第二章水准仪和普通水准测量

第二章水准仪和普通水准测量

学习情境1 图根高程控制测量

项目载体：北京工业职业技术学院图根高程控制网

教学项目设计：

1、任务分析：各学习小组的测区范围大约为200米X250米，进行高程控制测量是地形图测绘工作所必需的一项测量工作；测区的大部分地势平坦，因此图根高程控制测量采用等外水准测量是合适的，只有个别地区高差比较大，可以采用高程测量的方法进行；等外水准测量路线可以根据实际情况采用闭合水准路线、附合水准路线等形式；测区首级高程控制测量应采用三四等水准测量的方法由测区外已知高程控制点引测。

2、任务分解：测区内高程控制测量的任务包括高级点引测和图根高程控制测量两部分内容，由于各个测区内均没有已知的高级控制点，所以需要以三四等水准测量的方法由测区外的已知高级控制点引测到测区；因此该项测量工作的任务可以分解为：三四等水准测量、等外水准测量、三角高程测量等

3、各环节功能：三四等水准测量是在测区内建立已知高程点的重要手段，等外水准测量是建立测区内的全面的图根高程控制网的主要途径，三角高程测量是建立测区内全面高程控制的补充措施，尤其是对于高差大的地区，这种方法的又是更加明显。

4、作业方案：测区内高程控制测量的任务包括高级点引测和图根高程控制测量两部分内容，由于各个测区内均没有已知的高级控制点，所以需要以三四等水准测量的方法由测区外的已知高级控制点引测到测区，然后根据在测区建立的已知高程点进行图根高程控制测量，对于地势比较平坦的地区应采用等外水准测量进行，当个别地区高差较大，进行水准测量有困难时，可以采用三角高程测量进行；图根高程控制网最多发展两级。

5、教学组织：本学习情景的教学为24学时，分为8个相对独立又紧密联系的子学习情境，教学过程中以作业组为单位，每组一个测区，在测区内分别完成等外水准测量、三四等水准测量、三角高程测量、图根高程控制测量内业计算任务，作业过程中教师全程参与指导，每组领用的仪器设备包括水准仪、经纬仪、水准尺、尺垫、钢尺、小钢尺、测钎、花杆、测伞、点位标志、记录

板、记录手簿等；要求尽量在规定时间内完成外业作业任务，个别作业组在规定时间内没有完成的，可以利用业余时间继续完成任务。在整个作业过程中教师除进行教学指导外，还要实时进行考评并做好记录，作为成绩评定的重要依据。

子学习情景1-1水准仪及其操作与使用

一、水准测量概述

水准测量是测定地面点高程时，最常用、最基本、精度最高的一种方法，在国家高程控制测量、工程勘测和施工测量中广泛应用。它是在地面两点之间安置水准仪，观测竖立在两点上的水准标尺，按水准标尺上读数求得两点之间的高差，最后推算出未知点的高程。这种测量方法适用于平坦地区或地面起伏不太大的地区。

水准测量通常可分为以下几种：

1.国家水准测

国家水准测量的目的是建立全国性的、统一的高程控制网，以满足国家经济建设和国防建设的需要。国家水准测量按控制次序和施测精度分为一、二、三、四等。高精度的一、二等水准测量可以作为三、四等水准测量及其它高程测量的控制和依据，并为研究大地水准面的形状、平均海水面变化和地壳升降等提供精确的高程数据。

三、四等水准测量可为工程建设和地形测图提供高程控制数据，它是一二等水准测量的进一步加密。

2.图根水准测量

图根水准测量是在地形测量时，为直接满足地形测图的需要，提供计算地形点高程的数据而进行的水准测量，有时候也作为测区的基本高程控制。由于其精度低于四等水准，所以也叫等外水准测量。

3.工程水准测量

工程水准测量是为满足各种工程勘察、设计与施工需要而进行的水准测量。其精度依据工程要求而定，有的高于四等，有的低于四等。

本学习情境中，着重介绍水准测量的原理、仪器和工具，以及普通水准测量的施测方法。还有图根水准测量和三角高程测量等内容也是重点要学习的基本技能。。

二、水准测量的原理

水准测量是测定地面点高程的最精确的一种方法，其基本测法是：若A 点高程已知，欲测定待定点B 的高程，首先测出A 、B 两点之间的高差AB

h ,如图1-1所示,则B 点的高程B

h 为

AB

A B

h H H +=

（1-1-1）

为测出A 、B 两点之间的高差，可在A 、B 两点上分别竖立有刻划的尺子——水准尺；并在A 、B 点之间安置一架能提供水平视线的仪器——水准仪。根据仪器的水平视线，在A 点尺上读数，设为a ；在B 点尺上读数，设为b ，则A 、B 两点之间的高差为

b

a h AB -=

（1-1-2）

图1-1 -1

如果水准测量是由A 到B 进行的，如图1-1中的箭头所示，由于A 点为已知高程点，故A 点尺上读数a 称为后视读数；B 点为欲求高程的点，则B 点尺上读数b 称为前视读数。即高差等于后视读数减去前视读数。a ＞b 高差为正；反之为负。

式（1-1-1）和（1-1-2）是直接利用高差AB

h 计

算B 点高程的，称为高差法。

还可通过仪器的视线高Hi 计算B 点的高程 ⎭

⎬

⎫

-=+=b H H a H H

i B A i

(1-1-3)

式（1-3）是利用仪器视线高Hi ，计算B 点高程的，称为仪高法。当安置一次仪器要求测出几个点的高程时，仪高法比高差法计算方便。 水准测量所使用的仪器是水准仪，辅助工具有水准尺和尺垫等。 三、水准仪

水准仪按其精度可分为DS05、DS1、DS3、DS20（1982年颁布的标准）等不同型号。其具体的系列参数见下表，在地形测量中最常用的是S3型水准仪。

表1-1-1水准仪系列的分级及其基本参数(GB3160-82)

参数名称单位

等级

DS05 DS1 DS3 DS20

仪器精度mm ±0.5 ±1.0 ±3.0 ±20.0

望远镜放大镜倍

数，不小

于

物镜有效

孔径，不

小于

最短视

距，不大

倍

mm

m

42

55

3.0

38

47

3.0

28

38

2.0

1.5

20

1.5