第二章 水准测量 测量地面上各点高程的工作叫高程测量 水准测量 三角高程测量 气压高程测量 液体静力水准测量 GPS高程测量 高程测量分为：

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1 第二章 水准测量 测量地面上各点高程的工作叫高程测量 水准测量 三角高程测量 气压高程测量 液体静力水准测量 GPS高程测量 高程测量分为：

2 第二章水准测量 §2-1 水准测量原理 水准测量是利用水准仪提供一条水平视线，配合水准尺， 测得两点间高差。根据已知点高程， 计算待定点高程的方法。 B b hAB HB HA 大地水准面 已知Ａ点高程ＨＡ ，欲求Ｂ点高程ＨＢ a A 确定观测方向： 已知点 A 为后视点，待定点 B 为 前视点。 ＡＢ两点的高差 待求点Ｂ的高程　

3 种类：光学水准仪，电子水准仪，自动安平水准仪。 型号： DS05 DS1 DS3 DS10 DS20
§2-2水准测量仪器和工具   2.2.1 水准仪的类型 种类：光学水准仪，电子水准仪，自动安平水准仪。 型号： DS05 DS1 DS3 DS10 DS20 水准仪型号 S05 S1 S3 S10 S20 每公里往返测高差中误差 ≤0.5mm ≤1mm ≤3mm ≤10mm ≤20mm 主要用途 国家一等水准测量及科学研究工作 国家二等水准测量及其它精密水准测量 国家三、四等水准及一般工程水准测量 一般工程水准测量 建筑和简易农田水准测量

4 2.2.1 水准仪的类型 一、 DS3水准仪结构 微动螺旋 制动螺旋 对光螺旋 物镜 准星 缺口 水准管 圆水准器 三脚架 脚螺旋 水准管目镜 目镜 微倾螺旋 主要由望远镜、水准器、基座三部分组成。 圆水准器校正螺钉

5   2.2.1 水准仪的类型 （一）望远镜 视准轴 (二) 水准器 2、管水准器 1、圆水准器

6   2.2.1 水准仪的类型 三.数字水准仪 二.自动安平水准仪

7 2.2.2水准尺和尺垫 尺垫 黑面底端为0，红面底端分别为4.687和4.787m。

8 §2-3水准仪的使用 2.3.1 微倾水准仪的安置与使用 （一）安置仪器 首先将仪器箱平放在地上，松开三脚架螺旋，将三脚架伸至适当高度，拧紧螺旋。打开三脚架，架头大致水平。开箱，认清仪器在箱中放置的位置。松开制动螺丝，双手握住仪器，取出，安放在架头上，旋紧连接螺旋。在斜坡上安置仪器时，一个架腿要放在上坡方向，另两个架腿放在下坡方向。

9 2.3.1 微倾水准仪的安置与使用 (二) 粗平 1、圆气泡大致居中 将脚螺旋、微倾螺旋调至螺丝中间位置，圆水准器置于任意两个脚螺旋之间（如图①、②脚螺旋之间），与第三个脚螺旋的连线垂直于那两个脚螺旋（①、②脚螺旋）的连线。固定两个架腿，移动一条架腿使圆气泡大致居中，气泡随架腿的移动方向而运动。

10 2.3.1 微倾水准仪的安置与使用 2、圆气泡居中 如图，相对旋转①、②脚螺旋，使圆气泡移到过圆水准器中心并垂直于①、②的连线上，如图所示气泡由a→b，再旋转脚螺旋③，使气泡居中。当两手同时旋转两个脚螺旋时，应等速相对转动，这样气泡会迅速沿平行于两个脚螺旋的方向移动。 利用脚螺使圆水准气泡居中的规律： 气泡移动的方向与左手大拇指转动 方向一致。

11 2.3.1 微倾水准仪的安置与使用 (三) 照准目标 1、目镜调焦： 将望远镜对向背景较亮处(如白墙，远处天空)，转动目镜对光螺旋，使十字丝清晰。 2、瞄准： 利用望远镜筒上的照门和准星对准目标 3、准确对光，消除视差 由于物像平面与十字丝平面不重合而产生的视像错动现象，叫十字丝视差，简称视差。 测量上不容许视差存在 消除视差的方法：重新调节目镜、物镜焦距，使物像成像 在十字丝平面上，自然就消除了视差。

12 方法：转动微倾螺旋，使符合水准气泡影像完全符合。 读数时为求准确，应先估读毫米数，然后依次读出米、分米、厘米。
2.3.1 微倾水准仪的安置与使用 (四) 精平 方法：转动微倾螺旋，使符合水准气泡影像完全符合。 符合气泡调节规律：符合气泡左半部的影像移动方向与右手大拇指转动微倾螺旋方向相同。 （五）读数 读数时为求准确，应先估读毫米数，然后依次读出米、分米、厘米。 1.278m 2.566 m 0.880 m

13 电子水准仪的操作步骤为安置仪器、粗平、照准目标、调焦、按动测量键即可，观测的读数自动记录并显示在屏幕上。
2.3.2 自动安平水准仪的使用 自动安平水准仪是一种新型仪器，使用与微倾水准仪的基本操作大致相同，但要避开高压电线，铁矿等磁力异常区，且防止剧烈震动以免损坏。为确保水准装置工作正常，有的自动安平水准仪设有补偿器控制按纽，可采用两次按动按纽两次读数的方法进行校核有的仪器设有警告指示窗，当窗内显示绿色，表明补偿器工作正常；当窗内一端出现红色，则表明整平精度不足，需重新整平。 2.3.3 电子水准仪的使用 电子水准仪的操作步骤为安置仪器、粗平、照准目标、调焦、按动测量键即可，观测的读数自动记录并显示在屏幕上。

14 §2-4 水准测量的方法 2.4.1 水准点 （a）金属水准标志 （b）墙上水准标志 （c）混凝土基本水准标石 （d）混凝土永久性水准标石 （e）临时性木桩 水准点记为BM

15 2.4.2 水准测量的实施 1.水准测量方法 转点（TP）：当两点间距离过长或高差过大时，在两点间设 置的临时点。 A B TP1 TP2 TP3 hAB HA 大地水准面 以上各式相加 B点高程 转点的作用：传递高程

16 2、 水准测量记录和计算 水准测量记录手簿

17 2.4.3 水准测量的校核方法 （一）测站检核 原理：在同一测站两次测量高差，比较测量结果，以判断测量精度。 方法：1、改变仪器高法 a1 b1 a2 b2 2、双面尺法 理论上 由于两次所求的高差，总是存在误差 实际上 当 则 时认为测量结果合格否则重测 取平均值作为最后结果

18 2.4.3 水准测量的校核方法 （二）路线校核 1、附合水准路线 从某一高级水准点ＢＭＡ开始，沿待定高程点１、２、３诸点进行水准测量，最后附合到另一个高级水准点ＢＭＢ所构成的水准路线，称为附合水准路线。

19 2.4.3 水准测量的校核方法 2、闭合水准路线 从某一高级水准点ＢＭＡ出发，沿待定高程点１、２、３、４诸点进行水准测量，最后回到该水准点ＢＭＡ的环形路线，称为闭合水准路线。从理论上讲，路线上各点之间的高差代数和应等于零。 3、支水准路线 A P 往 返 既不闭合又不附合的水准路线，称为支水准路线。

20 §2-5 水准测量成果计算 一、高差闭合差的计算 闭合差 = 观测值 - 理论值 １．附合水准路线 理论上应满足： 因实测高差与理论值并不符合，即产生高差闭合差 ２．闭合水准路线 理论上应满足： 实测高差之和多不为零，即产生高差闭合差：

21 §2-5 水准测量成果计算 ３．支水准路线 支水准路线往返测所得高差，理论上应是绝对值相等符号相反，所以其闭合差即是 或 二、高差闭合差容许值的计算 （山地） n—测站总数 （平地） L—路线全长，以公里计 当 时为平地， 否则为山地 时外业测量成果满足精度要求； 否则，需重测。

22 §2-5 水准测量成果计算 三、高差闭合差的调整 同精度观测时闭合差的调整原则是将闭合差反号，按测站数或距离成比例分配于各测站。 １．按测站数分配 ２．按距离分配 计算检核

23 四 、计算改正高差和待定点高程 1、改正后高差 计算检核 闭合水准路线 附和水准路线 2、待定点高程 计算检核 【例1】 如图所示布设一条闭合水准路线，列表计算各点高程。

24 §2-5 水准测量成果计算 闭 合 水 准 路 线 成 果 计 算 表

25 §2-5 水准测量成果计算 【例2】图为一段0.9 km长的支水准路线，判断测量成果是否 符合精度，并求计算P点高程。 【解】 A P 往 返 因 则外业测量数据符合精度要求

26 【例3】 下图为一附和水准路线，数据如图所示，计算见表
§2-5 水准测量成果计算 【例3】 下图为一附和水准路线，数据如图所示，计算见表

27 §2-5 水准测量成果计算 附 合 水 准 路 线 成 果 计 算 表 wh wh容

28 §2-6 水准仪的检验与校正 微倾水准仪应满足的主要条件是： 1、圆水准器轴平行于竖轴； 2、十字丝横丝垂直于竖轴； 3、水准管轴平行于视准轴。

29 §2-6 水准仪的检验与校正 一、圆水准器轴平行竖轴 检验方法 ：当圆水准器轴与竖轴不平行时，它们相差一个δ 角。首先转动脚螺旋使圆气泡居中，如图a)这时圆水准器轴 处于铅垂位置，但竖轴与铅垂方向偏离一个δ角。将圆水准 器绕仪器轴旋转１８０°，此时圆气泡偏离中心，如图 (b)， 其偏离的值为２δ。

30 §2-6 水准仪的检验与校正 二、十字丝横丝垂直于竖轴 检验方法：整平仪器后，瞄准墙上一固定点Ｍ，拧紧水平制 动螺旋，转动水平微动螺旋，如Ｍ点始终在十字丝横丝上移 动，则说明十字丝横丝垂直于竖轴。若 M 点偏移十字丝横丝 如图 (d)，则十字丝横丝不垂直于竖轴，那么必须进行校正。

31 三、水准管轴应平行于视准轴 当水准管轴和视准轴不平行时，它们之间形成一个 i角。
水准尺离水准仪距离越远，读数误差也越大。当仪器的前视距离与后视距离相等时，则根据后视读数减前视读数求得高差不受影响。 检验方法：在平坦地面上选择Ａ、Ｂ两点（ＡＢ≈８０米），安置仪器于ＡＢ中点，测出Ａ、Ｂ两点间的正确高差h。然后将仪器搬到距离Ａ点２～３米处，当气泡居中时读取Ａ尺读数为α′，这时由于水准仪距Ａ尺很近，因此忽略角的影响，即将α′当作视线水平时的读数，如视准轴与水准管轴平行，则Ｂ尺上读数应为

32 §2-6 水准仪的检验与校正 三、水准管轴应平行于视准轴 如果实际Ｂ尺上的读数不与上式求得的b应值相等，则说明视准轴不平行于水准管轴。 那么 当 时必须进行校正。

33 §2-6 水准测量误差来源 一、仪器误差 1、仪器校正后残差 、调焦误差 3、水准尺误差 二、观测误差 1、整平误差 2、照准误差 、估读误差 4、水准尺竖立不直误差 三、外界条件影响 1、仪器、水准尺下沉误差 2、地球曲率、大气折光影响 3、温度、风力影响

34 2.7.2 水准测量时应注意的事项 水准测量成果不合要求多数是由于测量人员疏忽大意造成的，为此除要求测量人员对工作认真负责外，在测量时注意以下事项，可以减少不必要的返工重测。 一、扶尺应注意的事项： 1、尺子要检查：测量前检查标尺，刻划是否准，塔尺衔接处是否严密，尺底和尺垫顶不要有泥土。 2、转点要牢靠：转点最好用尺垫。如在硬化的地面上（如水泥、片石路肩）或多石地区，也可不用尺垫，但转点要在坚实稳固而有凸棱的地点。 3、扶尺要直立：标尺的横向倾斜由观测纠正，若有前后倾斜 则不易发现，造成读数偏大。尺上有水准器时，可使气泡居中。

35 2.7.2 水准测量时应注意的事项 4、消除尺的零点误差：由于标尺的零点位置不准，为了消除 其影响，在同一测段内要用同一尺，或测设偶数个测站。 二、观测应注意的事项： 1、仪器要检校：测量前要把仪器校正好，使各轴线间满足应有的几何条件。 2、仪器要安稳：中心螺旋连接要稳妥可靠，观测时不得扶压和骑跨脚架。

36 2.7.2 水准测量时应注意的事项 3、前后视距要等长：可消除i角误差以及地球曲率的影响。 4、视线要水平：读数前观察符合水准器泡居中后方可读数，读数后检查符合水准器气泡是否居中。 5、读数要准确：精心对光，消除视差。不能误读整米数，把十字丝的上、下丝读数当作中丝读数。 6、迁站要慎重：未读前视时，不得匆忙搬动仪器；中途停测时，应将前视点选在容易寻找的固定点上，并做好标记，列入记录。

37 2.7.2 水准测量时应注意的事项 三、记录应注意的事项： 1、要复诵：读数列入记录时，边记录边复诵。 2、记录要清楚：按规定格式填写，字迹清晰端正。 3、要原始记录：用铅笔当场填写在记录簿中，不得誊抄， 不得用橡皮擦改。记录错误应在错字处划一横线，将正确 数字写在上方。同一记录划改不得超过两次，且不容许连 环涂改（即改后视又改前视）。 4、计算要复核：记录者及时根据读数算出高差，记入记 录簿并作计算的验算，再由另一人复核。