第2章.水准测量课件

1、万万 方方 科科 技技 学学 院院 地地 质质 与与 交交 通通 工工 程程 系系1测测 量量 学学地质与交通工程系 程光亮 万万 方方 科科 技技 学学 院院 地地 质质 与与 交交 通通 工工 程程 系系2一、高程的概念一、高程的概念二、高程测量方法二、高程测量方法三、地面点的高程及高程基准三、地面点的高程及高程基准四、水准测量等级四、水准测量等级万万 方方 科科 技技 学学 院院 地地 质质 与与 交交 通通 工工 程程 系系3第二章第二章 水准测水准测量量第二章第二章 水准测量水准测量高程测量概述水准测量原理水准尺和水准仪水准测量的方法与成果整理水准仪轴线的检验与校正精密水准仪和电子水

2、准仪 水准测量的误差分析学习要点万万 方方 科科 技技 学学 院院 地地 质质 与与 交交 通通 工工 程程 系系4高程高程 地面点沿铅垂线到大地水准面的距离。地面点沿铅垂线到大地水准面的距离。万万 方方 科科 技技 学学 院院 地地 质质 与与 交交 通通 工工 程程 系系5在山哑口处建了座石屋，屋内有在山哑口处建了座石屋，屋内有中华人民共和国水准原点。中华人民共和国水准原点。“原点原点”在屋内深井中，里面有一个价值不在屋内深井中，里面有一个价值不菲的拳头大小、浑圆的黄玛瑙，玛菲的拳头大小、浑圆的黄玛瑙，玛瑙上一个红色小点，瑙上一个红色小点， 19851985年重新观测高程基准年重新观测高程

3、基准面和水准原点为：面和水准原点为：72.260m ，称为，称为“19851985国家高程系统国家高程系统”万万 方方 科科 技技 学学 院院 地地 质质 与与 交交 通通 工工 程程 系系6高程测量高程测量测定地面点高程的工作1 1、水准测量、水准测量用水准仪进行高程测量的工作。是高程测量的主要方法 使用仪器：水准仪水准仪 水准仪的主要功能是能指出一条水平视线水准仪的主要功能是能指出一条水平视线。三角高程测量、气压高程测量、气压高程测量、 GPS高程测量等。（一）概念：（一）概念：万万 方方 科科 技技 学学 院院 地地 质质 与与 交交 通通 工工 程程 系系7三、地面点的高程三、地面点的

4、高程777大地水准面假定高程起算面平均海水 面验潮站A点铅垂线B点铅垂线ABHHHHAABBA BhA点水准面B点水准面 : : 建筑物某一部位相对于基准面建筑物某一部位相对于基准面( (标高的零点标高的零点) )的竖向高度的竖向高度，是竖向定位的依据。，是竖向定位的依据。 万万 方方 科科 技技 学学 院院 地地 质质 与与 交交 通通 工工 程程 系系8 分一、二、三、四等（按精度要求、控制范围）分一、二、三、四等（按精度要求、控制范围）一等水准测量水准测量:仅在国家等级中存在作为国家的高程仅在国家等级中存在作为国家的高程控制控制, ,建立统一的高程基准建立统一的高程基准; ;科学研究科学

5、研究( (地壳形变、地面沉地壳形变、地面沉降、精密测量）降、精密测量）二等水准测量水准测量: :作为大城市的高程控制；地面沉降；精密工程测量作为大城市的高程控制；地面沉降；精密工程测量三、四等三、四等水准测量水准测量: :作为小地区的高程控制；普通工程测量作为小地区的高程控制；普通工程测量另外还有另外还有图根水准和工程水准图根水准和工程水准万万 方方 科科 技技 学学 院院 地地 质质 与与 交交 通通 工工 程程 系系9 三、水准测量和水准路线三、水准测量和水准路线万万 方方 科科 技技 学学 院院 地地 质质 与与 交交 通通 工工 程程 系系10 ：利用水准仪提供的一条水平线，对竖立在两

6、个地面点上的水准尺上分别进行瞄准和读数，推算出测量A，B两点间的高差h，再根据已知点的高程，求的未知点的高程.ABhab： 在A，B上竖立标尺， 用水准仪指示一条水平视线 该视线在两尺上截得读数a和b 则A、B的高差： 万万 方方 科科 技技 学学 院院 地地 质质 与与 交交 通通 工工 程程 系系11 设水准测量是由设水准测量是由AB的方向前进，则的方向前进，则A点称为点称为后后视点视点，B点称为点称为前视点前视点，a及及b分别为分别为后视读数后视读数和和前视前视读数读数，两点间的，两点间的高差高差就等就等于后视读数减去前视读数。于后视读数减去前视读数。如果如果B点高于点高于A点，则高差点

7、，则高差为正，反之，高差为负。为正，反之，高差为负。大地水准面大地水准面 hABA BHAHB=HA+hAB水平视线水平视线水水准准尺尺水水准准尺尺ab前进方向前进方向万万 方方 科科 技技 学学 院院 地地 质质 与与 交交 通通 工工 程程 系系12 ( (一一) ) 由高差计算高程由高差计算高程 B点（未知点）的高程等于点（未知点）的高程等于A点（已知点）的高程加上两点间的点（已知点）的高程加上两点间的高差，即高差，即: ( (二二) ) 由视线高程计算高程由视线高程计算高程 由上页图可知，由上页图可知，A点高程加后点高程加后视读数等于仪器视线的高程，设视视读数等于仪器视线的高程，设视线

8、高程为线高程为Hi，即，即: 则则B点高程等于视线高程减去点高程等于视线高程减去前视读数，即前视读数，即:()BAABAHHhHa biAHHa()BiAHHbHab万万 方方 科科 技技 学学 院院 地地 质质 与与 交交 通通 工工 程程 系系13 望远镜视准轴望远镜视准轴（俗称视线），用于观察尺子，读取读数 水准管轴水准管轴，水准管是水平状态指示器。用于把其轴置平 仪器要求这两个轴平行。从而可以借助水准器把视线置平万万 方方 科科 技技 学学 院院 地地 质质 与与 交交 通通 工工 程程 系系14()aaabbb()abaabb 当地势平缓时，仪器居中，有DA=DB，必然有aabb中间

9、法中间法ABabhaba bh 考虑水准面弯曲，见下图，有2222ABABDDaabbRRABhab万万 方方 科科 技技 学学 院院 地地 质质 与与 交交 通通 工工 程程 系系15 两点间距离较长或高差较大时，在两点间设若干转点转点，分段测量高差，取各分段高差的总和。hAB 三、水准测量和水准路线三、水准测量和水准路线1231122331()()()()()ABnnnniiihhhhhababababab 万万 方方 科科 技技 学学 院院 地地 质质 与与 交交 通通 工工 程程 系系16万万 方方 科科 技技 学学 院院 地地 质质 与与 交交 通通 工工 程程 系系17尺子为一对，

10、有尺子为一对，有2m2m，4m4m两种，每根尺两种，每根尺 子有一个圆水准器。双面子有一个圆水准器。双面( (黑、红黑、红) )水水 准尺，准尺，尺面分划为尺面分划为1cm1cm，分别用黑白分别用黑白 分划相间分划相间，每，每10cm10cm处（处（E E字形刻划字形刻划的的 尖端）注有阿拉伯数字。尖端）注有阿拉伯数字。黑面都是从黑面都是从 零刻划，但红面尺底读数零刻划，但红面尺底读数4687mm4687mm、4747 87mm 87mm（零点差），以便检核用，用于（零点差），以便检核用，用于 三等以下水准路线测量。三等以下水准路线测量。可伸缩，伸足为可伸缩，伸足为3 3米、米、5 5米，米，

11、 精度差，用于一般工程测量。精度差，用于一般工程测量。转点立尺，转点立尺，以防尺子下沉，以防尺子下沉，传递高程传递高程。万万 方方 科科 技技 学学 院院 地地 质质 与与 交交 通通 工工 程程 系系18（一）水准仪的等级和用途（一）水准仪的等级和用途 水准仪分为水准气泡式和自动安平式两种。按精度分为DS05 DS1 DS3 DS10型号，“DS”表示大地水准。下标：毫米数，表示表示1 1公里往、返测量的高差平均值的中误差公里往、返测量的高差平均值的中误差( (由于由于仪器引起的仪器引起的) )；“DSZ”表示自动安平水准仪。万万 方方 科科 技技 学学 院院 地地 质质 与与 交交 通通

12、工工 程程 系系191 1、望远镜、望远镜(telescope)(telescope)A.A.物镜物镜 B.B.目镜目镜 C.C.十字丝（上、中、下丝）三个部分组成。十字丝（上、中、下丝）三个部分组成。（二）水准仪(level)构成构成望远镜、水准器、基座和三脚支架。望远镜、水准器、基座和三脚支架。物镜调焦螺旋水准管观察窗万万 方方 科科 技技 学学 院院 地地 质质 与与 交交 通通 工工 程程 系系20u圆水准器圆水准器(circular bubble) ：用于整平。用于整平。u水准管水准管(bubble tube) ： 用于精平。用于精平。特性：气泡始终向高处移特性：气泡始终向高处移动。

13、动。3、基座、基座(tribrach)4、三脚支架、三脚支架 （tripld ）2、水准器、水准器(bubble)基座基座三脚支架三脚支架水准管水准管圆水准器圆水准器万万 方方 科科 技技 学学 院院 地地 质质 与与 交交 通通 工工 程程 系系21 测量望远镜是用来瞄准远方目标和读数的，主要作用是使目标成像清晰、扩大视角，以精确照准目标。由物镜、物镜调焦螺旋、物镜调焦透镜、十字丝分划板、目镜和目镜调焦螺旋等构成。 万万 方方 科科 技技 学学 院院 地地 质质 与与 交交 通通 工工 程程 系系22：目标通过物镜及调焦凹透镜的作用，在十字丝面上形成一个倒立的小实像，再经过目镜的放大作用，使

14、目标的像和十字丝同时放大成虚像。V万万 方方 科科 技技 学学 院院 地地 质质 与与 交交 通通 工工 程程 系系23 一般的望远镜只需望远，不需瞄准。所以有物镜、目镜（加调焦镜）即可。 测量望远镜要能瞄准。所以还要有十字丝所以还要有十字丝。目标的象与十字丝重合即瞄准。万万 方方 科科 技技 学学 院院 地地 质质 与与 交交 通通 工工 程程 系系241.视准轴：十字丝分划中心与物镜光心的连线。2.物镜：移动调焦镜称为物镜调焦物镜调焦。作用是把目标成象（拉近）。3.十字丝：固定不动，为了让仪器适用于不同视力的人，调焦镜的作用：使远近不同的目标都能成象于十字丝面上。4. 目镜：目镜可以前后调

15、节，称为目镜调焦目镜调焦。作用是把十字丝 （和目标象）放大。测量望远镜的构成测量望远镜的构成上丝下丝竖丝横丝望远镜的十字丝万万 方方 科科 技技 学学 院院 地地 质质 与与 交交 通通 工工 程程 系系25 如果望远镜内目标像与十字丝分划板未重合，也就是目标象没有落在十字丝面上。当观测员的眼睛上下左右移动时，会感到目标象与十字丝之间有。这种现象称为。视差影响瞄准的精度。物镜调焦能。 消除视差的步骤消除视差的步骤： 目镜调焦，使十字丝最清晰；物镜调焦，使目标像最清晰，上下左右移动眼睛，直至没有目标象与十字丝之间有相对移动。测量视差：测量视差：万万 方方 科科 技技 学学 院院 地地 质质 与与

16、 交交 通通 工工 程程 系系26水准器水准器圆水准器圆水准器管水准器管水准器 水准器分和两种： .：玻璃容器，其纵剖面上内侧呈圆弧形。刻划线对称中点处的切线就是水准管轴。“气泡居中”即水准管轴水平。：玻璃容器，上面有同心圆的刻划。上盖的内表面是圆球形，同心圆圆心处的曲率半径就是圆水准器的轴。“气泡居中”即水准器的轴垂直。管水准器圆水准器轴万万 方方 科科 技技 学学 院院 地地 质质 与与 交交 通通 工工 程程 系系27把水准气泡两端成像在一起便于观察。若直接用肉眼观察则 因为玻璃有厚度，斜视时会产生视差 要同时观察气泡的两端才能判断气泡是否居中用观察，可以避免上述缺点。判断“气泡居中”的

17、精度约可提高一倍。万万 方方 科科 技技 学学 院院 地地 质质 与与 交交 通通 工工 程程 系系28 水准管的分划值水准管的分划值 管子内壁光滑，液体（乙醚或酒精）与内壁的附着力小，则气泡（加热封闭式挥发蒸汽）对倾斜反映的灵敏度高 曲率半径大，格值小则精度高 气泡长，两端清晰，读数误差小则精度高格值格值是相邻分划线之间的弧所对的圆心角。设弧长为2毫米，曲率半径为R毫米，则格值 通常 秒2R60,30, 20,10（1 1）圆水准器）圆水准器 灵敏度灵敏度 8 8/2mm /2mm 用于仪器粗平用于仪器粗平 （2 2）管水准器）管水准器 灵敏度灵敏度2020/2mm /2mm 用于仪器精平用

18、于仪器精平一般角值602mm-2/2mm 万万 方方 科科 技技 学学 院院 地地 质质 与与 交交 通通 工工 程程 系系29操作程序：安置操作程序：安置粗平粗平瞄准瞄准精平精平读数读数 将三脚架伸缩使脚架与下将三脚架伸缩使脚架与下巴颏平齐，制动螺旋；将三脚巴颏平齐，制动螺旋；将三脚等距分开成大致等边三角形，等距分开成大致等边三角形，踩实脚尖，使支架顶端胸脯，踩实脚尖，使支架顶端胸脯，安置仪器，用连接螺旋把仪器安置仪器，用连接螺旋把仪器固定在三脚架上，拧紧制动螺固定在三脚架上，拧紧制动螺旋。旋。下巴颏平齐胸脯平齐万万 方方 科科 技技 学学 院院 地地 质质 与与 交交 通通 工工 程程 系

19、系30圆水准管脚螺旋 用连接螺旋把仪器固定在三脚架上，固定两个脚架，动第三个脚架，使三脚架架头大致水平;转动脚使螺旋圆水准器的气泡居中万万 方方 科科 技技 学学 院院 地地 质质 与与 交交 通通 工工 程程 系系311、粗平方法、粗平方法： 对向转动脚螺旋对向转动脚螺旋1、2使使气泡移至气泡移至1、2方向中间方向中间转转动脚螺旋动脚螺旋3，使气泡居中。，使气泡居中。 a a123b b312c c3122 2、粗平规律：、粗平规律： 气泡移动方向与左手大气泡移动方向与左手大拇指运动的方向一致。拇指运动的方向一致。脚螺旋圆水准管万万 方方 科科 技技 学学 院院 地地 质质 与与 交交 通通

20、 工工 程程 系系32（1）调节目镜：）调节目镜：照准明亮的物体照准明亮的物体（如白墙）调节目镜使之适合自（如白墙）调节目镜使之适合自己的视力（己的视力（十字丝最清晰十字丝最清晰）；）；（2）粗瞄准：）粗瞄准：转动仪器，利用望远转动仪器，利用望远镜外壳上的准星瞄准目标；镜外壳上的准星瞄准目标； （3）精确瞄准：）精确瞄准：转动调焦螺旋使目转动调焦螺旋使目标象清晰，检查有无标象清晰，检查有无“视差视差”（消除视差消除视差）。）。 用微动螺旋慢慢转动望远镜，用微动螺旋慢慢转动望远镜，直至精确瞄准目标为止（直至精确瞄准目标为止（十字丝十字丝的纵丝靠近水准尺的纵丝靠近水准尺）万万 方方 科科 技技 学

21、学 院院 地地 质质 与与 交交 通通 工工 程程 系系33万万 方方 科科 技技 学学 院院 地地 质质 与与 交交 通通 工工 程程 系系34 1 1方法：方法：米、分米看尺面上米、分米看尺面上的注记，厘米数尺面上的的注记，厘米数尺面上的格数，毫米估读。格数，毫米估读。2 2规律：规律：读数在尺面上由小读数在尺面上由小到大的方向读。故仪器若到大的方向读。故仪器若成倒像的，从上往下读；成倒像的，从上往下读；若成正像，即从下往上读。若成正像，即从下往上读。 读数：读数：1572万万 方方 科科 技技 学学 院院 地地 质质 与与 交交 通通 工工 程程 系系35 bc a c b a07250

22、7256252625215381538万万 方方 科科 技技 学学 院院 地地 质质 与与 交交 通通 工工 程程 系系36（一）自动安平水准仪的特点（一）自动安平水准仪的特点1、没有水准管和微倾螺旋；望远镜和支架连成一体；2、测量时，只需根据圆水准器粗平，尽管望远镜的视准轴还有微小倾斜，但可以借助于补偿装置使十字丝读出相当于视准轴水平时的水准尺读数；3、操作快速、简单、方便，但是容易出错。万万 方方 科科 技技 学学 院院 地地 质质 与与 交交 通通 工工 程程 系系37 两个直角棱镜是补偿器的摆动部分。镜筒倾斜时水平光线与其竖平面不正交，从而使光线在棱镜系统中产生折射，最后把水平光线导至

23、十字丝中心。fd补偿器应该满足条件：（二）（二）自动安平水准仪基本原理万万 方方 科科 技技 学学 院院 地地 质质 与与 交交 通通 工工 程程 系系38万万 方方 科科 技技 学学 院院 地地 质质 与与 交交 通通 工工 程程 系系39Koni007自动安平自动安平水准仪水准仪德国蔡司Zeiss Koni007自动安平水准仪万万 方方 科科 技技 学学 院院 地地 质质 与与 交交 通通 工工 程程 系系40 一、水准点和水准路线（一）水准点 通过水准测量方法获得其高程的高程控制点，通过水准测量方法获得其高程的高程控制点，埋设在永久、固定的地点称为水准点，一般用称为水准点，一般用BMBM

24、表示。表示。 有永久性和临时性两种有永久性和临时性两种。万万 方方 科科 技技 学学 院院 地地 质质 与与 交交 通通 工工 程程 系系411闭合水准路线闭合水准路线 由已知点由已知点BM1已知点已知点BM12附合水准路线附合水准路线 由已知点由已知点BM1已知点已知点BM23支水准路线支水准路线 由已知点由已知点BM1某一待定水准点某一待定水准点A。 1 1BMBM 2 2 3 3 4 4BM1BM1BM2BM2 1 1 2 2 3 3BMBM 1 1 2 2=0h理=-hH H终始理+=0hh返往万万 方方 科科 技技 学学 院院 地地 质质 与与 交交 通通 工工 程程 系系42l 水

25、准点之间有很远一段的距离水准点之间有很远一段的距离,一般在一般在2-4km。通常必须采。通常必须采用用“连续水准测量连续水准测量”l 将水准尺立于将水准尺立于已知高程的水准点已知高程的水准点上作为后视，水准仪置于上作为后视，水准仪置于施测路线附近合适位置，在施测路线的前进方向上放置施测路线附近合适位置，在施测路线的前进方向上放置尺尺垫垫，在尺垫上竖立水准尺作为，在尺垫上竖立水准尺作为前视前视。立尺点的选择应尽量。立尺点的选择应尽量保持保持仪器至前、后水准尺的距离大致相等仪器至前、后水准尺的距离大致相等。l 粗平水准仪后瞄准后视标尺，用粗平水准仪后瞄准后视标尺，用微倾螺旋将水准管气泡居微倾螺旋将

26、水准管气泡居中中，用中丝读后视读数至毫米。掉转望远镜瞄准前视标尺，用中丝读后视读数至毫米。掉转望远镜瞄准前视标尺，再次将水准管气泡居中再次将水准管气泡居中，用中丝读前视读数至毫米。，用中丝读前视读数至毫米。l 将读数记录在手薄中，并将读数记录在手薄中，并立即计算高差立即计算高差。此为第一测站的此为第一测站的全部工作。全部工作。万万 方方 科科 技技 学学 院院 地地 质质 与与 交交 通通 工工 程程 系系43 第一测站结束后，第一测站结束后，记录员通知后视标尺员记录员通知后视标尺员向前转移，向前转移，选定第二站的前视点，并将仪器随之迁至第二测站选定第二站的前视点，并将仪器随之迁至第二测站。前

27、视前视尺的尺垫保持不动，而作为第二测站的后视尺。尺的尺垫保持不动，而作为第二测站的后视尺。然后依第然后依第一测站相同的工作程序进行第二测站的工作。如此依次沿一测站相同的工作程序进行第二测站的工作。如此依次沿水准路线方向施测直至全部路线观测完为止。水准路线方向施测直至全部路线观测完为止。 进行连续水准测量时，若其中任何一个后视读数或进行连续水准测量时，若其中任何一个后视读数或前视读数有错误，都要影响高差的正确性。因此，在每一前视读数有错误，都要影响高差的正确性。因此，在每一测站的水准测量中，为了能及时发现观测中的错误，通常测站的水准测量中，为了能及时发现观测中的错误，通常或或进行观测，以检查高差

28、测定进行观测，以检查高差测定中可能发生的错误。中可能发生的错误。万万 方方 科科 技技 学学 院院 地地 质质 与与 交交 通通 工工 程程 系系44测站测站点号点号水准尺读数水准尺读数高差高差h高程高程H备注备注后视后视前视前视1A034746.215转点转点11631-12842转点转点10306转点转点22624-23183转点转点20833转点转点31516-06834转点转点31528转点转点40501+10275转点转点42368B0694+167444.631日期 仪器 观测者天气 自至 记录者 万万 方方 科科 技技 学学 院院 地地 质质 与与 交交 通通 工工 程程 系系4

29、5例：例：已知已知HA，求，求HBh1=a1-b1h2=a2-b2如果：h1-h2f=5mm121()2hhh大地水准面大地水准面 hABA BHAHB=HA+hAB水平视线水平视线水水准准尺尺水水准准尺尺a2b2前进方向前进方向a1b1 每一测站上用两次不同每一测站上用两次不同仪器高度测得两次高差，以仪器高度测得两次高差，以相互进行比较。按理，两次相互进行比较。按理，两次测得的高差应相等，据此检测得的高差应相等，据此检查观测中是否存在错误。查观测中是否存在错误。万万 方方 科科 技技 学学 院院 地地 质质 与与 交交 通通 工工 程程 系系46表2-2 水准测量记录测站点号水准尺读数高差(

30、 h )平均高差改正后高差高程(H）后视前视1A113413.4281011TP.11677-05431554-0543-05432TP.114441624TP.2132401201508011601183TP.218221710TP.3087609460764094609464TP.318201923TP.4143503851540038303845TP.414221604TP.51304011814880116011714.45=+1.0222h=+2.044h=15.514=13.470-=+2.044-=+1.0222后前后前后前水水准准测测量量记记录录两两次次仪仪器器高高法法万万 方

31、方 科科 技技 学学 院院 地地 质质 与与 交交 通通 工工 程程 系系47（二）双面尺法（二）双面尺法例：已知HA，求HBh1=a1-b1h2=a2-b2如果：h1-h2f=5mm，则大地水准面大地水准面 hABA BHAHB=HA+hAB水平视线水平视线水水准准尺尺水水准准尺尺a1b1前进方向前进方向a2b2121()2hhh 在每一测站上将水准仪安在每一测站上将水准仪安置在两立尺点之间，高度不变。置在两立尺点之间，高度不变。按照按照“后后-前前-前前-后后”分别读取分别读取后视、前视水准尺的黑、红面后视、前视水准尺的黑、红面读数各一次，测得两次高差。读数各一次，测得两次高差。 。（应相

32、等）（应相等）万万 方方 科科 技技 学学 院院 地地 质质 与与 交交 通通 工工 程程 系系48水水准准测测量量记记录录双双面面尺尺法法表2-2 水准测量记录(单尺)测站点号水准尺读数高差( h )平均高差改正后高差高程(H）后视前视1BM.A11253.6885911TP.1087602495661025002502TP.113186103BM.B1006031257920311031205654.2533BM.B09385724TP.21410047261960472-04724TP.212346023BM.A1329009561190096-009605653.688=28.376=

33、28.389-=-0.013-=-0.0062后前后前后前=-0.013h=-0.0062h万万 方方 科科 技技 学学 院院 地地 质质 与与 交交 通通 工工 程程 系系49三、水准测量成果整理三、水准测量成果整理hfhh 理测附合水准h理0闭合水准HB HA无支水准特别：支水准路线无闭合差，所以采用往、返测量特别：支水准路线无闭合差，所以采用往、返测量高差闭合差的允许值：40hfL 容L-以公里为单位= 12()hfn mm允许山区丘陵地区：n-测站数=0hfhh 理返往万万 方方 科科 技技 学学 院院 地地 质质 与与 交交 通通 工工 程程 系系5049.57945.2864.29

34、3( )()4.3304.2930.037( )BAhBAhHHmfhHHm 理40109()hfLmm容(一）高差闭合差计算A123B+2.331m1.6km+2.813m2.1km-2.244m1.7km+1.430m2.0kmHA=45.286mHB=49.579m万万 方方 科科 技技 学学 院院 地地 质质 与与 交交 通通 工工 程程 系系51375(/)7.4hoioifvmmkmLVvl )(037.0293.4330.4)()(293.4286.45579.49mHHhfmHHhABhAB理)(10940mmLfh容万万 方方 科科 技技 学学 院院 地地 质质 与与 交交

35、通通 工工 程程 系系522-5 普通水准仪的检验与校正普通水准仪的检验与校正 (一一)水准仪的主要轴线水准仪的主要轴线视准轴视准轴：十字丝分划中心与物镜光心的连线CC。水准管轴：水准管轴：经过经过水准管零点的切切线LL纵轴纵轴:仪器旋转轴仪器旋转轴VV圆水准轴圆水准轴:经过圆经过圆水准管零点的法法线LL 万万 方方 科科 技技 学学 院院 地地 质质 与与 交交 通通 工工 程程 系系53（二）轴线应满足的几何关系（二）轴线应满足的几何关系水准管轴水准管轴LL视准轴视准轴CC圆水准轴圆水准轴LL 竖轴竖轴VV横丝要水平（即横丝要水平（即:VV） 万万 方方 科科 技技 学学 院院 地地 质质

36、 与与 交交 通通 工工 程程 系系54不影响读数，但使纵轴倾斜，影响操作速度。 1、检验：、检验：（如何发现误差？）a)以圆水准器为准（气泡居中）安置仪器的纵以圆水准器为准（气泡居中）安置仪器的纵轴轴b)把仪器连带水准器绕纵轴旋转把仪器连带水准器绕纵轴旋转180度。如果度。如果气泡仍然居中，则水准器轴平行仪器纵轴。气泡仍然居中，则水准器轴平行仪器纵轴。否则，水准器轴不平行仪器纵轴。否则，水准器轴不平行仪器纵轴。万万 方方 科科 技技 学学 院院 地地 质质 与与 交交 通通 工工 程程 系系55 （如何减少误差？）（气泡移动量一半所表示的倾斜度就是纵轴的倾斜度。） 万万 方方 科科 技技 学

37、学 院院 地地 质质 与与 交交 通通 工工 程程 系系56( 二二) 十字丝的横丝垂直于纵轴十字丝的横丝垂直于纵轴 用圆水准器使纵轴垂直用圆水准器使纵轴垂直后，用十字丝的横丝照准某后，用十字丝的横丝照准某一清晰目标。用微动螺旋转一清晰目标。用微动螺旋转动望远镜，如果十字丝的横动望远镜，如果十字丝的横丝一直不离开目标，则无误丝一直不离开目标，则无误差。否则要校正。差。否则要校正。 松开十字丝的固定螺丝，松开十字丝的固定螺丝，转转 动十字丝。动十字丝。万万 方方 科科 技技 学学 院院 地地 质质 与与 交交 通通 工工 程程 系系57 影响影响 如果水准管轴不平行视准轴（其夹角为如果水准管轴不

38、平行视准轴（其夹角为i i )，则读数，则读数误差有误差有: 则此误差对高差的影响为则此误差对高差的影响为: 检验检验:在正常视线长在正常视线长2 倍的两端固定两根水准尺，其间距倍的两端固定两根水准尺，其间距为为2S。 仪器架于中点，测量两端点的高差作为标准值：仪器架于中点，测量两端点的高差作为标准值： 把仪器移至一个端点，再测量两端点的高差：把仪器移至一个端点，再测量两端点的高差： itaniSi () taniabhSSihab准222hab万万 方方 科科 技技 学学 院院 地地 质质 与与 交交 通通 工工 程程 系系58 如果如果h2h准准 表明水准管轴不平行视准轴，引起远表明水准管

39、轴不平行视准轴，引起远尺上读数有误差，以至尺上读数有误差，以至h2有误差。至于近尺上的读数，有误差。至于近尺上的读数，由于距离很小，受水准管轴不平行视准轴误差的影响很由于距离很小，受水准管轴不平行视准轴误差的影响很小，可以忽略。小，可以忽略。 转动倾斜螺旋，使望远镜视准轴对准远尺正确的读数。转动倾斜螺旋，使望远镜视准轴对准远尺正确的读数。 这时水准管轴随着也倾斜了。用水准管的校正螺丝使这时水准管轴随着也倾斜了。用水准管的校正螺丝使气泡重新居中。气泡重新居中。abh万万 方方 科科 技技 学学 院院 地地 质质 与与 交交 通通 工工 程程 系系59水准管水准管的校正的校正螺丝像螺丝像片片水准管

40、的一端水准管的校正螺丝万万 方方 科科 技技 学学 院院 地地 质质 与与 交交 通通 工工 程程 系系60方法方法1：校正水准管 a.计算A尺水平视线读数： a2=b2+h b.转动微倾螺旋，使横丝瞄准读数 a2：CC水平 c. 校正水准管气泡居中：LL水平（LL / CC） d. 重复检验直至符合要求。万万 方方 科科 技技 学学 院院 地地 质质 与与 交交 通通 工工 程程 系系612134十字丝环校正螺丝十字丝环校正螺丝b.调整十字丝环上、下校正螺丝，使横丝对准读数调整十字丝环上、下校正螺丝，使横丝对准读数 即即CC水平，从而水平，从而LL / CC。a.a.保持水准管气泡居中即保持

41、水准管气泡居中即LLLL水平；卸下望远镜目镜水平；卸下望远镜目镜罩罩2a万万 方方 科科 技技 学学 院院 地地 质质 与与 交交 通通 工工 程程 系系62（一）精密水准尺 水准尺：因瓦钢+分划式一、精密水准仪和水准尺 有10mm和5mm两种分划尺。 10mm尺子：两面刻画，左面为基本分划0-300cm,右面为辅助分划306-600cm，同一高度基本分划读数差为301.55cm,称为基辅差，以便检核； 另一种5mm分划：左面是米数，右面是分米数，左面是单数分化，右面是双数分化，整个注记从0.15.9m，实际分格值为5mm，分划注记比实际数值大了一倍，但读数是实际高度的2倍。万万 方方 科科

42、技技 学学 院院 地地 质质 与与 交交 通通 工工 程程 系系63一般水准仪格值较大， (=1020)，精密仪器格值小(=710)，气泡长、大，符合精度高；望远镜放大倍率高（3040），瞄准精度高（15/V）微动螺丝精细，望远镜微倾对高度的影响小（二）精密水准仪（二）精密水准仪读数：瞄准+平行玻璃板+测微分划尺光学测微器可以读到0.lmm，估读到0.Olmm 1.高质量的望远镜光学系统2.坚固稳定的仪器结构 3.高精度的测微器装置 4.高灵敏的管水准器 5.高性能的补偿器装置1.精密水准仪必须具备的一些条件：精密水准仪必须具备的一些条件：2.精密水准仪的读数精密水准仪的读数万万 方方 科科

43、技技 学学 院院 地地 质质 与与 交交 通通 工工 程程 系系64精密水准仪、水准尺精密水准仪、水准尺WILD N3、精密水准精密水准尺尺WILD N3WILD N3精密精密自动安平水准仪自动安平水准仪精精密密水水准准尺尺万万 方方 科科 技技 学学 院院 地地 质质 与与 交交 通通 工工 程程 系系65精密水准仪读精密水准仪读数图数图读数：读数：197150197150测微器测微器读数窗读数窗水准器水准器视窗视窗楔型丝楔型丝万万 方方 科科 技技 学学 院院 地地 质质 与与 交交 通通 工工 程程 系系66测微器结构与测微原理测微器结构与测微原理转动测微螺旋，改变平行玻璃板的倾斜角度，

44、可使 视线作上、下平移，平移量在测微分划尺上读取。万万 方方 科科 技技 学学 院院 地地 质质 与与 交交 通通 工工 程程 系系67二、 电子水准仪也称也称“数字水准仪数字水准仪”具有自动安平功能。具有自动安平功能。自动显示水平视线读数和视距。自动显示水平视线读数和视距。通过物镜获取水准尺图象（采用三进制和通过物镜获取水准尺图象（采用三进制和六进制条形码，），通过仪器的处理系统六进制条形码，），通过仪器的处理系统，将图象信息转换成数字显示。，将图象信息转换成数字显示。能与计算机实现数据通讯。能与计算机实现数据通讯。基本避免了人为的观测误差（视差、水准基本避免了人为的观测误差（视差、水准器精

45、平误差、瞄准误差、估读数误差。器精平误差、瞄准误差、估读数误差。万万 方方 科科 技技 学学 院院 地地 质质 与与 交交 通通 工工 程程 系系68电子水准仪图电子水准仪图条条码码尺尺测量键测量键万万 方方 科科 技技 学学 院院 地地 质质 与与 交交 通通 工工 程程 系系69电子水准仪的电子水准仪的瞄准瞄准要求竖丝要求竖丝位于条码位于条码带上带上电子水准仪的瞄准电子水准仪的瞄准万万 方方 科科 技技 学学 院院 地地 质质 与与 交交 通通 工工 程程 系系70 测量误差主要有三种： 仪器误差 操作误差 外界的影响 其它 水准测量也具有这些误差 水准测量的仪器误差1 ）圆水准器轴不平行

46、仪器纵轴LLVV2 ）十字丝的横丝不水平 3 ）水准管轴与视准轴不平行LLCC万万 方方 科科 技技 学学 院院 地地 质质 与与 交交 通通 工工 程程 系系71（1）气泡居中不准引起的误差）气泡居中不准引起的误差（2）水准尺倾斜引起的误差）水准尺倾斜引起的误差（3）瞄准和读数的误差）瞄准和读数的误差分析讨论：分析讨论：22()250202.5mmSmSm气泡气泡半格当视线长米，气泡格值秒则毫米m气泡（1）气泡居中不准引起的误差）气泡居中不准引起的误差假设设气泡居中不准引起的读数误差为假设设气泡居中不准引起的读数误差为 则则万万 方方 科科 技技 学学 院院 地地 质质 与与 交交 通通 工

47、工 程程 系系72（2）水准尺倾斜引起的误差）水准尺倾斜引起的误差 水准尺倾斜引起的读数误差水准尺倾斜引起的读数误差 与水平视线离尺底的高度与水平视线离尺底的高度h，尺子的倾斜度，尺子的倾斜度 ，以及尺底的厚度，以及尺底的厚度b和尺子安放的情况和尺子安放的情况有关。有关。铅垂线水平线hb尺斜(1 cos )sin112bhkkk尺斜当尺子放在平地上时，当尺子中心放在标志顶上时，对策对策精密水准测量时，尺上要装水准器精密水准测量时，尺上要装水准器普通水准测量时普通水准测量时尽量把尺扶直或尽量把尺扶直或扶尺员慢慢地把尺前后摇动，观察员取尺上最小的读数扶尺员慢慢地把尺前后摇动，观察员取尺上最小的读数

48、万万 方方 科科 技技 学学 院院 地地 质质 与与 交交 通通 工工 程程 系系73（3）瞄准和读数的误差）瞄准和读数的误差 对于区格式的水准尺，最小一位读数是估读的。一般说来估读的误差约为1毫米。 十字丝粗约为0.005毫米。望远镜物镜焦距约为300毫米。当S=60m时，投影在尺面上十字丝的象粗为 所以当视线长度大于60米时，读数误差会增加。600000.0050.0051300Sdf 毫米万万 方方 科科 技技 学学 院院 地地 质质 与与 交交 通通 工工 程程 系系74二、外界条件对水准测量的影响二、外界条件对水准测量的影响（1）地球曲率的影响）地球曲率的影响（2）大气折光的影响）大气折光的影响（3）大气抖动的影响）大气抖动的影响