建筑工程测量方法第2章水准测量方法
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第二章 水准测量
第一节 第二节 第三节 第四节 第五节 第六节 第七节 第八节
水准测量原理 水准测量的仪器和工具 微倾式水准仪的基本操作程序 水准测量的方法 水准仪的检验与校正 水准测量误差来源及其影响 自动安平水准仪和激光扫平仪 精密水准仪及电子水准仪简介
第一节 水准测量原理
测定地面点的高程的方法 几何水准测量（水准测量） 三角高程测量（间接高程测量）
精度为±3mm/km。
一、S3型水准仪
水准仪主要由望远镜、水准器、基座三部分
wenku.baidu.com组成。
对光螺旋 目镜
准星
缺口
水准管目 镜
物镜
微倾螺旋
微动螺旋
制动螺旋
脚螺旋 三脚架
水准管 圆水准器 圆水准器校正螺钉
（一）望远镜：用来瞄准远处的水准尺进行读数 望远镜的构造：由物镜、目镜、十字丝分划板、
调焦透镜、调焦螺旋组成；放大率一般为25-30倍。
测量望远镜
1.物镜；2 .目镜； 3 .调焦透镜；4 .十字丝分划板； 5.物镜调焦螺旋； 6.目镜调焦螺旋；7 .十字丝放大像
视准轴：物镜中心 与十字丝交点的连线。
十字丝：
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）。
不在十字丝平面上，以致两者不能同时被看清。
消除方法：反复仔细地调节物镜、目镜调节螺旋，直 到眼睛上下移动时读数不变为止。
4.精确整平 目的：使水准管气泡居中，视准轴精确水平。 方法：调节微倾螺旋，使气泡影像符合。
（a）
（b）
（c）
（d）
（二)水准器 水准仪的水平视线是应用一个称为水准器的部件获得的。 水准器是利用液体受重力作用后气泡居最高处的特性，使
水准器的一条特定的直线位于水平或竖直位置的一种装置。水 准器分两种：
管水准器，通常称为水准管
圆水准器
水准器的作用：整平仪器，使视准轴处于水平位置。
１．管水准器
hAB(a1b1)(a2 b2)...(an bn)
(a1a2 ...an)(b1b2 ...bn)
n
n
ai bi
i1
i1
如果Ａ点高程已知为ＨＡ，则B的高程为：
n
HBHAhABHA hi i1
几何水准测量的规律：
（1）每站高差等于水平视线的后视读数减去 前视读数；
（2）起点至闭点的高差等于各站高差的总和， 也等于各站后视读数的总和减去前视读数 的总和。
GPS高程测量 气压高程测量（物理高程测量）
一、水准测量原理
利用水准仪提供水平视
线，读取水准尺的读数，
测定两点间的高差，有已
知点高程推求未知点高程。
如图：
a
高差法hAB = a – b HB = HA + hAB
A
Hi
视线高法 Hi= HA+ a
HA
HB= Hi-b
当a > b时，hAB 为正，B高于A ；
双面尺：不可伸缩，一般全长3m， 用于三、四等水准测量。
一般全长3m、5m，双面木质标尺。
尺垫
仅在转点处竖立水准尺时使用， 防止点位移动和水准尺下沉。 已知点或待定点不能放尺垫
第三节 水准仪的基本操作程序
一、使用微倾式水准仪的方法 水准仪操作的程序：
1.安置水准仪 2.粗略整平（粗平） 3.照准和调焦 4.精确整平 5.读数
1.安置水准仪
打开三脚架并使高度适中，目估使架头大致水平， 检查脚架腿是否安置稳固，脚架伸缩螺旋是否拧紧， 然后打开仪器箱取出水准仪，置于三脚架头上用连 接螺旋将仪器牢固地固连在三脚架头上。
2.粗略整平（粗平）
目的： 使圆水准气泡居中，视准轴粗略水平。 方法（如图所示）：
圆水准器气泡居中操作示意图
第二节 水准测量的仪器和工具
水准测量所使用的仪器、工具：
水准仪
水准尺 尺垫
水准仪的等级
DS05、DS1、DS3、DS10、 DS20
D—大地测量仪器 S—水准仪 数字 — 表示仪器的精度，即每公里往、返
测得高差中数的中误差（mm）。
水准仪的作用是提供一条水平视线； 工程测量中常使用DS3型水准仪，该仪器标称
当a < b时， hAB 为负，B低于A。
前进方向 大地水准面
Bb hAB
HB
二、转点、测站
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。
a2
a4
b4
a3
a1 b1
b2
b3
A
TP2
TP3
B
TP1
n
A、B两点高差计算的一般公式：hAB= hi =
倍。
２．圆水准器
作用：粗略整平 结构：如图所示 精度：一般为
8＇- 10＇/2mm （气泡中心偏离零点2mm
所对的圆心角）
（三）基座
组成
轴座：承托仪器上部 脚螺旋：调节脚螺旋使圆水准器气泡居中 连接板：连接三脚架
轴座
脚螺旋 连接板
二、水准尺及附件
塔尺 ：可以伸缩，一般全长3m、5m， 用于等外水准测量。
3.照准和调焦
步骤：（1）目镜调焦（使十字丝清晰） （2）准星瞄准（粗略瞄准水准尺） （3）物镜调焦（使目标成像清晰） （4）精确瞄准（使纵丝对准目标） （5）消除视差
视差：当目镜、物镜对光不够精细时，目标的影像 不在十字丝平面上，以致两者不能同时被看清
消除方法：仔细进行目镜、物镜调焦。
视差：当目镜、物镜对光不够精细时，目标的影像
n（ai bi）
i1
i 1
n—为测站数
a2
a4
b4
a3
a1 b1
b2
b3
A
TP2
TP3
TP1
如图所示:每站的高差: h1 =a1-b1 h2 =a2-b2 h3 =a3-b3 hn =an-bn
A、B两点高差计算的一般公式：
n
hABh1h2.. .hn hi i1
注:n—为测站数
A、B两点高差计算的一般公式：
作用：精确整平 结构：如图所示 精度：一般τ= 20″/2mm 水准管的分划值τ：
气泡中心偏离零点2mm 所对的圆心角。
公式： 2
R
分析： R越大，τ越小，灵敏度越高。
DS3 : R=20.6265米 τ=20″
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。在判断两端气泡的符合程度时常会 出现误差，而气泡不符合的程度是指两个端点之间的距离，它正好是距完 全符合位置的两倍。因此，用符合水准器作业可使气泡居中的精度提高一
第一节 第二节 第三节 第四节 第五节 第六节 第七节 第八节
水准测量原理 水准测量的仪器和工具 微倾式水准仪的基本操作程序 水准测量的方法 水准仪的检验与校正 水准测量误差来源及其影响 自动安平水准仪和激光扫平仪 精密水准仪及电子水准仪简介
第一节 水准测量原理
测定地面点的高程的方法 几何水准测量（水准测量） 三角高程测量（间接高程测量）
精度为±3mm/km。
一、S3型水准仪
水准仪主要由望远镜、水准器、基座三部分
wenku.baidu.com组成。
对光螺旋 目镜
准星
缺口
水准管目 镜
物镜
微倾螺旋
微动螺旋
制动螺旋
脚螺旋 三脚架
水准管 圆水准器 圆水准器校正螺钉
（一）望远镜：用来瞄准远处的水准尺进行读数 望远镜的构造：由物镜、目镜、十字丝分划板、
调焦透镜、调焦螺旋组成；放大率一般为25-30倍。
测量望远镜
1.物镜；2 .目镜； 3 .调焦透镜；4 .十字丝分划板； 5.物镜调焦螺旋； 6.目镜调焦螺旋；7 .十字丝放大像
视准轴：物镜中心 与十字丝交点的连线。
十字丝：
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）。
不在十字丝平面上，以致两者不能同时被看清。
消除方法：反复仔细地调节物镜、目镜调节螺旋，直 到眼睛上下移动时读数不变为止。
4.精确整平 目的：使水准管气泡居中，视准轴精确水平。 方法：调节微倾螺旋，使气泡影像符合。
（a）
（b）
（c）
（d）
（二)水准器 水准仪的水平视线是应用一个称为水准器的部件获得的。 水准器是利用液体受重力作用后气泡居最高处的特性，使
水准器的一条特定的直线位于水平或竖直位置的一种装置。水 准器分两种：
管水准器，通常称为水准管
圆水准器
水准器的作用：整平仪器，使视准轴处于水平位置。
１．管水准器
hAB(a1b1)(a2 b2)...(an bn)
(a1a2 ...an)(b1b2 ...bn)
n
n
ai bi
i1
i1
如果Ａ点高程已知为ＨＡ，则B的高程为：
n
HBHAhABHA hi i1
几何水准测量的规律：
（1）每站高差等于水平视线的后视读数减去 前视读数；
（2）起点至闭点的高差等于各站高差的总和， 也等于各站后视读数的总和减去前视读数 的总和。
GPS高程测量 气压高程测量（物理高程测量）
一、水准测量原理
利用水准仪提供水平视
线，读取水准尺的读数，
测定两点间的高差，有已
知点高程推求未知点高程。
如图：
a
高差法hAB = a – b HB = HA + hAB
A
Hi
视线高法 Hi= HA+ a
HA
HB= Hi-b
当a > b时，hAB 为正，B高于A ；
双面尺：不可伸缩，一般全长3m， 用于三、四等水准测量。
一般全长3m、5m，双面木质标尺。
尺垫
仅在转点处竖立水准尺时使用， 防止点位移动和水准尺下沉。 已知点或待定点不能放尺垫
第三节 水准仪的基本操作程序
一、使用微倾式水准仪的方法 水准仪操作的程序：
1.安置水准仪 2.粗略整平（粗平） 3.照准和调焦 4.精确整平 5.读数
1.安置水准仪
打开三脚架并使高度适中，目估使架头大致水平， 检查脚架腿是否安置稳固，脚架伸缩螺旋是否拧紧， 然后打开仪器箱取出水准仪，置于三脚架头上用连 接螺旋将仪器牢固地固连在三脚架头上。
2.粗略整平（粗平）
目的： 使圆水准气泡居中，视准轴粗略水平。 方法（如图所示）：
圆水准器气泡居中操作示意图
第二节 水准测量的仪器和工具
水准测量所使用的仪器、工具：
水准仪
水准尺 尺垫
水准仪的等级
DS05、DS1、DS3、DS10、 DS20
D—大地测量仪器 S—水准仪 数字 — 表示仪器的精度，即每公里往、返
测得高差中数的中误差（mm）。
水准仪的作用是提供一条水平视线； 工程测量中常使用DS3型水准仪，该仪器标称
当a < b时， hAB 为负，B低于A。
前进方向 大地水准面
Bb hAB
HB
二、转点、测站
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。
a2
a4
b4
a3
a1 b1
b2
b3
A
TP2
TP3
B
TP1
n
A、B两点高差计算的一般公式：hAB= hi =
倍。
２．圆水准器
作用：粗略整平 结构：如图所示 精度：一般为
8＇- 10＇/2mm （气泡中心偏离零点2mm
所对的圆心角）
（三）基座
组成
轴座：承托仪器上部 脚螺旋：调节脚螺旋使圆水准器气泡居中 连接板：连接三脚架
轴座
脚螺旋 连接板
二、水准尺及附件
塔尺 ：可以伸缩，一般全长3m、5m， 用于等外水准测量。
3.照准和调焦
步骤：（1）目镜调焦（使十字丝清晰） （2）准星瞄准（粗略瞄准水准尺） （3）物镜调焦（使目标成像清晰） （4）精确瞄准（使纵丝对准目标） （5）消除视差
视差：当目镜、物镜对光不够精细时，目标的影像 不在十字丝平面上，以致两者不能同时被看清
消除方法：仔细进行目镜、物镜调焦。
视差：当目镜、物镜对光不够精细时，目标的影像
n（ai bi）
i1
i 1
n—为测站数
a2
a4
b4
a3
a1 b1
b2
b3
A
TP2
TP3
TP1
如图所示:每站的高差: h1 =a1-b1 h2 =a2-b2 h3 =a3-b3 hn =an-bn
A、B两点高差计算的一般公式：
n
hABh1h2.. .hn hi i1
注:n—为测站数
A、B两点高差计算的一般公式：
作用：精确整平 结构：如图所示 精度：一般τ= 20″/2mm 水准管的分划值τ：
气泡中心偏离零点2mm 所对的圆心角。
公式： 2
R
分析： R越大，τ越小，灵敏度越高。
DS3 : R=20.6265米 τ=20″
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。在判断两端气泡的符合程度时常会 出现误差，而气泡不符合的程度是指两个端点之间的距离，它正好是距完 全符合位置的两倍。因此，用符合水准器作业可使气泡居中的精度提高一