项目2水准测量

1、知识回顾 1、测量的基准面和基准线分别是什么？ 基准面:大地水准面和水平面 基准线:铅垂线 2、进行测量工作应遵循的原则是什么？ A从整体到局部,先控制后碎部,由高精度到低精度 B重检查,重复核 3、测量误差产生的原因？ 1 仪器误差(仪器) 2 观测误差(人)3 外界条件的影响(eg.T .湿度.风力等) 4、系统误差和偶然误差的区别？系统误差:具有一定规律性，可消除偶然误差：观测前无法预测,也不能用观测方法消除. 粗差（人）知识回顾 5、已知HA=36.735m,HB=48.386m,求hAB和hBA? 6 、确定地面点位的三个基本要素 1.水平距离；水平距离；2.水平角；水平角；3. 高

2、差高差 7 、测量的三项基本工作 距离测量 角度测量 高程测量高程测量高程测量高程测量高程测量的方法高程测量的方法1. 气压高程测量：气压高程测量：利用地利用地面高度不同、大气的压力面高度不同、大气的压力也不同，气压与海拔高度也不同，气压与海拔高度成比例的原理来测定高程。成比例的原理来测定高程。此法简便，但精度很低。此法简便，但精度很低。通常用在登山探险、资源通常用在登山探险、资源考察方面。考察方面。测定地面点高程的工作就叫高程测量。测定地面点高程的工作就叫高程测量。2.2.三角高程测量：三角高程测量：根据几何原理测定高差。根据几何原理测定高差。（精度较水准测量低，但传递快，平原、（精度较水准

3、测量低，但传递快，平原、 山区均可用，特别适用于山区）。山区均可用，特别适用于山区）。 h h=D=Dtantan h hABAB= = h h+i-v+i-v H HB B=H=HA Ah hABAB ihDABhABV3. 3. 水准测量水准测量 利用水准仪提供的水平视线来测定两点间的高差。利用水准仪提供的水平视线来测定两点间的高差。精度较高，但山区不适用。精度较高，但山区不适用。4. GPS4. GPS卫星定位系统测定卫星定位系统测定 通过接收卫星信号通过接收卫星信号, ,利用电磁波空中距离后方交会利用电磁波空中距离后方交会来测定高程。来测定高程。 全天候，不受地形限制，但精度不如水准测

4、量。全天候，不受地形限制，但精度不如水准测量。高程测量高程测量三角高程测量水准测量水准测量GPS测量液体静力水准测量气压高程测量 水准测量是高程测量中最基本和精度较高的一种水准测量是高程测量中最基本和精度较高的一种测量方法，在国家高程控制测量、工程勘测和施工测测量方法，在国家高程控制测量、工程勘测和施工测量中被广泛采用量中被广泛采用 。本章主要介绍水准测量原理和方法、本章主要介绍水准测量原理和方法、水准仪的构造及使用、水准仪测定高差的作业方法及水准仪的构造及使用、水准仪测定高差的作业方法及数据处理，水准测量误差来源及注意问题。数据处理，水准测量误差来源及注意问题。重点重点是水是水准测量作业方法

5、及成果计算。准测量作业方法及成果计算。难点难点是仪器的检校。是仪器的检校。第二章第二章水准测量水准测量本章内容本章内容2.12.1 水准测量原理水准测量原理2.22.2 水准测量仪器和工具水准测量仪器和工具2.32.3 水准仪的使用水准仪的使用2.42.4 水准测量的施测方法水准测量的施测方法2.52.5 水准测量误差与注意事项水准测量误差与注意事项2.62.6 水准测量的成果计算水准测量的成果计算2.72.7 水准仪的检校与校正水准仪的检校与校正2.82.8 其他水准仪简介其他水准仪简介 利用水准仪提供一条水平视线，并借助水准尺，来测定地面两点间的高差，这样就可以根据已知点的高程推算出未知点

6、的高程。b2.1 水准测量原理水准测量原理1、高差法、高差法：hAB=a-b HB=HA+hAB2、视线高法、视线高法：Hi=HA+a HB=Hi-b已知已知A点高程点高程HA，如何求如何求B点高程？点高程？2.2水准测量仪器和工具水准测量仪器和工具水准仪水准仪精密水准仪精密水准仪普通水准仪普通水准仪DS05DS1DS3DS100.5mm1mm3mm10mm国家一等水准测量及国家一等水准测量及地震监测地震监测国家二等水准测量及国家二等水准测量及其他精密水准测量其他精密水准测量国家三、四等水准测国家三、四等水准测量及一般工程水准测量及一般工程水准测量量一般工程水准测量一般工程水准测量水准仪的类别

7、水准仪的类别按构造分水准仪可以分为三种：微倾水准仪、自动安平水准仪、激光水准仪。微倾水准仪、自动安平水准仪、激光水准仪。电子水准仪电子水准仪自动安平水准仪自动安平水准仪DS3普通水准仪普通水准仪 1.1.望远镜望远镜 作用：提供一条清晰的视线作用：提供一条清晰的视线 分三部分分三部分 2.2.水准器水准器 作用：整平视线作用：整平视线 3.3.基座基座 作用：支承上部作用：支承上部2.2.1 DS2.2.1 DS3 3水准仪的构造水准仪的构造对光螺旋对光螺旋各部件名称各部件名称物镜物镜目镜目镜水准管水准管圆水准器圆水准器脚螺旋脚螺旋制动制动螺旋螺旋粗瞄器粗瞄器圆水准器校正螺旋圆水准器校正螺旋准

8、星准星三角形底板三角形底板微倾螺旋微倾螺旋制动制动螺旋螺旋微动螺旋微动螺旋脚螺旋脚螺旋望远镜的构成望远镜的构成: : 由物镜、目镜、十字丝、调焦透镜四个部分由物镜、目镜、十字丝、调焦透镜四个部分构成构成物镜的作用：物镜的作用：和调焦透镜一起使远处的目标在十字丝分划板上 形成缩小的实像。目镜的作用：目镜的作用：把实像与十字丝一起放大成虚像。十字丝的作用：十字丝的作用：用于精确瞄准目标。调焦透镜的作用：调焦透镜的作用：使远近不同的物体都能够成像于十字丝板上。望远镜视准轴：物镜光心与十字丝交点的连线。望远镜视准轴：物镜光心与十字丝交点的连线。1. 望远镜的构造望远镜的构造连接螺钉连接螺钉十字丝板十字

9、丝板十字丝分划板 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）。DS3型微倾式水准仪望远镜的放大率一般为25-30倍。上丝、下丝又称为视距丝l实用技巧：实用技巧：调节目镜调焦螺旋，可使十字丝分划板成像清晰。调节目镜调焦螺旋，可使十字丝分划板成像清晰。望远镜成像原理成像原理：成像原理：目标目标AB发出的光线经过物镜和调焦透镜的作发出的光线经过物镜和调焦透镜的作用在镜筒内构成倒立的小实像用在镜筒内构成倒立的小实像ab，转动调焦螺旋时，调，转动调焦螺旋时，调焦透镜随之前后移动，使远近不同的目标清晰地成像在焦透镜随之前后

10、移动，使远近不同的目标清晰地成像在十字丝分划板上十字丝分划板上;再经过目镜放大，使倒立的小实像放大再经过目镜放大，使倒立的小实像放大成为倒立的大虚像成为倒立的大虚像 ab，同时十字丝分划板也被放大。，同时十字丝分划板也被放大。 2. 水准器水准器 水准器分水准器分: :圆水准器圆水准器 - 作用是：作用是：粗略整平仪器粗略整平仪器。管水准器管水准器 - 作用是：作用是：精确整平视线精确整平视线。 水准器是用来整平仪器、指示视准轴是水准器是用来整平仪器、指示视准轴是否水平，供操作人员判断水准仪是否置否水平，供操作人员判断水准仪是否置平的重要部件。平的重要部件。1）圆水准器）圆水准器u作用：指示仪

11、器竖轴是否竖直。作用：指示仪器竖轴是否竖直。u圆水准器是一封闭的玻璃圆盒，其圆圆水准器是一封闭的玻璃圆盒，其圆心心S S为水准器的零点，连接为水准器的零点，连接S S与球面的与球面的球心球心O O的直线称为圆水准器的水准轴。的直线称为圆水准器的水准轴。u气泡居中时，圆水准器的水准轴成铅气泡居中时，圆水准器的水准轴成铅垂位置。气泡偏离零点，轴线呈倾斜垂位置。气泡偏离零点，轴线呈倾斜状态。状态。u气泡中心偏离零点气泡中心偏离零点2mm,2mm,轴线倾斜的角轴线倾斜的角值，称为圆水准器的分划值。值，称为圆水准器的分划值。uDS3DS3型水准仪圆水准器分划值一般为型水准仪圆水准器分划值一般为8-108

12、-10。2mm气泡气泡胶合面胶合面SO2）管水准器（水准管）管水准器（水准管）v作用：指示视准轴是否水平。v水准管轴：过零点S与圆弧相切的切线。v当气泡中点处于零点S位置时，气泡居中，此时水准管轴处于水平位置，否则水准管轴处于倾斜位置。v水准管上2mm间隔的圆弧所对的圆心角，称为水准管的分划值，分划值越小，灵敏度越高。DS3型水准仪水准管分划值为20，水准管的精度较高，用于仪器的精确整平。间隔间隔2mm的的分划线分划线S水准管纵剖面图3）符合水准器）符合水准器作用：提高水准管气泡居中的精度。气泡两端的影像反应到观察窗内，两端影像符合时，气泡居中；若两影像成错开状态，气泡不居中气泡居中气泡不居中

13、符合棱镜系统对策：应转动微倾螺旋对策：应转动微倾螺旋使气泡影像符合这种装有棱镜组的水准管，称符合水准器。微倾螺旋水准管的符合影像及气泡居中水准管的符合影像及气泡居中作用：支撑仪器上部并通过连接螺旋使仪器与三脚架相连构成：轴座、脚螺旋、底板和三角形压板轴座、脚螺旋、底板和三角形压板脚螺旋：用于调节圆水准气泡的居中调节圆水准气泡的居中。脚螺旋的操作规律：气泡往高处走，脚螺旋的操作规律：气泡往高处走，脚螺旋顺时针转升高，逆时脚螺旋顺时针转升高，逆时 针转为降低。针转为降低。脚螺旋的作用：调平基座，粗略整平仪器。脚螺旋的作用：调平基座，粗略整平仪器。3. 基座基座逆逆顺顺顺顺其他部件其他部件 制动螺旋

14、：固定仪器制动螺旋：固定仪器 微动螺旋：使望远镜微动螺旋：使望远镜在水平方向上做微小在水平方向上做微小转动，用以精确瞄准转动，用以精确瞄准目标目标 微倾螺旋：使望远镜微倾螺旋：使望远镜在竖直面内微动，使在竖直面内微动，使管水准器气泡影像符管水准器气泡影像符合合微倾螺旋制动螺旋微动螺旋脚螺旋2.2.2 水准尺和尺垫水准尺和尺垫尺垫双面尺双面尺、塔尺双面尺、塔尺双面尺多用于三、四等水准测量，长度为3m，两根尺为一对。尺的两面均有刻划，最小刻划均为1cm,在分米处注字。黑面均由0开始，红面，一根4.678-7.678m，另一根4.787-7.787m目的：避免观测时的读数错误，便于校核读数塔尺塔尺仅

15、用于等外水准测量。一般由两节或仅用于等外水准测量。一般由两节或三节套接而成，长度三节套接而成，长度3m3m和和5m5m两种。两种。塔尺可以伸缩，尺的底部为零点。塔尺可以伸缩，尺的底部为零点。米和分米处皆著有数字，数字有正字米和分米处皆著有数字，数字有正字和倒字两种，数字上加红点表示米数。和倒字两种，数字上加红点表示米数。 000102032928474849507776000102031918484950516766黑面尺（主尺）红面尺尺垫 在转点或松软地面处放置水准尺用，以防止转点位移动和水准尺下沉。它用生铁铸成，一般为三角形，中央有一突起的半球体，下方有三个支脚。用时将支脚牢固地插入土中，

16、以防下沉，上方突起的半球形顶点作为竖立水准尺和标志转点之用。1. 安置水准仪（将水准仪安装到脚架上）安置水准仪（将水准仪安装到脚架上）2. 粗略整平（用脚螺旋或脚架使圆水准器气泡居中）粗略整平（用脚螺旋或脚架使圆水准器气泡居中）3. 瞄准水准尺（放松制动螺旋瞄准水准尺（放松制动螺旋-粗瞄粗瞄-固定制动螺旋固定制动螺旋-用微动螺旋精瞄用微动螺旋精瞄-消除视差）消除视差）4. 精确整平（用微倾螺旋使水准管气泡居中）精确整平（用微倾螺旋使水准管气泡居中）5. 读数（读取横丝所切的标尺高度）读数（读取横丝所切的标尺高度）2.3 水准仪的使用水准仪的使用精 平读 数安置水 准 仪粗平瞄准水准尺用脚架粗平

17、用脚螺旋粗平调微倾螺旋精平瞄准标尺读数瞄准读数记录立尺什么是视差？什么是视差？当眼睛在目镜处稍微当眼睛在目镜处稍微上下移动时，发现标尺的读数（像）上下移动时，发现标尺的读数（像）也有相对移动的现象称为视差。也有相对移动的现象称为视差。视差产生的原因：视差产生的原因：主要是由于调焦主要是由于调焦不准确，目标的像没有落在十字丝不准确，目标的像没有落在十字丝平面上（两者不重合）。平面上（两者不重合）。视差消除的方法：视差消除的方法：重新进行目镜、重新进行目镜、物镜精确调焦，使十字丝与目标成物镜精确调焦，使十字丝与目标成像都清晰。像都清晰。十字丝平面标尺的像视准轴关于视差的问题关于视差的问题水准仪安置

18、水准仪安置1、水准仪的安置应注意：、水准仪的安置应注意：A.安置三脚架时，目估架台大致水平安置三脚架时，目估架台大致水平B.固定两个三脚架腿，移动另一个架腿，圆水准气泡大致居中固定两个三脚架腿，移动另一个架腿，圆水准气泡大致居中C.调试三个脚螺旋高度大致相同调试三个脚螺旋高度大致相同2、粗略整平、粗略整平 借助圆水准器的气泡居中，使仪器竖轴大致铅垂，从而视准轴粗略借助圆水准器的气泡居中，使仪器竖轴大致铅垂，从而视准轴粗略水平。在整平的过程中，水平。在整平的过程中，气泡的移动方向与左手大拇指运动的方向气泡的移动方向与左手大拇指运动的方向致，即致，即“左手原则左手原则” 。实际操作时可以不转动第三

19、个脚螺旋，而以相。实际操作时可以不转动第三个脚螺旋，而以相同方向同样速度转动原来的两个脚螺旋使气泡居中。同方向同样速度转动原来的两个脚螺旋使气泡居中。顺顺逆顺顺精平3、瞄准、瞄准首先进行目镜调焦，即把望远镜对着明亮的背景，转动目镜对光螺旋，使十字丝清晰。再松开制动螺旋，转动望远镜，用望远镜筒上的照门和准星瞄准水准尺，拧紧制动螺旋。然后转动物镜对光螺旋进行对光，使水准尺成像清晰，最后转动微动螺旋，使竖丝对准水准尺。注意消除视差。4、精平、精平每次读数前，应转动微倾螺旋使管水准气泡居中，以保证视线精确水平（自动安平水准仪省去了这一步骤）。注意：A.微倾螺旋旋转的方向与左边气泡微倾螺旋旋转的方向与左

20、边气泡移动方向移动方向相同相同。B.由于气泡运动的惯性作用，转动微倾螺由于气泡运动的惯性作用，转动微倾螺旋的速度不宜过快，特别是在符合水准器旋的速度不宜过快，特别是在符合水准器的两端气泡影像将要对齐时更应注意。只的两端气泡影像将要对齐时更应注意。只有在气泡已经稳定且又居中的情况下才能有在气泡已经稳定且又居中的情况下才能起到精平仪器的目的。起到精平仪器的目的。5.5.读数读数精平后立即读数，读数后还要检查水准管气泡是否符合，精平后立即读数，读数后还要检查水准管气泡是否符合，只有这样才能做到准确读数，保证水准测量的精度。只有这样才能做到准确读数，保证水准测量的精度。读数时按由小到大的方向，最后一位

21、毫米估读。读数时按由小到大的方向，最后一位毫米估读。如：读数为如：读数为2.338m,2.338m,习惯上不读小数点，只读习惯上不读小数点，只读23382338四位数。四位数。方便观测和记录。方便观测和记录。1.6086.2952.42.4水准测量的施测方法水准测量的施测方法2.4.1 2.4.1 埋设水准点埋设水准点 1.定义：定义：用水准测量的方法测定的高程控制点，称为水准点水准点。水准点记为BM (Bench Mark)。 2.分类：分类：水准点有永久性水准点和临时性水准点两种。 3.水准点埋设要求：水准点埋设要求： 保证标石稳定、安全、长期保存，并便于使用。水准点水准点国家等级水准点：

22、国家等级水准点：一般用石料或钢筋混凝土制成，深埋一般用石料或钢筋混凝土制成，深埋到地面冻结线以下，标石的顶面设有不锈钢或不易锈蚀材到地面冻结线以下，标石的顶面设有不锈钢或不易锈蚀材料制成的半球状标志，顶点为水准点的点位。料制成的半球状标志，顶点为水准点的点位。墙上水准点：墙上水准点：用金属标志埋设于基础稳固的建筑物墙角下。在城镇或厂矿区，常用稳固建筑物墙脚的适当高度埋设墙角水准标志作为水准点。水准点水准点建筑工地上的永久性水准点建筑工地上的永久性水准点临时性水准点一般用混凝土预制而成，顶面嵌入半球形的金属标志，顶点为该水准点点位。选在地面突出的坚硬岩石或房屋勒脚、台阶上，用红漆作标记；也可用大

23、木桩打入地下，桩顶上盯一半球形钉子作为标志。 埋设水准点后，应绘出能标记水准点位置的草图（称点之记），埋设水准点后，应绘出能标记水准点位置的草图（称点之记），图上要表明水准点编号与周围地物的位置关系。图上要表明水准点编号与周围地物的位置关系。水准点的“点之记”BM23BM24BM259.0m9.8m8.4mH2356.437mH2458.392mH2553.168m水准网水准网若干条单一水准路线相互连接构成的形状若干条单一水准路线相互连接构成的形状 水准路线形式水准路线形式2.4.2 拟定水准路线拟定水准路线单一形式单一形式附合水准路线附合水准路线支水准路线支水准路线闭合水准路线闭合水准路线已

24、知点已知点支水准路线支水准路线（适用于狭长区适用于狭长区域域）已知点已知点闭合水准路线闭合水准路线（用于补充测量用于补充测量）已知点已知点1 1已知点已知点2 2附合水准路线附合水准路线（适用于开阔区适用于开阔区域域）水准路线形式水准路线形式待测定点附合水准路线附合水准路线 理论上，附合水准路线中各理论上，附合水准路线中各待定高程点间的高差代数和，待定高程点间的高差代数和，应等于始、终两个水准点的应等于始、终两个水准点的高程之差。高程之差。已知点已知点1 1已知点已知点2 2附合水准路线附合水准路线（适用于开阔区适用于开阔区域域）支水准路线支水准路线已知点已知点支水准路线支水准路线（适用于狭长

25、区适用于狭长区域域）闭合水准路线闭合水准路线已知点已知点闭合水准路线闭合水准路线（用于补充测量用于补充测量）2.4.3 普通水准测量方法普通水准测量方法 提出问题：提出问题： 当已知高程的水准点距欲测定高程点较远或高差较大时，不能安置一次仪器即可测得两点间的高差。应如何解决之一问题？ 解决方法：解决方法： 这时需要在两点间加设若干个立尺点，分段设站，连续进行观测。 加设的这些立尺点并不需要测定其高程，它加设的这些立尺点并不需要测定其高程，它们只起传递高程的作用，故称之为转点，用们只起传递高程的作用，故称之为转点，用TP（Turning Point）表示。）表示。AHACHChAC大地水准面大地

26、水准面D1000m 例例 已知水准点已知水准点BMA的高程的高程 HA32.186m，现欲测定现欲测定C点的高程点的高程HC，由于，由于A、C两点相距较远，两点相距较远，需分段设站进行测量，具体施测步骤如下。需分段设站进行测量，具体施测步骤如下。1.观测与记录观测与记录表2-1 水准测量手簿 日期：2003年5月14日天气：多云 仪器：DS3水准仪 地点：校内实训基地 观测：张鹏 记录：李翔测站测点水准尺读数/m高差/m平均高差/m高程/m备注后视读数前视读数AHACHChAC大地水准面大地水准面D1000mTP1h1后视点后视点前视点前视点进行方向进行方向测站检验方法测站检验方法 （1）变动

27、仪器高法 在同一个测站上用两次不同的仪器高度，测得两次高差进行检核。即测得第一次高差后，改变仪器高度（大于（大于10cm），），再测一次高差。两次所测高差之差不超过容许值（例如等外水准测量容许值为（例如等外水准测量容许值为6mm），），则认为符合要求。取其平均值作为该测站最后结果，否则须要重测。 （2）双面尺法 仪器的高度不变，而分别对双面水准尺的黑面和红面进行观测。这样可以利用前、后视的黑面和红面读数，分别算出两个高差。如果不符值不超过规定的限差，取其平均值作为该测站最后结果，否则须要重测。测站 测点/点号水准尺读数/m高差/m平均高差/m 高程/m备注后视读数前视读数BMA2.014+0.

28、79132.186TP11.223AHACHChAC大地水准面D1000mTP12.0141.223h1后视点后视读数前视读数前视点进行方向测站测点水准尺读数/m高差/m平均高差/m 高程/m备注后视读数前视读数BMA2.014+0.791+0.79232.1861.901TP11.223+0.7931.108AHACHChAC大地水准面D1000mTP12.0141.223h1.9011.108进行方向AHACHChAC大地水准面D1000mTP12.0141.223h11.9011.108TP2进行方向测站测点水准尺读数/m高差/m平均高差/m 高程/m备注后视读数前视读数BMA2.014

29、+0.791+0.79232.1861.901TP11.223+0.7931.108TP12.312+1.864TP20.450AHACHChAC大地水准面D1000mTP1h1TP2进行方向h22.3120.450后视点前视点后视读数前视读数测站测点水准尺读数/m高差/m平均高差/m 高程/m备注后视读数前视读数BMA2.014+0.791+0.79232.1861.901TP11.223+0.7931.108TP12.312+1.862+1.8642.424TP20.450+1.8660.558AHACHChAC大地水准面D1000mTP1h1TP2进行方向h22.3120.4502.42

30、40.558AHACHCHAC大地水准面D1000mTP1TP3h1TP2进行方向h22.3120.4502.4240.558AHACHChAC大地水准面D1000mTP1TP4TP3h1TP2进行方向h22.3120.4502.4240.558A2.0141.2231.9011.1081.9550.7402.0770.866h32.4130.9012.2870.771h40.4180.5332.4672.350h5测站测点水准尺读数/m高差/m平均高差/m高程/m备注后视读数前视读数BMA2.014+0.791+0.79232.1861.901TP11.223+0.7931.108TP12.

31、312+1.862+1.8642.424TP20.450+1.8660.558TP22.077+1.211+1.2131.955TP30.866+1.2150.740TP32.413+1.512+1.5142.287TP40.901+1.5160.771TP40.418-1.932-1.9330.533BMC2.350-1.9342.467测站测点水准尺读数/m高差/m平均高差/m高程/m备注后视读数前视读数BMA2.014+0.791+0.79232.1861.901TP11.223+0.7931.108TP12.312+1.862+1.8642.424TP20.450+1.8660.558

32、TP22.077+1.211+1.2131.955TP30.866+1.2150.740TP32.413+1.512+1.5142.287TP40.901+1.5160.771TP40.418-1.932-1.93335.6360.533BMC2.350-1.9342.467计算检核18.33411.434+6.900+3.450a-b=18.334-11.434=+6.900h=+6.900 (a-b)/2=+3.450 (h/2)=+3.450 HC-HA=+3.4502.5 水准测量误差与注意事项水准测量误差与注意事项 1.1.仪器、工具残余误差仪器、工具残余误差 仪器校正后的残余误差（

33、尽量使前后视距相等）仪器校正后的残余误差（尽量使前后视距相等） 水准尺的误差（水准尺零点误差）水准尺的误差（水准尺零点误差）2.2.观测误差观测误差( (人为误差人为误差) )气泡居中误差；读数误差；视差影响；水准尺气泡居中误差；读数误差；视差影响；水准尺倾斜影响，等。倾斜影响，等。3.3.外界环境影响外界环境影响仪器下沉；尺垫下沉；风力、气温；大气折光仪器下沉；尺垫下沉；风力、气温；大气折光及地球曲率，等。及地球曲率，等。地球曲率及大气折光的影响地球曲率及大气折光的影响大地水准面大地水准面BAbababarfcHAHB地球曲率和大气折光的共同影响地球曲率和大气折光的共同影响 RDrcf243

34、. 0 D:仪器到水准尺的半径仪器到水准尺的半径R：地球的平均半径：地球的平均半径 6371KM计算测站高差时，应从后视读数和前视读数中分别减去计算测站高差时，应从后视读数和前视读数中分别减去f,才能得出正确的高差才能得出正确的高差h=(a-fa)- (b-fb)前后视距相等，可以消减地球曲率前后视距相等，可以消减地球曲率和大气折光对高差的影响。和大气折光对高差的影响。 大气温度和风力的影响 大气温度的变化会引起大气折光的变化，以及水准管气泡的不稳定。尤其是当强光直射仪器时，会使仪器各部件因温度的变化而发生变形，水准管气泡会收缩，从而产生气泡居中误差。 当风力使水准尺竖立不稳、水准仪难以置平，

35、那么读数都是不准确的。所以在测量的时候注意撑伞，防止强烈阳光直射，避免在大风天气里观测。水准测量时应注意的问题水准测量时应注意的问题1、观测（1）进行观测前水准仪和水准尺必须经过检验校正后才能使用。（2）仪器应安置在坚固的地面上，并尽可能使前后视距相等；操作时手不能压在仪器或三脚架上，以防仪器下沉。（3）每次读数前要注意消除时差，使水准气泡严格居中后，才能读数，并且读数要准确迅速、果断、不得出错，估读毫米时要认真，不能马虎大意。水准测量时应注意的问题水准测量时应注意的问题（4）注意保护和爱惜测量仪器和工具。当太阳直射或小雨时，要给仪器打伞。操作时，螺旋不能拧的太松或太紧。观测结束时，脚螺旋要旋

36、转至中间位置。（5）只有当一侧站记录、计算完全合格后方能迁站。2、记录（1）认真记录，边记录边复报数字，准确无误的计入记录观测手簿相应栏内。严禁伪造和转抄数字。（2）字体端正、清楚，不准连环涂改数字，不准用橡皮擦改。如按规定改正时，应在原数字上划线后再在上方重写。（3）每站应当场计算，检查符合要求后，才能通知观测者迁站。水准测量时应注意的问题水准测量时应注意的问题3、扶尺（1）应认真竖立水准尺，注意保持水准尺上的圆水准气泡居中。（2）转点应选择土质坚实处，并将尺垫踩实。（3）水准仪搬站时，应注意保护好原前视点尺垫位置不受碰动。2.6水准测量的成果计算水准测量的成果计算l普通水准测量外业观测结束

37、后，首先应复查普通水准测量外业观测结束后，首先应复查与检核记录手薄，计算各点间高差。经检核与检核记录手薄，计算各点间高差。经检核无误后，根据外业观测的高差计算闭合差。无误后，根据外业观测的高差计算闭合差。 水准测量成果计算的内容包括水准测量成果计算的内容包括: : 1. 1. 水准路线高差闭合差计算与校核。水准路线高差闭合差计算与校核。 2. 2. 高差闭合差的分配，求出改正后的高差。高差闭合差的分配，求出改正后的高差。 3. 3. 计算出各点改正后高程。计算出各点改正后高程。 附合水准路线成果计算附合水准路线成果计算 闭合水准路线成果计算闭合水准路线成果计算 支水准路线成果计算支水准路线成果

38、计算2.6.1 附合水准路线的计算 下图是一附合水准路线等外水准测量示意图，下图是一附合水准路线等外水准测量示意图，A、B为已知高程的水准点，为已知高程的水准点，HA65.376m，HB68.623m，1、2、3为待定高程的水准点。为待定高程的水准点。BMA3BMBh11.575mh22.036mh31.742mh41.446mn18L11.0kmn212L21.2kmn314L31.4kmn416L42.2km121. 填写观测数据和已知数据 点点号号距距离离/km测站测站数数实测实测高差高差/m改正改正数数/mm改正后改正后高差高差/m高程高程/m点点号号备备注注辅助计算 点号点号距离距离

39、/km测站测站数数实测高实测高差差/m改正改正数数/mm改正后高改正后高差差/m高程高程/m点号点号备备注注BMA1.081.57565.376BMA111.2122.036221.4141.742332.2161.446BMB68.623BMB辅助辅助计算计算2计算高差闭合差 点号点号距离距离/km测站测站数数实测高实测高差差/m改正改正数数/mm改正后高改正后高差差/m高程高程/m点号点号备备注注BMA1.081.57565.376BMA111.2122.036221.4141.742332.2161.446BMB68.623BMB5.8503.315辅助辅助计算计算mm68m068. 0

40、m)376.65m623.68(m315. 3)(ABhHHhf测 根据附合水准路线的测站数及路线长度求出每公里测站数，以便确定采用平地或山地高差闭合差容许值的计算公式。 在本例题中在本例题中6 . 8km8 . 550 站站Ln站站/km16站站/km 故高差闭合差容许值采用平地公式计算。故高差闭合差容许值采用平地公式计算。 等外水准测量平地高差闭合差容许值等外水准测量平地高差闭合差容许值fh容容的计算的计算公式为公式为Lf40h容5点号点号距离距离/km测站测站数数实测高差实测高差/m改正数改正数/mm改正后高差改正后高差/m高程高程/m点号点号备备注注123456789BMA1.081.

41、57565.376BMA111.2122.036221.4141.742332.2161.446BMB68.623BMB5.8503.315辅助辅助计算计算mm68m068. 0m)376.65m623.68(m315. 3)(ABhHHhf测mm96km8 . 54040Lfh容容hhff成果合格成果合格9 3调整高差闭合差 高差闭合差调整的原则和方法是：高差闭合差调整的原则和方法是： 按与测站数或测段长度成正比例的原则，将高差闭合差反号按比例分配到各相应测段的高差上，得改正后高差。即ihinnfvihillfv式中式中 vi 第第i测段的高差改正数（测段的高差改正数（mm）；）； 、 水准

42、路线总测站数与总长度；水准路线总测站数与总长度； 、 第测段的测站数与测段长度。第测段的测站数与测段长度。 nlinil在本例中，各测段改正数为：mm12km0 . 1km8 . 5mm6811LLfvhmm14km2 . 1km8 . 5mm6822LLfvhmm16km4 . 1km8 . 5mm6833LLfvhmm26km2 . 2km8 . 5mm6844LLfvh计算检核：计算检核：hifv710点号点号距离距离/km测站测站数数实测高差实测高差/m改正数改正数/mm改正后高差改正后高差/m高程高程/m点号点号备备注注123456789BMA1.081.575 1265.376BM

43、A111.2122.036 14221.4141.742 16332.2161.446 26BMB68.623BMB5.8503.31568辅助辅助计算计算mm68m068. 0m)376.65m623.68(m315. 3)(ABhHHhf测mm96km8 . 54040LWh容容hhff成果合格成果合格将各测段高差改正数填入计算表第5栏内。912 4计算各测段改正后高差 各测段改正后高差等于各测段观测高差加上各测段改正后高差等于各测段观测高差加上相应的改正数，即相应的改正数，即iiivhh改式中式中 第第 i 段的改正后高差（段的改正后高差（m）。）。改hi 本例题中，各测段改正后高差为：

44、m563. 1m)012. 0(m575. 1111vhh改m022. 2m)014. 0(m036. 2222vhh改m758. 1m)016. 0(m742. 1333vhh改m420. 1m)026. 0(m446. 14h44vh改计算检核：计算检核：ABHHhi改1013点号点号距离距离/km测站测站数数实测高差实测高差/m改正数改正数/mm改正后高差改正后高差/m高程高程/m点号点号备备注注123456789BMA1.081.575 121.56365.376BMA111.2122.036 142.022221.4141.742 161.758332.2161.446 261.42

45、0BMB68.623BMB5.8503.315683.427辅助辅助计算计算mm68m068. 0m)376.65m623.68(m315. 3)(ABhHHhf测mm96km8 . 54040Lfh容容h ffh成果合格成果合格将各测段改正后高差填入计算表第6栏内。12 5计算待定点高程 根据已知水准点根据已知水准点A的高程和各测段改正后高差，的高程和各测段改正后高差，即可依次推算出各待定点的高程，即即可依次推算出各待定点的高程，即m939.66m563. 1m376.6511改hHHAm961.68m022. 2m939.66212改hHHm203.67m)758. 1(m961.6832

46、3改hHH)(3)(m623.68m420. 1m203.674已知改推算BBHhHH计算检核：计算检核：最后推算出的B点高程应与已知的B点高程相等，以此作为计算检核。1315点号点号距离距离/km测站测站数数实测高差实测高差/m改正数改正数/mm改正后高差改正后高差/m高程高程/m点号点号备备注注123456789BMA1.081.575 121.56365.376BMA166.93911.2122.036 142.022268.96121.4141.742 161.758367.20332.2161.446 261.420BMB68.623BMB5.8503.315683.427辅助辅助计

47、算计算mm68m068. 0m)376.65m623.68(m315. 3)(ABhHHhf测mm96km8 . 54040hLf容容hhff成果合格成果合格将推算出各待定点的高程填入计算表第7栏内。二、闭合水准路线成二、闭合水准路线成果计算果计算 闭合水准路线各测段高差的代数和应等于0.如果不等于0，其代数和就是闭合水准路线的闭合差fh.解决办法： 进行闭合水准路线计算调整，成进行闭合水准路线计算调整，成果计算的步骤与附合水准路线相果计算的步骤与附合水准路线相同。同。hf2.532mhb2.520mBMA1三、支水准路线的计算 例例 A为已知高程的水准点，其高程为已知高程的水准点，其高程HA

48、为为45.276m，1点为待定高程的水准点，点为待定高程的水准点，hf 和和hb 为往为往返测量的观测高差。往、返测的测站数共返测量的观测高差。往、返测的测站数共16站，站，计算计算1点的高程。点的高程。bfhhhf站站81621)(21 bfnnnmm3481212nfh容 1计算高差闭合m)520. 2(m532. 2mm12m012. 0 2计算高差容许闭合差测站数：测站数：因因|fh|fh容容|，故精确度符合要求。，故精确度符合要求。m526. 22m520. 2m532. 21 Ah11AAhHH 3计算改正后高差 取往测和返测的高差绝对值的平均值作为取往测和返测的高差绝对值的平均值

49、作为A和和1两点间的高差，其符号和往测高差符号相同，即两点间的高差，其符号和往测高差符号相同，即 4计算待定点高程m526. 2m276.45 m802.47 2.7.1 水准仪的主要轴系及应满足的几何关系水准仪的主要轴系及应满足的几何关系主要轴系主要轴系 1. 仪器的竖轴仪器的竖轴2. 望远镜视准轴望远镜视准轴3. 圆水准器轴圆水准器轴4. 水准管轴水准管轴应满足的几何关系应满足的几何关系 1. 竖轴竖轴圆水准器轴圆水准器轴2. 水准管轴水准管轴视准轴（视准轴（主要条件）主要条件）3. 十字丝应水平十字丝应水平2.72.7 水准仪的检校与校正水准仪的检校与校正2.7.2 圆水准器的检验与校正

50、圆水准器的检验与校正检验原理：检验原理：检验方法：粗平后转检验方法：粗平后转180180观察观察气泡偏离情况。气泡偏离情况。校正方法：各调一半校正方法：各调一半1.竖轴竖轴圆水准器轴的检校圆水准器轴的检校2.2.十字丝横丝的检校十字丝横丝的检校3. 水准管轴水准管轴视准轴的检校（视准轴的检校（i i角的检校）角的检校） 检验原理：检验原理： 检验方法：检验方法：中端点法中端点法（1)1)在平坦地段量一段距离在平坦地段量一段距离80m80m，定两点，定两点A A和和B B，并立上水准尺。，并立上水准尺。（2 2）先在中点安仪器，测出）先在中点安仪器，测出ABAB两点的正确高差两点的正确高差h h

51、ABAB=a=a1 1-b-b1 1（改变（改变仪器高测两次取中数）仪器高测两次取中数）（3 3）把仪器搬到离端点）把仪器搬到离端点A A或或B B约约3m3m处安置，再测高差处安置，再测高差 h hABAB=a=a2 2- -b b2 2 若中点与端点所测高差相等，则若中点与端点所测高差相等，则i i角为角为0 0，说明，说明水准管轴水准管轴视准轴。视准轴。 若不等，说明条件不满足，如果差值大于若不等，说明条件不满足，如果差值大于4 4则则要校正。要校正。( (或或i=i=h h /D i/D i角角2020则要校正则要校正) ) 校正方法：校正方法：在端点校正。先计算在端点校正。先计算b

52、b2 2正正= a= a2 2 h hAB AB ，然后调微倾螺旋使中丝对准正确读数，此时水然后调微倾螺旋使中丝对准正确读数，此时水准管气泡不居中，再校正水准管。反复进行。准管气泡不居中，再校正水准管。反复进行。关于关于i i角的问题角的问题 什么是什么是i i角？角？ i i角是水准管轴不平行视准轴所形成的小角。角是水准管轴不平行视准轴所形成的小角。 i i角对标尺读数和高差的影响角对标尺读数和高差的影响 与距离成正比，距离越大，对读数的影响越大。与距离成正比，距离越大，对读数的影响越大。若前后视距离相等，则若前后视距离相等，则i i角对前后视读数的影响相等。角对前后视读数的影响相等。对高差

53、没有影响。对高差没有影响。若若 D1=D2 D1=D2 1 =1 =2 2则则 h=(a+h=(a+1) (b+ 1) (b+ 2)= a - b2)= a - b i i角误差是仪器的残余误差，角误差是仪器的残余误差，属于系统误差。属于系统误差。 消除方法消除方法：可以通过：可以通过中间法中间法（即前后视距相等）消除（即前后视距相等）消除其对高差的影响。其对高差的影响。 i i角检验举例角检验举例 两点距离80m，中间站测得两点高差h1=+0.235m, h2=+0.231m,搬到后视点附近后,测得后视读数为1.053m,前视读数为0.810m,问仪器i角有多大？视线偏上或偏下？如何校正？

54、解解:正确高差h=+0.233m, 端点测得高差h=1.053-0.810=+0.243mh 所以有i角存在， h= h - h = -10 i角= h/D=-10206265/80000=-26 视线偏下。校正:先计算正确的前视读数 b正=a-h=1.053-0.233=0.820 m 然后用微倾螺旋使中丝对准确0.820 m处,此时再用校正针调水准管校正螺钉使气泡居中即可。 校正后还需再检验一次，直到符合要求为止。2.4.3 水准测量外业工作水准测量外业工作 水准测量外业工作包括：水准测量外业工作包括：选点、埋石、选点、埋石、观测高差。观测高差。1. 选点、埋石或打桩选点、埋石或打桩 (

55、(图上初选图上初选-实地定点实地定点-埋石或打桩埋石或打桩) )选点要求选点要求: :尽可能沿平坦道路布设，要求土质坚硬，便于长期保存和使用的地方。等级水准点要埋设标石。水准点布设(沿道路布设)单面观测法单面观测法后视点后视点A1A1，前视点，前视点A2A2（1)1)在两点中间安置水准仪在两点中间安置水准仪（2)2)粗平粗平（3)3)先瞄后视点先瞄后视点A1A1（4)4)精平精平（5)5)读记中丝读数读记中丝读数2.345m2.345m（6)6)转瞄前视点转瞄前视点A2A2（7)7)精平精平（8)8)读记中丝读数量读记中丝读数量0.345m0.345m （9)9)计算两点高差计算两点高差 h=

56、2.345-0.345 =2.000mh=2.345-0.345 =2.000m2.3452.3450.3450.345测点读数高差（m）后视读数（m）前视读数（m）A1A22.3452.3450.3450.3452.0002.0002. 两点高差的观测两点高差的观测双面观测法双面观测法( (红黑面观测法红黑面观测法) )（1）在两点中间安置水准仪（2）粗平（3）瞄准后视点（黑面）（4）精平（5）读数A1（黑）2.345m（6）转过红面再读数A1（红）7.032m（7) 转瞄前视点(黑面)（8) 精平（9) 读数A2(黑)0.345m（10)转过红面再读A2(红)5.032m（11)计算黑红面

57、高差方向方向点名点名标尺读数标尺读数K K+黑黑 - 红红高差高差中数中数黑面黑面红面红面后后A1A1前前A2A2后后-前前等级等级观测顺序观测顺序等级水准 后前前后等外水准 后后前前测站检核方法测站检核方法：可用双面尺观可用双面尺观测或变动仪器高观测测或变动仪器高观测. .注意注意：由后视转向前视时，水由后视转向前视时，水准管气泡居中才能读数，若圆准管气泡居中才能读数，若圆水准器气泡不居中，不能再调水准器气泡不居中，不能再调脚螺旋。脚螺旋。2.3457.0320.3455.0302.3457.0320.3455.0300+22.0002.002-22.0013. 水准路线的观测（图根）水准路

58、线的观测（图根）测站、后视点、前视点测站、后视点、前视点转点：转点：在水准测量中起传递高程作用的临时立尺点。在水准测量中起传递高程作用的临时立尺点。观测方法观测方法:从已知点开始按两点间高差观测方法一站一站地从已知点开始按两点间高差观测方法一站一站地往前测，直到闭合回来或符合到另一已知点上。往前测，直到闭合回来或符合到另一已知点上。记录计算记录计算4. 水准测量技术要求水准测量技术要求等级等级最大视距最大视距前后视距差前后视距差黑黑+K-+K-红红红黑面高红黑面高差之差差之差路线闭合差路线闭合差四等四等80m80m5m5m3mm3mm5mm5mm20 20 或或6 6图根图根100m100m1

59、0m10m4mm4mm6mm6mm40 40 或或1212LnLn后视点后视点前视距离前视距离后视距离后视距离前视点前视点5. 观测成果检核观测成果检核 测站高差检核 可用双面尺观测或变动仪器高观测来检核可用双面尺观测或变动仪器高观测来检核. 路线闭合差检核 闭合或附合路线测完后，计算路线闭合差与允许闭合差比较，若不合格，分析原因，重测。闭合路线高差闭合差闭合路线高差闭合差 f fh h =h =h附合路线高差闭合差附合路线高差闭合差 fh =h-fh =h-（H H终终-H-H始始）2.5.1 2.5.1 水准测量计算步骤：水准测量计算步骤：1. 对外业记录计算进行全面检查。对外业记录计算进

60、行全面检查。2. 绘出计算略图。绘出计算略图。 P19P19图图2.192.193. . 绘好计算表格。绘好计算表格。 P19P19表表2.22.24. 填入有关数据。填入有关数据。5. 计算路线闭合差，并评定精度。计算路线闭合差，并评定精度。6. 分配闭合差，计算改正后高差。分配闭合差，计算改正后高差。7. 计算各点高程。计算各点高程。计算实例计算实例闭合差计算闭合差计算闭合差闭合差=观测值观测值-理论值理论值1. 闭合路线闭合差闭合路线闭合差f fh h= = h h观观- - h h理理= = h h观观2. 附合路线闭合差附合路线闭合差f fh h= = h h观观- -（H H终终-