下，对远尺A和近尺B，分别读得读数a2 和b2，求得第二次高差h2=a2-b2。若h2=h1，说明仪器的水 准管平行于视准轴，无需校正。若h2h1，则水准管轴不 平行于视准轴， h2与h1的差值大于3mm，需要校正。 ？
《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
长安大学《测量学》第二章水准测量
2-2.水准测量仪器和工具
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。 水准仪按其精度划分为四个等级： 精密水准仪DS05、DS1；普通水准仪DS3、DS10 下标的数字代表仪器的测量精度（每公里往返测高差中数的中误差n毫米，即精度）。 水准仪按其构造可分为三种： 微倾式水准仪、自动安平水准仪、电子水准仪。 目前，普通工程测量中最常用的水准仪是： DS3微倾式水准仪（或DS3自动安平水准仪）
施测方法
BMA
BMB
1.444
1.324
TP2
h2=+0.120
1.822
0.876
TP3
h3=+0.946
1.820
1.435
TP4
h4=+0.385
1.422
1.304
h5=+0.118
前进方向
1.134
1.677
TP1
h1=-0.543
二、水准测量的实施
普通水准测量记录表
0.718
长安大学公路学院
第二章 水准测量
ห้องสมุดไป่ตู้
主要内容：水准测量原理、水准仪的构造及使用、
水准测量的施测方法及成果整理、仪器 的检验与校正。
主要目的：了解水准测量原理、测量仪器与测量工
具，掌握地面点位高程测量过程。
重点内容：水准测量原理、施测方法、成果计算。
测定地面点高程的工作称为高程测量。
第二章 水准测量
5
4
9
8
10
14
12
13
11
15
16
2-2.水准测量仪器和工具
DS3微倾式水准仪的构造 作用：为测量高差提供一条水平视线 组成：望远镜、水准器、基座
《测量学》第2章
二.精密水准仪
二.精密水准仪
精密水准测量的两个重要条件：
精密水准仪——提供精确的水平视线； 精密水准仪 精密水准尺——刻度精确(铟钢带水准尺)， 精密水准尺 能读得精确的读数。 ∇每公里往返平均高差中误差≤1mm 每公里往返平均高差中误差≤
精密水准仪的特点
精密水准仪特点
1.水准器灵敏度高： 1.水准器灵敏度高： 水准器灵敏度高 1水准器格值达到5Ν∼10Ν⁄2mm。 1采用微倾式结构和符合水准器棱镜组，能方便、 精确地完成精平。 2.望远镜放大率大 孔径大： 望远镜放大率大， 2.望远镜放大率大，孔径大： 1放大率V在40倍以上，孔径D大于50mm，照准精 度高。 3.望远镜结构严密 视准轴变化小： 望远镜结构严密， 3.望远镜结构严密，视准轴变化小： 1有隔热罩。 4.装有平行玻璃板测微装置 装有平行玻璃板测微装置： 4.装有平行玻璃板测微装置： 1测微范围10（5）mm，测微器刻度100格，格值 为0.1（0.05）mm，可估读至0.01（0.005)mm。
∑
7642
6616
+1.026
2.水准路线
2.水准路线
三种水准路线的布置形式
1.闭合水准路线
TBM1 BM.A TBM2
3.支水准路线
TBM1
TBM2
TBM3 TBM4
BM.A BM.B TBM3
2.附合水准路线
BM.A TBM1 TBM2
3.水准测量的检核
◆测站检核 测站检核
两种方法： (1).两次仪器高法 hΜ-hΝ≤±5mm (2).双面尺法 ①红黑面读数差Ν≤±3mm ②h黑-h红≤±5mm)
2.水准仪
2.水准仪 2.水准仪
∇精度系列 精度系列： 精度系列 S05 S1 S3 S10
测量2章_水准测量
5、凑数：高差闭合差要分配的干干净净，多余的值分配给距离远 的或者测站数多的
第五步：计算检核：末站点的推算高程与理论高程相等
• [例2-1] 按图根水准测量要求施测某附合水准路线 观测成果，BM－A和BM－B为已知高程水准点， 箭头为水准测量前进方向，路线上方的数字为测 得的两点间的高差，路线下方数字为该段路线的 长度，试计算待定点1，2，3点的高程。
将望远镜照向明亮处；
2、粗略瞄准，松开制动螺旋，照准标尺，使准星、照门、标 尺在一直线上；
3、物镜对光，消除视差。
4、精确瞄准：拧紧制动螺旋，从望远镜观察标尺像，旋转微 动螺旋，使十字丝竖丝清晰的位于标尺中央
什么叫视差？
视差是一种现象： 没有调好物镜焦距的现象
视差存在的根本原因： 目标像和十字丝 分划板不重合！！！ 消除时差的方法：重新调焦
•
• •
调节物镜，消除视差：标尺像没成在十字丝分划板上引起的读数误差
消除：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。 望远镜对准标尺，旋转物镜调焦螺旋，使标尺像清晰。
2) 水准器
分类——圆水准器，管水准器。
圆水准器轴L’L’——内圆弧中点的法线， 气泡居中时，L’L’铅垂。 圆水准器格值τ——内圆弧2mm弧长所对圆心角。 DS3的τ =8′~10′。 圆水准器轴L’L’∥竖轴VV，用于粗略整平仪器。
管水准器轴LL——内圆弧中点切线， 气泡居中时，LL水平。
管水准器格值τ——内圆弧2mm弧长所对圆心角。
DS3的τ =20″。 管水准器轴LL∥望远镜视准轴CC，精确整平仪器。
• 管水准器安装。 • 管水准器符合棱镜系统，提高管水准气泡的居中精度。
3) 水准尺与尺垫
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1 3
n1 =5 h1=3.748 n2=10 n3=6 h2=-12.365 h3=11.430 h4=0.715 n4=4
IV1
2
IV2
例2 ：
（1）高差闭合差的计算 ）
f h= ∑h测 -（H终-H始） （ = 3.528 -（25.006 -21.453）= - 0.025 m （ ） f h允 = ± 10√n = ± 50 mm , 合 格。 √
BM0
ƒh= ∑h测
水准路线布设形式
（3）支水准路线 ）
BM0
ƒh= ∑h往+ ∑h返
水准路线布设形式
（4）水准网 ）
BM1 BM2
结点
BM3
3、水准测量校核及精度 、
普通水准测量路线高差闭合差允许值： 普通水准测量路线高差闭合差允许值： 水准测量路线高差闭合差允许值
平坦地区： 平坦地区：ƒh允=±40√L mm L—路线长度，km 路线长度， 路线长度 丘陵地区： 丘陵地区：ƒh允=±10√n mm n—测站数 测站数
第三节 水准测量的基本方法
1、连续中间水准测量 、 HB=ＨA + hAB Ｈ hAB= ∑h =h1+h2 + …
=(a1 － b1)+(a2 － b2 )+ … = ∑a－∑b －
B A HB=? ＨA
∑h
大地水准面
2、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
2、连续中间水准测量 、
hAB= ∑h =h1+h2 + … =(a1 － b1)+(a2 － b2 )+ … = ∑a－∑b －
已知点、转点、待测点 已知点、转点、 测站 后视、前视 后视、
B A
∑h
HB=? ＨA
大地水准面
第二节 水准仪及其使用
水准仪： 水准仪：
为水准测量提供水平视线的仪器。 为水准测量提供水平视线的仪器。 常用的水准仪型号 精密水准仪 DS05 、 DS1 普通水准仪 DS3 、DS10
闭合差允许值： 闭合差允许值： ƒh允=±40√L mm ƒh允=±10√n mm 平坦地区） （平坦地区） 丘陵地区） （丘陵地区）
（2）满足 ƒh ≤
f
h允
计算高差改正数
高差改正的原则：将高差闭合差按比例进行分配， 高差改正的原则：将高差闭合差按比例进行分配， 高差改正数δ 高差改正数δi与测段测站数 ni 或测段路线长度 Li 成正比， 成正比，与高差闭合差反符号
5、DSZ3型自动安平水准仪 DSZ3型自动安平水准仪
安置一“补偿器” 安置一“补偿器”实现自动安平 观测时只需粗平， 观测时只需粗平，无需精平
水准尺 水平光线 物 镜 倾斜视线
α
K′(十字丝交点） 十字丝交点） 十字丝交点 β d s
补偿器
f
实验一、 实验一、水准仪的认识
实验目的 了解DS3型水准仪的基本构造， DS3型水准仪的基本构造 （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。 的名称、性能和作用。 练习水准仪的正确安置、照准和读数。 （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 估读到mm （3）水准仪操作和读数练习 ( 估读到mm ) 完成教材（ 232页 实验一的内容， （4）完成教材（第232页）实验一的内容，每 个小组测出三个高差： 个小组测出三个高差：hAB，hBC，hCA, 三个高 差之和理论上应等于0 差之和理论上应等于0
水准测量记录
测 站 1 2 3 点 号 A B B C C A 后视 读数 1.375 1.687 前视 读数 高差 ＋ － -0.312 高程 备注
实验中注意事项
• （ 1） 严守操作规程 ， 转动仪器要轻巧灵活 ） 严守操作规程， 不能制动螺旋未松就转仪器） （不能制动螺旋未松就转仪器） • （2）记录当场记，用铅笔记录，不准涂、改、 ）记录当场记，用铅笔记录，不准涂、 擦、抄、不回报数 • （3）尺子、尺垫、箱子不能乱丢乱拖乱放， ）尺子、尺垫、箱子不能乱丢乱拖乱放， 轻放稳妥，爱惜仪器， 轻放稳妥，爱惜仪器，丢损要赔偿 • （4）不坐箱子 ）
1、水准仪结构
望远镜 DS3型 水准仪 基 座 水准器
物镜调焦螺旋 目镜 微倾螺旋
准星
物镜
脚螺旋 左右微 动螺旋 水平制 动螺旋
（1）望
远
镜
物镜
调焦透镜
十字丝分划板
目镜
（2）水准器
用以指示视线是否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 长水准管轴
圆水准器 圆水准器轴
圆水准器
a B A hAB HB=？ ？ 大地水准面 b
HA（已知） （已知）
hAB = a－b －
HB= HA+ hAB
a B A
b
•例：已知HA=17.682m，读得A尺读数和B尺 例 已知H =17.682m，读得A尺读数和B 读数分别为1.234 0.943， 1.234和 点的高程H 读数分别为1.234和0.943，求B点的高程HB。 ★高差有正负之分， h B与 h A大小相等， 高差有正负之分， A B 大小相等， 符号相反。 符号相反。
（4）计算各点的高程 ）
HIV1= 21.453 m H1= HIV1 + h1′ = 25.206 m H2= H1 + h2′ = 12.851 m H3= H2 + h3′ = 24.287 m HIV2= H3 + h4 ′ = 25.006 m = 已知高程（检核） 已知高程（检核）
水准测量的误差来源 误差来源及 第五节 水准测量的误差来源及注意事项
4、水准测量的外业实施（续） 水准测量的外业实施（
BM1 2 +0.511
A
4 +2.791
B
4 －1.632
BM2
H BM1=19.431
H BM2 = 21.121
5.水准测量的内业计算（步骤） 5.水准测量的内业计算（步骤） 水准测量的内业计算 （1）计算高差闭合差和允许闭合差 －（H 附合路线 fh= ∑h 测－（H终 － H始） 闭合路线 fh= ∑h 测
11
12 13
1.272
0.713
一个测站上，先按照安置 粗平、照准、精平、 安置、 在一个测站上，先按照安置、粗平、照准、精平、 读数的步骤对后视尺进行观测并记录，然后将望 读数的步骤对后视尺进行观测并记录， 的步骤对后视尺进行观测并记录 远镜转向前视尺，重复以上照准、精平、读数步 远镜转向前视尺，重复以上照准、精平、读数步 照准 骤，从而获得前视尺读数，至此完成该测站的水 从而获得前视尺读数， 准观测。 准观测。
δi = - f h × L i / [L] δi = - f h × n i / [n]
[L] ——线路总长； 线路总长； 线路总长 L i ——第 i 段长度（i=1、2、3、……） 第 段长度（ 、 、 、 ） [n] ——测站 测站总数； 测站 n i ——为第 i 测段测站数。 为第 测段测站数。 δ i ——各测段高差改正 各测段高差改正
4 －1.632 改正后高差
BM2
21.121m
+0.511 点号 BM1 A B BM2 ∑ 站数 观测值 改正数 高程
19.431 2 4 4
10
＋0.511 ＋2.791 －1.632 ＋1.670
＋0.004 ＋0.008 ＋0.008 ＋0.020
＋0.515 ＋2.799 －1.624 ＋1.690
19.946 22.745 21.121
fh=1.670－(21.121－19.431)=－20(mm) － － － fh允=±31(mm) 允 ±
例2：水准测量的内业计算
已知水准点IV 的高程H m， 已知水准点IV1的高程H始 = 21.453 m，IV2点的高程 25.006m，求各点平差后高程。 H终 = 25.006m，求各点平差后高程。
4、水准测量的外业实施
BM1
1
TP1
2
A 高程 19.431
测站 测点 后视读数 BM1 1 2 TP1 TP1 A 1.563
前视读数 0.986
高差 +0.577 －0.066 ∑ +0.511 h=
1.762 1.828
19.942 +0.511
校核 ∑a= 3.325 ∑b= 2.814 ∑a －∑b =
水准仪的使用
粗平： （2）粗平：使圆水准器气泡居中
3
3
1
2
1
2
水准仪的使用
照准：粗瞄、对光、 （3）照准：粗瞄、对光、消除视差和精瞄
缺口 目镜 调焦 螺旋 对光螺旋 准星 视差
水平制 动螺旋
水平微动螺旋
水准仪的使用
精平： （4）精平：使长水准管气泡居中 微倾螺旋
水准仪的使用
读数： （5）读数：用中丝读数
思考题： 思考题：
（1）在水准测量中，当读完后视尺读数转向前 在水准测量中， 视尺读数时，发现圆水准气泡不居中，能否再调 视尺读数时，发现圆水准气泡不居中， 节脚螺旋使气泡居中？为什么？ 节脚螺旋使气泡居中？为什么？ （2）当读完后视尺读数转向前视尺读数时，发 当读完后视尺读数转向前视尺读数时， 现长水准管气泡不居中，能否再进行调节使气泡 现长水准管气泡不居中， 居中？为什么？ 居中？为什么？
圆水准器轴
圆 水 准 器 的 作 用 ： 粗 略 整 平 8′~30′/2mm
长 水 准 管
长水准管轴 符合水准器
分划值： 分划值：20″/2mm
长水准管的作用： 长水准管的作用：精确整平
n1 =5 h1=3.748 n2=10 n3=6 h2=-12.365 h3=11.430 h4=0.715 n4=4
IV1
2
IV2
例2 ：
（1）高差闭合差的计算 ）
f h= ∑h测 -（H终-H始） （ = 3.528 -（25.006 -21.453）= - 0.025 m （ ） f h允 = ± 10√n = ± 50 mm , 合 格。 √
BM0
ƒh= ∑h测
水准路线布设形式
（3）支水准路线 ）
BM0
ƒh= ∑h往+ ∑h返
水准路线布设形式
（4）水准网 ）
BM1 BM2
结点
BM3
3、水准测量校核及精度 、
普通水准测量路线高差闭合差允许值： 普通水准测量路线高差闭合差允许值： 水准测量路线高差闭合差允许值
平坦地区： 平坦地区：ƒh允=±40√L mm L—路线长度，km 路线长度， 路线长度 丘陵地区： 丘陵地区：ƒh允=±10√n mm n—测站数 测站数
第三节 水准测量的基本方法
1、连续中间水准测量 、 HB=ＨA + hAB Ｈ hAB= ∑h =h1+h2 + …
=(a1 － b1)+(a2 － b2 )+ … = ∑a－∑b －
B A HB=? ＨA
∑h
大地水准面
2、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
2、连续中间水准测量 、
hAB= ∑h =h1+h2 + … =(a1 － b1)+(a2 － b2 )+ … = ∑a－∑b －
已知点、转点、待测点 已知点、转点、 测站 后视、前视 后视、
B A
∑h
HB=? ＨA
大地水准面
第二节 水准仪及其使用
水准仪： 水准仪：
为水准测量提供水平视线的仪器。 为水准测量提供水平视线的仪器。 常用的水准仪型号 精密水准仪 DS05 、 DS1 普通水准仪 DS3 、DS10
闭合差允许值： 闭合差允许值： ƒh允=±40√L mm ƒh允=±10√n mm 平坦地区） （平坦地区） 丘陵地区） （丘陵地区）
（2）满足 ƒh ≤
f
h允
计算高差改正数
高差改正的原则：将高差闭合差按比例进行分配， 高差改正的原则：将高差闭合差按比例进行分配， 高差改正数δ 高差改正数δi与测段测站数 ni 或测段路线长度 Li 成正比， 成正比，与高差闭合差反符号
5、DSZ3型自动安平水准仪 DSZ3型自动安平水准仪
安置一“补偿器” 安置一“补偿器”实现自动安平 观测时只需粗平， 观测时只需粗平，无需精平
水准尺 水平光线 物 镜 倾斜视线
α
K′(十字丝交点） 十字丝交点） 十字丝交点 β d s
补偿器
f
实验一、 实验一、水准仪的认识
实验目的 了解DS3型水准仪的基本构造， DS3型水准仪的基本构造 （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。 的名称、性能和作用。 练习水准仪的正确安置、照准和读数。 （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 估读到mm （3）水准仪操作和读数练习 ( 估读到mm ) 完成教材（ 232页 实验一的内容， （4）完成教材（第232页）实验一的内容，每 个小组测出三个高差： 个小组测出三个高差：hAB，hBC，hCA, 三个高 差之和理论上应等于0 差之和理论上应等于0
水准测量记录
测 站 1 2 3 点 号 A B B C C A 后视 读数 1.375 1.687 前视 读数 高差 ＋ － -0.312 高程 备注
实验中注意事项
• （ 1） 严守操作规程 ， 转动仪器要轻巧灵活 ） 严守操作规程， 不能制动螺旋未松就转仪器） （不能制动螺旋未松就转仪器） • （2）记录当场记，用铅笔记录，不准涂、改、 ）记录当场记，用铅笔记录，不准涂、 擦、抄、不回报数 • （3）尺子、尺垫、箱子不能乱丢乱拖乱放， ）尺子、尺垫、箱子不能乱丢乱拖乱放， 轻放稳妥，爱惜仪器， 轻放稳妥，爱惜仪器，丢损要赔偿 • （4）不坐箱子 ）
1、水准仪结构
望远镜 DS3型 水准仪 基 座 水准器
物镜调焦螺旋 目镜 微倾螺旋
准星
物镜
脚螺旋 左右微 动螺旋 水平制 动螺旋
（1）望
远
镜
物镜
调焦透镜
十字丝分划板
目镜
（2）水准器
用以指示视线是否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 长水准管轴
圆水准器 圆水准器轴
圆水准器
a B A hAB HB=？ ？ 大地水准面 b
HA（已知） （已知）
hAB = a－b －
HB= HA+ hAB
a B A
b
•例：已知HA=17.682m，读得A尺读数和B尺 例 已知H =17.682m，读得A尺读数和B 读数分别为1.234 0.943， 1.234和 点的高程H 读数分别为1.234和0.943，求B点的高程HB。 ★高差有正负之分， h B与 h A大小相等， 高差有正负之分， A B 大小相等， 符号相反。 符号相反。
（4）计算各点的高程 ）
HIV1= 21.453 m H1= HIV1 + h1′ = 25.206 m H2= H1 + h2′ = 12.851 m H3= H2 + h3′ = 24.287 m HIV2= H3 + h4 ′ = 25.006 m = 已知高程（检核） 已知高程（检核）
水准测量的误差来源 误差来源及 第五节 水准测量的误差来源及注意事项
4、水准测量的外业实施（续） 水准测量的外业实施（
BM1 2 +0.511
A
4 +2.791
B
4 －1.632
BM2
H BM1=19.431
H BM2 = 21.121
5.水准测量的内业计算（步骤） 5.水准测量的内业计算（步骤） 水准测量的内业计算 （1）计算高差闭合差和允许闭合差 －（H 附合路线 fh= ∑h 测－（H终 － H始） 闭合路线 fh= ∑h 测
11
12 13
1.272
0.713
一个测站上，先按照安置 粗平、照准、精平、 安置、 在一个测站上，先按照安置、粗平、照准、精平、 读数的步骤对后视尺进行观测并记录，然后将望 读数的步骤对后视尺进行观测并记录， 的步骤对后视尺进行观测并记录 远镜转向前视尺，重复以上照准、精平、读数步 远镜转向前视尺，重复以上照准、精平、读数步 照准 骤，从而获得前视尺读数，至此完成该测站的水 从而获得前视尺读数， 准观测。 准观测。
δi = - f h × L i / [L] δi = - f h × n i / [n]
[L] ——线路总长； 线路总长； 线路总长 L i ——第 i 段长度（i=1、2、3、……） 第 段长度（ 、 、 、 ） [n] ——测站 测站总数； 测站 n i ——为第 i 测段测站数。 为第 测段测站数。 δ i ——各测段高差改正 各测段高差改正
4 －1.632 改正后高差
BM2
21.121m
+0.511 点号 BM1 A B BM2 ∑ 站数 观测值 改正数 高程
19.431 2 4 4
10
＋0.511 ＋2.791 －1.632 ＋1.670
＋0.004 ＋0.008 ＋0.008 ＋0.020
＋0.515 ＋2.799 －1.624 ＋1.690
19.946 22.745 21.121
fh=1.670－(21.121－19.431)=－20(mm) － － － fh允=±31(mm) 允 ±
例2：水准测量的内业计算
已知水准点IV 的高程H m， 已知水准点IV1的高程H始 = 21.453 m，IV2点的高程 25.006m，求各点平差后高程。 H终 = 25.006m，求各点平差后高程。
4、水准测量的外业实施
BM1
1
TP1
2
A 高程 19.431
测站 测点 后视读数 BM1 1 2 TP1 TP1 A 1.563
前视读数 0.986
高差 +0.577 －0.066 ∑ +0.511 h=
1.762 1.828
19.942 +0.511
校核 ∑a= 3.325 ∑b= 2.814 ∑a －∑b =
水准仪的使用
粗平： （2）粗平：使圆水准器气泡居中
3
3
1
2
1
2
水准仪的使用
照准：粗瞄、对光、 （3）照准：粗瞄、对光、消除视差和精瞄
缺口 目镜 调焦 螺旋 对光螺旋 准星 视差
水平制 动螺旋
水平微动螺旋
水准仪的使用
精平： （4）精平：使长水准管气泡居中 微倾螺旋
水准仪的使用
读数： （5）读数：用中丝读数
思考题： 思考题：
（1）在水准测量中，当读完后视尺读数转向前 在水准测量中， 视尺读数时，发现圆水准气泡不居中，能否再调 视尺读数时，发现圆水准气泡不居中， 节脚螺旋使气泡居中？为什么？ 节脚螺旋使气泡居中？为什么？ （2）当读完后视尺读数转向前视尺读数时，发 当读完后视尺读数转向前视尺读数时， 现长水准管气泡不居中，能否再进行调节使气泡 现长水准管气泡不居中， 居中？为什么？ 居中？为什么？
圆水准器轴
圆 水 准 器 的 作 用 ： 粗 略 整 平 8′~30′/2mm
长 水 准 管
长水准管轴 符合水准器
分划值： 分划值：20″/2mm
长水准管的作用： 长水准管的作用：精确整平