第二章水准测量(1-3)详解
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第二章水准测量
后 下丝 尺 上丝
后视距
号
前 下丝 尺 上丝
前视距
方向及 尺号
水准尺读数 黑面 红面
K+ 黑红
平均 高差 (m)
视距差d
∑d
(1)
(4)
后
(8)
(3)
(10)
(2)
(6)
前
(7)
(14)
(6)
(9)
(15)
(16)
后－前 (11)
(12) (13
(17)
(18)
1 BM1-ZD1
1.426 0.995 43.1 +0.1
第七节 三、四等水准测量
三、四等水准测量主要使用DS3水准仪进 行观测，水准尺采用双面水准尺，观测前必须 对水准仪进行检校。测量时水准尺应安置在尺 垫上扶立铅直。根据双面水准尺的尺常数即 K1=4687和K2=4787，成对使用水准尺。
三、四等水准测量技术要求
等级
标准视线 长度 （m）
前后视 距差 （m）
对于普通水准测量： fh容 40 L 适用于平原区
fh容 12
n 适用于山区
式中，fh容——高差闭合差限差，单位：mm； L——水准路线长度，单位：km ；
n——测站数 。
六、成果处理
普通水准测量的成果处理就是当外业观测的高差 闭合差在容许范围内时，所进行的高差闭合差调整。
1、高差闭合差的计算与检核 2、高差闭合差的调整 高差闭合差调整原则是以水准路线的测段站数或测段长 度成正比，将闭合差反符号分配到各测段上 3、改正后高差的计算 4、高程计算
Ｂ点的高程HB就可用下式计算求得：
HB=HA+hAB
hAB = 后视读数–前视读数=a-b
第二章水准测量-水准测量的一般方法
2-3普通水准测量一、水准点1、水准点（Bench Mark），通过水准测量建立的高程控制点。
通常用水准测量的方法测出这些点的高程，以此作为引测其他点的高程，工程上常用BM来标记。
2、水准点的等级及埋设水准点可根据需要设置成永久性水准点和临时性水准点。
需要长期保存的永久性水准点（国家水准点分为一、二、三、四等四个等级）按规范要求埋设永久性标石标记。
三、四等水准点一般用混凝土标石制成，深埋到地面冻结线以下，在标石的顶面设有用不锈钢或其它不易锈蚀的材料制成的半球状标志。
图根水准点和一些施工测量使用的水准点常采用临时性标志,例如:木桩（桩顶钉一半圆球状铁钉）或大铁钉打入地面，也可在地面上突出的坚硬岩石或房屋四周水泥面、台阶等处用红油漆标记。
3、水准点的位置：选在土质坚硬、便于长期保存和使用方便的地点。
埋设水准点后，应绘出水准点的点之记。
二、水准路线安置水准仪的地方称为测站，立水准尺的地方称测点，两点间的路线称侧段，若干侧段组成水准路线。
在水准点之间进行水准测量所经过的路线称为水准路线，水准路线有单一的水准路线和结点水准路线（水准网）两种，这里给大家介绍单一水准路线；单一的水准路线有三种基本布设形式：1、附合水准路线从一个已知高程的水准点BM1出发，沿各高程待定点1、２、３进行水准测量，最后附合到另外一个已知高程的水准点BM2上，（a）2、闭合水准路线从一个已知高程的水准点BM1处发，沿各高程待定点１、２、３、４、５进行测量，最后仍回到原水准点BM1上所构成的环形路线，（b）3、支水准路线从仪已知水准点出发，进行水准测量，终点既不闭合也不符合到已知水准点的路线叫支水准路线。
一般的闭合水准路线水准点的编号按逆时针走向进行编号，符合水准路线和支水准路线水准点的编号按水准测量走向进行编号；三、水准测量的施测方法水准测量是按一定的水准路线进行的，现仅就由一已知点的高程点（水准点）测定另一点（待测高程点）的高程为例，说明进行水准测量的一般方法：连续水准测量：在两点间连续地多次安置仪器所进行的水准测量。
第二章 水准测量
4、 精平 用微倾螺旋 使水准管气泡居中 （符合气泡符合） 5、读数 用十字丝的 横丝在水准尺上读 数（先默估毫米数， 然后米，分米，厘 米数。每次读四位 数，“0”也 是必须 记录的数字。）
14
2.粗平
——目的是使仪器竖轴铅直 用连接螺旋把仪器固定在三脚 架上，固定两个脚架，动第三 个脚架，使三脚架架头大致水 平;转动脚使螺旋圆水准器的气 泡居中
由已知点BM1——已知点BM2
3．支水准路线(spur leveling line)
由已知点BM1——某一待定水准点A。
25
图形：水准路线布设形式
1.闭合水准路线
1
2
3.支水准路线
1
2
BM
3 4
BM
BM2
3
2 1
26
2.附合水准路线 BM1
二、一个测站的水准测量工作
1、安置仪器于AB之间，
立尺于A、B点上； 2、粗略整平； 3、瞄准A尺，精平、读数a， 记录1.568m；
7、水准点：水准测量的固定标志。
8、 水准点高程：指标志点顶面的高程。
水准点
9、转点：水准测量中起传递高程作用的中间点。
返回
28
四、连续水准测量
当两点相距较远或高差较大时，需连续安置水准仪测 定相邻各点间的高差，最后取各个高差的代数和，可得到 起终两点间的高差。
如图：A、B两水准点之间，设3个临时性的转点。 h1 =a1-b1 、 h2 =a2-b2 、 h3 =a3-b3 h4 =a4-b4 、 hAB= h1+h2+h3+h4
第二章 水准测量
§2.1 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。
《土木工程测量》第02章水准测量原理解析
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。
)0.079 h 0.468
)160.000 H B H A 0.468
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三、水准测量成果的检核
1、 测站检核
（1） 双仪器高法
在每一测站上用两次不同仪器高度的水平视线(改变仪器高度应在 10cm以上)来测定相邻两点间的高差；
如果两次高差观测值不相等，对图根水准测量，其差的绝对值应小 于5mm，否则应重测。
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。
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实验一 S3水准仪的认识与使用
任务：
熟悉水准仪的结构及操作方法 每人测二组数据，计算h判断高低。
方法：
两人立尺相距大约50m ，两人操作水准仪,水准仪立在两 尺的中间，，测完两组数据之后互换。
注意事项：
（1）服从老师安排，遵守实验室纪律； （2）领仪器时组长签名； （3）注意仪器安全，装箱要到位，上锁； （4）立尺时o点在下； （5）仪器与尺垫不要放在松软的地平即粗略整平仪器。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， 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
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。
)0.079 h 0.468
)160.000 H B H A 0.468
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三、水准测量成果的检核
1、 测站检核
（1） 双仪器高法
在每一测站上用两次不同仪器高度的水平视线(改变仪器高度应在 10cm以上)来测定相邻两点间的高差；
如果两次高差观测值不相等，对图根水准测量，其差的绝对值应小 于5mm，否则应重测。
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。
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实验一 S3水准仪的认识与使用
任务：
熟悉水准仪的结构及操作方法 每人测二组数据，计算h判断高低。
方法：
两人立尺相距大约50m ，两人操作水准仪,水准仪立在两 尺的中间，，测完两组数据之后互换。
注意事项：
（1）服从老师安排，遵守实验室纪律； （2）领仪器时组长签名； （3）注意仪器安全，装箱要到位，上锁； （4）立尺时o点在下； （5）仪器与尺垫不要放在松软的地平即粗略整平仪器。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， 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
水准测量
2.5影响水准测量的因素及注意事项
2-1水准测量的概述
一、高程测量概念 测定地面点高程的工作，称为高程测量(height measurement)。 B
H’B
A
h
H’A H’A
HB
O
二、高程测量方法
高程测量按所使用的仪器和施测方法的不同，可 以分为 水准测量(leveling)、 三角高程测量(trigonometric leveling)、 GPS高程测量(GPS leveling) 和气压高程测量(air pressure leveling)。 水准测量是目前精度较高的一种高程测量方法。
4、领取仪器的地点： 建工楼二楼227对面测绘工程实验室。领取仪器时间1 点30分，由薛树强全面负责仪器领取，次序123456班 （123456组），其他组在实验室外等待， 每组领取水准仪一台，脚架一个，水准尺两根，记录 本两页，铅笔自备。所测数据不能用象皮檫，测量不 允许涂改数据。测错划掉，从新测。 5、每个组5-6人，组长全面负责实习任务，并在实习 结束后给出本组每个人的实习成绩按10%给定。 6、实习中爱护仪器，损坏要赔偿。 7、指导教师郝玉亭，程景东，曹俊茹。
h2=+0.118
大地水准面
HB=?
两次仪器高法水准测量
观测程序: 后视尺黑面-前视尺黑面-前视尺 红面-后视尺红面 即: 黑 -黑 -红 -红 .
4、水准测量成果整理
1、计算高差闭合差和允许闭合差
附合路线
fh= ∑h 测－（H终 － H始）
闭合路线 fh= ∑h 测 支水准路线 fh= h 往+h 返
a
b
Hab
B
Ha
a
Hb
高程计算
已知A点的高程HA，求算B点高程HB。 第一种方法（利用高差直接计算B点高程HB）。 1、HB=HA+hab 此法适用于仪器在两点中间一次便测得高差。
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。
2水准测量(1)
如图：A、B两水准点之间，设3个临时性的转点。 h1 =a1-b1 h2 =a2-b2 h3 =a3-b3 h4 =a4-b4 hAB= h1+h2+h3+h4
a2 a1 b1 b2
a3 b3
a4
b4
A
TP2 TP1
n
TP3
B
A、B两点高差计算的一般公式：hAB= hi
i 1
b a = +
• 前项工作未作检核， 不进行下一步工作 • —保证成果正确性
• 三、测量三项基本工作
• • • 高程测量（第二章） 角度测量（第三章） 距离测量（第四章）
第二章 水准测量
§2.1 §2.2 §2.3 水准测量原理 水准测量仪器与工具 水准仪的使用
§2.4
水准测量实施
本章重点及难点
重点：水准测量原理、水准仪操作使用、
测 站
Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ 计算 检核 点号 A TP1 TP1
水准尺读数
后视（a） 前视（b）
高差 （m）
+0.884 -0.307 +0.233
高程 （m）
备 注
2.142
1.258
123.446 已知
0.928
1.235 1.664 1.431 1.672 2.074 6.406 5.998 ∑a－∑b＝0.408
二、粗略整平
目的：使圆水准气泡居中，水准仪竖轴竖直，视 准轴粗略水平。 方法（如图所示）：
三、瞄准水准尺
目的：使目标和十字丝成像清晰。 方法：① 初步瞄准（用准星对准目标） ② 目镜调焦（使十字丝清晰） ③ 物镜调焦（使目标成像清晰） ④ 精确瞄准（使竖丝对准目标）
注意：瞄准时应消除视差。
a2 a1 b1 b2
a3 b3
a4
b4
A
TP2 TP1
n
TP3
B
A、B两点高差计算的一般公式：hAB= hi
i 1
b a = +
• 前项工作未作检核， 不进行下一步工作 • —保证成果正确性
• 三、测量三项基本工作
• • • 高程测量（第二章） 角度测量（第三章） 距离测量（第四章）
第二章 水准测量
§2.1 §2.2 §2.3 水准测量原理 水准测量仪器与工具 水准仪的使用
§2.4
水准测量实施
本章重点及难点
重点：水准测量原理、水准仪操作使用、
测 站
Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ 计算 检核 点号 A TP1 TP1
水准尺读数
后视（a） 前视（b）
高差 （m）
+0.884 -0.307 +0.233
高程 （m）
备 注
2.142
1.258
123.446 已知
0.928
1.235 1.664 1.431 1.672 2.074 6.406 5.998 ∑a－∑b＝0.408
二、粗略整平
目的：使圆水准气泡居中，水准仪竖轴竖直，视 准轴粗略水平。 方法（如图所示）：
三、瞄准水准尺
目的：使目标和十字丝成像清晰。 方法：① 初步瞄准（用准星对准目标） ② 目镜调焦（使十字丝清晰） ③ 物镜调焦（使目标成像清晰） ④ 精确瞄准（使竖丝对准目标）
注意：瞄准时应消除视差。
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
测量学 第二章 水准测量
2、十字丝横丝的检校和校正 目的：使十字丝横丝 竖轴
检验：
① 精平仪器，十字丝横丝左边 对准墙上标志点p； ② 水平微动，p点在横丝上移动， 说明十字丝横丝位置正确； 否则需要校正。 校正： ① 松开十字丝的固定螺旋； ② 微微转动十字丝环座， 至p点轨迹与横丝重合； ③ 拧紧十字丝的固定螺旋。
P
改正后 的高差m
高程m
备注
1
1 2
2 A
1
3
1.0 1.2
4 8 12 14 16 50
5 +1.575 +2.036 -1.742
6 -0.012 -0.014 -0.016
7
+1.563 +2.022
8 9 65.376 已知
66.939 68.961
2 3 3 4 Σ
辅助 计算
1.4 2.2 B
5、计算高程
H i H i 1 hi改
如： H1 H A h1改 65.376 1.563 66.939m 检核： H B (算） H B（已知） 66.623m
否则说明高程计算有误。
二、闭合水准路线成果计算
1、计算闭合差： f h h测
2、检核：
f h f h允
A
h1 1.575 n1 8 L1 1.0km
1
h2 2.036 n2 12 L2 1.2km
2
h3 1.742 n3 14 L3 1.4km
3
h4 1.446 n4 16 L4 2.2km
B
符合水准测量成果计算表
测段
点名 距离km 测站数 实测高差m 改正数m
fh
水准测量精ppt课件
准B点标尺读数，设为ｂ，则AB两点间的高差为 ：
hAB =ａ-ｂ 称a为后视读数，b为前视读数。即
hAB=后视读数一前视读数。
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3
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4
上述由已知高程HA 和测得的A、B两点间高差hAB可以
推算B点的高程HB为：
HB=HA+ hAB
这种方法称为高差法。
由图可以看出，B点高程也可以通过水准仪的视线
用左手按箭头所指方向转动脚螺旋3，使气 泡由b移至中心。
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瞄准水准尺
目镜调焦
松开制动螺旋，转动目镜对
光螺旋，使十字丝成像清晰。
初步瞄准
照门和准星瞄准水准尺，旋
紧制动螺旋。
物镜调焦 转动物镜对光螺旋，尺像清晰。
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。
消除视差
中“大”字和“水”字的汉语拼音的第一个字母，通常在书
写时可省略字母“D”，下标“05”、“l”、“3”及“10”
等数字表示该类仪器的精度。
S3型和S10型水准仪称为普通水准仪，用于国家 三、四等水准及普通水准测量，S05型和S1型水准仪称为精密 水准仪，用于国家一、二等精密水准测量。
本节介绍DS3微倾式水准仪、自动安平水准仪和
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三种不同读数方法的电子水准仪
①相关法 徕卡
②几何法 蔡司
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③相位法 拓普康
21
附件： 三脚架和水准尺
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22
附件： 锤球和尺垫
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第三节 水准仪的使用
基本操安作置程仪序器： 粗略整平 瞄准水准尺 精确整平和读数
测量学第二章水准测量
HC D＝1000m 大地水准面
测站
测点 BMA
Ⅰ TP1 TP1 Ⅱ
水准尺读数/m 后视读数 前视读数 2.014 1.901 1.223 1.108 2.312 0.450
高差/m +0.791
平均高差/m 高程/m
备注
+0.792 +0.793 +1.864
32.186
TP2
进行方向
前视读数 后视读数 2.312 前视点 0.450 TP2
再通过目镜的作用，便可看清同时 放大了的十字丝和目标影象a′b′。
（3）视准轴 十字丝交点与物镜光心的连线，称 为视准轴CC。 视准轴的延长线即为视线。
当视准轴水平时，用十字丝的中丝 在水准尺上截取读数。
2．水准器
（1）管水准器
（2）圆水准器
（1）
C
h2
后视点 TP1
hAC
Ⅱ
h1
A Ⅰ HA
HC
D＝1000m 大地水准面
测站
测点 BMA
Ⅰ TP1 TP1 Ⅱ
TP2
水准尺读数/m 后视读数 前视读数 2.014 1.901 1.223 1.108 2.312 2.424 0.450 0.558
高差/m +0.791
平均高差/m 高程/m
备注
+0.792 +0.793 +1.862 +1.864
2．闭合水准路线 （1）闭合水准路线的布设方法
从已知高程的 水 准 点 BMA 出 发 ， 沿各待定高程的水 准点 1 、 2 、 3 、 4 进行 水准测量，最后又 回 到 原 出 发 点 BMA 的环形路线，称为 闭合水准 路线。
测量学-第二章 水准测量
尺垫：半球形顶部用来竖立水准尺，并标志转点 位置。
水准仪的使用
安置——粗平——瞄准——精平——读数
安置：安置三脚架，放置水准仪 粗平：借助圆水准器的气泡居中，使仪器竖轴大致铅垂 ，从而视准轴粗略水平。 瞄准：瞄准水准尺，转动目镜对光螺旋，使十字丝清晰 。 转动物镜对光螺旋进行对光，使目标清晰 精平：调节微倾螺旋，使气泡两端的像吻合，使水准仪 的视准轴精确水平 读数：十字丝的中丝在尺上读数
( a 1.103m, b 1.431m)
计算B点高程
Hi H A a 1.235 m 1.103m 2.338 m H B Hi b 2.338 m 1.431m 0.907 m
2.3 水准测量的仪器及使用
– 水准测量使用的仪器：水准仪 – 水准测量使用的工具包括：水准尺、尺垫、三
-0313 +0102 -0715
4.2 水准路线检核
高差闭合差
对于水准路线，由于测量误差的存在，实测高差之和不 等于理论值（真值），两者之差称作高差闭合差
高差真值之和 h理 H BMB H BMA 实测高差之和 h测 H BMB H BMA
高差闭合差 fh h测 h理
4.2 水准路线检核
脚架
水准仪的类型
– 水准仪按其构造分为：光学水准仪、自动安平水准仪 和数字水准仪
– 水准仪按其所能达到的精度分为：DS05、DS1、DS3 、DS10、DS20等5种等级。
“D”和“S”表示中文“大地”和“水准仪” ，通常在书写时可省 略字母“D”， “05”、“1”、“3”及“10”等数字表示该类仪器的精度。每公里 高差中误差
1.304
BMB
1.134
BMA
1.677 1.444 1.324
水准测量
望远镜 物镜
微倾螺旋
望远镜制 动螺旋 望远镜微
基座底板
动螺旋
DS3微倾式水准仪
DS3主要由望远镜、水准器及基座 三部分组成。
1、望远镜(telescope)
物镜 目镜 对光透镜 十字丝（上、中、下丝）
——精确瞄准远处目标并对水准尺进行读数。
目镜的作用：放大，人眼经过目镜，可以看 到目标的小实像与十字丝一起放大了的虚像。 十字丝的作用：提供照准目标的标准。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）
（四）精确整平
1、方法：如图所示，调节微倾螺旋，使水准 管气泡成像抛物线符合。 2、每次读数之前都要重新使气泡符合。 3、说明：自动安平水准仪（compensator level），不需进行精平。
（五）读数
精平后，用十字丝的中丝在水准尺上读数。
1．方法：米、分米看尺面上的注记，厘米数
尺面上的格数，毫米估读。
BMB
BMA
注意： （1）起始点只有后视读 数，结束点只有前视读 数，中间点既有后视读 数又有前视读数。 （2） ， 只表明计算无误，不表 明观测和记录无误。
四.水准测量成果整理步骤
（一）计算高差闭合差(closing error)
公式： f h h测 h理
故对于闭合水准路线，有：
f h h测 h理 h测
图形：水准路线布设形式
1.闭合水准路线
1 2
3.支水准路线
1
2
BM
3
BM
4
BMB
微倾螺旋
望远镜制 动螺旋 望远镜微
基座底板
动螺旋
DS3微倾式水准仪
DS3主要由望远镜、水准器及基座 三部分组成。
1、望远镜(telescope)
物镜 目镜 对光透镜 十字丝（上、中、下丝）
——精确瞄准远处目标并对水准尺进行读数。
目镜的作用：放大，人眼经过目镜，可以看 到目标的小实像与十字丝一起放大了的虚像。 十字丝的作用：提供照准目标的标准。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）
（四）精确整平
1、方法：如图所示，调节微倾螺旋，使水准 管气泡成像抛物线符合。 2、每次读数之前都要重新使气泡符合。 3、说明：自动安平水准仪（compensator level），不需进行精平。
（五）读数
精平后，用十字丝的中丝在水准尺上读数。
1．方法：米、分米看尺面上的注记，厘米数
尺面上的格数，毫米估读。
BMB
BMA
注意： （1）起始点只有后视读 数，结束点只有前视读 数，中间点既有后视读 数又有前视读数。 （2） ， 只表明计算无误，不表 明观测和记录无误。
四.水准测量成果整理步骤
（一）计算高差闭合差(closing error)
公式： f h h测 h理
故对于闭合水准路线，有：
f h h测 h理 h测
图形：水准路线布设形式
1.闭合水准路线
1 2
3.支水准路线
1
2
BM
3
BM
4
BMB
水准测量
hAB
连续水准测量、转点、测站
hAB
• 欲求hAB，在A点至B点水准路线上增设n-1个转点， 安置n次水准仪，依次连续地测定相邻两点间高差 h1～hn，即 • h1=a1-b1 h2=a2-b2 hn=an-bn • 则 hAB= h1+h2+· · · +hn=∑h= ∑a- ∑b • HB=HA+ hAB=HA + （∑a- ∑b）
１、变动仪高法：改变仪器高度 10cm以上，测出两次高差，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）则认为符合要 求，取其平均值作为最后结果，否则必 须重测。 ２、双面尺法：
（3）成果检核 测站检核只能检核一个测站上是否存在错 误或误差超限。对于一条水准路线来说，还不 足以说明所求水准点的高程精度符合要求。由 于温度、风力、大气折光、尺垫下沉和仪器下 沉等外界条件引起的误差，尺子倾斜和估读的 误差，以及水准仪本身的误差等，虽然在一个 测站上反映不很明显，但随着测站数的增多使 误差积累，有时也会超过规定的限差。因此， 必须对整个水准路线的成果检核。
1.271
0.952 1.252 1.478 1.225
19.514
20.424 20.518 19.971 19.582
计 算 检 核
∑
6.607
6.178
1.365
0.936
∑a- ∑b =+0.429
∑ h=+0.429
2-4.普通水准测量
3、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。
根据已知水准点高程和各测段改正后的高差 ，依 次逐点推求各点改正后的高程。
2-5.普通水准测量成果整理
第二章 水准测量
（一）望远镜 望远镜是瞄准目标并在水准尺上进行 读数的部件，主要由物镜、目镜、调焦透镜 和十字丝分划板等组成。
1、物镜:望远镜筒前面，是由几个光学透镜 组成的复合透镜组，其作用是将远处的目标 在十字丝分划板附近形成缩小而明亮的实像。 2、目镜:望远镜筒后面，也由复合透镜组组 成，其作用是将物镜所成的实像与十字丝一 起进行放大，它所成的像是虚像。 3、十字丝分划板：圆形的刻有分划线的平板 玻璃薄片，安装在金属环内。十字丝分划板 上互相垂直的两条长丝，称为十字丝，是瞄 准目标和读数的重要部件。其中纵丝也称为 竖丝，横丝也称为中丝。另外，上、下两条 对称的短丝称为视距丝，用于在需要时以较 低的精度测量距离。
2.5水准测量成果计算
水准测量成果计算的目的，是根据水准路 线上已知水准点高程和各段观测高差，求出 待定水准点高程。 具体内容包括以下几个方面：
计算高差闭合差； 当高差闭合差满足限差要求时，调整闭合差； 求改正后高差； 计算待定点高程。
2.5.1闭合水准路线成果计算
箭头表示水准测 量进行的方向，BMA 为水准点，高程为 42.372m，1、2、3 点为待定高程点。
水准测量是指利用水准仪提供的水平视线，测出两 地面点之间的高差，然后根据其中已知点的高程求 出未知点的高程。 2、1、1高差法水准测量 如图2-1所示，在地面上有A、B两点，A点为已知点， 其高程HA已知；B为未知点，其高程HB待求。在A、 B两点之间安置水准仪，A、B两点上各竖立一把水 准尺，利用水准仪提供的水平视线先后在A、B点的 水准尺上读取读数a、b，则A、B点之间的高差
（二）附合水准路线 从已知水准点BMA出发，沿高程待定点1，2，… 进行路线水准测量，最后附合到另一已知水准点 BMB. 附合水准路线高差代数和的理论值等于起点BMA 至终点BMB的高差，即∑h=HB-HA，利用这个特性也可 以检核观测成果是否正确。
《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
2水准测量
2.1 概述
一、几个基本概念 3、高程测量方法
水准测量 三角高程测量 GPS高程测量 （水准仪） （经纬仪） （GPS接收机）
水准测量
三角高程测量
GPS高程测量
第二章 高程测量
2.1 概述
3、高程测量方法
水准测量 ——是利用水平视线来测量两点间的高差。由于水准测量 的精度较高，所以是高程测量中最主要的方法。 三角高程测量 ——是测量两点间的水平距离或斜距和竖直角(即倾斜角)， 然后利用三角公式计算出两点间的高差。三角高程测量
一般精度较低，只是在适当的条件下才被采用。
GPS高程测量 ——是利用GPS测量技术直接测定地面点的大地高，精度可 达厘米级。应用越来越广泛。
第二章 高程测量
2.1 概述
二、水准测量用途：
测定地形的高低起伏变化
测设建筑物的标高、场地平整
测定沟、渠、道路、管线、地质构造的断面图 监测建筑物的下沉变形
高 差 高 程 （m） 50.000 0.583 0.753 0.718 50.583 51.336 50.618 0.873
标尺读数（m）
后 视
普 通 水 准 测 量 记 录 表
备
注
前视
+
–
1.851 1.425 1.268 0.863 0.672 1.219 1.581
HA=50.000m
TP1 TP2 TP3
二、水准尺
单面尺——两面注 记一致（0起点，基 本分划不同） 0.411 5.096.
双面尺— 校核读数 •黑面尺底为零 •红面尺底不为零 •1根为4.687 •1根为4.787 •双面尺必须成对使用
黑面尺 红面尺
第二章 高程测量
2水准测量
水准仪分为气泡式水准仪和自动安平水准仪 型号有DS05、DS1、DS3型 D 大地测量，S 水准仪， 数字下标05表示水准仪的精度（每公里高差 中数的中误差）
10
一、水准尺和尺垫
11
1、零点差
水准尺有黑红两面（双面尺）
黑面——基本分划（尺底为0） 红面——辅助分划（尺底为某一数值） 一般有4587、4687和4787几种
（注：自动安平水准仪无此步骤）
自动安平水准仪工作原理：
通过圆水准器气泡居中，使纵轴大致铅 垂，视准轴大致水平，通过补偿器，使瞄准水 准尺的视线严格水平。
24
4、读数
读四位数，估读到毫米
25
小结
1. 2. 3.
水准测量原理 水准仪 水准尺
26
几个基本概念
1.测站：水准仪所摆设的位置称为测站。 2.测点：水准尺所摆设的位置称为测点。 3.水准路线：连续若干测站水准测量工作构成的高差观测路线。
27
第四节 水准测量的实施方法
1. 2. 3.
4.
5.
水准点与水准路线 水准面曲率对高差测量的影响 连续水准测量 普通水准测量的观测与记录方法 四等水准测量的观测与记录方法
28
一、水准点
水准点是埋设稳固并通过水准测量测定 其高程的点，有永久性和临时性两种。
29
二、水准路线
在水准点之间进行水准测量所经过的路线， 两个水准点之间的一段路线成为“测段”， 根据水准点的分布情况，水准路线有以下几 种布设形式：
5
一、水准测量原理图
6
二、高差测量公式
高差定义：两点的高程之差 测量公式：
hAB H B高程：
H B H A hAB
10
一、水准尺和尺垫
11
1、零点差
水准尺有黑红两面（双面尺）
黑面——基本分划（尺底为0） 红面——辅助分划（尺底为某一数值） 一般有4587、4687和4787几种
（注：自动安平水准仪无此步骤）
自动安平水准仪工作原理：
通过圆水准器气泡居中，使纵轴大致铅 垂，视准轴大致水平，通过补偿器，使瞄准水 准尺的视线严格水平。
24
4、读数
读四位数，估读到毫米
25
小结
1. 2. 3.
水准测量原理 水准仪 水准尺
26
几个基本概念
1.测站：水准仪所摆设的位置称为测站。 2.测点：水准尺所摆设的位置称为测点。 3.水准路线：连续若干测站水准测量工作构成的高差观测路线。
27
第四节 水准测量的实施方法
1. 2. 3.
4.
5.
水准点与水准路线 水准面曲率对高差测量的影响 连续水准测量 普通水准测量的观测与记录方法 四等水准测量的观测与记录方法
28
一、水准点
水准点是埋设稳固并通过水准测量测定 其高程的点，有永久性和临时性两种。
29
二、水准路线
在水准点之间进行水准测量所经过的路线， 两个水准点之间的一段路线成为“测段”， 根据水准点的分布情况，水准路线有以下几 种布设形式：
5
一、水准测量原理图
6
二、高差测量公式
高差定义：两点的高程之差 测量公式：
hAB H B高程：
H B H A hAB
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
第二章 水准测量
第二章
水准测量
高程测量：测定地面点高程的测量工作。 高程测量可以分为以下四种： （1）水准测量 （2）三角高程测量 （3）气压高程测量
（4）GPS高程测量
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第一节
水准测量原理
水准测量原理
hAB H AB H B H A a b H BA hBA
旋使圆气泡居中（左 手大拇指移动方向为 气泡运动方向）
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3.瞄准水准尺
目镜调焦：十字丝清晰 初步瞄准：瞄准水准尺，拧紧制动螺旋 物镜调焦：物像清晰 精确瞄准：十字丝竖丝瞄准水准尺中央 消除视差：物像平面 与十字丝平面没有重合 而产生相对移动的现象 反复调节物镜和目镜对 光螺旋可消除
2、自动安平水准仪
只需粗平即可获得水平视线读数的仪器 与微倾式水准仪的区别：没有水准管和微倾螺旋，在望远 镜的光学系统中装置了补偿器 特点：无需精平、操作简便、观测迅速、提高观测精度、 应用广泛
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自动安平原理
f
s
l f l s
Z
a0 a
K
h4=a4-b4
∑h
测站 Ⅰ
点号 A
后视读数m 2.142
前视读数m
高差m
h1=a1-b1
+0.884
高程m 123.466
HTP=HA+hAB B
1
1.258
-0.307 h2=a2-b2
Ⅱ
Ⅲ
TP2 TP3
=HA+ ∑h
0.928
1.235 1.431 2.074
1.664 =HA+(∑a-∑b)
1、微倾式水准仪
水准测量
高程测量：测定地面点高程的测量工作。 高程测量可以分为以下四种： （1）水准测量 （2）三角高程测量 （3）气压高程测量
（4）GPS高程测量
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第一节
水准测量原理
水准测量原理
hAB H AB H B H A a b H BA hBA
旋使圆气泡居中（左 手大拇指移动方向为 气泡运动方向）
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3.瞄准水准尺
目镜调焦：十字丝清晰 初步瞄准：瞄准水准尺，拧紧制动螺旋 物镜调焦：物像清晰 精确瞄准：十字丝竖丝瞄准水准尺中央 消除视差：物像平面 与十字丝平面没有重合 而产生相对移动的现象 反复调节物镜和目镜对 光螺旋可消除
2、自动安平水准仪
只需粗平即可获得水平视线读数的仪器 与微倾式水准仪的区别：没有水准管和微倾螺旋，在望远 镜的光学系统中装置了补偿器 特点：无需精平、操作简便、观测迅速、提高观测精度、 应用广泛
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自动安平原理
f
s
l f l s
Z
a0 a
K
h4=a4-b4
∑h
测站 Ⅰ
点号 A
后视读数m 2.142
前视读数m
高差m
h1=a1-b1
+0.884
高程m 123.466
HTP=HA+hAB B
1
1.258
-0.307 h2=a2-b2
Ⅱ
Ⅲ
TP2 TP3
=HA+ ∑h
0.928
1.235 1.431 2.074
1.664 =HA+(∑a-∑b)
1、微倾式水准仪
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高程应用
2.1 水准测量原理
水准测量：
前进方向
利用水准仪测定地面点高程的方法。
a
水平视线
HA a HB b a b HB H A hAB
A
b
B hAB
即
HA
hAB a b
＝后－前
HB=HA+hAB 大地水准面
水准测量现场
水准仪型号：
DS05、DS1、DS3、DS10
大地测量
双面尺
48
00
0、013m
2.3 水准仪技术操作
1.安置仪器 2.粗平 3.瞄准 4.精平 5.读数
水准仪技术操作
1.安置仪器 架头粗平，连接仪器
水准仪技术操作 • 2、粗略整平（通过调节脚螺旋使圆水准器气泡居中）
左手大拇指原则
水准仪技术操作
• 3 瞄准水准尺 （1）目镜调焦 十字丝成像清晰 （2）初步瞄准 照门和准星瞄准水准尺 （3）物镜调焦 水准尺的成像清晰。 （4）精确瞄准 使十字丝竖丝瞄准水准尺边缘
实验：水准仪的认识与使用
• 注意事项
• 1．不要在没有消除视差情况下进行读数。 • 2．读数前符合水准气泡必须居中，不能用脚螺旋
调整符合水准气泡居中。 • 3.同一测站观测前后视读数只能一次粗平操作。
或中央
水准仪技术操作 （5）消除视差 视差产生视差的原因，消除视差的方法
水准仪技术操作
• 四、精确整平(提供精确水平视线)
微倾螺旋的转动方向与左侧半气泡影像的移 动方向一致。
水准仪技术操作 五、读数（米、分米、厘米、毫米）
实验：水准各部件及作用。 • 2． 练习水准仪的安置、瞄准与读数。 • 3． 测量地面两点间的高差
水准仪
观测精度
DS3 每千米往返观测高差精度 为±3mm
2.2.1 DS3型水准仪的构造
DS3自动安平水准仪
水平制动螺丝
1.望远镜
物镜、目镜、调焦透镜、十字丝、视准轴
2.水准器
圆水准器： 粗平，脚螺旋
管水准器： 精平，微倾螺旋
管水准器 圆水准器
3. 基座
2.2.2 水准尺与尺垫
1.直尺、塔尺 2.尺垫
第二章 水准测量
高程测量方法分类
高程测量：测定地面点高程的工作。
• 水准测量(leveling) • 三角高程测量(trigonometric leveling) • 气压高程测量(air pressure leveling) • GPS测量 (GPS leveling)
高程测量应用
高程测量应用