-水准测量
测量学教程-水准测量
R——水准管圆弧半径，mm ρ ——206265″
DS3型水准管分划值为20″/2mm
2 R
(2-4)
符合水准器
工程测量学
2 水准测量 §2.2 水准仪和水准尺 2.2.1 DS3微倾式水准仪的构造 2、水准器 ⑵圆水准器——用来指示竖轴是否竖直。
球面中央圆圈，圆圈的圆心称为 水准器零点。过零点的球面法线，称 为圆水准轴，当圆水准器气泡居中时 ，圆水准轴处于竖直位置。圆水准器 分划值是指通过零点的任意一个纵断 面上，气泡中心偏离2mm的弧长所 对圆心角的大小。 DS3水准仪圆水准器分划值一般 为8′～10′/2mm，故只用于仪器的概 略整平。
⑴检验
工程测量学
2 水准测量微倾式水准仪的检验与校正 §2.5 2.5.2 十字丝横丝垂直仪器竖轴的检验与校正
⑵校正 改正偏移量的一半。
工程测量学
2 水准测量微倾式水准仪的检验与校正 §2.5 2.5.3 水准管轴平行视准轴的检验与校正
b’ ⑴检验 在高差不大的地 面上选择相距80m左 右的A、B两点… 将仪器搬至距A点 2～3m的Ⅱ处，…… B点尺上水平视线 的正确读数为： b0’=a’+hAB (2-13)
工程测量学
2 水准测量 §2.3 水准测量方法
2.3.1 水准点 用水准测量方法测定的高程控制点称为水准点(记为 BM. (Bench Mark)) 国家水准点分为一、二、三、四等，按规范规定埋设 永久性标石标志。 图根水准点和施工测量水准点常采用临时性标志。
二、三等 工程测量学
2 水准测量 §2.3 水准测量方法
工程测量学
2 水准测量 §2.2 水准仪和水准尺 2.2.1 DS3微倾式水准仪的构造 1、望远镜 望远镜主要由物镜、镜筒、调焦透镜、十字丝分划板 、目镜等部件构成。
水准测量教程
测量教程——水准测量1水准测量原理水准测量是利用一条水平视线，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。
设后视A尺读数为a ，前视B尺读数为b ，则A、B两点高差为高差法：视线高法：2 水准仪的基本结构及其应满足的条件：为了照准标尺进行读数就必须有一个构成视准轴及可绕垂直轴旋转的望远镜；为使视准轴整平至水平位置，要有一个与望远镜相联系的水准器；为了整置水准器，需要有与水准器相联系的脚螺旋和其他部件。
所以水准仪的基本部件为：望远镜，水准器，垂直轴和脚螺旋。
这些部件所必需具备的基本条件为:a 视准轴与水准器轴平行b 水准器轴与竖轴正交c圆水准器轴应平行于仪器的竖轴；d十字丝的中丝（横丝）应垂直于仪器的竖轴；3 水准测量的仪器和工具水准测量所使用的仪器为水准仪，工具为脚架，水准尺和尺垫。
水准仪按其精度可分为DS05、DSl、DS3和DSl0等四个等级。
建筑工程测量广泛使用DS3级水准仪。
因此，本章着重介绍这类仪器。
3.1、水准仪的结构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，水准仪构成主要有望远镜、水准器及基座三部分。
3.1．1望远镜DS3水准仪望远镜主要由物镜、目镜、对光透镜和十字丝分划板所组成。
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，竖直的一条称竖丝，横的一条称为中丝，是为了瞄准目标和谈取读数用的。
在中丝的上下还对称地刻有两条与中丝平行的短横线，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，平板玻璃片装在分划板座上，分划板座固定在望远镜筒上。
十字丝交点与物镜光心的连线，称为视准轴或视线。
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。
对光凹透镜可使不同距离的目标均能成像在十字丝乎面上。
再通过目镜，便可看清同时放大了的十字丝和目标影像。
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。
3-水准测量
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
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。
第四章 水准测量
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
第3章 水准测量
∑
4.121
h a b
i
i
i
第1组
3班
记录：
李同学
高差
(m)
高程
(m)
备注
+0.385
54.206
A
+54.591
TP.1
+55.138
TP.2
+55.850
TP.3
+54.639
B
+0.547
+0.712
-1.211
+0.433
Hi =Hi-1 +hi
—
H B H A hi
1、2两个脚螺旋的中垂
线上；
2）调节脚螺旋3，使气泡
居中；
3）重复上述两个步骤，至
气泡居中。
3.瞄准
1）调节目镜调焦螺旋，使十字丝影像清晰。
2）松开制动螺旋，旋转望远镜，
利用瞄准器粗略瞄准水准尺。
3）旋紧制动螺旋，旋转水平微动螺旋，
使水准尺置于视窗中央。
令十字丝竖丝与水准尺一侧重合
4）调节物镜调焦螺旋，使水准尺影像清晰。
思考题1：迁站时水准尺如何移动？
尺1
A
尺1
尺2
尺1
TP1
尺2
尺2
TP2
尺1
尺1
尺2
尺1
A
TP1
TP2
水准尺误
差
尺2
尺1
A
TP1
TP2
尺1
尺1
尺2
尺1
A
TP1
TP2
思考题2：测站数宜为偶数还是奇数？
注意事项：
1）根据使用仪器、精度要求、气象条件等确定视线长度；
水准测量_实验报告(3篇)
第1篇一、实验目的1. 熟悉水准仪的基本构造和原理。
2. 掌握水准仪的正确操作方法，包括安置、瞄准、精平和读数。
3. 学习水准测量的基本步骤，包括观测、记录、计算和闭合差调整。
4. 通过实际操作，提高对水准测量原理和方法的实际应用能力。
二、实验原理水准测量是利用水准仪和水准尺测定地面上两点间高差的方法。
其原理是通过水准仪观测水准尺上的读数，从而计算出两点之间的高差。
水准测量通常分为精密水准测量和普通水准测量，其中精密水准测量分为一、二、三、四等，普通水准测量分为一、二、三、四等。
三、实验仪器与工具1. 水准仪：DS3型水准仪1台2. 水准尺：双面水准尺2根3. 尺垫：2个4. 记录纸：2张5. 三角架：1个6. 铅笔：1根四、实验步骤1. 安置仪器- 将三脚架张开，调整高度，使架头大致水平，并将架腿踩实。
- 将水准仪从箱中取出，固连在三脚架上。
2. 认识仪器- 观察水准仪的各个部件，包括望远镜、调整手轮、圆水准器、微调手轮、水平制动手轮、管水准器、水平微调手轮和脚架等。
- 了解各部件的名称、作用和使用方法。
3. 粗略整平- 通过旋转脚螺旋，使圆水准器气泡居中，从而使仪器大致水平。
- 注意气泡移动的方向与左手拇指或右手食指运动的方向一致。
4. 瞄准水准尺- 调节目镜，使十字丝清晰。
- 通过望远镜瞄准水准尺，使水准尺成像清晰。
5. 精平与读数- 通过微调手轮，使水准尺成像清晰。
- 读取水准尺上的读数，包括上、中、下三个读数。
6. 观测与记录- 在观测过程中，记录观测数据，包括观测点、读数、时间等。
- 注意记录的准确性，避免错误。
7. 计算与闭合差调整- 根据观测数据，计算两点之间的高差。
- 调整闭合差，使高差计算结果满足精度要求。
8. 实验结束- 整理实验仪器，清理实验场地。
五、实验结果与分析1. 通过本次实验，掌握了水准仪的基本构造和原理，熟悉了水准仪的正确操作方法。
2. 通过实际操作，提高了对水准测量原理和方法的实际应用能力。
水准测量-水准测量的原理及计算公式
【例题3】已知A点高程HA=423.518m，要 测出相邻1、2、3点的高程。水准测量时， 先测得A点后视读数a=1.563m，接着在各 待定点上立尺，分别测得前视读数 b1=0.953m，b2=1.152，b3=1.328m。 试求未知点1、2、3的高程H1、H2、H3分 别是多少？并绘草图。
解： A、B两点间高差hAB为： hAB=a-b=1.571-0.685= +0.886(m) B点高程HB为： HB=HA+hAB=452.623+(+0.886)
=453.509(m)
草图如下：
【例题2】已知A点桩顶标HA=±0.00， 后视A点读数a=1.217m，前视B点读数 b=2.426m。求B点对于A点高差hAB以 及B点标高 HB。并绘草图。 解：B点对于A点高差为：
b B
hAB
HB
此图形要思考以下内容: ▲已知点和未知点的高程是哪种? ▲水准面可以用水平面代替吗? ▲水准仪架设位置有什么要求? ▲水准仪架设的高低跟读数和高差有关吗? ▲读数大小跟点位高低的关系? ▲高差跟两边读数的差值有关? ▲三对名词：后视点与前视点；后尺与前尺； 后视读数与前视读数。
2、计算公式
草图如下：
（1）、高差法
hAB=a－bຫໍສະໝຸດ （2-1）HB= HA + hAB
（2-2）
这种通过计算高差来计算未知点高程的
方法，称为高差法。
说明：通常只求未知点对已知点的高差，
即前视点对后视点的高差hAB，一般不再计算 hBA。
《测量学》第二章_水准测量
BMA
TP2
TP3
TP1
前进方向
普通水准测量记录表
标尺读数（m） 测点 后 视 前视 + – 高 差 高 程 （m） 50.000 1.268 0.672 0.583 0.753 ZD2 ZD3 0.863 1.219 51.336 50.583 备 注
A
ZD1
1.851 1.425
HA=50.000m
b
i
施测方法
§2-3
水准测量的实施及成果整理
二、水准测量的实施 施测方法
h4=+0.385 h5=+0.118
h1=-0.543
1.422 1.304 1.820 1.435 h3=+0.946 h2=+0.120 1.822 0.876 TP4
BMB
1.134 1.677 1.444 1.324
0.718
1.581 0.346 5.358 3.867 2.209 0.718 0.873 50.618 51.491
B
Σ
计算 检核
∑a–∑b=5.358 – 3.867=1.491 ∑h=2.209 – 0.718=1.491 HB – HA=51.491 – 50.000=1.491 HB – HA=∑h=∑a – ∑b (计算无误)
b B Hi hab H B
大地水准面
A
HA
§2-1.水准测量原理
水平视线
前进方向 前视尺
如图， 已知HA， 求HB？
后视尺
A HA
大地水准面
b
B HB
hAB
（1）高差法：根据水准仪提供的水平视线在A点水准尺上读数 为a（后视读数），B点水准尺上读数为b（前视读数），则
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 。
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
建筑测量学-水准测量
新课导入：
测量地面点高程的工作，称为高程测量。
按使用的仪器和施测方法的不同，高程测量分为水准测量、三角高程测量和气压高程测量。
水准测量事精确测定地面点高程的一种主要方法。
本章主要介绍水准测量。
授课内容：
2 水准测量
2.1 水准测量原理
一、水准测量原理
水准测量是利用水准仪提供的水平视线，借助于带有分划的水准尺，直接测定地面上两点间的高差，然后根据已知点高程和测得的高差，推算出未知点高程。
二、计算未知点高程
1．高差法
测得A、B两点间高差h AB后，如果已知A点的高程H A，则B 点的高程H B为：
H B=H A +h AB
这种直接利用高差计算未知点B高程的方法，称为高差法。
2．视线高法
B点高程也可以通过水准仪的视线高程H i来计算，即:
H i= H A+a
H B= H i+b
这种利用仪器视线高程H i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。
2.2 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。
《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
水准测量—普通水准测量(建筑工程测量)
1.水准点 ➢定义：通过水准测量方法获得的高程固定点,简记BM。
➢分类：永久性、临时性
图2-13 永久性水准点示意图
2.施测方法
图2-14 普通水准测量示意图
➢ 转点（ZD）：因两点的距离较远或高差较大，安置一 次仪器无法测出A点与B点的高差 ,此时则需在两点间加设
若干个临时立尺点，称为转点，起传递高程的作用。
➢ 测站：每安置一次仪器即为一站
3.施测步骤
⑴ 每一测站上的观测步骤 选转点→安置仪器→粗平→瞄准后尺→精平→读后视读数→瞄准 前尺→精平→读前视读数→迁站 ⑵ 迁站方法
仪器搬到下一测站，上一测站的后尺变为下一个测站的前尺， 上一测站的前尺（不动只翻转）变为下一测站的后尺
4 .记录与计算
表2-2 水准测量记录手簿
计算公式：
⑴每站高差： hi ＝ 后视读数—前视读数 ＝ ai- bi (i ＝ 1，2，3，…，n)
⑵总高差： ∑hi ＝ h1+h2+h3 +‥‥+hn ∑hi＝ ∑ai－∑bi（表明计算无误） HB=HA+ ∑hi
5．施测过程中注意事项
（1）水准仪应安置在离前、后视距离大致相等之处。 （2）为及时发现观测中的错误，通常采用“两次仪器高法”或 “双面 尺法”。 （3）转点的选择将影响到水准测量的观测应放置尺垫。但值得注意的是水准点 上不能安放尺垫。 （4）水准尺应交替使用，但要注意保证转点的位置不变。 （5）∑a－∑b＝∑hi，只表明计算无误，不表明观测和记录无误。
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B点水准面
A
点
水
准
面 验
潮站
平均海 水面
hAB
A
HA
HA
A 点 铅 垂
线
B
HB
HB
B
假大定地高水程准起面算 面
点
铅
垂
线
高差 - 两点间的高程之差(无论绝对高程或相对高程)
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3
四、水准测量的等级
分一、二、三、四等（按精度要求或控制范围）
一等水准测量:
作为国家的高程控制,建立统一的高程基准,
符合棱镜的设置 符合棱镜的观察窗口
气泡居中 气泡未居中
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15
三、 水准仪的使用
安置水准仪,用连接螺旋把仪器固定在三脚架上。
（一）粗平
根据圆水准器气泡，用脚螺旋粗略置平仪器；
（二）瞄准
将望远镜对准水准尺，进行目镜和物镜调焦， 使十字丝和尺像清晰；
（三）精平
旋转微倾螺旋，使水准管气泡严格居中；
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6
在山坡地段进行水准测量
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7
连续水准测量（连续安置水准仪的测量方法）
两点间距离较长或高差较大时，在两点间设若 干个转点，分段测量高差，取各分段高差的总和。
R1
a1
h1
MB.A HA
R2
1
a2 b1
h2
TP1
R1
2
b2 a3
h3
TP2
3
R2
b3 a4
4
R1
b4 a5
R2
5
b5
h4
TP3
h5
TP4
BM.B h AB
HB
大地水准面
hAB = h1 + h2 + …. + hn
= (a1-b1)+7(9 a2-b2)+第…8页.+/共(6a9页n-bn) = a - b
8
§2-3 水准尺和水准仪
水准尺和尺垫
单面尺－水准尺仅一面有分划 双面尺－(黑面,红面，尺常数 4.687m 或 4.787m ） 用于三等以下水准测量。
微倾置平系统：
微倾螺旋 管水准器 符合棱镜 水准气泡观察镜
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13
水准管及符合棱镜结构图
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14
14
符合棱镜系统使水准气泡 两端成象在一起便于观察。
若直接用肉眼观察则因为 玻璃有厚度，斜视时会产 生视差，并要同时观察气 泡的两端才能判断气泡是 否居中。
用符合棱镜系统观察，可 以避免上述缺点。判断 “气泡居中”的精度约可 提高一倍。
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缺口和准星
水准管的校 正螺丝像片
目镜调焦环 气泡符合观察镜
物镜调焦螺旋 水准管
水平方向微动螺旋
圆水准器
微倾螺旋
脚螺旋
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视差现象：改变眼睛与目镜的相对位置， 视差 十字丝与目标的像有相对移动
视差产生原因：望远镜内目标像与十字丝
分划板未重合。
1
3
1
2
（四）读数
按十字丝的中横丝在水准尺上读数。
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水准尺读数方法：
用十字丝的横丝在 水准尺上读数： 米,分米,厘米,毫米 每次读四位数,首位 米数是“0”也必须 读数和记录，例如：
0875
18 17
16 15
14 13
尺上读数 1575
表示是 0.875米，或 875毫米。
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（一）粗平
水准管的校 正螺丝像片
用连接螺旋把仪器固定
在三脚架上，固定两个
架腿，动第三个架腿，
使三脚架架头大致水平；
转动脚螺旋，使圆水准
器的气泡居中。
圆水准器
脚螺旋
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18
根据圆水准器用脚螺旋整平仪器
（左手拇指法则）
3
3
2
1
2
1
使气泡向右移动
使气泡向前移动
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型号下标：毫米数，表示
1公里往、返测量的高差平
均值的中误差。
水准仪构造(主要部分)：
望远镜
水准器
支架
基座
S3 水准仪外型
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S3水准仪 －
主要用于地形测量和普通工程测量
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S3水准仪属于微倾式水准仪
按圆水准器初步置平仪器→旋转微倾螺旋→ 管水准器气泡居中→视线水平
hAB a'b' a aa (b bb) a b (aa bb)
当 Da=Db 时， aa bb hAB a b hab
a
水平视线
b
a
通 过水 准仪
的 水 准面
b
通 过 B点水准 面
B
通 过A点水准 面
A
DA
DB
HB
h
AB
HA
大地 水 准面
水准仪至两支水准尺等距
中间法水准测量
青岛观象山水准原点
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1
二、高程测量的方法
水准测量—用水准仪进行高差测量, 是高程测量的主要方法。
三角高程测量 －用经纬仪、测距 仪或全站仪测定两点间的高差。
GNSS高程测量 －用GNSS接收机， 收取卫星信号，测定点的高程。
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2
三、 地面点的高程
高程（绝对高程、海拔）- 地面点到大地水准面的铅垂距离 假定高程（相对高程 ）- 地面点到假定水准面的铅垂距离
a 和 b 。则 A与 B 的高程之差：hAB = a – b（高差 h
有正有负）如已知A点
前进方向
高程为
HA
，则B点 水准尺
的高程：
水平视线（后视） 水准仪 水平视线（前视）
水准尺
HB= HA+ hAB
a Hi
A
HA 大地水准面
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b B h AB HB
5
水准测量原理 （消除水准面曲率影响）
19
（二）瞄准
物镜的作用：使目标成象。
目镜的作用：使十字丝和目标象放大。
十字丝固定。为了使仪器适用于不同视力的人旋转目镜可 以使其前后移动，称为 目镜调焦。
转动物镜调焦螺旋，使远近不同的目标都能成象于十字丝 平面上，称为 物镜调焦。
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。这种现象称为视差，视差影响瞄准的精度。重新进行 目镜调焦和物镜调焦，使其都十分清晰，可以 消除视差。
2
3
1
3
(a)
(b)
消除视差的步骤：
目镜调焦，使十字丝最清晰；
科学研究(地壳形变、地面沉降、精密测量）
二等水准测量:
作为大城市的高程控制；地面沉降；
精密工程测量
三、四等水准测量:
作为小地区高程控制；普通工程测量；地形测量
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§2-2 水准测量原理
测量A、B 两点间的高差h，在A、B 上竖立水准尺，
用水准仪构成一条水平视线，该视线在两尺上取得读数
塔尺－可伸缩，总长为3米、 5米，用于一般工程测量。
尺垫－在转点上立尺用。
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一.水准测量的仪器与 工具
9
尺垫 — 转点处立水准尺，用生铁铸成中间突起的
三角形基座，防止立尺沉降和高程变动
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二、水准仪
2.水准仪
水准仪等级(精度系列)：
S05 S1 S3 S10