第二章 水准测量1

参考信号 （存入NA2000中的 标尺像） 最佳相关时的位置 0.116m
2
1
0 调焦透镜 补偿器 分光镜 分划板 基码 测量信号 （标尺可见部分）
1.自动安平水准仪设计原理 自动安平水准仪设计原理
2. 自 动 安 平 补 偿 器 结 构
作
业
1.水准测量中为什么要求前后视距相等？ 2．S3型水准仪有哪几条主要轴线？它们之间应满足哪些几何 条件？为什么？哪个是主要条件？ 3．水准测量中，怎样进行记录计算校核和外业成果校核？ 4．安置水准仪在A、B两固定点之间等距处，A尺读数a1＝ 1.347m，B尺读数b1＝1.143m，然后搬水准仪至B点附近， 又读A尺上读数a2＝1.721m, B尺上读数b2＝1.492m, 问： 水准管轴是否平行于视准轴？如果不平行，当水准管气泡 居中时，视准轴是向上倾斜还是向下倾斜？如何进行校正？
2-1.水准测量原理
水准测量是测出两点间的高差。即在两个点上分 别竖立水准尺，利用水准测量的仪器提供的一条 水平视线，瞄准并在水准尺上读数，从而求得两 点间的高差。
高差 = 后视读数 — 前视读数 即h = a-b
水平视线 后视尺 前进方向 前视尺
α
A HA
b B Hi hab H B
大地水准面
2-1.水准测量原理 水准测量原理
水准点
常以 “B M”字 样作 为代 号
水准测量的实施 （一）基本工作（单站）
安置——粗平——瞄准——精平——读数
（1）选定测站：土质坚实、通视良好、
少受震动、易于安置
（2）安置仪器：在两尺之间将仪器牢固
地连接在三脚架上
尚未符合
符合气泡符合
（3）粗略整平：如图所示转动脚螺旋使
圆水准气泡居中。
（4）目标瞄准（后—前）：
1.444
BMA
TP2 TP1
TP3
前进 方向
普通水准测量记录手簿
测 站 Ⅰ 点 号 BM. A TP.1 Ⅱ Ⅲ Ⅳ Ⅴ 计算 检核 TP.1 TP.2 TP.2 TP.3 TP.3 TP.4 TP.4 B ∑ 6.607 0.836 1.225 6.178 1.365 0.931 1.478 1.346 1.252 1.862 0.952 0.910 0.094 0.547 0.389 0.936 20.424 水准尺读数(m) 后视 1.632 0.361 1.271 19.514 前视 + 高 差(m) 高 程 (m) 19.153 已知 备注
水准测量
2. 仪器下沉：增大高差。防止方法：①安置坚实之地；②快速观测 ③采用“后、前、前、后”观测次序 3.尺垫下沉: 高差增大。防止方法：①踩实尺垫； ②采用往、返测取平均值 4. 两差影响：平坦地区影响不大；坡度陡峭区域影响较大。 防止方法： ① 限制视线长度50米以内，并保持前、后视等距 ②限制视线高度，不低于30cm，不要靠近地面。 ③ 不要在太阳光强烈的时候作业。 5.温度、风力影响：避免阳光直接照射等。
(2)十字丝中丝垂直于仪器竖轴的检验与校正 (2)十字丝中丝垂直于仪器竖轴的检验与校正
检验方法： 检验方法：安置水准仪整平后，用十字丝交点瞄准某一明显 的点状目标A，观测A点是否始终沿着中丝移动。 校正方法： 校正方法：旋下目镜端的十字丝环外罩，用螺丝刀松开十字 丝环的四个固定螺丝，按中丝倾斜的反方向小心地转动十 字丝环，直至中丝水平，再重复检验，最后固紧十字丝环 的固定螺丝，旋上十字丝外罩。
分DS05、DS1、DS3，DS10,下标“05”、 “1”、“3”及“10”等数字表示该类仪器的精度， 每公里往返测高差中数的中误差。
精密水准仪，配有相应的精密水准尺，用于国家一 二等水准测量、大型工程建筑物施工及变形测量 以及地下建筑测量。普通水准仪，用于国家三四 等及普通水准测量。
1. 望远镜
AB 2
h
′
= a
− b2
水准管轴平行于视准轴的校正方法
a.计算A尺水平视线读数： a2'=b2+h b.转动微倾螺旋，使横丝瞄准读数 a2’：CC水平 c. 校正水准管气泡居中：LL水平（LL // CC） d. 重复检验直至符合要求。
尚未符合
符合气泡符合
水准测量
水准测量的误差分析及注意事项
(一)仪器误差 1、仪器校正后残余误差： 应遵循前、后视线等长的条件 2、水准尺误差：刻划不准，尺长变化，尺面弯曲，尺度零点改变 等。 (二)观测误差： 1、气泡居中误差 2、照准误差 3、估读凑整误差(消除视差) (三)外界条件的影响 1、水准尺倾斜误差：使读数增大，并导致高差增大 防止方法：使尺竖直或前后慢慢摇尺，读取最小读数
1.目镜对光 2.粗略瞄准 3.物镜对光 4.消除视差 （5）精确整平
（6）读取读数（后—前） ：
自小到大， 估读到毫米
a
b
c
水准测量的瞄准和读数
a
0730
b
6253 1478
c
普通水准测量
1.闭合水准路线
1 BM.A 3 4 BM.A BM.B 3 4 水准路线 由已知水准点开始或在两已知 水准点之间按一定形式进行水 准测量的测量路线。 2
L'
2、水准仪的检验与校正 、
（1）．圆水准轴平行于仪器竖轴的检验 ）．圆水准轴平行于仪器竖轴的检验 检验方法：安置水准仪后，转动脚螺旋使圆水准气泡居中， 然后将仪器绕竖轴旋转180Β。如果圆气泡仍旧居中，则表 示该几何条件满足，不必校正。 校正方法：水准仪不动，旋转脚螺旋，使气泡向圆水准器中 心方向移动偏离值的一半，然后用校正针先稍松动一下圆 水准器底下中间一个大一点的连接螺丝，再分别拨动圆水 准器底下的三个校正螺丝，使圆气泡居中，校正完毕后， 应记住把中间一个连接螺丝再旋紧。
2-7. DS3型水准仪的检验与校正
1.水准仪轴线及其应满足的几何条件 水准仪轴线及其应满足的几何条件 (1)四条轴线 视 准 轴 CC 水准管轴 LL 圆水准轴 L'L' 竖 轴 VV (2)应满足的三个条件 三个条件 L'L'// VV 横丝⊥VV LL // CC (主要条件) 主要条件
V L C V L' L C
注意事项:
按要求检校水准仪，检视水准尺 前后视距应尽可能相等 注意消除视差 做到“人不离仪器” 认真记录、扶尺员应认真竖立尺子等
自动安平水Leabharlann Baidu仪
Zeiss Koni007自动安平水准仪 自动安平水准仪
Zeiss
电 子 水 准 仪
（徕卡电子水准仪原理） 徕卡电子水准仪原理）
物镜
调焦发送器 补偿器监视 CCD探测器 目镜
h
=
∑
h
测
c、支水准路线： |∑h往|= |∑h返| f h = 高差闭合差容许值：普通水准测量 △h容= ±12 n mm △h容= ±40 L mm
∑
h往 +
∑
h返
对于闭合或附合水准路线，按与 路线长度L或按路线测站数n成 二、高差闭合差调整: 1.按比例分配改正值; 正比的原则，将高差闭合差反其 2.改正值符号与闭合差符号相反 符号进行分配。
20.518 19.971 19.582
∑a- ∑b =+0.429
∑ h=+0.429
水准测量
一、水准测量的校核方法：测站测核和路线校核 1、测站校核：a、双面尺法：一般黑、红面高差误差≦6mm b、改变仪器高法：两次高差误差在普通水准 测量中 ≦ 6mm 2、路线校核：a、附合水准路线： h测=h理 fh = ∑h − ∑h理 = ∑h测 −(HB − HA) 测 b b、闭合水准路线： ∑h理=0 f
h
AB
= ( a 1 − x )( b 1 − x ) = a 1 − b 1
③ 将水准仪搬到靠近B点处（约距B点3m），整平 仪器后，瞄准B点水准尺，读数为b2 ，再瞄准A 点水准尺，读数为a2，则
′ hAB = hAB 则表明水准管轴平行于视准轴，几何 若 条件满足，若 hAB′ ≠ hAB 且差值大于±5mm则需 要进行校正。
水平视线 前进方向 前视尺
后视尺
α
b B Hi
A HA
大地水准面
hAB HB
如图， 已知HA， （1）高差法：根据水准仪提供的水平视线在A 求HB？ 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
表示A点至B点的高差。
hAB=a-b HB=HA+ hAB =HA+(a-b) 在计算高差hAB时，一定要注意hAB的下标： hAB
1 4 2 3 十字丝环 校正螺丝 十字丝环 校正螺丝
（3）水准管轴平行于视准轴的检验与校正
原理与方法： 原理与方法： 角误差： i角误差：水准管轴不平行于视准轴，它们在竖直面内投影 之夹角。若i角不大于20“，则不须校正；但须等距观测
检验方法： 检验方法： ① 在平坦地区选择相距约80m的A、B两点（可打下 木桩或安放尺垫），并在A、B两点中间选择一点 O，且使DA=DB。 ② 将水准仪安置于O点处，分别在A、B两点上竖立 水准尺，读数为a1和b1.,
物镜、镜、调焦透镜、 十字丝分划板、物镜 对光螺旋、目镜对光 螺旋
DS3型水准仪外形
1 十字丝环 校正螺丝
4 2 3 十字丝环 校正螺丝
望远镜视准轴：通过物镜光心与十字丝交点的连线 CC，延长线即为视线。
视差：由于物镜调焦螺旋调焦不完善，使目标成像与十字 视差： 丝分划板平面之间有相对移动。
消除视差的方法： 消除视差的方法：先进行目镜调焦，使十字丝 十分清晰；再瞄准目标进行物镜调焦，使目标 十分清晰，使目标与十字丝平面之间没有相对 移动。
第二章 水准测量
主要内容： 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 主要目的：使学生了解水准测量原理、测量仪器与 主要目的： 测量工具，掌握地面点位高程测量过 程。 重点内容： 重点内容：水准测量原理、施测方法、成果计算。
测定地面未知点高程的工作称高程测量 高程测量的方法有: 水准测量(水准仪) 三角高程测量(经纬仪) GPS高程测 量(GPS接收机) 气压高程测量(气 压计) 其中水准测量是精度最好的 一种.
3.支水准路线
1
2
2.附合水准路线
BM.A 1 2
（二）连续过程 （复合）
水准测量的实施
依次连续地在两个立尺点中间安置水 准仪来测定相邻各点间高差，最后取 各个测站高差的代数和，即求得两点 间的高差值。
h1 = a1 – b1 h2 = a2 – b2 . hn = an – bn ∑= hAB= (a1+a2+…+an) h5=+0.118 h4=+0.385 (b1+b2+…+bn) 1.422 1.304 HB= HA + hAB h3=+0.946 1.820 1.435 注意： h1=-0.543 BMB h2=+0.120 1.822 0.876 转点处必须 1.134 1.677 放置尺垫 TP4 1.324
2.水准器 水准器
圆水准器 8Μ/2mm 粗平 管水准器 20Ν/2mm 器精平 分划值 用于仪器 分划值 用于仪
水准尺、尺垫
直尺:双面水准尺分 “黑面尺” 直尺 和 “红面尺”。黑面尺尺底尺 均从零开始，而红面尺尺底， 从固定数值4.687m或4.787m 开始，此数值称为零点差。 塔尺:可伸缩，伸足为3米、 塔尺 5米，用于一般工程测量。 尺垫:转点立尺用。 尺垫
（2）视线高法 视线高法：视线与大地水准面的垂直距 视线高法 离称为视线高程. B点高程也可以通过水准仪视线高程Hi（也称 为仪器高程）来计算， 即 Hi=HA+a 则 HB =(HA+a)-b=Hi-b
2.水准测量仪器及其操作 主要仪器： 主要仪器：水准仪、水准尺、尺垫 1、水准仪 、 精度系列: 精度系列
附合水准路线测量成果计算表
点号 BM.A 0.60 1 2.00 2 1.60 3 BM.B Σ 2.05 6.25 +1.340 +3.060 -0.008 -0.025 +1.332 +3.035 -1.424 -0.007 -1.431 8.246 9.578 +1.813 -0.008 +1.805 9.677 L(km) hi(m) +1.331 v(m) -0.002 h(m) +1.329 H(m) 6.543 7.872