水准仪的使用

1、2022-1-16第二章水准测量1第一节 高程测量概述高程测量概述第二节 水准测量原理水准测量原理第三节 水准测量的仪器及使用水准测量的仪器及使用第四节 水准测量的方法水准测量的方法第五节 水准测量的成果计算水准测量的成果计算第六节 水准仪的检验和校正水准仪的检验和校正第七节 水准测量的分析水准测量的分析第八节 精密水准仪精密水准尺精密水准仪精密水准尺第九节 电子水准仪简介电子水准仪简介 2022-1-16第二章水准测量21、水准测量的原理及DS3型水准仪的使用；2、五等水准测量的施测方法及成果计算(难点)；3、水准仪主要轴线应满足的几何条件；4、水准测量中应注意的问题。2022-1-16第二

2、章水准测量3ABHA大地水准面大地水准面任意水准面任意水准面HBAHBH过过B点的点的水准面水准面ABh2-1 高程测量概述高程测量概述 一、高程测量一、高程测量l l 高程测量高程测量：测量地面点高程的工作。测量地面点高程的工作。目的目的：获得未：获得未知点的高程。一般是通过测出已知点和未知点之间的高差，知点的高程。一般是通过测出已知点和未知点之间的高差，再根据已知点的高程推算出未知点的高程。再根据已知点的高程推算出未知点的高程。 2022-1-16第二章水准测量4l l 水准测量：利用水平视线来测量两点之间的高差。此方法此方法施测简单，且精度较高施测简单，且精度较高，所以是高程测量中最，所

3、以是高程测量中最主要的方法，被广泛应用于高程控制测量、工程勘测主要的方法，被广泛应用于高程控制测量、工程勘测和各项施工测量中。和各项施工测量中。二、高程测量的方法二、高程测量的方法2022-1-16第二章水准测量5l l 三角高程测量三角高程测量：是通过测量两点之间的水平：是通过测量两点之间的水平距离（或倾斜距离）和竖直角，然后利用三角公距离（或倾斜距离）和竖直角，然后利用三角公式计算出两点间的高差。此方法的精度受各种条式计算出两点间的高差。此方法的精度受各种条件的限制，一般只在适当的条件下才被采用。件的限制，一般只在适当的条件下才被采用。l l 气压高程测量、静力高程测量、摄影高程测气压高程

4、测量、静力高程测量、摄影高程测量、量、GPS高程测量。高程测量。2022-1-16第二章水准测量6三、水准点及其等级l l 水准点（Bench Mark），通过水准测量建立的高程控制点，工程上常用BM来标记。l l 水准点的等级及埋设w w 国家水准点分为一、二、三、四等四个等级，按规范要求埋设永久性标石标记。三、四等水准点一般用混凝土标石制成，深埋到地面冻结线以下，在标石的顶面设有用不锈钢或其它不易锈蚀的材料制成的半球状标志（图2-1a）。w w 墙上水准点（图2-1b）w w 图根水准点和一些施工测量使用的水准点 常采用临时性标志,例如:木桩（桩顶钉一半圆球状铁钉）BMB45.331202

5、2-1-16第二章水准测量7或大铁钉打入地面，也可在地面上突出的坚硬岩石或房或大铁钉打入地面，也可在地面上突出的坚硬岩石或房屋四周水泥面、台阶等处用红油漆标记。屋四周水泥面、台阶等处用红油漆标记。2022-1-16第二章水准测量8l l 水准点的位置水准点的位置：选在土质坚硬、便于长期保存和使：选在土质坚硬、便于长期保存和使用方便的地点。埋设水准点后，应绘出水准点的用方便的地点。埋设水准点后，应绘出水准点的点之记点之记(水准点与附近固定建筑物或其他固定地物的关系图水准点与附近固定建筑物或其他固定地物的关系图) 。图图2-12022-1-16第二章水准测量9一、基本原理一、基本原理l 水准测量的

6、实质:测量两点之间的高差。l 水准测量的基本原理 利用水准仪建立一条水平视线，借助水准尺来测定两点间的高差，从而由已知点的高程推算出未知点的高程。1.A、B两点的高差为：(利用水准仪提供的水平视线，分别读取A点水准尺上的读数a和B点的读数b ) l l 如果如果A点是已知高程点，点是已知高程点，B点是待求高程点。则点是待求高程点。则B点高程为点高程为:)(baHhHHAABABbahAB 图图2-22022-1-16第二章水准测量10B水准仪水准仪水准尺水准尺后视读数后视读数前视读数前视读数前进方向前进方向2022-1-16第二章水准测量11水准测量术语水准测量术语如图如图2-2所示：所示：

7、A后视点后视点、a后视读数，后视读数， B前视点前视点、 b前视读数前视读数v 高差高差=后视读数后视读数前视读数前视读数 观测者站在仪器处，面向前进方向，前面所立观测者站在仪器处，面向前进方向，前面所立尺为前视，背后所立尺为后视。尺为前视，背后所立尺为后视。v 高差的符号高差的符号：高差的正负号反映两点的高低；：高差的正负号反映两点的高低； 高差的正负号又与测量前进的方向有关高差的正负号又与测量前进的方向有关 ： hAB=hBA 图图2-22022-1-16第二章水准测量125、连续水准测量、连续水准测量 在两点间连续地多次安置仪器所进行的水准测量。在两点间连续地多次安置仪器所进行的水准测量

8、。 图图 2-3 在图在图2-3中中： 测站：安置仪器的点（测站：安置仪器的点（在图在图2-3中中、） 转点：标识转点：标识为：为：TP或或ZD，是传递高程的点是传递高程的点(1、2 )。2022-1-16第二章水准测量13 在转点上先有前视读数后有后视读数。在转点上先有前视读数后有后视读数。假设假设A点高程已知为点高程已知为HA，各测站测得的高差为，各测站测得的高差为hi，则有：，则有： bahhbahbahbahABnnn 222111 hAB为为A、B两点间测得的高差，两点间测得的高差，则：则： 未知点未知点B的高程为的高程为：ABABhHH2022-1-16第二章水准测量14二、仪高法

9、测量 l l 适用场合：根据一个后视点的高程同时测定多个未知点的高程。常用于纵断面测量、土石方测量。 l l 仪高法： 仪器的视线高：H Hi i = H= HA A +a+a 待求点高程： H H B B = H= Hi i b = b = ( (H HA A +a+a) )b b 中间点(p1. P2等)：在测量过程中不起传递高程作用的高程待求点，这些点上只有一个前视读数C, 也称“中视读数”。 其高程: （ 转点：TP1、 TP2等）caHcHHAic)(2022-1-16第二章水准测量15图图 2-4 中间点高程中间点高程= 仪器的视线高仪器的视线高中视读数中视读数 HP1 =（HA+

10、a1）C1 ; HP2 =（HA+a1）C2 HTP1 =（HA+a1）b1（转点）（转点） HP3 =（HTP1+a2）C3； HP4 =（ HTP1 +a2）C4； HTP2= （HTP1+a2）b2；（转点）（转点）2022-1-16第二章水准测量162-3 水准测量的仪器及其使用 一、水准仪的种类一、水准仪的种类1 1 按构造分： l l 光学水准仪 l l 微倾式水准仪 ：用水准管来获得水平视线； l l 自动安平水准仪：用补偿器来获得水平视线。 l l 电子水准仪 2 2 按仪器精度：DS05、DS1、DS3、DS10 四个等级。 DS05 和DS1 用于精密水准测量，DS3 用于

11、一般水准测量，DS10 则用于简易水准测量。工程常用DS3 水准仪。2022-1-16第二章水准测量17（一）水准尺（一）水准尺 用优质木材或合金制成，要求尺长稳定，刻划准确。 l l 最常用的有双面尺和塔尺两种。 双面尺多用于三、四等及以下精度的水准测量（图2-5）。其中: A: A尺和 B B 尺 黑 面 0 0 3 m ; A3 m ; A 尺 红 面4 . 6 8 7 7 . 6 8 7 m , B, B 尺 红 面4.7877.787m。 塔尺用两节或三节套接在一起，能伸缩，携带方便。 图图2-5 2022-1-16第二章水准测量18l l 尺垫是在转点上放置水准尺用的，尺垫可使转点

12、稳固，防止下沉。 l l 用钢板或铸铁制成，一般为三角形，中央有一突出的半球体，下方有三个尖脚（见图2-6）。 l l 用时把三个尖脚踩入土中，把水准尺立在突出的圆顶上。图图2-6（二）尺垫（二）尺垫2022-1-16第二章水准测量192022-1-16第二章水准测量202022-1-16第二章水准测量21（一）DSDS3 3微倾式水准仪的构造 三、DS3微倾式水准仪的构造及使用v望远镜望远镜v水准器水准器v基座基座132765498101412131115161.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

13、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 2022-1-16第二章水准测量22 图图2-71、物镜、物镜 2、目镜、目镜 3、物镜对光螺旋、物镜对光螺旋 4、管水准器、管水准器 5、圆水准器、圆水准器 6、脚螺旋、脚螺旋7、制动螺旋、制动螺旋 8、微动螺旋、微动螺旋 9、微倾螺旋、微倾螺旋 10、轴座、轴座 11、三角压板、三角压板 12、底版、底版2022-1-16第二章水准测量23 l l 作用：作用：它可以提供视线，它可以提供视线，并可读出远处水准尺上的读数并可读出远处水准尺上的读数 l l 构造：构造：物镜、目镜、对光物镜、目镜、对光

14、 透镜和十字丝分划板。透镜和十字丝分划板。 1） 物镜：物镜：使目标的成像落在十字丝板前后。使目标的成像落在十字丝板前后。 2） 调焦透镜：调焦透镜：使目标的成像与十字丝重合。使目标的成像与十字丝重合。 3） 目镜：目镜：放大放大十字丝和目标的成像。十字丝和目标的成像。 4） 十字丝分划板：十字丝分划板：竖丝竖丝是为了瞄准目标，是为了瞄准目标，中丝中丝（单丝或楔（单丝或楔形丝）形丝）读取读数。读取读数。视距丝视距丝：上、下短丝，用于测距。：上、下短丝，用于测距。1 1望远镜望远镜中丝（横丝）中丝（横丝）竖丝竖丝视距丝视距丝2022-1-16第二章水准测量24放大率放大率DS3：28倍倍/Vl

15、l视准轴（即视线）：视准轴（即视线）：十字丝交十字丝交 点与物镜光心的连线。点与物镜光心的连线。 它是水准仪的主要轴线之一。它是水准仪的主要轴线之一。望远镜的成像原理：望远镜的成像原理：2022-1-16第二章水准测量25（1）管水准器（水准管）：反映视线是否水平，用于精平。l l 水准管的零点：管面上刻有间隔为2 mm的分划线，分划线的对称中心O称。l l 水准管轴LL：过零点与管内壁纵向相切的直线（见图2-10）。l l 气泡居中：当气泡的中心点与零点重合时，称气泡居中，此时水准管轴位于水平位置，视线水平。若气泡不居中，则水准管轴处于倾斜位置，视线不水平。图图2-102-102 2水准器水

16、准器（管水准器和圆水准器）管水准器和圆水准器）2022-1-16第二章水准测量26l l 水准管分划值 定义 ：水准管2 mm 的弧长所对圆心角， 即气泡每移动一 格时，水准管轴所倾斜的角值。 水准管分划值的大小反映了仪器置平精度的高低 。水准管纵向弧线半径 R 越大， 值越小，则水准管灵敏度越高。 DS3 型水准管分划值一般为20 /2 mm。 0 点 2mmRoLL2062652 R2022-1-16第二章水准测量27l 符合水准器 为了提高调整气泡居中的精度和速度，在水准管的上方安有符合棱镜系统。通过符合棱镜的折光作用，将气泡各半个影像反映在望远镜的观察窗中。图图2-122022-1-1

17、6第二章水准测量28l l 圆水准器：一个封闭的圆形玻璃容器，顶面内壁是球面，球面中央有一圆圈。l l 水准器零点: :圆圈圆心称为。 l l 圆水准器轴: :通过零点的球面法线 。l l当圆水准器气泡居中时，圆水准器轴竖直，仪器竖轴竖直。l l 圆水准器的分划值: :气泡中心偏离零点2 mm的弧长所对圆心角的大小。 图图2-13（2）圆水准器：）圆水准器：反映竖轴是否竖直，用于粗平。反映竖轴是否竖直，用于粗平。2022-1-16第二章水准测量29 2mm LLDS3水准仪圆水准水准仪圆水准器分划值一般为器分划值一般为8 10 /2 mm。由。由于它的精度较低，于它的精度较低，故故只用于仪器的

18、粗只用于仪器的粗略整平。略整平。2022-1-16第二章水准测量303基座l l 用于置平仪器，它支撑仪器的上部使其在水平方向上转动，并通过连接螺旋与三脚架连接。l l 基座主要由轴座、脚螺旋、三角压板和底板构成。 调节三个脚螺旋可使圆水准器的气泡居中，使仪器粗略整平。 望远镜基座三脚架VV水准器2022-1-16第二章水准测量31（二）DS3微倾式水准仪的使用 微倾式水准仪的使用包括安置仪器、粗略整平、瞄准水准尺、精平与读数等操作步骤。1 1安置仪器 l l 在测站上安置三脚架，架头大致水平。 l l 用连接螺旋将仪器牢固地连接在三脚架头上。 2 2粗略整平（粗平） l l 粗平概念：用脚螺

19、旋使圆水准器的气泡居中，使仪器竖轴大致铅直，从而使视准轴粗略水平。 l l 气泡的移动方向 与左手大拇指（右手的食指）运动的方向一致 操作： 如图2-14所示 （脚螺旋顺时针转动该端升高，逆时针转动该端降低 ， 气泡向高处移动 ）2022-1-16第二章水准测量32图图2-14l操作：操作： （气泡的移动方向气泡的移动方向与左手大拇指（右手的食指）运动的方向一致与左手大拇指（右手的食指）运动的方向一致 ）w气泡未居中而位于气泡未居中而位于a 处，则先按图上箭头所指的方向用处，则先按图上箭头所指的方向用两手相两手相对转动脚螺旋对转动脚螺旋和和，使气泡移到使气泡移到b的位置（如图的位置（如图b）。

20、）。w然后然后单独转动脚螺旋单独转动脚螺旋使气泡居中。如有偏差可重复进行使气泡居中。如有偏差可重复进行。2022-1-16第二章水准测量332022-1-16第二章水准测量343瞄准水准尺 l l 目镜对光：旋转目镜调焦螺旋，使十字丝成像清晰。 l l 粗略瞄准：缺口、准星、目标（尺）三点一线，制动望远镜。 l l 物镜调焦（对光）：转动物镜调焦螺旋，使目标成像清晰。 l l 精确照准：转动水平微动螺旋使目标的对称中心与竖丝重合（或在竖丝附近） 注意：瞄准水准尺时必须消除视差。2022-1-16第二章水准测量35图图 2-152-15 视差视差：观测者的眼睛在目镜端上下移动时，物观测者的眼睛在

21、目镜端上下移动时，物像与十字丝间有相对运像与十字丝间有相对运动的现象，叫十字丝视差，动的现象，叫十字丝视差，简称视差。简称视差。 产生视差的原因及消除的方法产生视差的原因及消除的方法：l产生视差的原因产生视差的原因:尺像与十字丝分划板不重合。尺像与十字丝分划板不重合。l消除的方法：消除的方法：重新调焦（物镜）重新调焦（物镜） 2022-1-16第二章水准测量36 l l 精平：转动微倾螺旋使符合水准管气泡居中。 l l 读数：用十字丝横丝切尺上的刻划直接读出米、分米和厘米数，并估读出毫米数，保证每个读数均为四位数，即使某位数是零也不可省略。读数方法：读数方法： 由小到大的读（倒像仪器从上到下）

22、。由小到大的读（倒像仪器从上到下）。图图2-16的读数为的读数为: : 1.258m。 图图2-164 4精平与读数精平与读数2022-1-16第二章水准测量37水准仪的使用按以下五个步骤进行：水准仪的使用按以下五个步骤进行： 安置仪器安置仪器 粗平粗平 瞄准瞄准 精平精平 读数读数 2022-1-16第二章水准测量382022-1-16第二章水准测量39 bc水准测量的瞄准与读数 a d b a0.7250.7256.2526.2521.5331.5332022-1-16第二章水准测量40l用设置在望远镜内的用设置在望远镜内的自动补偿器自动补偿器代替水准管而能代替水准管而能自动获得水平视线的

23、水准仪。自动获得水平视线的水准仪。l观测时，用圆水准器使仪器粗略整平后，即可直观测时，用圆水准器使仪器粗略整平后，即可直接读取水平视线读数。接读取水平视线读数。l具有具有观测速度快观测速度快、精度高等优点，被广泛应用在、精度高等优点，被广泛应用在各种等级的水准测量中。各种等级的水准测量中。l补偿器有一定的补偿器有一定的补偿范围补偿范围，应特别注意圆水准器，应特别注意圆水准器的气泡居中。的气泡居中。l要防止补偿器贴靠周围的部件，保证其处于要防止补偿器贴靠周围的部件，保证其处于正常正常工作状态工作状态。2022-1-16第二章水准测量41 用自动用自动安平安平补偿器代替水准管，只需将水准仪上补偿器

24、代替水准管，只需将水准仪上的圆水准器气泡居中，便可通过中丝读到水平视线在水的圆水准器气泡居中，便可通过中丝读到水平视线在水准尺上的读数。准尺上的读数。2022-1-16第二章水准测量42一、水准路线的布设形式 l l 附合水准路线（a a） l l 闭合水准路线（b b） l l 支水准路线（c c） l l 水准网 （d d、e e）水准路线:水准测量所经过的路线。 图图2-212-4水准测量的方法水准测量的方法2022-1-16第二章水准测量43二、水准测量的施测方法图2-22中：v水准点A为已知点，高程为51.903 m；vB为待定高程的点 ；v施测过程 （见表2-1）图图 2-2220

25、22-1-16第二章水准测量44点号点号水准尺读数水准尺读数高高 差差高高 程程备备 注注后视后视前视前视+BMA1.339 51.903已知高程点已知高程点TP11.4181.402 0.063 TP21.5191.1870.231 TP31.2420.9840.535 TP41.2671.347 0.105 BMB 0.8710.396 6.7855.7911.1620.168 计算检核计算检核ab=+0.994 h=+0.994 HBHA=+0.994表表2-1水准测量记录手簿（水准测量记录手簿（记录、计算记录、计算）图图 2-222022-1-16第二章水准测量45点号点号水准尺读数水

26、准尺读数高高 差差高高 程程备备 注注后视后视前视前视+BMA1.339 51.903已知高程点已知高程点TP11.4181.402 0.063 TP21.5191.1870.231 TP31.2420.9840.535 TP41.2671.347 0.105 BMB 0.8710.396 52.897 6.7855.7911.1620.168 计算检核计算检核ab=+0.994 h=+0.994 HBHA=+0.994表表2-1 水准测量记录手簿水准测量记录手簿2022-1-16第二章水准测量46 为了保证水准测量成果的正确可靠，为了保证水准测量成果的正确可靠，必须进行检核。检核的方法主要有

27、以下必须进行检核。检核的方法主要有以下几种：几种：1. 1. 计算检核计算检核2. 2. 测站检核测站检核3. 3. 成果检核成果检核2022-1-16第二章水准测量47计算检核计算检核在每一测段结束后或手簿上每一页之末，必须进在每一测段结束后或手簿上每一页之末，必须进行计算检核。行计算检核。 表表2-1中中:（1） a b = h = 0.994 说明说明高差的计算高差的计算是正确的。是正确的。（2）HB HA= h 说明说明高程的计算高程的计算也是正确的。也是正确的。如不相等，则计算中必有错误，应进行检查。如不相等，则计算中必有错误，应进行检查。2022-1-16第二章水准测量482.测站

28、检核通常采用以下两种方法：（1）变动仪器高法：在一个测站上两次置镜( (变动仪高0.1m0.1m) )所得高差之差不超过容许值（例如图根水准测量容许值为6 mm），则认为符合要求，并取其平均值作为最后结果，否则，必须重测。（2）双面尺法：利用同一水准尺红面与黑面两次测得高差，扣除一对尺常数差后，较差均在容许值范围内,则取其平均值作为该测站观测高差。否则，需要检查原因，重新观测。2022-1-16第二章水准测量493. 3. 成果检核成果检核l l 将整个水准路线的成果与理论值进行比较：将整个水准路线的成果与理论值进行比较：能检测出多个测站的累计误差能检测出多个测站的累计误差如：温度、如：温度、

29、风力、仪器、大气折光、尺子倾斜及转点风力、仪器、大气折光、尺子倾斜及转点位置移动等误差的影响。位置移动等误差的影响。l l 方法方法：是按水准路线的布设形式求出：是按水准路线的布设形式求出高差高差闭合差闭合差并与并与限差限差比较：比较： 高差闭合差高差闭合差=实测高差理论高差实测高差理论高差 限差限差2022-1-16第二章水准测量50l l 其大小在一定程度上反映了测量成果的质量其大小在一定程度上反映了测量成果的质量（1）附合水准路线）附合水准路线 l l 此种布设形式可以使成果得到可靠的检核。此种布设形式可以使成果得到可靠的检核。 l l 高差闭合差高差闭合差（2 2）闭合水准路线）闭合水

30、准路线 l l 此种布设形式亦可对成果进行此种布设形式亦可对成果进行可靠的检核可靠的检核。 l l 高差闭合差高差闭合差）起终测HHhfh(hfh 高差闭合差高差闭合差2022-1-16第二章水准测量51（3）支水准路线 l l 此种布设形式没有可靠的成果检核条件 l l 进行往返测或两组并行测量 l l高差闭合差 ： 往返测 ： 两组并行测量：返往hhfh 21hhfh2022-1-16第二章水准测量52水准测量记录手簿水准测量记录手簿观测日期观测日期 天气状况天气状况 仪器编号仪器编号观测者观测者 记录者记录者 校核者校核者水准尺读数高 差测站 测点后视中视前视+仪器高程计算高程调整高程备

31、注B MA1.33951.903往T P 11.4181.4020.063T P 21.5191.1870.231测B MB0.9840.5354.2763.5730.7660.0630.703B MB1.615返T P 30.7622.1530.538T P 41.5880.9920.230测B MA1.5260.0623.9654.6710.0620.768-0.706BMB1.615返 TP30.7622.1530.538TP41.5880.9920.230测 BMA1.5260.0623.9654.6710.0620.768-0.706mmfmhmhh 3 706. 0 703. 0返

32、往mhHHmhmmfABh 607.52 704. 0 223 . 040平均平均容2022-1-16第二章水准测量53 高差闭合差容许值限差 l l 其大小在一定程度上反映了测量成果的等级 l l 闭合差的数值应该在容许值范围内，否则应检查原因，返工重测 l l 高差闭合差的容许值，一般用 fh容表示。如 图根水准测量： 四等水准测量 ： 要求： )(12 )(40 mmnfmmLfhh容容山地：平地： )(6 )(20 mmnfmmLfhh容容山地：平地：式中：式中：L水准路水准路线 长 度 ， 以线 长 度 ， 以KM为单位为单位n为测站总为测站总数数容hhff 表示观测成果满足精度要求

33、，可分配。表示观测成果满足精度要求，可分配。反之，应检查外业资料，甚至重测。反之，应检查外业资料，甚至重测。2022-1-16第二章水准测量542-5 水准测量的成果计算1）计算闭合差）计算闭合差2）判断闭合差是否超限）判断闭合差是否超限3）计算各测段观测高差的改正数）计算各测段观测高差的改正数5）计算各测段的改正后的高差）计算各测段的改正后的高差6）计算各点的高程值）计算各点的高程值4）检查闭合差是否分配完）检查闭合差是否分配完BAhHhhhHf321）（容许nffhh12hfviihiihinnfSSfviiivhh；2212111vhHHvhHHA2022-1-16第二章水准测量55一、

34、附合水准测量路线的成果计算一、附合水准测量路线的成果计算l按图根水准测量的方法按图根水准测量的方法测得各测段的观测高测得各测段的观测高差和水准路线的长度差和水准路线的长度lBMA、BMB为已知高程的水准点为已知高程的水准点;lBM1、BM2、BM3为待定高程的水准点。为待定高程的水准点。 图图2-23 2022-1-16第二章水准测量56表表2-3 附合水准路线成果计算附合水准路线成果计算(例：填表例：填表)测测 段段点点 号号路线长度路线长度（km）测站测站数数实测高实测高差差（m）改改 正正 数数（mm）改正后改正后高差高差（m）高高 程程（m） 1BMA2.3 +0.748 46.216

35、BM1 21.2 -0.423 BM2 32.4 +0.298 BM3 42.1 -1.476 BMB45.3318.0 -0.853-32-0.885 辅辅助助计计算算mm113840容hfm032. 0)216.46331.45(853. 0)(ABhHHhf2022-1-16第二章水准测量571.高差闭合差和限差的计算： （见表2-3的辅助计算） 2.2.高差闭合差的调整 l l 当闭合差在容许值范围内时，可把闭合差分配到各测段的高差上。 l l 分配的原则：将闭合差反号按测站数或水准路线长度成正比分配到各测段的高差上。（各测段的改正数与测站数或水准路线的长度成正比 ）1）计算各测段高差

36、改正数: :( (表2-3中第6列）ihiLLfv ihinnfv或或 ）起终测HHhfh(2022-1-16第二章水准测量58式中: : v vii分配给第 i i 测段高差的改正数；L Li i，n nii第i i测段路线的长度和测站数； L L， n n水准路线的总长度和总测站数。 检核：各段改正数的总和应与高差闭合差的大小相等且符号相反，即 vi = - - fh 。例：如表2-22-2中 v v1 1= -= -（32/832/8）2.3=-9 mm 2.3=-9 mm 记于表中第6 6列相应行中。 检核： - - 9 - - 5 - - 10 - - 8= - - 32mm（ vi

37、 = - - fh ） 2 2）计算改正后高差（ 见 表2-3中第7 7列） 3、计算待定点高程（见 表2-3中第8列） 2022-1-16第二章水准测量59表表2-3 附合水准路线成果计算附合水准路线成果计算(例例图图2-23)测测 段段点点 号号路线长度路线长度（km）测站测站数数实测高实测高差差（m）改改 正正 数数（mm）改正后改正后高差高差（m）高高 程程（m） 1BMA2.3 +0.748-9+0.73946.216BM146.95521.2 -0.423-5-0.428BM246.52732.4 +0.298-10+0.288BM346.81542.1 -1.476-8-1.48

38、4BMB45.3318.0 -0.853-32-0.885 辅辅助助计计算算mm113840容hfm032. 0)216.46331.45(853. 0)(ABhHHhfiihiLmmLLfv8322022-1-16第二章水准测量60l闭合水准路线是附合水准路线的特例闭合水准路线是附合水准路线的特例l闭合水准路线成果计算与附合水准路线相同闭合水准路线成果计算与附合水准路线相同hfh闭合高差闭合差：闭合高差闭合差：附合高差闭合差附合高差闭合差：）起终HHhfh(2022-1-16第二章水准测量61闭合水准路线闭合水准路线闭闭合合水水准准路路线线成成 果果计计算算测 段点 号测站数实测高差（m）改

39、 正 数（mm）改正后高差（m）高 程（m）BMA62.318110+0.12912+0.141BM162.45928-0.0659-0.056BM262.40336+1.2367+1.243BM363.64649-1.46511-1.454BM462.192512+0.11214+0.126BMA62.31845-0.053530辅助计算mmhfh53mmfh804512容2022-1-16第二章水准测量62三、支水准测量路线的成果计算l l支水准路线（往返或两组并测）是闭合水准路线特例（两点）l l支水准路线，应将闭合差反号平均分配在往测和返测的实测高差上 当高差闭合差小于限差时，亦可 h

40、i = （hi往 hi返） 22022-1-16第二章水准测量63【例题】 在A、B间进行往返水准测量, ,已知HA=53.218 m, , h往=+0.165 m,h返=0.183 m, ,AB间路线长L=2 km, ,求改正后B点的高程( (按图根水准测量精度要求计算) )。 m018. 0183. 0165. 0返往hhfh，容容hhhfffmm57240m174. 0009. 0165. 0)2(hfhh往往m174. 0009. 0183. 0)2(hfhh返返m392.53174. 0218.53返往hHhHHAAB【解】【解】 高差闭合差：高差闭合差：容许高差闭合差：容许高差闭合

41、差： 改正后往测高差：改正后往测高差：改正后返测高差：改正后返测高差： B点高程：点高程：2022-1-16第二章水准测量64l检校的时间检校的时间：l购进仪器之后购进仪器之后l长途运输之后长途运输之后l项目开工之后项目开工之后l出现问题之后出现问题之后l检校目的检校目的：使仪器各种轴系关系处于正常状态。：使仪器各种轴系关系处于正常状态。2-6 水准仪的检验和校正CCLLVVLL2022-1-16第二章水准测量65l水准仪的主要轴、线：水准仪的主要轴、线：v视准轴视准轴CCv水准管轴水准管轴LLv仪器竖轴仪器竖轴VVv圆水准器轴圆水准器轴L L v十字丝横丝（中丝）十字丝横丝（中丝）l轴线之间

42、应满足的几何条件轴线之间应满足的几何条件vL L VVv横丝横丝VVvLLCC（最重要）（最重要）图图 2-242022-1-16第二章水准测量66（一）圆水准器轴平行于仪器竖轴的检验和校正（一）圆水准器轴平行于仪器竖轴的检验和校正l目的目的 使使L L VV ，圆水准器气泡居中时，圆水准器气泡居中时，竖轴位于铅垂位置。竖轴位于铅垂位置。l检验检验 （1）旋转脚螺旋使圆水准器气泡居中旋转脚螺旋使圆水准器气泡居中 （2）将望远镜水平方向绕竖轴旋转将望远镜水平方向绕竖轴旋转180，若，若气泡仍居中，则气泡仍居中，则L L VV ，若气泡偏离，则，若气泡偏离，则需进行校正。需进行校正。2022-1-

43、16第二章水准测量67l校正校正 v先用脚螺旋使气泡向中先用脚螺旋使气泡向中央方向移动偏离量的一央方向移动偏离量的一半；半；v稍松中间的固定螺丝稍松中间的固定螺丝（有的仪器无此螺丝）；（有的仪器无此螺丝）；v再用校正针拨动圆水准再用校正针拨动圆水准器的三个校正螺丝使气器的三个校正螺丝使气泡居中。泡居中。l重复上述的检验和校正重复上述的检验和校正，使仪器上部旋转到任何位使仪器上部旋转到任何位置气泡都能居中为止。置气泡都能居中为止。l最后应注意旋紧固定螺丝最后应注意旋紧固定螺丝。图图 2-252022-1-16第二章水准测量68（二）十字丝横丝垂直于仪器竖轴的检验和校正（二）十字丝横丝垂直于仪器竖

44、轴的检验和校正l目的目的 使使横丝横丝VV ，当，当仪器粗略整平后，横丝仪器粗略整平后，横丝基本水平，用横丝上任基本水平，用横丝上任意位置所得读数均相同。意位置所得读数均相同。l 检验检验 水准仪整平后，先用十字丝横丝的一端切准水准仪整平后，先用十字丝横丝的一端切准一个点状目标一个点状目标P ，若，若P点始终在横丝上移动，说明横点始终在横丝上移动，说明横丝已与竖轴垂直；若丝已与竖轴垂直；若P点移动的轨迹离开了横丝，则点移动的轨迹离开了横丝，则说明横丝与竖轴不垂直，需要校正。说明横丝与竖轴不垂直，需要校正。图图2-272022-1-16第二章水准测量69l校正校正 v打开十字丝分划板的护打开十字

45、丝分划板的护罩，可见到三个或四个罩，可见到三个或四个分划板的固定螺丝分划板的固定螺丝v松开这些固定螺丝松开这些固定螺丝v用手转动十字丝分划板用手转动十字丝分划板座，使横丝的另一端与座，使横丝的另一端与目标相切。目标相切。v反复试验使横丝的两端反复试验使横丝的两端都能与目标相切，则校都能与目标相切，则校正完成。正完成。v最后旋紧所有固定螺丝。最后旋紧所有固定螺丝。 图图2-282022-1-16第二章水准测量70（三）i角误差的检验和校正 l l i角：水准管轴和视准轴在垂直面上的投影的夹角。 l l 交叉误差：上述两轴在水平面上投影的夹角。在等外水准 测量中可忽略其影响 为使LLCC，两轴在水

46、平面和垂直面的投影都应平行。 l l i角检验：是水准仪检校中最重要的一项， l i角检验目的 当水准管气泡符合时，视准轴就处于水平位置，使读数正确。2022-1-16第二章水准测量71 图图 2-29 a2 a2 a12022-1-16第二章水准测量72检验方法：（检验方法：（图图 2-29） l l 在平坦之地选相距在平坦之地选相距6080 m的的A、B两点，在两点打入木桩；两点，在两点打入木桩； l l 水准仪置于水准仪置于 I 点（点（ A、B两点的中点两点的中点）， 用双仪高法测得用双仪高法测得A B两点的高差两点的高差h1=a1-b1 l l 把将仪器搬至把将仪器搬至 II 点点（

47、距（距B点略大于点略大于2 2米米）， 测得测得A、B两点高差两点高差h2=a2-b2 l l 如果如果h2=h1，说明水准管轴与视准轴平行，说明水准管轴与视准轴平行，即即i=0。如果如果h2h1则说明则说明存在存在i角误差：角误差： 式中式中 =h2-h1=a2-a2 两点所测高差之差；两点所测高差之差； DABA、B两点间的距离；两点间的距离； 206265。当当或或i角为正时，视线向上倾斜，反之向下倾斜。角为正时，视线向上倾斜，反之向下倾斜。l对于对于DS3水准仪，要求水准仪，要求i角不大于角不大于20 ，否则应进行校正。，否则应进行校正。 ABDi 图图 2-29 a2 a2 a120

48、22-1-16第二章水准测量73l l 如果如果h2=h1，说明水准管轴与视准轴平行，说明水准管轴与视准轴平行，即即i=0。如果如果h2h1则说明则说明存在存在 i 角误差：角误差： 式中式中 =h2-h1=a2-a2 两点所测高差之差；两点所测高差之差； DABA、B两点间的距离；两点间的距离； 206265。当当或或i角为正时，视线向上倾斜，反之向下倾斜。角为正时，视线向上倾斜，反之向下倾斜。l对于对于DS3水准仪，要求水准仪，要求i角不大于角不大于20 ，否则应进行校正。，否则应进行校正。 ABDi a2 a2 a12022-1-16第二章水准测量74l 仪器在仪器在 II 处处，用微倾

49、螺旋使远点，用微倾螺旋使远点A的读数从的读数从a2改变到改变到a2= b2+ h1 。此时。此时视准轴处于水平位置视准轴处于水平位置，但水准管也因随之变动而气，但水准管也因随之变动而气泡不再符合。泡不再符合。l 用校正针拨动水准管一端的校正螺丝使气泡符合用校正针拨动水准管一端的校正螺丝使气泡符合，(图图2-30)则水准管轴也处于水平位置，从而使水准管轴平行于视则水准管轴也处于水平位置，从而使水准管轴平行于视准轴。水准管的校正螺丝，校正时先松动左右两校正螺丝，准轴。水准管的校正螺丝，校正时先松动左右两校正螺丝，然后拨上下两校正螺丝使气泡符合。拨动上下校正螺丝时，然后拨上下两校正螺丝使气泡符合。拨

50、动上下校正螺丝时，应先松一个再紧另一个逐渐改正，当最后校正完毕时，所有应先松一个再紧另一个逐渐改正，当最后校正完毕时，所有校正螺丝都应适度旋紧。校正螺丝都应适度旋紧。以上检验校正要反复进行，直到以上检验校正要反复进行，直到i角角小于小于20为止。为止。（图图 2-29）2022-1-16第二章水准测量75 图图 2-30l用校正针拨动水准管一端的校正螺丝使气泡符合用校正针拨动水准管一端的校正螺丝使气泡符合，(图图2-30)则水准管轴也处于水平位置，从而使水准管轴平行于视则水准管轴也处于水平位置，从而使水准管轴平行于视准轴。水准管的校正螺丝，校正时先松动左右两校正螺丝，然后准轴。水准管的校正螺丝

51、，校正时先松动左右两校正螺丝，然后拨上下两校正螺丝使气泡符合。拨动上下校正螺丝时，应先松一拨上下两校正螺丝使气泡符合。拨动上下校正螺丝时，应先松一个再紧另一个逐渐改正，当最后校正完毕时，所有校正螺丝都应个再紧另一个逐渐改正，当最后校正完毕时，所有校正螺丝都应适度旋紧。适度旋紧。以上检验校正要反复进行，直到以上检验校正要反复进行，直到i角小于角小于20为止。为止。2022-1-16第二章水准测量76（四）水准管轴和视准轴交叉误差的检验和（四）水准管轴和视准轴交叉误差的检验和校正校正l检验两轴在水平面上投影是否平行。由于交叉误检验两轴在水平面上投影是否平行。由于交叉误差的影响较小，所以一般工程水准

52、测量中可不进差的影响较小，所以一般工程水准测量中可不进行此项检验。行此项检验。l对于精密水准测量，则应进行交叉误差的检验。对于精密水准测量，则应进行交叉误差的检验。l如果需要进行这项检验时，如果需要进行这项检验时，应安排在应安排在i角检验校正角检验校正之前进行。之前进行。因为这两项检校互相有影响，但因为这两项检校互相有影响，但i角的角的检校最为重要，应在最后进行。检校最为重要，应在最后进行。2022-1-16第二章水准测量772-7 水准测量的误差分析水准测量的误差分析 为了保证测量成果的精度，需要分析研究产生为了保证测量成果的精度，需要分析研究产生误差的原因，并采取措施消除或减小误差的影响。

53、误差的原因，并采取措施消除或减小误差的影响。 主要的误差来源：主要的误差来源：v仪器仪器v观测者观测者v外界条件外界条件2022-1-16第二章水准测量78一、仪器误差 l l 仪器校正后的残余误差（i角误差 ） 此项误差与仪器至立尺点的距离成正比。 l l在测量中，保持前视和后视的距离相等，可消除该项误差。 l l因某种原因某一测站的前视（或后视）距离较大，那么就在下一测站上使后视（或前视）距离较大，可使误差得到补偿。 l l 水准尺的误差 l l 尺长误差 ：尺长变化、弯曲引起的误差，通常限制弯曲度、施加改正数消除。 l l 刻划误差：刻划不准确引起的误差，可施加改正数消除。 l l零点误

54、差：尺底的刻划值与理论值之差，可采用偶数站或使用一根水准尺消除。2022-1-16第二章水准测量79二、观测误差二、观测误差l气泡居中的误差气泡居中的误差 气泡居中的精度即水准管的灵敏度，它主要决定于水准气泡居中的精度即水准管的灵敏度，它主要决定于水准管的分划值。为了减小气泡居中误差的影响，管的分划值。为了减小气泡居中误差的影响，应对视线长应对视线长加以限制，观测时应尽量使气泡精确地居中或符合加以限制，观测时应尽量使气泡精确地居中或符合。l读数误差读数误差 估读的误差与人眼的分辨能力、望远镜的放大率以及视估读的误差与人眼的分辨能力、望远镜的放大率以及视线的长度有关。线的长度有关。l视差影响视差

55、影响l水准尺倾斜误差水准尺倾斜误差v水准尺倾斜会使读数增大：水准尺倾斜会使读数增大：装有水准器的水准尺、摇尺法装有水准器的水准尺、摇尺法可消除。可消除。2022-1-16第二章水准测量80三、外界条件的影响三、外界条件的影响l仪器下沉和水准尺下沉仪器下沉和水准尺下沉v仪器下沉仪器下沉 ：“后、前、前、后后、前、前、后”的观测程的观测程序，可减弱其影响。序，可减弱其影响。v水准尺下沉水准尺下沉 ：“往返测往返测” 可以减弱水准尺可以减弱水准尺下沉的影响。下沉的影响。l气候的影响气候的影响v温度的变化引起大气折光变化造成尺像跳动；温度的变化引起大气折光变化造成尺像跳动；v烈日直晒仪器和大风影响水准

56、管气泡的整平。烈日直晒仪器和大风影响水准管气泡的整平。尽量选择无风的阴天进行测量。尽量选择无风的阴天进行测量。2022-1-16第二章水准测量812022-1-16第二章水准测量82v 地球曲率的影响地球曲率的影响 水准测量应根据水准面来求出两点水准测量应根据水准面来求出两点的高差，但视准轴是一直线，因此使读数中含有由地球的高差，但视准轴是一直线，因此使读数中含有由地球曲率引起的误差曲率引起的误差 “p”。 P=D2 (2R)v 大气折光的影响大气折光的影响 在一般大气情况下，在一般大气情况下，大气折光误差大气折光误差 “ ”是地球曲率误差是地球曲率误差“p”的的1/7; = D2 (14R)

57、v地球曲率与大气折光的共同影响地球曲率与大气折光的共同影响 ： f = p - =0.43D2 Rv 若前后视距相等若前后视距相等,该误差可在计算高差时自行消除。该误差可在计算高差时自行消除。3 3、地球曲率和大气折光的影响、地球曲率和大气折光的影响2022-1-16第二章水准测量83图图 2-34 地球曲率的影响地球曲率的影响P=D2 (2R)；大气折光大气折光 = D2 (14R) 地球曲率与大气折光的共同影响：地球曲率与大气折光的共同影响： f = p - = 0.43D2 R2022-1-16第二章水准测量84 1）视线高出地面0.3m， 2）选择合适的天气（阴天、晚上、无风等） 3）避开不利的环境（日出后、日落前半小时、中午、大风等） 4）最主要的是要求前后视距离应相等！在晴天，地面温度高，空气的密度较上面的稀，光线向上折射。地球曲率和大气折光的影响地球曲率和大气折光的影响 2022-1-16第二章水准测量852-8精密水准仪与水准尺精密水准仪与水准尺一、精密水准仪一、精密水准仪lDS05、DS1均属于精密水准仪，均属于精密水准仪，精密水准仪主精密水准仪主要用于国家一、二等水准测量要用于国家一、二等水准测量 以及建筑物沉以及建筑物沉降观测、大型桥梁施工的高程控制、精密机降观测、大型