中南大学土木工程测量课件第02章水准测量原理资料
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第二章 水准测量PPT课件
基座通过连接螺旋与 三脚架相连
基座用于支承水准仪 上部，水准仪旋转轴 插入基座轴套可自由 旋转
基座上的三个脚螺旋 用于调节圆水准气泡
仪器竖轴VV：就是
水准仪的旋转轴
V 望远镜
基座
水准器
三脚架 V
11
几种常见水准仪
12
几种常见水准仪
13
三、水准仪的使用
1.安置： 用连接螺旋把仪器固定在三
水a
准
尺
水平视线
A
3.视线高程
HA
水 准
b尺
B hAB
HB=HA+hAB
H i H AaH Bb
大地水准面
2
连续安置水准仪的测量方法
2.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
干转点，分段测量高差，取各分段高差的总和。
hAB
hAB=h1+ h2+….+ hn =(a1-b1)+(a2-b2)+….+(an-bn) =a-b
目镜
对光螺旋
准星
缺口 水目准镜管
微倾螺旋
物镜 微动螺旋
制动螺旋
脚螺旋 三脚架
水准管 圆水准器 圆水准器校正螺钉
5
(1)望远镜
由物镜、目镜、调焦透镜和十字丝分划板组成
C
C
视准轴CC：物镜光心与十字丝交点的连线 视准轴在测量时必须保持水平，也就是水平视线！
6
一般的望远 镜只需望远， 不需瞄准。
所以有物镜， 目镜（加调焦
（一）水准点
通过水准测量方法获得 其高程的高程控制点，称 为水准点(Bench Mark), 一 般用BM表示。有永久性和 临时性两种。
基座用于支承水准仪 上部，水准仪旋转轴 插入基座轴套可自由 旋转
基座上的三个脚螺旋 用于调节圆水准气泡
仪器竖轴VV：就是
水准仪的旋转轴
V 望远镜
基座
水准器
三脚架 V
11
几种常见水准仪
12
几种常见水准仪
13
三、水准仪的使用
1.安置： 用连接螺旋把仪器固定在三
水a
准
尺
水平视线
A
3.视线高程
HA
水 准
b尺
B hAB
HB=HA+hAB
H i H AaH Bb
大地水准面
2
连续安置水准仪的测量方法
2.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
干转点，分段测量高差，取各分段高差的总和。
hAB
hAB=h1+ h2+….+ hn =(a1-b1)+(a2-b2)+….+(an-bn) =a-b
目镜
对光螺旋
准星
缺口 水目准镜管
微倾螺旋
物镜 微动螺旋
制动螺旋
脚螺旋 三脚架
水准管 圆水准器 圆水准器校正螺钉
5
(1)望远镜
由物镜、目镜、调焦透镜和十字丝分划板组成
C
C
视准轴CC：物镜光心与十字丝交点的连线 视准轴在测量时必须保持水平，也就是水平视线！
6
一般的望远 镜只需望远， 不需瞄准。
所以有物镜， 目镜（加调焦
（一）水准点
通过水准测量方法获得 其高程的高程控制点，称 为水准点(Bench Mark), 一 般用BM表示。有永久性和 临时性两种。
土木工程测量第二章水准测量zm共56页文档
2 水准测量
高程测量
l 高程测量：测量地面点高程的工作。 l 目的：获得未知点的高程。一般是通过测
出已知点和未知点之间的高差，再根据已 知点的高程推算出未知点的高程。 l 水准测量原点 ：直接由平均海水面测得高 程的水准点。
工程测量学
高程测量的方法
l 水准测量：利用水平视线来测量两点之间的高差。
此方法施测简单，且精度较高，所以是高程测量中最 主要的方法，被广泛应用于高程控制测量、工程勘测 和各项施工测量中。
准准测仪D。量S，05 和DSD10S则1 用用于于精简密易水水准准测测量量，。D工S3程用常于用一D般S3水水
工程测量学
§2.2 水准仪和水准尺 2.2.1 DS3微倾式水准仪的构造
DS3型水准仪，进行水准测量每千米往、返测高差精度可达 ±3mm.其主要由望远镜、水准器和基座三部分构成。
工程测量学
水准管圆弧中点O称为水水准管零点 。过零点与内壁圆 弧的直线LL，称为水准管轴 。当水准管气泡中心与零点重 合时，称气气泡泡居居中中，此时水准管轴处于水平位置；若气泡 不居中，则水准管轴处于倾斜位置。
工程测量学
水准管分划值
• 定义 ：水准管2 mm 的弧长所对圆心角τ， 即气泡每移 动一 格时，水准管轴所倾斜的角值。
然后单独转动脚螺旋③使气泡居中。如有偏差可重复进行。
工程测量学
3．瞄准水准尺
l 目镜对光：对准白色目标，旋转目镜，使十字 丝成像清晰。 l 粗略瞄准：缺口、准星、目标（尺）三点一线， 制动望远镜。 l 物镜调焦（对光）：转动物镜调焦螺旋，使目 标成像清晰。 l 精确照准：转动水平微动螺旋使目标的对称中 心与竖丝重合（或在竖丝附近） 注意：瞄准水准尺时必须消除视差。
• 水准管分划值的大小反映了仪器置平精度的高低 。水准 管纵向弧线半径 R 越大，τ 值越小，则水准管灵敏度越 高。 DS3 型水准管分划值一般为20 ″/2 mm。
高程测量
l 高程测量：测量地面点高程的工作。 l 目的：获得未知点的高程。一般是通过测
出已知点和未知点之间的高差，再根据已 知点的高程推算出未知点的高程。 l 水准测量原点 ：直接由平均海水面测得高 程的水准点。
工程测量学
高程测量的方法
l 水准测量：利用水平视线来测量两点之间的高差。
此方法施测简单，且精度较高，所以是高程测量中最 主要的方法，被广泛应用于高程控制测量、工程勘测 和各项施工测量中。
准准测仪D。量S，05 和DSD10S则1 用用于于精简密易水水准准测测量量，。D工S3程用常于用一D般S3水水
工程测量学
§2.2 水准仪和水准尺 2.2.1 DS3微倾式水准仪的构造
DS3型水准仪，进行水准测量每千米往、返测高差精度可达 ±3mm.其主要由望远镜、水准器和基座三部分构成。
工程测量学
水准管圆弧中点O称为水水准管零点 。过零点与内壁圆 弧的直线LL，称为水准管轴 。当水准管气泡中心与零点重 合时，称气气泡泡居居中中，此时水准管轴处于水平位置；若气泡 不居中，则水准管轴处于倾斜位置。
工程测量学
水准管分划值
• 定义 ：水准管2 mm 的弧长所对圆心角τ， 即气泡每移 动一 格时，水准管轴所倾斜的角值。
然后单独转动脚螺旋③使气泡居中。如有偏差可重复进行。
工程测量学
3．瞄准水准尺
l 目镜对光：对准白色目标，旋转目镜，使十字 丝成像清晰。 l 粗略瞄准：缺口、准星、目标（尺）三点一线， 制动望远镜。 l 物镜调焦（对光）：转动物镜调焦螺旋，使目 标成像清晰。 l 精确照准：转动水平微动螺旋使目标的对称中 心与竖丝重合（或在竖丝附近） 注意：瞄准水准尺时必须消除视差。
• 水准管分划值的大小反映了仪器置平精度的高低 。水准 管纵向弧线半径 R 越大，τ 值越小，则水准管灵敏度越 高。 DS3 型水准管分划值一般为20 ″/2 mm。
土木工程测量水准测量课件
⑴变动仪高法——是在同一个测站上用两次不同的仪器 高度(>10cm)，测得两次高差以相互比较进行检核。两次所测 高差之差不超过容许值(等外水准测量容许值为6mm)。否则 必须重测。
⑵双面尺法——:是仪器的高度不变，而立在前视点和后视 点上的水准尺分别用黑面和红面各进行一次读数，测得两次高 差，相互进行检核。若同一水准尺红面与黑面读数(加常数后) 之差，不超过3mm；且两次高差之差，又未超过5mm, （这两 项指标随测量等级不同而有所变化）则取其平均值作为该测站 的观测高差。否则，需要检查原因，重新观测。
• h1=a1－b1， h2=a2－b2， h3=a3－b3，……， hn=an－bn。
• hAB= h1＋ h2 ＋ h3＋……＋ hn=Σ hi • hAB=Σai－Σbi
土木工程测量水准测量
3
土木工程测量 第二章 水准测量
土木工程测量水准测量
4
土木工程测量 第二章 水准测量
§2.2 水准仪和水准尺
• 闭合水准路线——fh=Σhi－0=Σhi 。
• 支水准路线——fh=Σh往＋Σh返。
• 图根水准高差闭合差允许值fh允
• 平坦地区—— fh允=±40√L(mm)
• 山地——fh允=±12√n(mm)
• fh< fh允时，可以分配高差闭合差。
• 原则：反号，按路线长Li(平坦)或测站数ni(山地)比例分配
平地 fh容 20 L (mm)
山地 fh容 6 n (mm)
式中：L为水准路线总长(km)；n为测站数
土木工程测量水准测量
39
土木工程测量 第二章 水准测量
§2.4 水准测量成果计算
• 根据已知水准点的高程，水准路线高差观测值，
⑵双面尺法——:是仪器的高度不变，而立在前视点和后视 点上的水准尺分别用黑面和红面各进行一次读数，测得两次高 差，相互进行检核。若同一水准尺红面与黑面读数(加常数后) 之差，不超过3mm；且两次高差之差，又未超过5mm, （这两 项指标随测量等级不同而有所变化）则取其平均值作为该测站 的观测高差。否则，需要检查原因，重新观测。
• h1=a1－b1， h2=a2－b2， h3=a3－b3，……， hn=an－bn。
• hAB= h1＋ h2 ＋ h3＋……＋ hn=Σ hi • hAB=Σai－Σbi
土木工程测量水准测量
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土木工程测量 第二章 水准测量
土木工程测量水准测量
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土木工程测量 第二章 水准测量
§2.2 水准仪和水准尺
• 闭合水准路线——fh=Σhi－0=Σhi 。
• 支水准路线——fh=Σh往＋Σh返。
• 图根水准高差闭合差允许值fh允
• 平坦地区—— fh允=±40√L(mm)
• 山地——fh允=±12√n(mm)
• fh< fh允时，可以分配高差闭合差。
• 原则：反号，按路线长Li(平坦)或测站数ni(山地)比例分配
平地 fh容 20 L (mm)
山地 fh容 6 n (mm)
式中：L为水准路线总长(km)；n为测站数
土木工程测量水准测量
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土木工程测量 第二章 水准测量
§2.4 水准测量成果计算
• 根据已知水准点的高程，水准路线高差观测值，
土木工程测量课件水准测量
2、气泡在高的位置
三、水准仪的使用 ： ? 3、瞄准水准尺： （1）目镜对光：转动目镜对光螺旋，使十字丝清晰。 （2）粗瞄：松开制动螺旋，转动望远镜，利用望远镜上
的准星、照门瞄准水准尺，然后拧紧制动螺旋。 三点一线 （3）物镜对光：转动物镜对光螺旋，使水准尺成像清晰。 （4）精瞄：转动微动螺旋，使水准尺影像处在视场中央。 （5）消除视差：
? 水准仪由望远镜、水准器、基座三部分构成 ? 1、望远镜： ? 作用：瞄准水准尺，并对水准尺进行读数。
? 构成：物镜、对光透镜、物镜对光螺旋、十 字丝分划板、目镜、目镜对光螺旋
? 视准轴：十字丝交点和物镜光心的连线，称 为视准轴。
物镜：由一组透镜组组成
?
作用：把远处目标的像反映到望远镜的镜筒内。
弧，管内装有乙醇和乙醚的混合液，加热熔封而成， 冷却后留有气泡。
? b管水准器零点：管水准器上表面的对称中心，称为 管水准器零点。
? c管水准器轴：过零点的球面切线，称为管水准器轴。 ? d符合水准器：在管水准器上安装有一组棱镜，通过
棱镜的反射，将气泡两端的影像同时反映到目镜旁 的观察窗内，若两端的影像符合时，则表示气泡居 中，反之，则不居中，这种设有棱镜组的水准器， 称为符合水准器。
水准仪及水准 测量
2.1水准测量的 原理
一、 水准测量原理：
水准测量是利用水准仪所提供的水平视线 测定两点间高差的一种方法。
高差法的步骤：
? （1）在两点的中间位置安置水准仪
? （2）后视读数a（瞄准已知高程点所立水准 尺）
? （3）前视读数b（瞄准待定高程点所立水准 尺）
? （4）计算 ①计算高差h=a-b ②计算高程Hb=Ha+h
三、水准测量的实施路线： ? 1、符合水准路线 ? 2、闭合水准路线 ? 3、支水准路线
三、水准仪的使用 ： ? 3、瞄准水准尺： （1）目镜对光：转动目镜对光螺旋，使十字丝清晰。 （2）粗瞄：松开制动螺旋，转动望远镜，利用望远镜上
的准星、照门瞄准水准尺，然后拧紧制动螺旋。 三点一线 （3）物镜对光：转动物镜对光螺旋，使水准尺成像清晰。 （4）精瞄：转动微动螺旋，使水准尺影像处在视场中央。 （5）消除视差：
? 水准仪由望远镜、水准器、基座三部分构成 ? 1、望远镜： ? 作用：瞄准水准尺，并对水准尺进行读数。
? 构成：物镜、对光透镜、物镜对光螺旋、十 字丝分划板、目镜、目镜对光螺旋
? 视准轴：十字丝交点和物镜光心的连线，称 为视准轴。
物镜：由一组透镜组组成
?
作用：把远处目标的像反映到望远镜的镜筒内。
弧，管内装有乙醇和乙醚的混合液，加热熔封而成， 冷却后留有气泡。
? b管水准器零点：管水准器上表面的对称中心，称为 管水准器零点。
? c管水准器轴：过零点的球面切线，称为管水准器轴。 ? d符合水准器：在管水准器上安装有一组棱镜，通过
棱镜的反射，将气泡两端的影像同时反映到目镜旁 的观察窗内，若两端的影像符合时，则表示气泡居 中，反之，则不居中，这种设有棱镜组的水准器， 称为符合水准器。
水准仪及水准 测量
2.1水准测量的 原理
一、 水准测量原理：
水准测量是利用水准仪所提供的水平视线 测定两点间高差的一种方法。
高差法的步骤：
? （1）在两点的中间位置安置水准仪
? （2）后视读数a（瞄准已知高程点所立水准 尺）
? （3）前视读数b（瞄准待定高程点所立水准 尺）
? （4）计算 ①计算高差h=a-b ②计算高程Hb=Ha+h
三、水准测量的实施路线： ? 1、符合水准路线 ? 2、闭合水准路线 ? 3、支水准路线
《水准测量原理》课件
水准测量是一种高程测量方法，它利用水准仪和水准尺来测量两点之 间的高度差。水准仪通常由望远镜、水准器和基座三个主要部分组成 ，而水准尺则用来标定两点间的高度差。
水准测量的原理
总结词
水准测量的原理是利用几何学中的相似三角形来推算两点之间的高度差。
详细描述
水准测量的基本原理是利用几何学中的相似三角形来推算两点之间的高度差。当 视线水平时，通过水准尺上的读数和基座上的读数，可以计算出两点之间的高度 差。这种测量方法精度高，广泛应用于各种工程和科学研究领域。
水准测量的应用
要点一
总结词
水准测量的应用包括大地测量、建筑工程、道路工程、水 利工程等领域。
要点二
详细描述
水准测量在各种工程和科学研究领域都有广泛的应用。在 大地测量中，水准测量可以用来确定地球的椭球形状和地 球重力场的分布；在建筑工程中，水准测量可以用来确定 建筑物的标高和进行施工监测；在道路工程中，水准测量 可以用来确定道路的标高和坡度；在水利工程中，水准测 量可以用来确定水库的水位和坝体的稳定性。
选择合适的仪器
根据测量精度要求，选择合适的水准仪 、标尺等测量仪器。
制定测量计划
根据测量范围、地形条件和精度要求， 制定合理的测量计划和路线。
测量过程中的操作方法
建立水准点
在测量范围内选择合适的位置，建立稳 定、易于辨认的水准点。
观测数据
通过水准仪读取标尺上的读数，记录数 据，确保数据准确无误。
安置仪器
《水准测量原理》ppt课件
目录
• 水准测量的基本概念 • 水准测量的工具与设备 • 水准测量的方法与步骤 • 水准测量的误差与精度控制 • 水准测量的实践与应用
01
水准测量的基本概念
土木工程测量2-水准测量
h3
E
h4
BMB
BMA
2.3.4 水准测量的检核
闭合水准路线：
∑h理= 0
从一已知高程的水准点开始，沿各待测高程点进行水准测 量，最后又回到原水准点。
1 h1 h2 2 h3 h5 4 h4 3
BMA
2.3.4 水准测量的检核
支水准路线：∑h理= h往+ h返= 0
从一已知高程的水准点开始，沿各待测高程点进行水准 测量，既不闭合，也不附合。对这种水准路线，必须进行 往返测量。
测 点 A 标尺读数（m） 后视 1.851 0.583 ZD1 1.425 ZD2 1.268 0.672 0.753 前视 + 高 差 – 高 程 （m） 50.000
备 注 HA=50.000m
B Σ 计 算 检 核
4、重复上述步骤测至终点B为止。
普通水准测量记录表
测 点 A 标尺读数（m） 后 前视 视 1.851 1.268 0.672 0.718 ZD3 1.219 B Σ 计 算 检 核 1.581 0.346 0.873 0.583 0.753 ZD2 0.863 高 + 差 – 高 程 （m） 50.000 备 注 HA=50.000m
高程
相对高程
高差
2.1.2 水准测量原理
利用水准仪提供 的一条水平视线，借 助水准尺进行读数， 测定地面上两点的高 差，从而由已知高程 推求未知高程。
2.1.2 水准测量原理
• 水准测量是由水准仪利用重力获得水平视 线求取两点间的高差。
ha b=a-b
a
b
2.1.2 水准测量原理
高差法：
h AB= ( a - b ) HB = HA + h AB = HA + ( a -
水准测量PPT课件(共53张PPT)
〔6〕记录要原始，当场填写清楚。
5用－望对远光镜透瞄镜准目6标－或物在镜水对准光尺螺“上旋D读〞数7－，和分均划“以板十S固字〞定丝螺表的丝交示点中为准文。 “大地〞和“水准仪〞中“大〞字和“水〞
精望密远水 镜准具仪有字均良的采好用的汉钢光构学语件性拼，能并。音且的密封第起一来，个受温字度母变化，影通响小常。 在书写时可省略字母“D〞，下标“05〞、
(a)
(b)
水准点
至南湖新村
21号楼
5 号 楼 1号楼
点之记
二 水准测量方法
1.624
0.612 0.713
1.634
1.536
0.615
1.852
0.671
TP3
TP2
TP1
A
HA=29.053
IV
1.214
2.812
TP4
V
B
HB
步骤
〔1〕立尺 〔2〕安置仪器
〔3〕瞄准后视尺
〔4〕瞄准前视尺
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 小到大，从上到下读取。直接读
取米、分米和厘米，并估读出毫米 ，共四位数。读数后再次检查符合 水准器气泡是否居中。
13 14
15 16
1.464m
自动安平水准仪的使用
自动安平水准仪的操作程序分四步，即安置仪器——粗略整平— —瞄准水准尺——读数，其中安置仪器、粗平、瞄准与微倾式水准仪操 作方法相同。读数时应注意观察自动报警窗的颜色，假设全窗为绿色可 以读数，假设任意一端出现红色，说明仪器倾斜量超出自动安平补偿范 围，需重新整平仪器方可读数。有的自动安平水准仪在目镜下方配有一 个补偿器检查按钮，每次读数前按一下该按钮，如果目标影像在视场中 晃动，说明“补偿器〞工作正常，等待2～4s后即可读数。
5用－望对远光镜透瞄镜准目6标－或物在镜水对准光尺螺“上旋D读〞数7－，和分均划“以板十S固字〞定丝螺表的丝交示点中为准文。 “大地〞和“水准仪〞中“大〞字和“水〞
精望密远水 镜准具仪有字均良的采好用的汉钢光构学语件性拼，能并。音且的密封第起一来，个受温字度母变化，影通响小常。 在书写时可省略字母“D〞，下标“05〞、
(a)
(b)
水准点
至南湖新村
21号楼
5 号 楼 1号楼
点之记
二 水准测量方法
1.624
0.612 0.713
1.634
1.536
0.615
1.852
0.671
TP3
TP2
TP1
A
HA=29.053
IV
1.214
2.812
TP4
V
B
HB
步骤
〔1〕立尺 〔2〕安置仪器
〔3〕瞄准后视尺
〔4〕瞄准前视尺
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 小到大，从上到下读取。直接读
取米、分米和厘米，并估读出毫米 ，共四位数。读数后再次检查符合 水准器气泡是否居中。
13 14
15 16
1.464m
自动安平水准仪的使用
自动安平水准仪的操作程序分四步，即安置仪器——粗略整平— —瞄准水准尺——读数，其中安置仪器、粗平、瞄准与微倾式水准仪操 作方法相同。读数时应注意观察自动报警窗的颜色，假设全窗为绿色可 以读数，假设任意一端出现红色，说明仪器倾斜量超出自动安平补偿范 围，需重新整平仪器方可读数。有的自动安平水准仪在目镜下方配有一 个补偿器检查按钮，每次读数前按一下该按钮，如果目标影像在视场中 晃动，说明“补偿器〞工作正常，等待2～4s后即可读数。
2土木工程测量--水准测量
• 十字丝的作用：提供照准目标的标准。其中心交点 和物镜光心的连线称为视准轴，即视线。玻璃片上
的上、下短丝称为视距丝。水准测量就是当视线水 平时，用中间横丝截取水准尺读数。
• 视准轴：十字丝中央交点和物镜
横丝
光心的连线 （水准仪四条轴线
之一）
• 竖轴：望远镜底部与基座相连的
轴的中心线。 （水准仪四条轴
线之一）
视距丝
7. 水准器
水准器的用途： 衡量视线是否水平、竖轴是 否铅垂的标志。
水准器种类：分为管水准器和圆水准器。 （1）、圆水准器 作用：指示仪器竖轴是否竖直。 圆水准器轴：连接零点与球面球心的直线
（2）、管水准器
作用：指示视准轴是否水平。 管水准器轴：过零点与圆弧纵向相切的切线。
8. 水准尺
三、精平读数
1、在读取水准标尺上数字之前，应利用微倾螺旋使管水准气泡 居中，以保证视线精确水平（自动安平水准仪省去了这一步 骤）。由于气泡运动的惯性作用，因此转动微倾螺旋的速度不 宜过快，特别是在符合水准器的两端气泡影像将要对齐时更应 注意。只有在气泡已经稳定且又居中的情况下才能起到精平仪 器的目的。 2、在仪器精平后方可在水准尺上进行读数。为了保证读数的准 确无误，并提高读数的速度，则可以首先看好尺上的大数，然 后再将全部数据报出。普通水准测量只读四位数字，即米、分
2、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，这种现象称为视差。 产生视差的原因是目标成像的平面和十字丝平面 不重合。由于视差的存在会影响到读数的正确性，必须加以消除。消除的 方法是重新仔细地进行物镜对光，直到眼睛上下移动，读数不变为止。此 时，从目镜端见到十字丝与目标的像都十分清晰。
fh容12 n(mm) (n为测站总数）
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6/30/2020
❖ 2、粗平
粗平即粗略整平仪器。旋转脚螺旋
使圆水准气泡居中，仪器的竖轴大
致铅垂，使望远镜的视准轴大致水
平。
❖ （1）不论圆水准气泡在任何位置，
3
先用任意两个脚螺旋使气泡移到通
过圆水准器零点并垂直于这两个脚
螺旋连线的方向上，如图（a）所
示，如此可使仪器在这两个脚螺旋 连线的方向处于水平位置。
高程测量的方法分类
1、水准测量(leveling) 2、三角高程测量(trigonometric leveling) 3、气压高程测量(air pressure leveling) 4、GPS测量。(GPS leveling)
6/30/2020
水准点(Bench Mark)
通过水准测量方法获得其高程的高程控制点，称为 水准点，一般用BM表示。有永久性和临时性两种。
大地水准面
6/30/2020
2、距离较远或高差较大时高差计算：
若A、B 两点间布设一些过渡点（转点）1、2、 3…，将其分为n段，则用水准仪分别测得各段高差 为h1， h2… hn，则有：
前进方向
III
a2 II b2
a1 I b1
2
1
h2
h1
A
大地水准面
HA
an
bnBiblioteka BhAB hnHB
hAB=h1+ h2+ + hn =(a1-b1)+(a2-b2)+ =a-b
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水准点示意图
§2-2 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。
前进方向
水
准
1、距离较近时：
水 准a
尺 b
hAB a b
尺
水平视线
HB H A hAB
A——后视点
a——后视读数
A
B——前视点
HA
b——前视读数
B hAB HB=HA+hAB
❖ （2）粗瞄：松开照准部的制动螺旋，利用望远镜上的准星 从外部瞄准水准尺，再旋紧制动螺旋；
❖ （3）物镜对光：旋转物镜调焦螺旋使尺像清晰，也就是使 尺像落到十字丝平面上。
❖ （4）精瞄：旋转微动螺旋使十字丝的竖丝对准水准尺。
6/30/2020
第二章 水准测量 内容提要：
§2－1 §2－2 §2－3 §2－4 §2－5
水准测量概述 水准测量原理 微倾式水准仪和水准尺 水准测量的方法 微倾式水准仪的检验和校正
§2－6 水准测量的误差分析
6/30/2020
第二章 水准测量
高程测量概念（Height Measurement）
根据已知点高程，测定该点与未知点的高差， 然后计算出未知点的高程的方法。
水准仪的三个组成部分： 望远镜、水准器、基座
6/30/2020
1、望远镜（telescope）
物镜 调焦透镜
目镜 十字丝分划板
视准轴：物镜光心与十字丝分划板中心的连线。
6/30/2020
十字丝分划板
十字丝分划板是用来准确瞄准目标用的，中间一根长 横丝称为中丝，与之垂直的一根丝称为竖丝，在中丝 上下对称的两根与中丝平行的短横丝称为上、下丝 （又称观距丝）。
水准尺分为直尺、塔尺和折尺，其 中直尺又分单面分划和双面分划 两种。
❖ 尺垫(staff plate)
放在转点上，以防水准尺下沉。
6/30/2020
6/30/2020
三、微倾式水准仪的使用
操作程序：联结—粗平—瞄准—精平—读数 1．安置水准仪
首先打开三脚架，安置三脚架要求高度适当、架头大 致水平并牢固稳妥，在山坡上应使三脚架的两脚在坡下 一脚在坡上。然后把水准仪用中心连接螺旋连接到三脚 架上，取水准仪时必须握住仪器的坚固部位，并确认已 牢固地连结在三脚架上之后才可放手。
1
2
a
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图形：粗平的操作方法示意图
❖ （2）然后单独用第三个脚螺旋使气泡居中，如图（b）所 示如此使原两个脚螺旋连线的垂线方向亦处于水平位置，从 而使整个仪器整平。如仍有偏差，可重复以上两步操作。
3
3
1
2
b
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1
2
c
旋转脚螺旋方向与圆水准气泡移动方向的规律是： 左手拇指法则，或右手食指法则： (1)先旋转两个脚螺旋，然后旋转第三个脚螺旋； (2)旋转两个脚螺旋时必须作相对地转动，即旋转
方向应相反。 (3)气泡移动的方向始终和左手大拇指移动的方向
一致。
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3、 瞄准
1．方法：先用准星器粗瞄，再用微动螺旋精瞄。 2、步骤
❖ 瞄准水准尺的操作由目镜对光、粗瞄、物镜对光、精瞄四个 步骤组成，同时应注意消除视差。
❖ （1）目镜对光：将望远镜对向明亮处，转动目镜调焦螺旋， 使十字丝清晰；
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， 圆水准器轴处于竖直位置，从而 使仪器竖轴也处于竖直位置。
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3、基座
基座的作用是支承仪器的上部，用中心螺旋 将基座连接到三脚架上。基座主要由轴座、 脚螺旋、底板和三角压板构成。
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二、水准尺和尺垫
❖ 水准尺(leveling staff)
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❖ 符合气泡对中
水准管 (a)
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气 泡 影 像
(b)
(c)
(2) 圆水准器
❖ 圆水准器的分划值，是顶盖球面 上2mm弧长所对应的圆心角值， 水准仪上圆水准器的角值为8′至 15′(R=0.46～0.86m)。
❖ 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
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+(an-bn)
§2－3 微倾式水准仪和水准尺 一、水准仪
★ 按精度分为： DS05 DS1 DS3 DS10
D指大地测量 S指水准仪 数字1、3等指每公里往返高差测量中误差
★ 按仪器构造分为： 微倾式水准仪 自动安平水准仪 激光水准仪 电子水准仪
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DS3级微倾式水准仪的构造
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2、水准器(bubble)
水准器用于置平仪器。水准器有管水准器(bubble tube)和圆水准器 (circular bubble)两种。
圆水准器(circular bubble) ：用于整平。
水准管(bubble tube) ： 用于精平。
① 管水准器 管水准器由玻璃圆管制成，其内壁磨 成一定半径R的圆弧，如图2-7所示。 将管内注满酒精或乙醚，加热封闭冷 却后，管内形成的空隙部分充满了液 体的蒸汽，称为水准气泡。因为蒸汽 的比重小于液体，所以，水准气泡总 是位于内圆弧的最高点。
❖ 2、粗平
粗平即粗略整平仪器。旋转脚螺旋
使圆水准气泡居中，仪器的竖轴大
致铅垂，使望远镜的视准轴大致水
平。
❖ （1）不论圆水准气泡在任何位置，
3
先用任意两个脚螺旋使气泡移到通
过圆水准器零点并垂直于这两个脚
螺旋连线的方向上，如图（a）所
示，如此可使仪器在这两个脚螺旋 连线的方向处于水平位置。
高程测量的方法分类
1、水准测量(leveling) 2、三角高程测量(trigonometric leveling) 3、气压高程测量(air pressure leveling) 4、GPS测量。(GPS leveling)
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水准点(Bench Mark)
通过水准测量方法获得其高程的高程控制点，称为 水准点，一般用BM表示。有永久性和临时性两种。
大地水准面
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2、距离较远或高差较大时高差计算：
若A、B 两点间布设一些过渡点（转点）1、2、 3…，将其分为n段，则用水准仪分别测得各段高差 为h1， h2… hn，则有：
前进方向
III
a2 II b2
a1 I b1
2
1
h2
h1
A
大地水准面
HA
an
bnBiblioteka BhAB hnHB
hAB=h1+ h2+ + hn =(a1-b1)+(a2-b2)+ =a-b
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水准点示意图
§2-2 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。
前进方向
水
准
1、距离较近时：
水 准a
尺 b
hAB a b
尺
水平视线
HB H A hAB
A——后视点
a——后视读数
A
B——前视点
HA
b——前视读数
B hAB HB=HA+hAB
❖ （2）粗瞄：松开照准部的制动螺旋，利用望远镜上的准星 从外部瞄准水准尺，再旋紧制动螺旋；
❖ （3）物镜对光：旋转物镜调焦螺旋使尺像清晰，也就是使 尺像落到十字丝平面上。
❖ （4）精瞄：旋转微动螺旋使十字丝的竖丝对准水准尺。
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第二章 水准测量 内容提要：
§2－1 §2－2 §2－3 §2－4 §2－5
水准测量概述 水准测量原理 微倾式水准仪和水准尺 水准测量的方法 微倾式水准仪的检验和校正
§2－6 水准测量的误差分析
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第二章 水准测量
高程测量概念（Height Measurement）
根据已知点高程，测定该点与未知点的高差， 然后计算出未知点的高程的方法。
水准仪的三个组成部分： 望远镜、水准器、基座
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1、望远镜（telescope）
物镜 调焦透镜
目镜 十字丝分划板
视准轴：物镜光心与十字丝分划板中心的连线。
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十字丝分划板
十字丝分划板是用来准确瞄准目标用的，中间一根长 横丝称为中丝，与之垂直的一根丝称为竖丝，在中丝 上下对称的两根与中丝平行的短横丝称为上、下丝 （又称观距丝）。
水准尺分为直尺、塔尺和折尺，其 中直尺又分单面分划和双面分划 两种。
❖ 尺垫(staff plate)
放在转点上，以防水准尺下沉。
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三、微倾式水准仪的使用
操作程序：联结—粗平—瞄准—精平—读数 1．安置水准仪
首先打开三脚架，安置三脚架要求高度适当、架头大 致水平并牢固稳妥，在山坡上应使三脚架的两脚在坡下 一脚在坡上。然后把水准仪用中心连接螺旋连接到三脚 架上，取水准仪时必须握住仪器的坚固部位，并确认已 牢固地连结在三脚架上之后才可放手。
1
2
a
6/30/2020
图形：粗平的操作方法示意图
❖ （2）然后单独用第三个脚螺旋使气泡居中，如图（b）所 示如此使原两个脚螺旋连线的垂线方向亦处于水平位置，从 而使整个仪器整平。如仍有偏差，可重复以上两步操作。
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1
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1
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旋转脚螺旋方向与圆水准气泡移动方向的规律是： 左手拇指法则，或右手食指法则： (1)先旋转两个脚螺旋，然后旋转第三个脚螺旋； (2)旋转两个脚螺旋时必须作相对地转动，即旋转
方向应相反。 (3)气泡移动的方向始终和左手大拇指移动的方向
一致。
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3、 瞄准
1．方法：先用准星器粗瞄，再用微动螺旋精瞄。 2、步骤
❖ 瞄准水准尺的操作由目镜对光、粗瞄、物镜对光、精瞄四个 步骤组成，同时应注意消除视差。
❖ （1）目镜对光：将望远镜对向明亮处，转动目镜调焦螺旋， 使十字丝清晰；
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， 圆水准器轴处于竖直位置，从而 使仪器竖轴也处于竖直位置。
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3、基座
基座的作用是支承仪器的上部，用中心螺旋 将基座连接到三脚架上。基座主要由轴座、 脚螺旋、底板和三角压板构成。
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二、水准尺和尺垫
❖ 水准尺(leveling staff)
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❖ 符合气泡对中
水准管 (a)
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气 泡 影 像
(b)
(c)
(2) 圆水准器
❖ 圆水准器的分划值，是顶盖球面 上2mm弧长所对应的圆心角值， 水准仪上圆水准器的角值为8′至 15′(R=0.46～0.86m)。
❖ 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
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§2－3 微倾式水准仪和水准尺 一、水准仪
★ 按精度分为： DS05 DS1 DS3 DS10
D指大地测量 S指水准仪 数字1、3等指每公里往返高差测量中误差
★ 按仪器构造分为： 微倾式水准仪 自动安平水准仪 激光水准仪 电子水准仪
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DS3级微倾式水准仪的构造
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2、水准器(bubble)
水准器用于置平仪器。水准器有管水准器(bubble tube)和圆水准器 (circular bubble)两种。
圆水准器(circular bubble) ：用于整平。
水准管(bubble tube) ： 用于精平。
① 管水准器 管水准器由玻璃圆管制成，其内壁磨 成一定半径R的圆弧，如图2-7所示。 将管内注满酒精或乙醚，加热封闭冷 却后，管内形成的空隙部分充满了液 体的蒸汽，称为水准气泡。因为蒸汽 的比重小于液体，所以，水准气泡总 是位于内圆弧的最高点。