水准测量原理PPT课件

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 视差：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 动的现象。 产生原因：水准尺的尺像与十字丝平面 不重合。 消除方法：重新仔细地转动目镜和物镜 对光螺旋，直至尺像与十字丝平面重合。
圆水准器轴 当气泡位于圆内中央位置时， 称气泡居中，圆水准器轴即 成竖直。 圆水准器轴与仪器竖轴平行 水准管轴
当气泡中点位于管子的零 点位置时，称气泡居中， 水准管轴成水平位置。
水准管轴与视准轴平行
符合水准器
在水准管上装有符合棱 镜系统，当气泡两端影象符
合一致时就表明气泡已经居
中。此种水准器称符合水准 器。可以精确判断两端气泡 的符合程度。用符合水准器 作业可使气泡居中的精度提
高一倍。
基座
作用：支承仪器的上部 并通过连接螺旋使仪器与
三脚架相连。
包括轴套、脚螺旋、三角形底板等，仪器竖轴插 入轴套内。 转动脚螺旋，可使圆水准器气泡居中。
2.自动安平水准仪
自动安平水准仪是一种只需粗略整平即可获得水平视线读 数的仪器。
与微倾式水准仪的区别：
仪器没有水准管和微倾螺旋，而是在望远镜的光学系统中 装置了补偿器。利用圆水准器粗平仪器之后，借助仪器内部自 动补偿装置的作用，在十字丝交点上读得的读数便是视线水平 时应得的读数。自动安平水准仪无需精平，操作简便，能迅速
（4）瞄准前视尺
（5）迁站 （6）顺序观测 （7）计算
水准测量记录手簿表
日期 2005年4月8日 班级 组别 8 仪器型号 DS3 观测者 ：李子棋 仪器编号 S3-32 记录者： 狄缘
水准尺读数(m) 点号 后视(a) 前视(b) A TP1 TP2 TP3 TP4 B ∑ 6.919 1.832 1.536 1.624 0.713 1.214 0.671 0.615 0.612 1.634 2.812 6.344
f h容 30 L
国家《城市测量规范》（CJJ8—99）中规定图根水 准测量路线的高差闭合差容许值为：
水准测量是测出地面点高程的方法之一。其原理是利用水
准仪提供的水平视线测出两点间高差。 如图， A点高程已知，欲求B点高程。为测出AB两点之间 的高差，可在AB两点上分别竖立两根标尺，前进方向为A到B， 则A称为后视点，B称为前视点。在两点之间安置一架能提供水 平视线的水准仪，使视线水平照准A点标尺读数，设为ａ，再照 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。
精确整平和读数

精确整平简称精平。眼睛观察水 准气泡观察窗内的气泡影像，用 右手缓慢地转动微倾螺旋，使气 泡两端的影像严密吻合。微倾螺 旋的转动方向与左侧半气泡影像 的移动方向一致。 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。
观测注意事项
（1）测量过程中应尽量用目估或步测保持前、后视距基本相等。
（2）在已知高程点和待定高程点上立尺时，不能放尺垫，直接放在标石 或木桩上。 （3）估读要准确，读数时要仔细对光，消除视差，必须使水准管气泡居 中，读完以后，再检查气泡是否居中。 （4）扶尺者要身体站正，双手扶尺，保证扶尺竖直。 （5）读数时，记录员要复诵，以便核对，并应按记录格式填写，字迹要 整齐、清楚、端正。 （6）记录要原始，当场填写清楚。在记错或算错时，应在错字上划一斜 线，将正确数字写在错数上方。
21号楼
至南湖新村
5 号 楼 1号楼
(a) (b)
水准点
点之记
二 水准测量方法

1.536 1.852 0.671 TP2 A TP1 0.615 TP3 IV TP4 V B 1.214 2.812
1.624
0.612
0.713
1.634
HB HA=29.053
步骤
（1）立尺 （2）安置仪器 （3）瞄准后视尺

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高 程Hi 来计算，即 HB=（HA+ａ）-ｂ=HI -ｂ 式中，HI 称为仪器高或视线高。该法称为视线高法。 在施工测量中，常采用视线高法。

计算高差闭合差
高差闭合差fh＝观测值－理论值＝∑h测—∑h理 产生原因：测量中存在各种误差 单一水准路线的高差闭合差如下表
水准路线
支水准
附合水准
闭合水准
fh
h往＋ h返
h测－（Ｈ终－Ｈ始）
h测
计算高差闭合差限差fh容
《工程测量规范》（GB50026—93）规定，五等水准测 量的高差闭合差容许值为： （mm）
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）。 在水准测量时，用中丝在水准 尺上进行前、后视读数，用以 计算高差，用上、下丝在水准 尺上读数，用以计算水准仪至 水准尺的距离（视距）。
镜的视准轴，可见观测的视线即为
视准轴的延长线。
水准器
包括圆水准器和管水准器 作用：整平仪器 水准管上每2mm弧长所对的 圆心角称为水准管分划值， 设以表示，分划值愈小，水 准管的灵敏度也愈高。 一般S1、S3型水准仪的一般 圆水准器的分划值约为8′~ 10′。用于粗平。 水准管分 划值分别为10″/2mm及20″ ／2mm。 用于精平。
C 7
C 8
1－物镜 2－目镜 3－十字丝分划板 4－分划板护罩 5－对光透镜 6－物镜对光螺旋 7－分划板固定螺丝 8－十字丝
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 用望远镜瞄准目标或在水准尺上 读数，均以十字丝的交点为准。物镜 光心与十字丝交点的连线构成望远
取出水准仪，记清所放位置，盖好盒盖，脚螺旋调至
中间位置

用连接螺旋将水准仪固定在架头上
粗略整平
调节脚螺旋使圆水准器气泡居中。 气泡移动的方向与左手大拇指移动方向 一致。
操作步骤：

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。

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。
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，若全窗为绿 色可以读数，若任意一端出现红色，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。
北京光学仪器厂生产的DSZ3-1型自动安平水准仪， Z代表“自动安平”的汉语拼音的第一个字母。
自动安平水准仪望远镜视场
3.电子水准仪
电子水准仪又称数字水准仪, 它是在自动安平水准仪 的基础上发展起来的一种新型水准仪，将原有的由人眼观 测读数彻底变为由光电设备自行探测视线水平时的水准尺 读数。 电子水准仪的望远镜光学部分和机械结构与光学自动 安平水准仪基本相同。较自动安平水准仪多了调焦发送器、 补偿器监视、分光镜和行阵探测器4个部件。
1、S3型水准仪的构造
S3型微倾式水准仪主要由望远镜、水准器和基座三部分组成。
1－准星 2－水准管 6－圆水准器校正螺丝 9－水平制动螺旋 12－水平微动螺旋
3－缺口 4－目镜 5－圆水准器 7－脚螺旋 8－三角底板 10－物镜调焦螺旋 11－物镜 13－微倾螺旋
望远镜

作用：瞄准目标并读数
1 6 5 4 3 2
高差h(m) 高程H(m) + 1.161 0.921 1.012 0.921 1.598 3.094 2.519 － 29.053(已知) 30.214 31.135 32.147 31.226 29.628 备注
hAB a b hAB h h hAB H B H A
3、水准路线检核

闭合水准路线
hth 0
hth H B H A
BM2

支水准路线
f h h f hb

附合水准路线
1
BM2 BM1 3 2 1 BM5 (c)
水准路线
BM1 2 4 3 (a) BM1 (b) 1 2
1
2 4
BM4
3 (d)
BM3
第五节 数据处理及成果计算
第二章
水准测量
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；
水准测量误差；
第一节 水准测量原理
测定地面点高程的测量工作，称为高程测
量。根据使用仪器和施测方法的不同，高程测量
分为水准测量、三角高程测量、气压高程测量和 GPS高程测量四种。其中，水准测量是高程测量 中最基本、精度最高的一种方法。
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 ③相位法 拓普康
附件：
三脚架和水准尺
附件： 锤球和尺垫
第三节 水准仪的使用
基本操作程序：

安置仪器 粗略整平


瞄准水准尺Hale Waihona Puke Baidu
精确整平和读数
安置仪器
要点：

松开三脚架架腿的固定螺旋，按调整架腿长度，再拧
紧固定螺旋

张开三脚架将架腿踩实，使架头大致水平

第二节
水准仪及其操作
水准仪是水准测量的主要仪器，按其所能达到的精度分 为DS05、DS1、DS3及DS10等几种等级。 “D”和“S”表示中文“大地”和“水准仪”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、自动安平水准仪和电子水 准仪。
调焦发送器的作用是测定调焦透镜的位置，由此计算仪器至水准尺的概 略视距值；
补偿器监视的作用是监视补偿器在测量时的功能是否正常；
分光镜则是将经由物镜进入望远镜的光分离成红外光和可见光两个部分； 红外光传送给行阵探测器作为标尺图像探测的光源，可见光源穿过十字丝分
划板经目镜供观测人员观测水准尺；
行阵探测器是仪器的核心部件之一，将水准尺上进入望远镜的条码图像 以模拟的视频信号输出。
三、水准测量检核
1、计算检核 为了保证记录表中数据计算正确，应对表中计 算的高差和高程进行检核，即：后视读数总和减前 视读数总和=各段高差总和=B点高程与A点高程之差
2. 测站检核
改变仪器高法： 改变仪器高度10CM以上两次高差差值容许 值不超过5mm，取两次高差平均值作为该测 站高差的最后结果，否则应重测。 双面尺法： 即在一个测站上，不改变仪器高度， 先后 用水准尺的黑红面两次测量高差，进行校核。
电子水准仪的使用
电子水准仪用键盘和测量键来操作。启动仪器
进入工作状态后，根据选项设置合适的测量模式，
人工完成安置、粗平与瞄准目标（条形编码水准尺） 后，按下测量键后约3～4s即显示出测量结果，测 量结果可贮存在仪器内或通过电缆连接存入机内记 录器中。
第四节
水准测量的实施
一、水准点与水准路线
水准点(Bench Mark)：用水准测量的方法测定的高程 达到一定精度的高程控制点，简记为BM。
自动安平仪器，从而提高了水准测量的观测精度。
补偿范围
能使补偿器起作用的最大允许倾斜角称为补偿范围。 自动安平水准仪的补偿范围一般为±8′～±12′，质量较好 的自动安平水准仪可达到±15′，圆水准器的分划值一般为 ±8′/2mm。因此，操作时只要使圆气泡居中，2～4s后尺
像趋于稳定即可读数。
DSZ3-1自动安平水准仪 1-物镜；2-圆水准器；3-粗瞄器；4-目镜；5-保护盖；6-堵盖；7-脚螺旋；8-调 整螺钉；9-指标；10-微动螺旋；11-调焦螺旋；12-制动螺旋；13-度盘