第二章水准测量

连续水准测量2/1/20237:57PM

2/1/20237:57PM

表2-1

图2-3照准部基座三角架望远镜水准器基座

2/1/20237:57PM物镜水平微动螺旋目镜脚螺旋圆水准器水平制动螺旋2/1/20237:57PM水准仪2/1/20237:57PM2/1/20237:57PM图2—4望远镜的构造1—物镜；2—物镜调焦螺旋；3—物镜调焦透镜；4—十字丝分划板；5—目镜组；6—十字丝放大像望远镜的成象原理（一）

透镜及其成象（二）

望远镜成象原理（三）

像差的消除（四）

十字丝视准轴外调焦望远镜内调焦望远镜望远镜的特性

放大率视场

分辩率望远镜的使用（一）操作程序

先目镜调焦，后物镜调焦（二）视差及其消除2/1/20237:57PM2/1/20237:57PM望远镜视场上丝中丝下丝竖丝视距丝2/1/20237:57PM视差消除2/1/20237:57PM2）水准器

水准管水准轴、分划值圆水准器符合水准器2/1/20237:57PM2/1/20237:57PM2/1/20237:57PM2/1/20237:57PM2/1/20237:57PM2.2.2水准标尺和尺垫

折、塔与直尺尺垫2/1/20237:57PM因瓦尺2/1/20237:57PM2/1/20237:57PMAB2/1/20237:57PMAB2/1/20237:57PM2/1/20237:57PM2/1/20237:57PM5）读数2/1/20237:57PM图2—11水准尺瞄准与读数2/1/20237:57PM建筑工程水准点2/1/20237:57PM(a)(b)(c)

图2—16水准路线（a）附合水准路线；（b）闭合水准路线；（c）支水准路线2.3.3普通水准测量外业2/1/20237:57PM测

站点

号

水准尺读数/m

高差/m高

程/m

备注后视前视1BM.A1.520

20.000已知TP1

1.014+0.50620.5062TP11.562

TP2

1.347+0.21520.7213TP21.722

TP3

1.923-0.20120.5204TP31.435

BM.B

0.965+0.47020.990计算检核6.2395.249+0.990

2/1/20237:57PM表2—2水准测量记录手簿日期

仪器型号

观测者

天气

地点

记录者

算例

2/1/20237:57PM2/1/20237:57PM表2—3附合水准路线测量成果计算表点

号路线长度（km）观测高度（m）高差改正数（m）改正后高差（m）高

程（m）备

注BM.A1.8+1.223+0.009+1.23215.000已知116.232

1.0-1.655+0.005-1.650214.5822.3-1.592+0.012-1.580313.0020.9+1.421+0.004+1.425BM.B14.427已知∑6.0-0.603+0.030-0.573

2.4水准仪检校

2.4.1水准仪轴线应满足的条件（１）圆水准器的水准轴应与水准仪旋转轴平行（２）十字丝横丝应垂直于仪器的旋转轴（３）水准管的水准轴应与望远镜的视准轴平行2/1/20237:57PM照准轴水准轴2/1/20237:57PM2/1/20237:57PM2.4.2水准仪检验与校正

1）圆水准器轴平行于仪器的旋转轴

2）十字丝中丝垂直仪器的旋转轴

3）水准管轴平行于视准轴

2/1/20237:57PM1）圆水准器轴平行于仪器的旋转轴检验方法2/1/20237:57PM校正方法2/1/20237:57PM2/1/20237:57PM检验原理2/1/20237:57PM2）十字丝横丝应垂直于仪器的检验方法：

整平仪器，用横丝的一端瞄准墙上的一固定点，转动水平微动螺旋，观察点子是否离开横丝。

2/1/20237:57PM2/1/20237:57PM校正方法如图2-23。需旋下目镜端的十字丝环外罩，用螺丝刀松开十字丝环的四个固定螺丝，按中丝倾斜的反方向小心地转动十字丝环，直至中丝水平。

2/1/20237:57PMi

角误差SiXaABX=Stani2/1/20237:57PM3）水准管轴平行于视准轴检验方法2/1/20237:57PM①在平坦的地面上选择相距80米的A、B两点，放置尺垫，定出A、B的中点O。

将水准仪安置在O点，在A、B两点竖立水准尺，读数a1、b1。则

hAB=(a1－Δ1)－(b1－Δ1)=a1－b1，

变动仪高观测两次。

②将水准仪搬到靠近B点处（3～5米）整平仪器观测，读数分别是a2、b2，则高差hAB’=a2－b2，变动仪高观测两次。若hAB=hAB

’，则表明水准管轴平行于视准轴。否则需要校正。

i大于20秒需要校正。

2/1/20237:57PM校正方法水准仪不动，A尺上的正确读数是a2‘=b2＋hAB=b2＋(a1－b1)，瞄准A尺，转动微倾螺旋使十字丝中丝对准a2’，此时符合气泡不再居中，用校正针拨动水准管的上下两个校正螺丝，使符合气泡居中。

当a2>a2'时，视线向上倾斜，a2<a2'，视线向下倾斜。

2/1/20237:57PM

2/1/20237:57PM2.5水准测量误差分析及注意事项2.5.1仪器误差I角误差2.5.2观测误差精平调焦估读水准尺立尺不垂直的误差2.5.3外界环境的影响仪器与尺子升沉的误差

大气折光影响

日照风力

2/1/20237:57PM2.5水准测量误差分析

及注意事项2/1/20237:57PM水准测量误差包括：

仪器误差

观测误差

外界环境影响2.5.1仪器误差1）仪器校正后的残余误差水准管轴不完全平行于视准轴的误差（又称i角残余误差）。2）水准尺误差水准尺刻划不准确，尺长变化、弯曲等。水准尺的零点位置2/1/20237:57PM2.5.2观测误差

1）水准尺读数误差在水准尺上估读毫米数的误差，与人眼的分辨能力、望远镜的放大倍率以及视线长度有关，通常按下式计算：

2/1/20237:57PM2）管水准气泡居中误差2/1/20237:57PM水准尺读数产生的误差按下式计算3）水准尺倾斜的误差4）

4）视差影响2.5.3外界条件的影响1）水准仪与尺垫下沉误差2）地球曲率和大气折光的影响3）温度的影响2/1/20237:57PM2.5.4水准测量注意事项2/1/20237:57PM

（一）观测：

⒈观测前应认真按要求检验水准仪和水准尺；

⒉仪器应安置在土质坚实处，并踩实三角架；

⒊前后视距应尽可能相等；

⒋每次读数前要消除视差，只有当符合水准气泡居中后才能读数；

⒌注意对仪器的保护，做到“人不离仪器”；

⒍只有当一测站记录计算合格后才能搬站，搬站时先检查仪器连接螺旋是否固紧，一手托住仪器，一手握住脚架稳步前进。

（二）记录：

⒈认真记录，边记边回报数字，准确无误的记入记录手簿相应栏中，严禁伪造和传抄；

⒉字体要端正、清楚、不准连环涂改，不准用橡皮擦，如按规定可以改正时，应在原数字上划线后再在上方重写；

⒊每站应当场计算，检查符合要求后，才能通知观测者搬站。

（三）扶尺：

⒈扶尺人员认真竖立水准尺；

⒉转点应选择土质坚实处，并踩实尺垫；

⒊水准仪搬站时，应注意保护好原前视点尺垫位置不移动。

2.6自动安平水准仪2/1/20237:57PM1—物镜；2—物镜调焦螺旋；3—瞄准器；4—目镜调焦螺旋；5—目镜；6—圆水准器；7—圆水准器校正螺丝；8—圆水准器反光镜；9—微动螺旋；10—补偿器检测按钮；11—水平度盘；12—脚螺旋2/1/20237:57PM如图2-27所示,当视准轴水平时在水准尺读数为p.当视线倾斜一微小的角度a，此时读数为q,为了补偿这段偏距,可在十字丝之前d处的光路上,安置一个光学补偿器,水平光线经过补偿器偏转一角β,仍旧成像于十字丝中心,由于β的值很小,若满足下列条件：

f·a=d·β

则达到补偿的目的.我国生产的DSZ3型自动安平水准轴就是根据这一原理设计制造的。

2/1/20237:57PM2/1/20237:57PM2.7精密水准仪简介

2/1/20237:57PM2/1/20237:57PM精密水准仪常用于国家一、二等水准测量，以及大型工程建筑物施工测量和建筑物的沉降观测等。图2-29为国产DS1

型精密水准仪，其望远镜放大率为40倍，水准管分划值为10“/2mm，转动水准仪测微螺旋可以使水平视线在5mm范围内作平行移动，测微器的分划值为0.05mm,共有100格。望远镜目镜视场中见到的水准尺影像如图2-29,视场左侧为水准管气泡的影像,目镜右下方为测微器读数显微镜。作业时,先转动微倾螺旋视符合气泡居中，再转动测微螺旋用契型丝精确地夹住水准尺上某一分划，如图2-30视场中，读出水准尺上整分划读数为197（197cm）然后从测微器读数显微镜中读出尾数值为152（0.152cm）其末位2为估读数（即0.02mm），全部读数为197.152cm。由于国产DS1型水准仪配套的是5mm分划的水准尺，为了便于读数，尺上注字和观测时的读数均比实际扩大一倍，因此实际读数为197.152÷2＝98.576＝0.98576m。

2/1/20237:57PM数字水准仪简介

基本结构：光学和机械部件水准尺处理图象信号原理的概念

理论基础：相关法(徕卡NA3002/3003)

几何法(蔡司DiNi10/20)

相位法(拓普康DL-101C/102C)

信号相关（距离和视线高）粗相关精相关

2/1/20237:57PM相关法

将测量信号与事先已存储好的代表水准标尺伪随机码的参考信号进行比较

探测器----电荷藕合器件

CCD(ChargeCoupledDevice)

CCD----是由按照一定规律排列的MOS(金属--氧化物--半导体)电容器阵列组成的移位寄存器2/1/20237:57PM2/1/20237:57PM几何法利用中丝上下各15