第二章 水准测量
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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
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。
第2章水准测量
郑州航院 张先忠
高程是工程测量中三个基本量之一，在实际中具 有重要的意义，如房屋的设计室内地坪测设，所 有构件的安装测设，建筑沉降观测等都是以高程 测量为依据的。 高程测量按使用仪器和施测方法不同可分为水准 测量、三角高程测量，其中水准测量（leveling survey）是最经典的测量方法，精度高、用途广， 是高程测量中普遍采用的方法。
BM2
郑州航院 张先忠
2.5
水准测量的内业
整理野外测量结果，计算高差闭合差，若闭合差在容 许值范围内，则调整闭合差，最后计算各点高程，此项工 作称为水准测量的内业。 平地 fh 2 0 L m m 四等水准测量闭合差容许值
山地
fh
fh fh
6
n
取后视读数a1，估读至mm。
转动望远镜瞄准前视尺，精平后读取中
丝 读 数 b1 ， 并 由 记 录 员 立 即 计 算 本 次 高 差
h1=a1－b1。此为第一测站的全部工作。
郑州航院 张先忠
（3） 转站
第一测站施测结束后，记录员招呼后尺手沿水准路
线向前转移，在适当位置设置下一个转点。然后，将水 准仪迁至第二测站位置。 此时，第一测站的前视点成为第二测站的后视点， 重复第一测站上的工作，可以完成第二测站的测量，得 到本站高差h2=a2－b2，此步施测程序称为转站。 重复转站工作，直至完成全部水准路线的观测为止， 并得到各测站高差h3、 h4… hn，则终点高程为：
（a）、闭合水准路线(closed leveling route)
BM1
起止于同一已知水准点的封闭水准路线，称为闭 合水准路线。
郑州航院 张先忠
整个测程从起点回到终点，高差之和必等于零，即 Σh理=0。 由于存在测量误差，一般情况下高差之和Σh测不等 于零，则称为高差闭合差（简称闭合差），记为 fh。
高程是工程测量中三个基本量之一，在实际中具 有重要的意义，如房屋的设计室内地坪测设，所 有构件的安装测设，建筑沉降观测等都是以高程 测量为依据的。 高程测量按使用仪器和施测方法不同可分为水准 测量、三角高程测量，其中水准测量（leveling survey）是最经典的测量方法，精度高、用途广， 是高程测量中普遍采用的方法。
BM2
郑州航院 张先忠
2.5
水准测量的内业
整理野外测量结果，计算高差闭合差，若闭合差在容 许值范围内，则调整闭合差，最后计算各点高程，此项工 作称为水准测量的内业。 平地 fh 2 0 L m m 四等水准测量闭合差容许值
山地
fh
fh fh
6
n
取后视读数a1，估读至mm。
转动望远镜瞄准前视尺，精平后读取中
丝 读 数 b1 ， 并 由 记 录 员 立 即 计 算 本 次 高 差
h1=a1－b1。此为第一测站的全部工作。
郑州航院 张先忠
（3） 转站
第一测站施测结束后，记录员招呼后尺手沿水准路
线向前转移，在适当位置设置下一个转点。然后，将水 准仪迁至第二测站位置。 此时，第一测站的前视点成为第二测站的后视点， 重复第一测站上的工作，可以完成第二测站的测量，得 到本站高差h2=a2－b2，此步施测程序称为转站。 重复转站工作，直至完成全部水准路线的观测为止， 并得到各测站高差h3、 h4… hn，则终点高程为：
（a）、闭合水准路线(closed leveling route)
BM1
起止于同一已知水准点的封闭水准路线，称为闭 合水准路线。
郑州航院 张先忠
整个测程从起点回到终点，高差之和必等于零，即 Σh理=0。 由于存在测量误差，一般情况下高差之和Σh测不等 于零，则称为高差闭合差（简称闭合差），记为 fh。
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。
工程测量课件第2章水准测量
十字丝分划板护罩
3. 视准轴平行于水准管轴（i角）的检验与校正
检验：选择在相距80～100米距离两端A、B处钉木桩或放置尺 垫；在距A、B等距离处（S1）安置水准仪。
用双面尺或变动仪高法，测出A、B两点间的平均高差hAB。由 于前后视距相等，高差hAB不存在i角误差。
aa11′△ i
A
S1
D
hAB = a1′－b1 ′
b1′
i△
b1
B
hAB
D
a2′
a2
i
b2
B
hAB
A
S2
水准仪搬至S2处测量A、B两点间的高差hAB ′：
hAB ′=a2 ′－b2 若hAB ′= hAB ，则视准轴平行于水准管轴。否则，计算i角。当 i〃＞20″, 则需校正。
h
i
DAB
=206265〃
△h=a2 ′- a2 , a2 = b2 + hAB ;
点Ｏ）的纵向切线。当气泡居中时，该轴线处于水平位置。水 准管精度较高，用于精平水准仪。
水准管分划值 ：水准管圆弧2mm弧长所对的圆心角。
符合水准器
2
R
调节微倾螺旋
（2）圆水准器
L´
2mm L´
圆水准器轴（L´ L´）：通过
圆水准器零点（分划圈中心）的 球面法线。当气泡居中时，该轴
线处于竖直位置。圆水准器精
平地fh容40 L 山地fh容12 n
mm mm
（1）闭合水准路线
1 闭合水准路线
BMA 支水准路线 Ⅰ
•∑h理=0， •fh= ∑h测
Ⅱ
（２）附合水准路线
2
3
•∑h理=HB－HA
• fh= ∑h测－（ HB－HA ）
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B 第二章水准测量
水准仪按其精度共分为四个等级：DS05，DS1， DS3，DS10。05、1、3、10是指各等级水准仪每千 米往返测量高差中数的中误差，以mm计。工程水 准测量一般用DS3型水准仪。
一、微倾水准仪的构造
DS3型水准仪（图2-2）由望远镜、水准器和基 座三部分构成。
1.望远镜
望远镜是提供视线和照准目标的设备，它由物 镜、对光透镜、十字丝分划板及目镜等组成。
调节目镜对光螺旋，使十字丝成像清晰； 放松制动螺旋，旋转望远镜使缺口准星 对准目标，拧紧制动螺旋； 调节物镜对光螺旋，使目标成像清晰； 交替1）、3），直至目标成像稳定； 调节微动螺旋，使竖丝处于水准尺一侧。
3.精平
为了使视线精确地处于水平位置，读数前应 调节微倾螺旋使水准管气泡居中，即符合水准气 泡两端影像对齐。 4.读数
3.高程计算 将起始点BM1高程与沿线各测段改正后 的高差逐一累加即得各未知点的高程。对于 支水准路线，当闭和差fh ≤ fh容时，取往返高 差的平均数作为最后结果。即 h = (h往 － h返)/2 (2-12) 最后将成果填入水准测量高差误差配赋 表。如表2-2。
表2-3 水准测量高差误差配赋表
精确整平后，应立即根据中丝读取尺上的读 数，读数时应估读到mm。精平和读数是两项不同 的操作步骤，但在测量中，这两项操作视为一个 整体，即边看符合气泡边读数，一旦发现气泡偏 离应重新精平后才能读数。
§2-3 水准测量方法
一、水准点
水准点用BM表示。水准点按等级及保存时间 长短分为临时性水准点和永久性水准点两种。 永久性水准点：又混凝土或石料制成，桩顶嵌入 顶面为半球形的金属标志，桩面上标明等级和编 号。 临时水准点：可选用地面上突出的坚硬岩石或固 定建筑物的墙角、阶石、桥墩等处，用红漆画一 标记作为点位。也可用大木桩打入地下，桩顶钉 一铁钉。水准点的高程是指半球顶或红漆标记中心 的高程。
第2章水准测量
第2章 水准测量重点提示：介绍了高程测量的常用方法，重点讲述了水准测量的原理、方法，介绍了水准仪的构造，讲述了水准仪的使用、水准测量的实施过程、水准测量的测站校核、路线校核及数据处理、介绍了水准仪的检验和校正方法、简要分析了水准测量误差的来源。
地球表面是高低起伏很不规则的。
要确定地面点的空间位置，除了确定其平面位置外，还要确定其高程。
为了测定地面点高程而进行的测量工作叫做高程测量。
根据测量原理和使用仪器与施测方法的不同，高程测量的方法主要有水准测量、三角高程测量和物理高程测量三种。
水准测量是利用水准仪提供的水平视线，分别在地面两点垂直竖立的水准标尺上读取读数，推算出两点间的高差，进而求得待定点的高程的方法。
水准测量的精度较高，是精确测定地面点高程的主要方法，但工作量较大且受地形条件限制；三角高程测量是利用仪器在测站点上测定仪器中心至照准点的垂直角，量取测站点仪器高和照准点觇标高，若已知两点间的水平距离，根据三角学原理推算出两点间的高差，进而求得待定点的高程的方法。
三角高程测量的精度低于水准测量，仅作为高程测量的辅助方法，但其作业简单，布设灵活，是一种测定地面点高程的常用方法。
物理高程测量是根据地球的物理性质，利用仪器来确定地面点高程的方法。
物理高程测量主要有两种方法：一种是根据大气气压随地面点高程的不同而变化的规律(即高程愈大，大气压力愈小的原理)，用气压计测定出待定点高程的方法。
称为气压测高法;另一种方法是根据重力加速度随地面点高程的不同而变化的规律(即高程愈大，重力加速度愈小的原理)，利用重力仪测定两点间重力变化量来确定高差，进而推算出待定点高程的方法，称为重力测高法。
物理高程测量的精度最低，但仪器简单，施测方便，一般仅用于勘查工作，本教材不予介绍。
高程控制主要通过水准测量的方法建立，而在地形起伏大、直接利用水准测量方法较困难的地区建立低精度的高程控制网以及图根高程控制网时，可采用三角高程测量的方法建立。
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
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
第2章水准测量
《土建工程测量》
2.5 水准测量的检核方法
1. 计算检核：
一测站观测1次时：
a b h HB H A h
a b h
2
一测站观测2次时：
2. 测站检核：
(1)变动仪器高法：
在同一测站上用两次不同的仪器高度，测得两次
高差进行校核，即第一次测得高差之后，改变仪器高 度重新安置，再测一次。两次测量高差之差不大于 8mm（对等外水准测量）。
2.6水准测量内业：附合水准路线高程的计算（附图）
点号 BM1 1 2 3 测站数 高 观测值 ＋8.364 －1.433 －2.745 ＋4.661 ＋8.847 差 改正值 －0.014 －0.005 改正后的高差 高程 39.833 48.183 46.745 43.993
☆用圆水准器进行粗平☆
通过水准器零点与1、2 两脚螺旋连线的垂线上
两手相对转动
《土建工程测量》
左手大拇指的运动方向和气泡：先旋转脚螺旋①，使气泡a 向刻划圆圈移动，实际移到b处 第2步：再用两手转脚螺旋②、③， 使气泡居中。 反复操作使气泡完全居中。
脚螺旋
(2)闭合水准路线
从水准点BMA出发，沿 环线逐站进行水准测量，经 过各高程待定点，最后返回 BMA点，称为闭合水准路线。
限差同符合水准路线。
f h hi
(3)支水准路线 若从一水准点出发，既没有 符合到另一水准点，也没有闭合 到原来的水准点，就称其为支水 准路线。
A 返 测 往 测 P
f h往 对于支水准路线其高差闭合差的计算公式为 ： h《土建工程测量》h返
｛
圆水准器 管水准器（精平用） 《土建工程测量》
（粗平用）
水准管
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
《测量学》第02章 水准测量
② 圆水准器 圆水准器由玻璃圆柱管制成，其顶面内壁是磨 成一定半径R的球面，中央刻有小圆圈，其圆心 O是圆水准器的零点； 过零点O的球面法线为圆水准器轴； 当圆水准气泡居中时，圆水准器轴处于竖直位 置； 当气泡不居中，气泡偏移零点2mm时，轴线所 倾斜的角度值，称为圆水准器的分划值。一般 为8' －10'； 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，
经物镜及调焦透镜折射后，在十字丝分划板上成 一倒立的实像ab；通过目镜的放大而成虚像a'b' ， 十字丝分划板也同时放大。定义与之比为望远 镜的放大倍数V，即V= / 。城市测量规范要求， DS3水准仪望远镜的放大倍数不得小于28。
十字丝分划板： 在一直径为约10mm的光学玻璃圆片上刻出三 根横丝和一根垂直于横丝的纵丝； 中间的长横丝称为中丝，用于读取水准尺上分 划的读数； 上、下两根较短的横丝称为上丝和下丝，上、 下丝总称为视距丝，用来测定水准仪至水准尺 的距离。用视距丝测量出的距离称为视距。 十字丝分划板安装在一金属圆环上，用四颗校 正螺丝固定在望远镜筒上。 望远镜物镜光心与十字丝交点的连线称为望远 镜的视准轴，用CC表示。 望远镜物镜光心的位置是固定的，调整固定
hAB hA1 h12 h( n 1) B hi a b
i 1 i 1 i 1
§2.2 水准测量的仪器与工具
水准测量所用的仪器为水准仪，工具有水准 尺和尺垫。
一、微倾式水准仪
通过调整水准仪使管水准气泡居中获得水平 视线的水准仪称为微倾式水准仪；通过补偿器获 得水平视线读数的水准仪称为自动安平水准仪。 国产微倾式水准仪的型号有：DS05、DS1、DS3、 DS10，其中字母D、S分别为“大地测量”和 “水准仪”汉语拼音的第一个字母，字母后的数 字表示以mm为单位的、仪器每公里往返测高差 中数的中误差。DS05、DS1、DS3、DS10水准仪 每公里
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水准测量
眼睛在目镜端上下移动，有时可看见十字丝的中丝与水准尺影像之间相对移动，这种现象叫视差。产生视差的原因是水准尺的尺像与十字丝平面不重合，如右图a所示。视差的存在将影响读数的正确性，应予消除。消除视差的方法是仔细地转动物镜对光螺旋，直至尺像与十字丝平面重合。
三、瞄准水准尺
（1）目镜调焦
（2）初步瞄准
（3）物镜调焦
第二节 水准测量的仪器和工具
第二章 水准测量
第三节 水准仪的使用
微倾式水准仪的基本操作程序为： 安置仪器、粗略整平、瞄准水准尺、精确整平和读数。
一、安置仪器
(1)如图所示，用两手按箭头所指的相对方向转动脚螺旋1和2，使气泡沿着1、2连线方向由a移至b。
圆水准器整平
高差法与视线高法都是利用水准仪提供的水平视线测定地面点高程。 施测过程中，水准仪安置的高度对测算地面点高程或高差并无影响。
这种利用仪器视线高程Hi计算未知点B点高程的方法，称为视线高法。在施 工测量中，有时安置一次仪器，需测定多个地面点的高程，采用视线高法就 比较方便。
在建筑工程施工测量中，自动安平水准仪的应用也较为广泛。
三、自动安平水准仪
其操作程序为：安置—粗平—照准—读数。
使用自动安平水准仪不仅简化了操作，提高了速度，同时对由于水准仪整置不当、地面有微小的震动或脚架的不规则下沉等原因的影响，也可以由补偿器迅速调整而得到正确的读数，从而提高了观测的精度。
应当注意的是，自动安平水准仪的补偿范围是有限的，当视线倾斜较大时，补偿器将会失灵。在使用前应对圆水准器进行检校。在使用、携带和运输的过程中，要严禁剧烈震动，防止补偿器失灵。
从理论上讲，闭合水准路线各测段高差代数和应等于零，即
（1）塔尺 如图a
二、水准尺和尺垫
三、瞄准水准尺
（1）目镜调焦
（2）初步瞄准
（3）物镜调焦
第二节 水准测量的仪器和工具
第二章 水准测量
第三节 水准仪的使用
微倾式水准仪的基本操作程序为： 安置仪器、粗略整平、瞄准水准尺、精确整平和读数。
一、安置仪器
(1)如图所示，用两手按箭头所指的相对方向转动脚螺旋1和2，使气泡沿着1、2连线方向由a移至b。
圆水准器整平
高差法与视线高法都是利用水准仪提供的水平视线测定地面点高程。 施测过程中，水准仪安置的高度对测算地面点高程或高差并无影响。
这种利用仪器视线高程Hi计算未知点B点高程的方法，称为视线高法。在施 工测量中，有时安置一次仪器，需测定多个地面点的高程，采用视线高法就 比较方便。
在建筑工程施工测量中，自动安平水准仪的应用也较为广泛。
三、自动安平水准仪
其操作程序为：安置—粗平—照准—读数。
使用自动安平水准仪不仅简化了操作，提高了速度，同时对由于水准仪整置不当、地面有微小的震动或脚架的不规则下沉等原因的影响，也可以由补偿器迅速调整而得到正确的读数，从而提高了观测的精度。
应当注意的是，自动安平水准仪的补偿范围是有限的，当视线倾斜较大时，补偿器将会失灵。在使用前应对圆水准器进行检校。在使用、携带和运输的过程中，要严禁剧烈震动，防止补偿器失灵。
从理论上讲，闭合水准路线各测段高差代数和应等于零，即
（1）塔尺 如图a
二、水准尺和尺垫
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后视尺
前视尺
水平视线
• 两点相距较远或高差较大时，在中间设立若干转 点，A、B两点间的高差是各高差之和
h1=a1-b1 h2=a2-b2 …… hn=an-bn hAB=h1+h2+……+hn=∑h 可用下式进行高差计算正确性的检核： hAB=(a1-b1)+(a2-b2)+ ……+(an-bn)= ∑a-∑b
七、几种新型水准仪
1 自动安平水准仪
2 激光水准仪
3 数字水准仪
实验课的一般要求及注意事项
一、上课须知
1.准备工作 （1）上课前明确实验的内容和要求。 （2）实验前准备好必备的工具，如铅笔、小刀等。 2.要求 （1）遵守实验纪律，注意聆听指导教师的讲解。 （ 2 ）试验中的具体操作应按步骤进行，如遇问题要及时向 指导教师提出。 （ 3 ）试验中出现的仪器故障必须及时向指导教师报告，不 可随意自行处理。
3 高差计算（单站） 已知：HA =37.624m, a = 1.318m,b = 2.657m 计算： HB 4 高差计算（设转点） HA =37.624m 观测时在A、B点之间设了两个转点，读数分别如下 a1 = 1.348m, b1 = 1.627m; a2 = 1.082m, b2 = 2.631m; a3 = 0.947m, b3 = 1.465m; 计算： HB
第二章 高程测量
绝对高程或海拔 : 地面点到 大地水准面的铅垂距离 假定高程或相对高程:从某 点到假定水准面的垂直距 离
高差:两点间的高程差 h=H2-H1。
一、概述
高程测量:测量地面上各点高程的工作 水准测量 三角高程测量 气压高程测量 GPS卫星测高
水准测量： 确定地面点的高程
尺垫：在转点处放置水准尺
2 水准仪（DS：level）
水准仪是能够提供水平视线的仪器，主要由基 座、照准部（包括望远镜、水准器）构成。 望远镜：瞄准目标并在水准尺上读数。
十字丝中心(或称十字丝交点)和物镜光心的连 线，称为视准轴
水准器：圆水准器，管水准器
四、水准测量的方法
（一）水准仪的操作步骤
用双面尺，每尺均读黑、红面读数 • 立尺，尺中间安置水准仪，粗平 • 瞄准后视尺黑面，精平，读数 • 瞄准前视尺黑面，精平，读数 • 瞄准前视尺红面，精平，读数 • 瞄准后视尺红面，精平，读数 黑面：以零开始刻划 红面：一尺从4687开始刻划，另一尺从4787开始 红黑面计算高差理论上相差0.1m
五、水准仪的检验与校正
实验课的一般要求及注意事项 5、仪器在使用过程中要做到 （1）在阳光下或雨天作业必须撑伞遮住仪器，防治日晒和雨淋（包括仪器 箱）。 （2）任何时候仪器旁必须有人守护。 （3）如遇目镜、物镜外表面蒙上水汽而影响观测，应稍等一会或用纸片扇 风使水汽蒸发，切勿用东西去擦拭。 （4）操作仪器时，用力要均匀，动作要准确、敏捷。用力过大或动作太猛 都会造成对仪器的损伤。 （5）仪器用毕装箱前要放松各部制动螺旋，装入箱内要试盖一下，在确认 安放正确后再将各部制动螺旋略为旋紧，防治仪器在箱内自由转动而损坏某些部 件。 （6）用毕要清点箱内附件，若无缺失则将箱盖盖上、扣紧、锁好。
i角误差
检验方法：旋转脚螺旋使圆水准气泡居中，之 后将仪器水平旋转 180°，气泡仍居中则正常，否 则需要校正。
望远镜十字丝横丝垂直于仪器垂直轴的检验
检验方法：瞄准一固定点，转微动螺旋使仪器 水平旋转，若点始终沿横丝移动，则水平；否则需 校正。
五、水准尺的检验与校正
水准尺分划面弯曲差（矢距）的测定 对普通水准尺，应有：f<8mm 否则，应进行改正：
仪器安置 粗略整平 瞄准 精确整平 读数
1
安置水准仪 打开三脚架并使其高度适中，目估使架头大致 水平，然后将三脚架尖踩入土中，将水准仪用中心 螺旋固定于三脚架头上
2 粗略整平(粗平) 用脚螺旋将圆水准器的气泡调整居中。 左手拇指规则：“左手拇指旋转脚螺旋的运动方向， 就是气泡移动的方向”
二、仪器及工具借用办法
1、每次实验所需仪器和工具应按该次实验所需以小组为单位 于上课前向测量仪器室的仪器管理员领取。 2、借领时，各组依次由两个人进入室内，在指定地点清点、
实验课的一般要求及注意事项
3、实习过程中，各组应妥善保护仪器、工具。各组间不得任意调换仪器、工 具。若有损坏或遗失，视情节照章处理，一般若是学生原因造成的应赔偿损失。 4、实验完毕后，应将所借用的仪器、工具上的泥土清扫干净后再交还仪器室 仪器管理员，由管理员清点无误后方可离开。
实验课的一般要求注意事项
（3）自箱内取出仪器后，要随时将仪器箱盖好，以免沙土、杂草等不洁之物 进入箱内。同时在实验过程中不允许用仪器箱当凳子，坐在仪器箱上。还要防治 搬动仪器时丢失附件。 （4）取仪器和使用过程中，要避免触摸仪器的目镜、物镜，以免玷污，影响 成像质量。不允许用手指等物去擦仪器的目镜、物镜等光学部件。 4、架设仪器时的注意事项 （1）伸缩式脚架三条腿抽出后，要把固定螺丝拧紧，但不可用力过猛而造成 螺丝滑丝。要防治因螺丝未拧紧而使脚架自行收缩而摔坏仪器。三条腿拉出的长 度要适中。 （2）架设脚架时，三条腿分开的跨度要适中。并得太靠拢容易被碰倒，分得 太开容易滑开，都会造成事故。若在斜坡上架设仪器，应使两条腿在坡下（可稍 放长），一条腿在坡上（可稍缩短）。若在光滑地面上架设仪器，要采取安全措 施（例如用细绳将三脚架连接起来），防治脚架滑动摔坏仪器。 （3）在脚架安放稳妥并将仪器放到脚架上后，要立即旋紧仪器和脚架间的中 心连接螺丝，避免仪器从脚架上掉下摔坏。 （4）不可蹬、坐仪器箱。
实验一：水准仪的使用与高差测定
一、目的
认识水准仪各操作部件的用途，学会使用水准仪，掌握在一 测站上测量两点之间的高差。
二、内容
1、操作仪器，熟悉水准仪的操作部件并进行读数练习。 2、测量A、B两点之间的高差。
三、仪器及用具
水准仪一台、水准尺两支、尺垫两个、计算器一个。
四、人员分工
观测一人，记录一人，立尺两人，计算一人。
△l=(8f2)/3l 其中l为水准尺尺长
水准尺分划正确性检验 • 每米分划间隔正确性检验 • 水准尺红面与黑面零点差（尺常数K）的测定
• 一对水准尺黑面零点差的测定
六、水准测量误差的来源及其减弱措施
仪器误差：
i角误差
观测误差
• 精平误差 • 调焦误差
• 估读误差
• 水准尺倾斜误差
外界环境影响
3 • • • •
瞄准水准尺 目镜对光 瞄准水准尺，拧紧制动螺旋 精确瞄准 消除视差
4
精确整平(精平) 调整微倾螺旋，使气泡两端的影像符合
5
读数 利用中丝在尺上读数，估读至毫米
（二）两点间高差的确定
水准测量通常是从一个已知高程的水准点开始， 按照一定的水准路线，引测出所需各点的高程。 • 两点距离较近时，设站一次进行测量
实验一：水准仪的使用与高差测定
五、操作步骤
1.练习安置水准仪 2.练习在水准尺上读数 3.练习在一测站上测两点之间的高差。
六、实测数据与计算结果
作业：
1 水平角计算 盘左：A 0 03 24 B 79 20 30 盘右：A 180 03 36 B 259 20 48 2 垂直角计算（度盘顺时针注记） 盘左读数：59 20 30 盘右读数：300 40 00 并计算i角
实验课的一般要求及注意事项
四、测量资料的记录要求 1、观测记录必须直接填在规定的表格上，不得用其他纸张记录再行转抄。 2、所有记录与计算均用铅笔（2H或3H）记载。字体应端正清晰，字高应稍大 于格子的一半。一旦记录中出现错误，便可在留出的空隙处对错误的数字进行纠 正。 3、禁止擦拭、涂改与挖补。发现错误应在错误处用横线划去，将正确数字写 在原数上方，不得使原字模糊不清。淘汰某整个部分时可用斜线划去，保持被淘 汰的数字仍然清晰。 4、禁止连环更改，若已修改了平均数，则不准再改计算得此平均数之任何一 原始数。 5、原始观测数据的尾部读数不准更改，应将该部分观测结果废去重测。 6、记录的数字应写齐规定之个数。如水准测量中读数325毫米，应记为0325； 角度测量中4°3′6″，应记为4°03′06″。
如果 A 为已知高程点，其高程为 HA ，则 B 点高 程为：HB=HA+hAB=HA+∑a-∑b
两次仪器高法：
• • • • • 立尺，尺中间安置水准仪，粗平 照准后视尺，精平，读数 照准前视尺，粗平，读数 计算高差 变动仪器高（升或降大于10cm）再观测 高差互差不大于±5mm时，取平均值
双面尺法（黑面、红面）：
• 圆水准器轴应平行于仪器的垂直轴L’L’//VV • 水准管轴应平行于望远镜的视准轴LL//VV • 望远镜十字丝横丝应垂直于仪器的垂直轴
圆水准器轴平行于仪器的垂直轴的检验校正
检验方法：旋转脚螺旋使圆水准气泡居中，之 后将仪器水平旋转 180°，气泡仍居中则正常，否 则需要校正。
水准管轴平行于望远镜的视准轴的检验校正
前视尺
后视尺
水平视线
水准曲面对水准测量的影响 当仪器中心到两尺之间的距离相等时，水准 面曲率对水准测量的影响被抵消。因此： 在水准测量中应使仪器与前后尺之间的距离 尽可能相等
三、水准测量仪器和工具
水准仪、水准尺和尺垫
1
水准尺和尺垫
常用双面尺：一面黑白相间刻划：黑面尺或主尺， 另一面红白相间刻划：红面尺或副尺。 两根尺黑面的起始读数为零 红面的起始读数则分别为4.687m和4.787m
1985年国家高程基准： 由黄海平均海水面（高 程零点）和青岛高程水 准原点所确定的高程体 系。 国家水准原点
二、水准测量的原理
测量并计算高差：hAB=a-b （= HB - HA ） 则：HB=HA+ hAB 可以求出视线高：Hi=HA+a HB=Hi-b
前视尺
水平视线
• 两点相距较远或高差较大时，在中间设立若干转 点，A、B两点间的高差是各高差之和
h1=a1-b1 h2=a2-b2 …… hn=an-bn hAB=h1+h2+……+hn=∑h 可用下式进行高差计算正确性的检核： hAB=(a1-b1)+(a2-b2)+ ……+(an-bn)= ∑a-∑b
七、几种新型水准仪
1 自动安平水准仪
2 激光水准仪
3 数字水准仪
实验课的一般要求及注意事项
一、上课须知
1.准备工作 （1）上课前明确实验的内容和要求。 （2）实验前准备好必备的工具，如铅笔、小刀等。 2.要求 （1）遵守实验纪律，注意聆听指导教师的讲解。 （ 2 ）试验中的具体操作应按步骤进行，如遇问题要及时向 指导教师提出。 （ 3 ）试验中出现的仪器故障必须及时向指导教师报告，不 可随意自行处理。
3 高差计算（单站） 已知：HA =37.624m, a = 1.318m,b = 2.657m 计算： HB 4 高差计算（设转点） HA =37.624m 观测时在A、B点之间设了两个转点，读数分别如下 a1 = 1.348m, b1 = 1.627m; a2 = 1.082m, b2 = 2.631m; a3 = 0.947m, b3 = 1.465m; 计算： HB
第二章 高程测量
绝对高程或海拔 : 地面点到 大地水准面的铅垂距离 假定高程或相对高程:从某 点到假定水准面的垂直距 离
高差:两点间的高程差 h=H2-H1。
一、概述
高程测量:测量地面上各点高程的工作 水准测量 三角高程测量 气压高程测量 GPS卫星测高
水准测量： 确定地面点的高程
尺垫：在转点处放置水准尺
2 水准仪（DS：level）
水准仪是能够提供水平视线的仪器，主要由基 座、照准部（包括望远镜、水准器）构成。 望远镜：瞄准目标并在水准尺上读数。
十字丝中心(或称十字丝交点)和物镜光心的连 线，称为视准轴
水准器：圆水准器，管水准器
四、水准测量的方法
（一）水准仪的操作步骤
用双面尺，每尺均读黑、红面读数 • 立尺，尺中间安置水准仪，粗平 • 瞄准后视尺黑面，精平，读数 • 瞄准前视尺黑面，精平，读数 • 瞄准前视尺红面，精平，读数 • 瞄准后视尺红面，精平，读数 黑面：以零开始刻划 红面：一尺从4687开始刻划，另一尺从4787开始 红黑面计算高差理论上相差0.1m
五、水准仪的检验与校正
实验课的一般要求及注意事项 5、仪器在使用过程中要做到 （1）在阳光下或雨天作业必须撑伞遮住仪器，防治日晒和雨淋（包括仪器 箱）。 （2）任何时候仪器旁必须有人守护。 （3）如遇目镜、物镜外表面蒙上水汽而影响观测，应稍等一会或用纸片扇 风使水汽蒸发，切勿用东西去擦拭。 （4）操作仪器时，用力要均匀，动作要准确、敏捷。用力过大或动作太猛 都会造成对仪器的损伤。 （5）仪器用毕装箱前要放松各部制动螺旋，装入箱内要试盖一下，在确认 安放正确后再将各部制动螺旋略为旋紧，防治仪器在箱内自由转动而损坏某些部 件。 （6）用毕要清点箱内附件，若无缺失则将箱盖盖上、扣紧、锁好。
i角误差
检验方法：旋转脚螺旋使圆水准气泡居中，之 后将仪器水平旋转 180°，气泡仍居中则正常，否 则需要校正。
望远镜十字丝横丝垂直于仪器垂直轴的检验
检验方法：瞄准一固定点，转微动螺旋使仪器 水平旋转，若点始终沿横丝移动，则水平；否则需 校正。
五、水准尺的检验与校正
水准尺分划面弯曲差（矢距）的测定 对普通水准尺，应有：f<8mm 否则，应进行改正：
仪器安置 粗略整平 瞄准 精确整平 读数
1
安置水准仪 打开三脚架并使其高度适中，目估使架头大致 水平，然后将三脚架尖踩入土中，将水准仪用中心 螺旋固定于三脚架头上
2 粗略整平(粗平) 用脚螺旋将圆水准器的气泡调整居中。 左手拇指规则：“左手拇指旋转脚螺旋的运动方向， 就是气泡移动的方向”
二、仪器及工具借用办法
1、每次实验所需仪器和工具应按该次实验所需以小组为单位 于上课前向测量仪器室的仪器管理员领取。 2、借领时，各组依次由两个人进入室内，在指定地点清点、
实验课的一般要求及注意事项
3、实习过程中，各组应妥善保护仪器、工具。各组间不得任意调换仪器、工 具。若有损坏或遗失，视情节照章处理，一般若是学生原因造成的应赔偿损失。 4、实验完毕后，应将所借用的仪器、工具上的泥土清扫干净后再交还仪器室 仪器管理员，由管理员清点无误后方可离开。
实验课的一般要求注意事项
（3）自箱内取出仪器后，要随时将仪器箱盖好，以免沙土、杂草等不洁之物 进入箱内。同时在实验过程中不允许用仪器箱当凳子，坐在仪器箱上。还要防治 搬动仪器时丢失附件。 （4）取仪器和使用过程中，要避免触摸仪器的目镜、物镜，以免玷污，影响 成像质量。不允许用手指等物去擦仪器的目镜、物镜等光学部件。 4、架设仪器时的注意事项 （1）伸缩式脚架三条腿抽出后，要把固定螺丝拧紧，但不可用力过猛而造成 螺丝滑丝。要防治因螺丝未拧紧而使脚架自行收缩而摔坏仪器。三条腿拉出的长 度要适中。 （2）架设脚架时，三条腿分开的跨度要适中。并得太靠拢容易被碰倒，分得 太开容易滑开，都会造成事故。若在斜坡上架设仪器，应使两条腿在坡下（可稍 放长），一条腿在坡上（可稍缩短）。若在光滑地面上架设仪器，要采取安全措 施（例如用细绳将三脚架连接起来），防治脚架滑动摔坏仪器。 （3）在脚架安放稳妥并将仪器放到脚架上后，要立即旋紧仪器和脚架间的中 心连接螺丝，避免仪器从脚架上掉下摔坏。 （4）不可蹬、坐仪器箱。
实验一：水准仪的使用与高差测定
一、目的
认识水准仪各操作部件的用途，学会使用水准仪，掌握在一 测站上测量两点之间的高差。
二、内容
1、操作仪器，熟悉水准仪的操作部件并进行读数练习。 2、测量A、B两点之间的高差。
三、仪器及用具
水准仪一台、水准尺两支、尺垫两个、计算器一个。
四、人员分工
观测一人，记录一人，立尺两人，计算一人。
△l=(8f2)/3l 其中l为水准尺尺长
水准尺分划正确性检验 • 每米分划间隔正确性检验 • 水准尺红面与黑面零点差（尺常数K）的测定
• 一对水准尺黑面零点差的测定
六、水准测量误差的来源及其减弱措施
仪器误差：
i角误差
观测误差
• 精平误差 • 调焦误差
• 估读误差
• 水准尺倾斜误差
外界环境影响
3 • • • •
瞄准水准尺 目镜对光 瞄准水准尺，拧紧制动螺旋 精确瞄准 消除视差
4
精确整平(精平) 调整微倾螺旋，使气泡两端的影像符合
5
读数 利用中丝在尺上读数，估读至毫米
（二）两点间高差的确定
水准测量通常是从一个已知高程的水准点开始， 按照一定的水准路线，引测出所需各点的高程。 • 两点距离较近时，设站一次进行测量
实验一：水准仪的使用与高差测定
五、操作步骤
1.练习安置水准仪 2.练习在水准尺上读数 3.练习在一测站上测两点之间的高差。
六、实测数据与计算结果
作业：
1 水平角计算 盘左：A 0 03 24 B 79 20 30 盘右：A 180 03 36 B 259 20 48 2 垂直角计算（度盘顺时针注记） 盘左读数：59 20 30 盘右读数：300 40 00 并计算i角
实验课的一般要求及注意事项
四、测量资料的记录要求 1、观测记录必须直接填在规定的表格上，不得用其他纸张记录再行转抄。 2、所有记录与计算均用铅笔（2H或3H）记载。字体应端正清晰，字高应稍大 于格子的一半。一旦记录中出现错误，便可在留出的空隙处对错误的数字进行纠 正。 3、禁止擦拭、涂改与挖补。发现错误应在错误处用横线划去，将正确数字写 在原数上方，不得使原字模糊不清。淘汰某整个部分时可用斜线划去，保持被淘 汰的数字仍然清晰。 4、禁止连环更改，若已修改了平均数，则不准再改计算得此平均数之任何一 原始数。 5、原始观测数据的尾部读数不准更改，应将该部分观测结果废去重测。 6、记录的数字应写齐规定之个数。如水准测量中读数325毫米，应记为0325； 角度测量中4°3′6″，应记为4°03′06″。
如果 A 为已知高程点，其高程为 HA ，则 B 点高 程为：HB=HA+hAB=HA+∑a-∑b
两次仪器高法：
• • • • • 立尺，尺中间安置水准仪，粗平 照准后视尺，精平，读数 照准前视尺，粗平，读数 计算高差 变动仪器高（升或降大于10cm）再观测 高差互差不大于±5mm时，取平均值
双面尺法（黑面、红面）：
• 圆水准器轴应平行于仪器的垂直轴L’L’//VV • 水准管轴应平行于望远镜的视准轴LL//VV • 望远镜十字丝横丝应垂直于仪器的垂直轴
圆水准器轴平行于仪器的垂直轴的检验校正
检验方法：旋转脚螺旋使圆水准气泡居中，之 后将仪器水平旋转 180°，气泡仍居中则正常，否 则需要校正。
水准管轴平行于望远镜的视准轴的检验校正
前视尺
后视尺
水平视线
水准曲面对水准测量的影响 当仪器中心到两尺之间的距离相等时，水准 面曲率对水准测量的影响被抵消。因此： 在水准测量中应使仪器与前后尺之间的距离 尽可能相等
三、水准测量仪器和工具
水准仪、水准尺和尺垫
1
水准尺和尺垫
常用双面尺：一面黑白相间刻划：黑面尺或主尺， 另一面红白相间刻划：红面尺或副尺。 两根尺黑面的起始读数为零 红面的起始读数则分别为4.687m和4.787m
1985年国家高程基准： 由黄海平均海水面（高 程零点）和青岛高程水 准原点所确定的高程体 系。 国家水准原点
二、水准测量的原理
测量并计算高差：hAB=a-b （= HB - HA ） 则：HB=HA+ hAB 可以求出视线高：Hi=HA+a HB=Hi-b