2020年大学水准测量课件

二、水准仪的构造
作用：为测量高差提供一条水平视线 组成：望远镜、水准器、基座
3 2
1
4 5
12 11 10
13
14 15
98
6 7
16
1.微倾螺旋；2.分划板护罩；3.目镜；4.物镜调焦螺旋；5. 制动螺旋；6.微动螺旋；7.底板；8.三角压板； 9.脚螺旋； 10.弹簧帽； 11.望远镜；12.物镜；13.管水准器；14.圆水 准器；15.连接小螺钉；16.轴座
四、尺垫
放在转点上，以防水准尺下沉。
§ 2.3 水准仪的使用
操作程序：
安置仪器—粗平—瞄准—精平—读数 一、安置仪器
按观测者的身高调节好三脚架的高度，为便于整 平仪器，还要求使三脚架的架头面大致水平，并将三 脚架的三个脚尖踩入土中，使脚架稳定。然后从仪器 箱内取出水准仪，放在三脚架的架头面，并立即用中 心螺旋旋入仪器基座的螺孔内，以防止仪器从三脚架 头上摔下来。
改差正/后m高计算公高/式m程：vi 点号 fhn备注ni v12v63计8((m3算33m0000校)7v2核4.16750：3666mv1mmi0mm m8 fh 9
77.062
∑
30 +4.496 +0.030
辅助 计算
fffffhhffhhh允 允fhhh允hhh11h实实实h实221实测测测测2测nnn((((HHH(HH终终终终11终2212HHHH33H始始始003始）））始0））444664...466444.4.mm699949m6669mm66m((((777(77777...7000.0.ff66606hhff22262hh2777ff7hh2227ff2允 允...hh2555.允 允5.3335366636)))6))0000...0000.0.33303mmm3mm
4. 改正后的高差计算
点号 距离 /km
1
2
BMA
1
2
3
BMB
测站 数
3
实测高差 /m 4
改正数 /m 5
6
+2.336 +0.006
改差正/后m高改正高(6差)高项/=m程=实(4测)项高+差(点5+)号项改正数备注
6
7
89
+2.342
72.536
10 4改.5正2－6后=87高.675.差036总2-和7+2=.05.30610 8 终点+高7.程357－始点+0高.0程08
2
观测顺序:后——前——前——后，黑——黑——红——红 （2）双仪高法：改变仪器高度10cm以上，测出两次高差，进行
检核。
3、成果检核 高差闭合差不超过限值，超过重测。
水准测量记录手册
测站 Ⅰ
测点
BMA
TP1
水准尺读数/m 后视读数 前视读数
2.036 1.547
高差/m
+
-
0.489
高程/m 备注 48.145 (已知)
二、粗平
调节脚螺旋，使圆水准气泡居中。 1．方法：
对向转动脚螺旋1、2——使气泡移至1、2方向中间——转 动脚螺旋3，使气泡居中。
3
3
3
1
21
2
a
b
粗平的操作方法示意图
1
2
c
2．规律：
气泡移动方向与左手大拇指运动的方向一致。
三、 瞄准
方法：先用准星器粗瞄，再用微动螺旋精瞄。 注意消除视差。
四、精平
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：
hAB=h1+ h2++ hn =(a1-b1)+(a2-b2)++(an-bn) =a-b
§ 2.2 水准测量的仪器和工具
水准测量所使用的仪器为水准仪，所使用的工具有水准 尺和尺垫。 一、水准仪分类 1) 按其精度划分为四个等级：
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。
三、水准尺
主要有单面尺、双面尺、塔 尺和折尺。 1、尺面分划为1cm，每10cm处
（E字形刻划的尖端）注有阿拉 伯数字。 2、双面尺的红面尺底刻划：一
把为4687mm，另一把为4787mm。
BMA TP1 TP1 TP2 TP2 TP3
水准尺读数
后视
前视
1.134
1.677
1.444
1.324
1.822
0.876
高差 h米
平均高差
改正后 高差
-0.543
+0.120
+0.946
高程 H米
四、水准测量的检核
1、计算检核 每测站高差：hi ai bi
各测站高差之和：hAB hi ai bi
图形：水准测量实施与记录对照图
前进方向
h4=+0.385
h5=+0.118
h1=-0.543
h2=+0.120
h3=+0.946 1.820 1.822 0.876
1.422 1.435
1.304
BMB
1.134
BMA
1.677 1.444 1.324
TP4 TP3
TP2 TP1
测站
1 2 3
点号
n2＝10
n3＝8
3 h＝＋3.456m
n4＝6
BMB
点号
1
BMA
1 2 3
BM4 B
∑
距离 /km
2
测站 数
3
实测高差 改正数 改正后高差
/m
/mm
/m
4
5
6
6
2+.23.33636
110 －－88..66553
8
+7.357
6
+3.456
高程 /m 7 72.536
77.062
点号
备 注
89
辅助 计算
2.计算高差闭合差及其允许值
点号
1
BMA
1 2 3
BMB
距离 /km
2
测站 数
3
实测高差 改正数 改正后高差
/m
/mm
/m
4
5
6
6
+2.336
10 －8.653
8
+7.357
6
+3.456
高程 /m 7 72.536
77.062
点号
备 注
89
∑
30 +4.496
辅助 计算
fh h实测 (H终 H始） 4.496 (77.062 72.536) 0.03m
4. 水准仪读数实例
a
0.725
b
6.252
c
1.477
§2.4 水准测量的外业
包括：水准点布设、确定水准路线、水准测量实施
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，一般用BM表示。有永久性和临时性两种。
水准点示意图
二、水准路线
概念：在水准点之间进行水准测量所经过的路线称为水 准路线。
1．闭合水准路线：由已知点BM1——已知点BM1 2．附合水准路线：由已知点BM1——已知点BM2 3．支水准路线：由已知点BM1——某一待定水准点A。
1.闭合水准路线 1
2
BM
2.附合水准路线
BM1
2
1
BM2 3
2
4
3
1
3.支水准路线
BM
三、水准测量的实施（外业）
前进方向
h4=+0.385
h5=+0.118
fh允 12 n 12 30 66mm
f h f h允
成果合格
3.高差闭合差改正计算
距离 点号
/km
1
2
BMA
1
2
3
BMB
测站 数
3
实测高差 /m 4
改正数 /m 5
6
+2.336 +0.006
10 －8.653 +0.010
8
+7.357 +0.008
6
+3.456 +0.006
Ⅱ
TP1 TP2
1.743
1.436 0.307
Ⅲ
TP2 TP3
Ⅳ
TP3 TP4
1.676 1.244
1.034 1.765
0.642
0.521
Ⅴ
TP4
BMB
1.148
1.889
0.741 48.321 (待定)
∑
7.847 7.671 1.438 1.262
计 算 校
∑a-∑b=7.847-7.761=+0.176 ∑h=+1.438+(-1.262)=+0.176
§2.1 水准测量原理
基本原理
利用水准仪提供的一 条水平视线，借助水准尺 来测定地面两点间的高差， 从而由已知点的高程和测 得的高差，求出待定点的 高程。
前进方向
水a
准
尺
水平视线
A
HA
水 准
b尺
B hAB
HB=HA+hAB
大地水准面
1、几个概念：
A——后视点 a——后视读数 B——前视点 b——前视读数
故 ∑a-∑b= ∑h
核
HB-HA=+0.176
§2.5 水准测量成果整理步骤
一、计算高差闭合差
公式： fh h测 h理
故对于闭合水准路线，有：
fh h测 h理 h测
对于附合水准路线，有：
fh h测 h理 h测 (H终 H始)
二、分配高差闭合差
－8.643 +7.345
6
+3.456 +0.006 +3.462
77.062
∑
30 +4.496 +0.030 +4.526
辅助 计算
ff hh hh实实测测 ffhh允 允 1122
待定点B点高程：HB H A hAB 2、测站检核 测站检核有双仪高法和双面尺法
（1）双面尺法：黑面读数高差：h黑 a黑 b黑 红面读数高差：h红 a红 b红
红黑面高差之差：h h黑 (h红 100mm) 5mm
最后高差中数：h h黑 (h红 100mm)
2、高程计算方法
1）高差法
A、B两点间高差：
hAB a b
B点的高程：
H B H A hAB
2）视线高法 视线高程：
Hi HA a HB b
B点的高程：
前进方向
水a
准
尺
水平视线
A HA
水 准
b尺
B hAB
HB=HA+hAB
HB Hi b
大地水准面
3、转点TP的概念
位)，路线下方数字为该段路线的测站数，计算待定点1、
2、3的高程。
BMA h ＝+2.336m
n1＝6
1 h＝－8.653m
h＝+7.357m
2
n2＝10
n3＝8
3 h＝＋3.456m
n4＝6
BMB
1．填写观测数据和已知数据 BMA
h ＝+2.336m n1＝6
1
h＝－8.653m
h＝+7.357m 2
精密水准仪DS05、DS1；普通水准仪DS3、DS10 D—大地测量；S—水准仪；后面的数字代表仪器的测量精度 （每公里往返测高差中数的中误差，即精度）。 2) 按其构造可分为四种：
微倾式水准仪、自动安平水准仪、电子水准仪和数字水准 仪
目前，普通工程测量中最常用的水准仪是： DS3微倾式水准仪（或DS3自动安平水准仪）
第二章 水准测量
测量三项基本工作之一：高程测量
高程测量概念
高程测量：测量地面上各点高程的工作，即根据已知点高 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。
高程测量方法： 1.水准测量——是高程测量最主要的方法 2.三角高程测量 3.物理高程测量 包括: 气压高程测量、液体静力水准测量 4.GPS高程测量
1、计算高差闭合差的容许值
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 。
2、分配原则
按与距离L或测站数n成正比原则，将高差
闭合差反号分配到各段高差上。
Vi
Li L
fh
Vi
ni n
fh
改正后高差：hˆi hi Vi
三、计算各待定点高程 用改正后的高差和已知点的高程，来
计算各待定点的高程。
※水准测量成果整理实例
【例】如图按图根水准测量施测某附合水准路线观测成果
略图。BMA和BMB为已知高程的水准点， HA＝ 72.536m，HB＝77.062m，图中箭头表示水准测量前进 方向，路线上方的数字为测得的两点间的高差(以m为单
h1=-0.543
h3=+0.946 1.820 h2=+0.120 1.822 0.876
1.422 1.435
Fra Baidu bibliotek
1.304
BMB
1.134
BMA
1.677 1.444 1.324
TP4 TP3
TP2 TP1
（1）水准仪安置在离前、后视距离大致相等之处。 （2）为及时发现错误，通常采用“两次仪器高法”或 “双面尺 法”。
1、望远镜 •物镜 •目镜 •十字丝
视差： 概念：眼睛在目镜端上下移
动时，十字丝与目标像有相 对运动。 产生原因：目标像平面与十 字丝平面不重合。 消除方法：反复交替调节目 镜和物镜对光螺旋。
2、水准器
圆水准器 ：用于粗略整平。 水准管 ： 用于精平。 特性：气泡始终向高处移动。
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、说明：自动安平水准仪不需进行精平。
微倾螺旋
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。 2．规律：读数在尺面上由小到大的方向读。故仪器若成倒像的，
从上往下读；若成正像，即从下往上读。