水准测量原理及方法

后 3、后红：
红 ①读前视尺红面：中（b红）
②读后视尺红面：中（a红）
※ 将上述读数分别对应填入记录手簿
(三) 计算与校核
1、视距部分： D后=（下丝-上丝）×100 ≤65m、80m D前=（下丝-上丝）×100 ≤65m、80m
要求：△D=|D后-D前| ≤ 2m 、3m ∑△D ≤ 5m 、10m
△a=|a2-a2正|≤5mm，
不需校正，否则校正。
复几次，直至条件满足为 止。
实验三： 1、内容：水准仪的检校 2、要求：按序检查仪器应满足的几何条件 3、仪器安排： 1台/2人；水准尺一付； 尺垫一付；记录板一只；皮尺一把
§2-9 水准测量误差分析
一、误差来源： （1）仪器不够完善 （2）观测者感觉的限制 （3）外界条件的变化 二、误差分析 1、仪器误差：
左右微 动螺旋
水平制 动螺旋
1、基 座
2、望远镜 ① 组成：由物镜、对光透镜 十字丝分划板 和目镜等部分组成。
② 视准轴（CC）：十字丝交点与望远 镜物镜光心的连线
③ 十字丝作用：瞄准目标时的读数基准线。
④ 望远镜的作用: 瞄准远方的目标
⑤
性能指标：
放大率
像
实物
f物 f目
3、水 准 器
2、转点（TPi /ZDi)：传递高程的过渡点 作用：传递高程
（无固定点位，无须计算其高程）
二、水准测量的实施
a2
a1
b1
b2 a3
A
1 TP1 2
TP2 3
第 1 站： h1=a1-b1 第 2 站： h2=a2-b2
第 3 站： h3=a3-b3 第 4 站： h4=a4-b4
b3a4
4
TP3
一、高程控制网 由国家测绘部门在全国范围统一建立
的高程系统。(Ⅰ~Ⅳ） 分为：①1956黄海高程系
②1985国家高程基准 关系：H85=H56-0.029m
0.1829m
江苏境内各新旧高程系统 的关系 1985年国家高程基准 1956年黄海高程系
废黄河零点
吴淞零点
国家一等水准网
沿地质构造稳定和 坡度平缓的交通线 布满全国，构成网 状。路线全长为 93 000多公里，有 100个闭合环，环 长为800～1500公 里
§2-5 水准测量的内业
平差高差
闭合差、
调整的前提条件：fh fh允；否则重测
闭
合
、 附
合

调整的原则：i



i


fh L
fh n
Li ni
计算点的 高程
水
准 路
线

计算校核：
i
fh

第i 测段改正后的高差：校hi正核：hi测hi正
CHAPTER 2 水 准 测 量
水准测量 三角高程测量 高程测量的方法 气压高程测量 GPS高程测量
§2-1 水准测量原理 利用仪器提供水平视线，
前进方向
测定地面上两点间的高差， 推算待测点的高程
a 水平视线
b
A
HI
HA
平均海水面
B hAB
HB?
A：后视点， a：后视读数； B：前视点， b：前视读数。
地球曲率与大气折光影响
水平视线
c1γ1
γ2 c2
f1
D后 A
B f2
D前
D2
f1 1 1 0.43
后
R
f2 2 2 0.43 D前2
D后≈D前 f1 ≈ f2
习题：
P29：1、2、5、6、9、 10、11、12
§2-7 自动安平水准仪、电子水准仪简介
一、自动安平水准仪（DSZ3） 补偿器→管水准器、微倾螺旋， 补偿角：8′～10′

作用：衡量竖轴是否竖直 粗平

圆水准器


分划值： =
2mm R

"
;
4 '、8 '、15 '
L0

管水准器
作用：衡量视准轴是否水平 精平


分划值：

2mm R
";
20"、30"、60"
L0
二、水准尺和尺垫
直尺
1、水准尺 折尺 塔尺
尺底起始刻划： 黑面：0m 红面：4.687m or 4.787m 2、尺垫：三角形、半圆形；铸铁制造 作用：标志转点位，防止土质下沉
2、视距部分
D后- D前= D末 D总= D后+ D前
（五）成果计算
高差闭合差：（单一水准路线）
h中
闭合
fh测


h中 （H终 H始） 附合


h中往
h中返
支
fh允

12
4
Lmm 、 20 n mm 、 6
L mm n mm
2、高差部分：
要求：|K+黑-红| ≤2mm、3mm
△a、△b
|△h | = | h黑-（h红±0.100m) | ≤3mm、5mm
△a-△b= △h
计算校核
3、测站成果：
h中

1 2
h黑
（h红

0.100)
（四）每页计算的检核
1、高差部分
（a黑+a红） （b黑+b红） （h黑+h红）=2 h中（n为偶数） （a黑+a红） （b黑+b红） （h黑+h红）=2 h中 0.100（n为奇数）
2. K为路线或测段长度，以km计
前后 视距 离累 积差 （m)
≤5
表6-11
黑红 黑红 面读 面所 数差 测高 （mm) 差之
差 （mm)
2
3
≤10
3
5
双面尺法
（二）观测方法
观测顺序：“先黑后红”
1、安置仪器
“后后前前”
2、先黑：
①读后视尺黑面：下、上、中（a黑）
先 黑
②读前视尺黑面：下、上、中（b黑）
二、 三四等水准测量
（一） 三、四等水准测量技术要求
项
高差闭合差的限 视线 视线高 前后
目使
差（mm)
长度
度 视距
用 附合、 往返测 （m)
离差
等 级
仪 闭合路 器线
（m)
三 DS3 12 L 12 K ≤65
三丝能 读数
≤2
四 DS3 20 L 12 K ≤80
三丝能 读数
≤3
注：1. L为水准路线长度，以km计
§2-3 水准仪的使用
步骤 安 概 瞄精置 略 准平仪 整 水与器 平 准读尺数检对用调查光照目、、门镜消精、，除瞄准看视星清差，十初字找丝目标
§2-4 水准测量的外业
一、水准点、转点的概念
1、水准点（Bench Mark）：已知高程点 作用：统一全国的高程系统 满足各种测量需要 引测其它点的高程 种类：永久性 临时性
1212
1367
-0.365
1732
7513 - 6685 = 0.828
高程 (m) 27.354
28.182
备注 已知
三、水准测量的检核
（一）测站校核 １、变仪器高法 (两次成果之差≤5mm) ２、双面尺法
（二）计算校核
a b h
（三）成果校核（路线校核）
h1
１、闭合水准路线
高差闭合差：
（1）检验：用脚螺旋整平仪器， 转动仪器180°，若气泡居中， 不需要校正，否则，需要校正。
（2）校正：用校针拨动圆水准管 校正螺丝，使气泡向中间移动 偏离量的一半，再用脚螺旋整 平仪器，反复1、2、两步，直 到条件满足为止。
V
L′
L′ V V L′
V L′
护盖
2、 十字丝横丝⊥VV的检校
方法和步骤：
i

h理
第i待测点的高程：Hi=Hi-1+hi正
支 前提条件：fh fh允；否则重测。
水 准 路
第i测段的正确高差：hi正

12（hi往

hi返）
线 第i待测点的高程：Hi Hi1 hi正
例题 A
点 测站 号数
1
hi 测 （m)
2
改正数 (m)
A 12
1 18 2
b4 B
hAB=h= a- b HB= HA+ hAB
测站 测点
1
A
TP1 2 TP1
TP2 3 TP2
TP3 4 TP3
TP4 5 TP4
B 计算校核
后视 读数 1467
前视 读数
高差 (m) 0.343
1385 1869
1124 1674
-0.289 0.926
1425
0943
0.213
13 3
11 B ∑ 54
+2.785 -0.010
-4.369 -0.016 +1.980 -0.011 +2.345 -0.010 +2.741 -0.047
hi 正 (m)
+2.775
-4.385 +1.969 +2.335 +2.694
B
3 高程 (m)
56.345 59.120 54.735 56.704 59.039
计算高程的方法：
高差法 ：hAB =a-b ; HB=HA+hAB 视线高程法 ： HI= HA+a
HB=HI -b
§2-2 水准测量的仪器和工具
水准仪按精度分 精密水准仪 DS05 DS1 普通水准仪 DS3 DS10
一、DS3型水准仪的构造
望远镜
水准器 基座
目镜
物镜调焦螺旋
准星
微倾螺旋
物镜
脚螺旋
加密
二等水准网
三等、四等水准网
在一等水准网上 加密，一般沿铁 路、公路和河流 布设，环长为 300～700公里， 有822个闭合环， 全长为 137 000 多公里
它是确定地形海拔高程的坐标系统， 按等级和精度分为一、二、三、四 等网。目前提供使用的85国家高程 系统共有水准点114041个，水准路 线长度为416619.1公里。
+1.2435
-0.2 -0.1
¨ ¨¨ ¨¨ ¨¨
¨¨ ¨¨ ¨¨ ¨¨
每 ∑：169.5 169.6
页 校
∑：△D末=-0.1m
核 ∑：D总=339.1m
29.291 - 24.935 = +2.1780×2 ∑h黑+ ∑h红=+4.356
(平坦区） （山区）
要求：fh测 fh允 ※ fh测的调整同§2-5
测 点号 后 下 前 下 方 水准尺读数
K+ 高差 备
站
尺
尺
向
黑- 中数 注
上
上尺
D后
D前
号
黑面 m
红面 m
红 (m) mm
△D ∑△D
BM1 1426 1 ～ 0995
ZD1 43.1
+0.1
0.774 0.326 43.0 +0.1
（1）原理：若条件满足，
精平仪器后，横丝扫过
的面是水平面。
（2）检验：让横丝的一
端对准固定点A，微动
视线，若A始终在横丝
上移动，则条件成立，
不需要校正，否则，需
要校正。
（3）校正
(a)
(b)
3、LL∥CC的检校
a
b
a2正
（1）准备场地
hAB
Байду номын сангаас
在平坦地上标定A、B，约为80m，
C为AB 的中点。
（（（234b检）））2读查在计测数：算BhA附Ba正2近正= 约，a13a-bm2正1 处= h，AB测正+得b2a2（, 5转数→使）动为用长校微:拨水正a倾针准2正螺拨管= 旋动气hAB校泡→正+使正居b2A螺中尺丝→读，反
1）校正残余误差 2）对光误差（对光透镜非线形运动） 3）水准尺误差（零点不准）
2、观测误差
（1）整平误差：m


0.15 " 2"
D
(2)读数误差：mv

60" V

D
"
(3)视差影响
（4）水准尺倾斜影响
3、外界条件的影响 （1）仪器垂直位移 “后、前、前、后” （2）尺垫垂直位移 “往返观测取中数” （3）温度影响 “撑伞遮阳” （4）地球曲率及大气折光影响
（2）
fh 12 n mm
3、仪器安排 1台/4人；水准尺一付； 尺垫一付；记录板一只
N
排
实
球
验
场
室
待测点
§2-8 微倾式水准仪的检验与校正
一、水准仪的一般检查
二、水准仪应满足的条件 1、L′L′∥VV 2、十字丝横丝⊥VV 3、LL∥CC →主条件
三、检验与校正
1、L′L′∥VV的检校
方法和步骤：
A
ƒh= h测≤fh允 ２、附合水准路线
h5
4 h4 3
ƒh= h测-（H终-H始)≤fh允
2 A
1
３、支水准路线
A
ƒh= h往+ h返≤fh允
1
1 h2 2
h3 B
3
2
精度要求：fh允
=
40
L mm
12 n mm
式中：L----路线长度，以km计。 n----测站总数。
※支：L、n 以单程计。
二、电子（数字）水准仪 电子(数字)水准仪是集电
子、光学、图像处理、计算 技术于一体的水准仪。
1、望远镜
2、铟钢RAB标尺
3、电子水准仪的主要特点： 1）精度高（电子读数±0.4mm/km ，人 工读数±1.0mm/km ） 2）自动化程度高 3）较强的储存功能 4）菜单和按键操作功能丰富
§6-5 三、四等水准测量
备注
已知
已知
fh=2.741-(59.030-56.345)=+0.047m
fh允 12 54 88mm， fh fh允
实验一、二
1、内容：①水准仪的认识和使用
②闭合水准路线测量
2、要求：
（1）每人独立观测完成一条水准路线， 已知点
设待测点1~2个，测站总数n≥4
HBMi=10m
后1 1211 5998 0 前2 0586 5273 0
+0.625 +0.725 0
+0.6250
K1 4.787 K2 4.687
ZD1 1812 2 ～ 1296
ZD2 51.6
0570 0052 51.8
后2 1554 6241 0 前1 0311 5097 +1
+1.243 +1.144 -1