第二章水准测量(0060702)
第二章 水 准 测 量
第二章 水 准 测 量一、学习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。
二、课程内容与知识点1.水准测量原理。
高差法：前视与后视；仪高法：视线高。
转点的概念。
公式：∑∑∑-==-=-=+=+=-=b a h h b a h b H H a H H h H H b a h AB i i i i B A i ABA B AB2.水准仪及其使用DS 3微倾式水准仪的构造，内对光望远镜成像原理，望远镜放大率。
水准管零点，水准器的分划值。
视准轴、水准管轴、圆水准器轴、仪器竖轴。
满足条件：水准管轴平行于望远镜视准轴，圆水准器轴平行于仪器竖轴，十字丝中横丝垂直于仪器竖轴，。
水准仪操作步骤：立尺，置架，粗平，照准，精平，读数，记录，搬站。
视差及其消除方法。
水准尺：塔尺，单面尺，双面尺及尺常数。
尺垫。
3.精密水准仪、自动安平水准仪、激光水准仪及数字水准仪的构造及使用。
4.水准测量实施水准点：永久性水准点。
临时性水准点。
水准路线：附合水准路线，闭合水准路线，支水准路线。
水准网，水准结点。
普通水准测量的一般要求，施测程序。
公式：∑∑∑-==-A B H H h b a测站检核方法：双仪高法，双尺面法。
公式：()()2/mm 1002/"'mm 6"'"""'''±-=+=≤--=-=红黑h h h h h h h h b a h b a h水准测量成果整理：高差闭合差的计算检核、高差改正数的计算、高差改正数的分配原则。
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。
07测量学02
王 宇 明
地球曲率（对水准测量）的影响 8
2-2 DS3微倾式水准仪
测
量
学
城
市
与
环
境
科
学
学
院
07GIS
王 宇 明
9
一、水准仪的分类
测
量
学
城
市
与
环
按精度
每1000m往返测高差测 量的中误差（mm）
境 科 学
DS05、DS01、DS3、DS10
学 院
07GIS
按结构
“大地测量” “水准仪”
微倾式、自动安平和电子
测
量
学
城
市
与
环
境
科
学
学
院
07GIS
王 宇 明
32
Koni007自动安平 水准仪
Zeiss Koni007自动安平水准仪
测
量
学
城
市
与
环
境
科
学
学
院
07GIS
王 宇 明
33
二、精密水准仪
二.精密水准仪
测
量
学
精密水准测量的两个重要条件：
城 市
精密水准仪——提供精确的水平视线；
与 环
精密水准尺——刻度精确(铟钢带水准尺)，
宇 明
三、四等水准测量直接为地形测量和各种工程
建设提供必须的高程控制依据。
4
二、转点和测站
测
量
学
城
市
两点间距离远或高差大，不可能安置一
与 环
侧仪器即可测得两点间的高差，应该在
境 科
学
水准路线中间加设若干个临时的立尺点，
第二章、水准测量
2、DS3型水准仪的构造
（2）水准器；整平仪器，使视准轴处于水平位置。
①圆水准器 作用：粗略整平 结构：如图所示 精度：一般为 8＇~ 10＇/2mm （气泡中心偏离零点2mm 所对的圆心角）
Surveying
2、DS3型水准仪的构造
②管水准器
作用：精确整平 结构：如图所示 精度：一般τ= 20″/2mm 水准管的分划值τ： 气泡中心偏离零点2mm 所对的圆心角。 公式：
水准标称仪精的度作为用±是3m提m供/k一m。条水平视线；
Surveying
2、DS3型水准仪的构造
主要由望远镜、水准器、基座三部分组成。
Surveying
准
缺
星Leabharlann 水准管口目
镜
物镜
制 动 螺 旋
SurvSeuyrivnegying
圆水准器 脚螺旋
缺 口 目 镜
圆水准器
微倾螺旋
对光螺旋
Surveying
Surveying
§2.1 水准测量原理
一、
二、
目的
获得某点的高程； 一般测高差，根据 已知点的高程，求 算未知点的高程
Surveying
方法
三
G测水准测量高程角高程P量S
用垂用经直采尺G纬角用根P仪和水据S和距准水测测离仪平距，定和视仪按地水线测照准测面定三 角点原定高理两计程点算的，两高测点差间量，的精适高 差度，用不适于用高平于坦。非地平区坦地区
分析： R越大，τ越小， 灵敏度越高。 DS3 : R=20.6265米 τ=20″
Surveying
2、DS3型水准仪的构造
符合水准器 作用：调整水准仪观测视线处于水平状态的精密整平装置。
第二章 水准测量
视差及其消除 视差：如果目标象没有落在十字丝面上，则当 观测员的眼睛上下左右移动时，会感到目标象与 十字丝之间有相对错动。
消除视差：重新仔细进行物镜和目镜调焦
（4）、精平读数：
调节微倾螺旋，使水准管气泡观察窗中气泡两端 的半像符合在一起。
不平
微倾螺旋
精平
读数
(以倒像望远镜为例)
2.计算与检核：
一. DS3微倾式水准仪的构造
三大部件： 望远镜 水准器 基 座
各部功能
望远镜： 提供视线
水准器： 指示使视线水平
基座： 支承仪器上部，粗略调平 望远镜 水准器 基座
1.测量望远镜
视准轴：物镜光心与十字丝分划中心的连线。
望远镜成像调节
视差现象： 望远镜内目标像与十字丝分划板未重合。 观测时，改变眼睛与目镜的相对位臵，十字 丝与目标的像有相对移动。
2.测站检核——双面尺法
h1=a1-b1 h2=a2-b2
两尺常数不一致时， 考虑两尺常数差 0.100米。
a2
a1
b2
b1
如果： f= h1-（h2±0.100）≤±6mm 那么： hAB= (h1+h2±0.100)/2
水准测量记录（双面尺法）
测站 点号 水准尺读数 后视 1125 5811 前视 高差 (h) 平均高 差
水准管：
管子内壁光滑，液体与内壁的附着力小，则气泡对 倾斜反映的灵敏度高。 每2mm间隔均匀刻划，水准管的精度用格值表示。
是相邻分划线之间的弧所 对的圆心角。设曲率半 径为R毫米，则格值为:
2 ——称为水准管分划值 R
曲率半径大，格值小则精度高； 气泡长，两端清晰，读数误差 小则精度高。
工学建筑工程测量第二章水准测量
图2-13 精确瞄准与读数
a）存在视差 b）没有视差 图2-14 视差现象
四、精确整平 精确整平简称精平。 观察水准气泡窗内的气泡 影像，用右手缓慢地转动 微倾螺旋，使气泡两端的 影像严密吻合。此时视线即为水平视线。如图2-15所示。 五、读数 符合水准器气泡居中后，应立即用十字丝 中丝在水准尺上读数。读数时应从小数向大 数读，直接读取米、分米和厘米，并估读出 毫米，共四位数。如图2-16所示，读数是 1.336m。读数后再检查符合水准器气泡是否 居中，若不居中，应再次精平，重新读数。 图2-16 水准尺读数
图2-12 圆水准器整平
三、瞄准水准尺 （1）、目镜调焦 松开制动螺旋，将望远镜转向明亮的背景， 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。 （3）、物镜调焦 转动物镜对光螺旋，使水准尺的成像清晰。 （4）、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，直至尺像与十字丝平面重合，如图2-13、14所示
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）、调整安置脚架 松开三脚架架腿的固定 螺旋，调整架腿长度，再 拧紧固定螺旋，张开三脚 架将架腿踩实，使三脚架 架头大致水平。 （2）、架头上连接水准仪 图2-11 水准仪的连接 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。如图2-11所示。
第2章水准测量
项目 – 项目设置
1) 使用箭头到新项目 2) 您也可以输入项目名 3) 创建目录和输入项目名 在项目菜单中的选项:
键盘 – 菜单键
在菜单中循环:
也可以直接输入数字键来直接进入 您所想要的选项.
MENU (#7 key):
仪器设置和功能等. 也可以察看下一个项 目的详细解释
或者使用上下箭头来滚动选择后按 YES 键
键盘– RPT键
RPT (#1 key):
1) 设置每次测量重复次数.
2) 设置重复次数测量后的最大 标准误差
如果测量时的误差超过您设置 的最大误差,DINI 会提醒您
键盘– INV 键
注意设置正常和倒尺模式后仪器上的显示!
INV (#2 key): 如果设置仪器立尺人把尺 子倒过来,可以设置仪器 读数并获得尺子上方的高 程.
1) Interface 1: 选择端口 1 (可能是 PC 电脑) 2) Interface 2: 选择端口 2 (可能是打印机) 3) PC Demo: 可以和电脑连接电脑显示屏和仪器显示将是同
步的. 4) Update / service: 软件更新(必须和特定的监控软件连接).
菜单项 – 记录
(a)
(b)
图2－17
21号楼
至南湖新村
5 号 楼 1号楼
图2－18
水准路线：
闭合水准路线，附合水准路线，支水准路线，水准 网
1
BM1
4 3
(a)
BM2
BM1
2 3
1
2
BM1
2 1
1 BM5
BM4
4 3
(b)
(c)
(d)
图2－19
BM2 2 BM3
水准测量
第二章水准测量本章摘要：本章将着重介绍水准测量原理、微倾式水准仪的构造和使用、水准测量的施测方法及成果检核和计算等内容。
水准测量是高程测量中最基本的和精度较高的一种测量方法，在国家高程控制测量、工程勘测和施工测量中被广泛采用。
§2-1 水准测量原理摘要内容：本节主要介绍水准测量概念、测站概念、测点概念、前后视概念、视线高程概念；高差计算公式、高程计算公式。
讲课重点：水准测量概念、测站概念、测点概念、前后视概念；高差计算公式、高程计算公式。
讲课难点：高差与高程关系。
讲授重点内容提要：1.水准测量概念：水准测量是利用一条水平视线（由提供水准仪），并借助水准尺，来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。
2.水准测量原理如何测定A、B两点之间的高差h AB方法：如图所示，在A、B两点分别竖立水准尺（A、B称为测点）；在A、B两点之间Ⅰ安置水准仪（Ⅰ称为测站）。
在A点尺上读数，设为a；在B点尺上读数b。
定义测量方向：由A→B进行的，A点称为后视点，尺上读数a称为后视读数；B点称为前视点，尺上读数b称为前视读数。
定义A、B两点的高差：h AB= a-b高差等于后视读数减去前视读数。
a＞b，高差为正；a<b，高差为负。
如何由A高程推算B高程？高差法：若H A已知，则H B=H A+ h AB仪高法：视线高程H i=H A+a，则H B=H i-b例：设A为后视点，B为前视点；H A是20.016m。
当后视读数a为1.124m，前视读数b为1.428m。
（1）A、B两点高差？（1.124-1.428=-0.304）（2）B点比A点高还是低？（3）B点的高程？（20.016-0.304=19.712）（4）绘图说明。
§2-2 水准测量的仪器和工具摘要内容：本节主要介绍微倾式水准仪的构造和使用。
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DS0.5、DS1、DS3和DS10等四个等级。
第二章水准测量
第二章水准测量第二章水准测量单选题1、在水准测量中，若后视点A的读数大，前视点B的读数小，则有（A）。
A.A点比B点低B.A点比B点高C.A点与B点可能同高D.A、B点的高低取决于仪器高度2、水准测量中，同一测站，当后尺读数大于前尺读数时说明后尺点（B）。
Ａ.高于前尺点Ｂ.低于前尺点Ｃ.高于测站点Ａ.等于前尺点3、水准测量是利用水准仪提供的什么来测定两点间高差的？（A ）A.水平视线B.倾斜视线C.横轴D.视准轴4、在水准测量中设A为后视点，B为前视点，并测得后视点读数为 1.124m，前视读数为1.428m，则B点比A点（ B ）。
A. 高B. 低C. 等高D.无法判断5、水准测量原理是利用水准仪的（A）能提供的一条水平视线。
A. 视准轴B. 水准管轴C. 横轴D. 竖轴6、水准测量中，A，B分别为前、后视点，后视读数为1.235m，前视读数为1.450m，则h BA=（ A ）。
A.-0.215mB. 0.215mC. 0.140mD. -0.140m7、水准测量中，A，B分别为后、前视点，H A=25.000m，后视读数为1.426m，前视读数为1.150m，则仪器的视线高程为（D）。
A. 24.724mB. 26.150mC. 25.276mD. 26.426m8、水准测量中，设A为后视点，B为前视点，A尺读数为1.213m,B尺读数为1.401m,则AB的高差为（C）m。
A. +0.188B. -2.614C. -0.188D. +2.6149、水准测量中，设A为后视点，B为前视点，A尺读数为1.213m,B尺读数为1.401m,A点高程为21.000m，则视线高程为（B）m。
A. 22.401B. 22.213C. 21.812D. 20.81210、水准测量中，设A为后视点，B为前视点，A尺读数为0.425m,B尺读数为1.401m,已知A点高程为15.000m,则B点高程为（C）m。
第二章水准测量
用于三、四等水准测量。
2、尺垫 仅在转点处竖立水准尺时使用， 防止点位移动和水准尺下沉。
5mm分划水准尺（塔尺）
10mm分划水准尺（双面尺）
双面尺两根为一对，黑面为基本分划，底端起点为零，称 主尺；红面为辅助分划，底端起点不为零，与黑面相差一
个常数K，称副尺：
在一对双面尺中，两根尺子的红面起始读数分别为
K1=4.687m K2＝4.787m
红面起点不同，可配合使用，以免习惯性读数造成粗差 注意：用主尺可以直接测量两点间高差；用副尺则必须对 直接读数计算的高差加（或减）100mm，才能得到正确高 差。
思考：什么情况下加100mm，什么情况下减100mm？
（2）后视A点上的水准尺，精平后读取后视读数，记 入手薄；
2、表示方法：用BM表示。 3、埋设方式：永久性水准点和临时性水准点。 4、高程位置：半球形顶部。
5、为已知点：H，x, y,
6、查找方式：点之记 7、图例形式
转点：
1、定义：在水准测量过程中，用以传递高 程，不用作标记，用后即消失的点。
2、作用起传递高程。 3、无需计算其高程。 4、是在BM和待定点之间。 5、？何种情况下设置：距离，读数，起伏
DS05、DS1、DS3、DS10、 DS20
D—大地测量仪器 S—水准仪 数字 — 表示仪器的精度，即每公里往、返
测得高差中数的中误差（mm）。
水准仪的作用是提供一条水平视线； 工程测量中常使用DS3型水准仪，该仪器
标称精度为±3mm/km。
2、DS3型水准仪的构造 主要由望远镜、水准器、基座三部分组成。
视准轴：物镜中心 与十字丝交点的连线。
（2）水准器