第四章 水准测量

测量学

第3章水准测量2/1/20231西南科技大学环资学院测量工程系第3章水准测量

§3.1

水准测量原理

§3.2

水准仪及其使用

§3.3

自动安平水准仪及数字水准仪

§3.4

水准测量方法

§3.5

微倾式水准仪的检验与校正

§3.6

水准测量的误差分析及注意事项

2/1/2023

2西南科技大学第3章水准测量测量三项基本工作之一：高程测量高程测量：测量地面上各点高程的工作高程测量有下列几种方法：

1.几何水准测量——是高程测量最主要的方法

2.三角高程测量

3.物理高程测量包括:气压高程测量、液体静力水准测量

4.GPS高程测量5.摄影高程测量2/1/2023

3西南科技大学主要内容：

水准测量原理、水准仪的构造及使用、水准测量的施测方法、仪器的检验与校正。主要目的：

使学生了解水准测量原理、测量工具，掌握地面点位高程测量过程，从而精确求出地面点高程。重点内容：

水准测量原理、施测方法、成果计算。第3章水准测量2/1/2023

4西南科技大学3.4.高程系统、等级高程系统

我国国家高程系统：黄海高程系

1956年黄海高程系(水准原点H=72.289米）

我国国家高程基准：

1985年国家高程基准(水准原点H=72.260米)

地方高程系统

上海：吴淞高程系2/1/2023

5西南科技大学水准测量原点：直接由平均海水面测得高程的水准点2/1/2023

6西南科技大学水准点及其等级l

水准点（BenchMark），通过水准测量建立的高程控制点，工程上常用BM来标记。l

水准点的等级及埋设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。w

墙上水准点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）2/1/2023

7西南科技大学或大铁钉打入地面，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。

l

水准点的位置：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，应绘出水准点的点之记。图2-12/1/2023

8西南科技大学

§

3.1水准测量原理

原理：利用水准仪提供的一条水平视线，借助水准尺来测定地面两点间的高差，从而由已知点的高程和测得的高差，求出待定点的高程。

1.高差法:hAB=后视读数—前视读数，即：待定点B点的高程：2.仪高法(视线高法):2/1/2023

9西南科技大学水准测量术语：如图2-2所示：

A—后视点、a—后视读数，

B—前视点、

b—前视读数高差=后视读数—前视读数

※观测者站在仪器处，面向前进方向，前面所立尺为前视，背后所立尺为后视。

高差的符号：

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：

hAB=－hBA

图2-22/1/2023

10西南科技大学连续水准测量：

在两点间连续地多次安置仪器所进行的水准测量。

图2-3

在图2-3中：

测站：安置仪器的点（在图2-3中Ⅰ、Ⅱ…）

转点：(TurningPoint)常简写为：TP，是传递高程的点(1、2…)。图2-32/1/2023

11西南科技大学

§

3.2水准仪及其使用

水准测量所使用的仪器为水准仪，所使用的工具为水准尺和尺垫。水准仪按其精度划分为四个等级：精密水准仪DS05、DS1；普通水准仪DS3、DS10

D—大地测量；S—水准仪；后面的数字代表仪器的测量精度（每公里往返测高差中数的中误差，即精度）。水准仪按其构造可分为四种：微倾式水准仪、自动安平水准仪、电子水准仪和数字水准仪以前，普通工程测量中最常用的水准仪是：

DS3微倾式水准仪（或DS3自动安平水准仪）2/1/2023

12西南科技大学一、DS3微倾式水准仪及其使用DS3微倾式水准仪的构造作用：为测量高差提供一条水平视线组成：望远镜、水准器、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

2/1/2023

13西南科技大学(1)望远镜

由物镜、目镜、调焦透镜和十字丝分划板组成C

C视准轴CC：物镜光心与十字丝交点的连线视准轴在测量时必须保持水平，也就是水平视线！2/1/2023

14西南科技大学（2）水准器

水准器分为圆水准器和管水准器两种。

管水准器—用来指示视准轴是否水平

0点2mm管水准器又称为长水准管水准管分划值：是水准管表面2mm圆弧所对应的圆心角水准管轴LL：过水准管零点所作圆弧面的纵切线2/1/2023

15西南科技大学

2mm圆水准器—用来指示仪器竖轴是否竖直

圆水准器分划值：是圆水准器表面2mm圆弧所对应的圆心角

DS3水准仪水准器分划值通常为：长水准管圆水准器圆水准器轴：过圆水准器零点所作圆球面的法线2/1/2023

16西南科技大学DS3水准仪

常采用符合水准管系统

——目的是提高水准管气泡居中的精度

符合气泡符合尚未符合符合气泡符合，水准管轴与视线水平。微倾螺旋2/1/2023

17西南科技大学（3）基座基座通过连接螺旋与三脚架相连基座用于支承水准仪上部，水准仪旋转轴插入基座轴套可自由旋转基座上的三个脚螺旋用于调节圆水准气泡仪器竖轴VV：就是水准仪的旋转轴望远镜水准器基座三脚架VV2/1/2023

18西南科技大学CCLLVVL'L'水准仪的主要构造特点水准仪的主要轴线：

①视准轴CC②水准管轴LL③圆水准器轴④仪器竖轴VV必须满足的几何条件：

①∥VV②十字丝横丝⊥VV

③LL∥CC2/1/2023

19西南科技大学2.水准尺和尺垫

（1）水准尺有单面尺、双面尺、塔尺三种

（2）标准水准尺为一对双面尺，

其中:A尺和B尺黑面0~3m;A尺红面4.687~7.687m,B尺红面4.787~7.787m。

（3）尺垫半球形顶部用来竖立水准尺，并标志转点位置。2/1/2023

20西南科技大学3.水准仪的使用

为测定A、B两点的高差，首先将水准仪安置在A、B两点之间（一般取中间位置），然后按以下四个步骤进行操作：（1）粗平（粗略整平）

——目的是使仪器竖轴铅直

调节三个脚螺旋使圆水准器气泡居中，气泡移动的方向始终与左手大拇指的运动方向一致。2/1/2023

21西南科技大学（2）瞄准（瞄准水准尺）

首先转动目镜调焦螺旋使十字丝清晰，转动望远镜瞄准水准尺，再转动物镜调焦螺旋使目标清晰。注意消除视差！

什么是视差？产生的原因？如何消除？2/1/2023

22西南科技大学

※

视差：观测者的眼睛在目镜端上下移动时，物像与十字丝间有相对运动的现象，叫十字丝视差，简称视差。

※

产生视差的原因及消除的方法：l产生视差的原因:尺像与十字丝分划板不重合。

l消除的方法：重新调焦（物镜）

图2-152/1/2023

23西南科技大学（3）精平（精确整平）

在每次读数之前，都应注意符合水准气泡观测窗，转动微倾螺旋使水准管气泡居中，即符合水准器的两端气泡影像对齐，只有当气泡已经稳定不动而又居中的时候，水准管轴水平，视准轴亦水平，即提供了一条水平视线。

微倾螺旋2/1/2023

24西南科技大学（4）读数（精确整平）

仪器精确整平后，即可用十字丝横丝（即中丝）在水准尺上读数。

读数按由大到小的方向，读出米、分米、厘米、并仔细估读毫米数。

读数记录一般均不加小数点，读记四位数，以毫米为单位。黑面读数

a=1274（mm）红面读数

b=5958（mm）2/1/2023

25西南科技大学

bc瞄准与读数水准测量的瞄准与读数acb

a0722623915372/1/2023

26西南科技大学精密水准仪（DS05、DS1）主要用于国家一、二等水准测量(thefirstandsecondorderleveling)和高精度的工程测量中；例如建构筑物的沉降观测，大型桥梁工程的施工测量和大型精密设备安装的水平基准测量等。二、精密水准仪和精密水准尺§

3.2水准仪及其使用2/1/2023

27西南科技大学1.精密水准仪的特点1)望远镜的放大倍数越大，分辨率越高，如规范要求DS1不小于38倍，DS05不小于40倍；2)管水准器分划值为10″/2mm，精平精度高；3)望远镜的物镜有效孔径大，亮度好；4)望远镜外表材料一般采用受温度变化小的因瓦合金钢，以减小环境温度变化的影响；5)采用平板玻璃测微器读数，读数误差小；6)配备精密水准尺。2/1/2023

28西南科技大学2.精密水准尺(因瓦水准尺)精密水准尺：是在木质尺身的凹槽内，引张一根因瓦合金钢带，其中零点端固定在尺身上，另一端用弹簧以一定的拉力将其引张在尺身上，以使因瓦合金钢带不受尺身伸缩变形的影响。长度分划在因瓦合金钢带上，数字注记在木质尺身上，精密水准尺的分划值分为基辅分划（10mm）和奇偶分划（5mm）两种。基辅分划差为：3.01550m2/1/2023

29西南科技大学3.N3精密水准仪及其读数原理下图就是新N3微倾式精密水准仪，其每km往返测高差中数的中误差为±0.3mm。为了提高读数精度，精密水准仪上设有平行玻璃板测微器。2/1/2023

30西南科技大学精密水准仪、水准尺WILDN3、精密水准尺WILDN3精密自动安平水准仪精密水准尺2/1/2023

31西南科技大学测微尺的读数通过光路成像在测微尺读数窗内。

2/1/2023

32西南科技大学2/1/2023

33西南科技大学2/1/2023

34西南科技大学旋转N3的平行玻璃板可以产生的最大视线平移量为10mm，它对应测微尺上的100个分格。

测微尺上1个分格等于0.1mm，如在测微尺上估读到0.1分格，则可以估读到0.01mm。

将标尺上的读数加上测微尺上的读数就等于标尺的实际读数。如下图的读数为148+0.655=148.655cm=1.48655m。

测微尺的读数2/1/2023

35西南科技大学精密水准仪的使用及读数方法精密水准仪的操作方法与DS3水准仪基本相同，只是在读数方法上有所差异。读数时，用微倾螺旋使目镜视场左边的符合水准气泡的两个半像吻合后，仪器即已精确整平。这时望远镜十字丝横丝往往不恰好对准水准尺上的某一分划线，需转动测微螺旋调整视线上下移动，使十字丝的楔形丝精确夹住水准尺上一个整分划线，再在读数显微镜内读出厘米以下的读数。2/1/2023

36西南科技大学精密水准仪读数图读数：197150测微器读数窗水准器视窗楔型丝2/1/2023

37西南科技大学

自动安平水准仪不需要水准管和微倾螺旋，只有一个圆水准器，安置仪器时，只要使圆水准器的气泡居中后，借助一种“补偿器”的特别装置，使视线自动处于水平状态。自动安平水准仪正面

§

3.3自动安平水准仪及数字水准仪

一、自动安平水准仪2/1/2023

38西南科技大学自动安平水准仪反面自动安平水准仪后面自动安平水准仪反面自动安平水准仪正面2/1/2023

39西南科技大学自动安平水准仪安平的工作原理2/1/2023

40西南科技大学二、数字水准仪望远镜基座—脚螺旋自动安平补偿器电子水准仪调焦螺旋制动、微动螺旋调焦发送器：计算概略视距值；补偿监视器：监测安平补偿器的工作状态分光镜：将由物镜计入的光分为可见光和红外光行阵探测器：识别水准尺上的条码，进行读数（电子水准仪）2/1/2023

41西南科技大学二、数字水准仪2/1/2023

42西南科技大学下图为采用相关法的徕卡NA3003

数字水准仪的机械光学结构图2/1/2023

43西南科技大学二、电子水准仪的特点及应用特点：读数客观.不存在误读、误记问题,没有人为读数误差.精度高。速度快。测量时间与传统仪器相比可以节省1/3左右。效率高。可实现内外业一体化。应用前景：快速水准测量，其工作效率可提高30％～50％；自动沉降监测机器、转台等的精密工业测量；仪器与计算机相连，可实现实时、自动的连续高程测量；标准测量、地形测量、线路测量及施工放样等。2/1/2023

44西南科技大学

§

3.4水准测量方法

一、水准测量的外业实施1.水准点

——事先埋设标志在地面上，用水准测量方法建立的高程控制点(BenchMark),常以BM表示。

水准点分为永久性和临时性两种，其顶部通常为凸起的半球面,用于放置水准尺。

2/1/2023

45西南科技大学2.待定点高程的测量和计算检核已知HA，求高程HB，中间临时放置标尺的过度点1，2….称为转点,起高程传递作用,常用TP(TurningPoint)表示，实测时转点上应使用尺垫。2/1/2023

46西南科技大学每测站高差：（后视读数-前视读数）各测站高差之和：待定点B点高程：2.待定点高程的测量和计算检核2/1/2023

47西南科技大学测段高差的观测1.测段:二个水准点之间构成的水准路线。2.测站的搬设：测段多测站连续观测，水准仪、标尺按前进方向逐一搬站，方法：(1)一测站检核无误，记录员发"搬站"口令；(2)观测员、扶尺员按口令搬站：①前视尺扶尺员不离原立尺点，确保尺垫不变动;新设站的后视尺。②观测员将水准仪搬到下一测站适当位置，距离适当。③后视尺扶尺员在新设站的位置。新设站的前视尺。2/1/2023

48西南科技大学测段的高差计算：1)概念：往测，前进方向从A到B的逐站水准测量；

返测，前进方向从B到A的逐站水准测量。2)测段高差计算：(1)往返测高差计算：

h往=hi往。检核：hi往=ai往-bi往。

h返=hi返。检核：hi返=ai返-bi返。(2)测段高差计算：Δh=h往+h返2/1/2023

49西南科技大学普通水准测量记录表0.7182.20950.5831.2681.425ZD1∑a–∑b=5.358–3.867=1.491∑h=2.209–0.718=1.491HB–

HA=51.491–50.000=1.491HB–

HA=∑h=∑a–

∑b(计算无误)计算检核3.8675.358Σ51.4910.346B50.6181.5811.219ZD351.3360.6720.863ZD2HA=50.000m50.0000.5830.7530.8731.851A–前视+后视备注高程（m）高差标尺读数（m）测点0.7182/1/2023

50西南科技大学3.测站检核为保证每一测站的高差正确，或在误差允许范围之内，必须进行测站检核。测站检核有双仪高法和双面尺法（1）双面尺法：黑面读数高差：红面读数高差：红黑面高差之差：最后高差中数：（2）双仪高法：改变仪器高度10cm以上，测出两次高差，进行检核。2/1/2023

51西南科技大学（一）、两次仪器高法已知HA，求HBa1b1a2b2h1=a1-b1h2=a2-b22/1/2023

52西南科技大学水准测量记录（两次仪器法）2/1/2023

53西南科技大学（二）、双面尺法已知HA，求HBa1b1a2b2h1=a1-b1h2=a2-b22/1/2023

54西南科技大学双面尺法水准测量观测记录表2/1/2023

55西南科技大学双仪高法水准测量观测记录表2/1/2023

56西南科技大学§2-4水准测量的方法图2-21二、水准路线的布设形式

l

附合水准路线（a）l

闭合水准路线（b）l

支水准路线（c）l

水准网（d、e）水准路线:水准测量所经过的路线。

图2-212/1/2023

57西南科技大学二、水准路线测量的成果检核1.闭合水准路线从某已知点BMA出发,经待定点1,2,3,4;再回到A点。高差理论值：⊗

高差闭合差：2.附合水准路线从已知点BMA出发到另一已知点B,

高差理论值：高差闭合差：AB2h1h312/1/2023

58西南科技大学二、水准路线测量的成果检核3.结点水准网（1）独立水准网⊗（2）单结点附合水准网4.支水准路线从已知点BMA出发到待定点B

⊗⊗⊗2/1/2023

59西南科技大学三、水准测量的内业计算

按一定的原则将计算出的水准线路高差闭合差进行分配，确保各测段（或各测站）高差经改正后严格满足检核条件。等外水准测量高差闭合差容许误差：山地：平地：国家四等水准测量高差闭合差容许误差：山地：平地：2/1/2023

60西南科技大学

水准测量的内业计算步骤（附合、闭合水准路线）

h21）计算闭合差2）判断闭合差是否超限3）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6）计算各点的高程值4）检查闭合差是否分配完AB2附合水准路线h1h312/1/2023

61西南科技大学例：附合水准测量内业计算2/1/2023

62西南科技大学测站观测的限差控制

“伴随观测，逐一检核，随时控制，逐步放行”。伴随观测，逐一检核：观测开始就接受检核，不能观测完再检核。随时控制，逐步放行：检核合格才容许下一步的观测工作。2/1/2023

63西南科技大学普通水准测量记录计算表-0.016-0.014-0.119B56.9020964575415636348Bfh=

∑h=–0.016m=–16mm检核BMA55.35207725560BMAE55.2432024671208765566ED56.3322100688609325720DC57.0791387607613506035CHA=55.352m55.35225127200BMA平均高差高差前视后视备注高程（m）高差标尺读数（m）测点Σ7.23330.8697.24730.988+1.548+1.446+0.176+0.272-0.750-0.851-1.092-0.992+0.104+0.006+3+1.547+3+0.174+3-0.750+3-1.092+4+0.1052/1/2023

64西南科技大学表2-3附合水准路线成果计算(例：填表)测段点号路线长度（km）测站数实测高差（m）改正数（mm）改正后高差（m）高程（m）

1BMA2.3

+0.748

46.216BM1

21.2

-0.423

BM2

32.4

+0.298

BM3

42.1

-1.476

BMB45.331∑8.0

-0.853-32-0.885

辅助计算

图2-232/1/2023

65西南科技大学1.高差闭合差和限差的计算：（见表2-3的辅助计算）

2.高差闭合差的调整

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

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）计算各测段高差改正数:(表2-3中第6列）

或

2/1/2023

66西南科技大学

式中:vi————分配给第i测段高差的改正数；

Li，ni————第i测段路线的长度和测站数；

∑L，∑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2-2中v1=-（32/8）×2.3=-9mm…记于表中第6列相应行中。检核：-

9-

5-

10-

8=-

32mm（∑vi=-

fh

）

2）计算改正后高差（见

表2-3中第7列）

3、计算待定点高程（见表2-3中第8列）

2/1/2023

67西南科技大学表2-3附合水准路线成果计算(例图2-23)测段点号路线长度（km）测站数实测高差（m）改正数（mm）改正后高差（m）高程（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

-1.476-8-1.484BMB45.331∑8.0

-0.853-32-0.885

辅助计算2/1/2023

68西南科技大学§

3.5微倾式水准仪的检验与校正一、圆水准器的检验与校正检验目的是保证：圆水准器轴∥仪器VV二、十字丝的检验与校正检验目的是保证：十字丝横丝⊥仪器VV三、管水准器的检验与校正检验目的是保证：视准轴CC

∥水准管轴LL（水准仪的主条件）2/1/2023

69西南科技大学检校的时间：购进仪器之后长途运输之后项目开工之后出现问题之后检校目的：使仪器各种轴系关系处于正常状态。

水准仪的检验和校正

2/1/2023

70西南科技大学一、微倾式水准仪的检验和校正水准仪的主要轴、线：视准轴CC水准管轴LL仪器竖轴VV圆水准器轴LL十字丝横丝（中丝）轴线之间应满足的几何条件LL∥VV横丝⊥VVLL∥CC（最重要）图2-242/1/2023

71西南科技大学（一）圆水准器轴平行于仪器竖轴的检验和校正

目的使LL∥VV，圆水准器气泡居中时，竖轴位于铅垂位置。检验（1）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180°，若气泡仍居中，则LL∥VV，若气泡偏离，则需进行校正。2/1/2023

72西南科技大学校正

先用脚螺旋使气泡向中央方向移动偏离量的一半；稍松中间的固定螺丝（有的仪器无此螺丝）；再用校正针拨动圆水准器的三个校正螺丝使气泡居中。重复上述的检验和校正，使仪器上部旋转到任何位置气泡都能居中为止。最后应注意旋紧固定螺丝。图2-252/1/2023

73西南科技大学（二）十字丝横丝垂直于仪器竖轴的检验和校正目的

使横丝⊥VV，当仪器粗略整平后，横丝基本水平，用横丝上任意位置所得读数均相同。检验水准仪整平后，先用十字丝横丝的一端切准一个点状目标P，若P点始终在横丝上移动，说明横丝已与竖轴垂直；若P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。图2-272/1/2023

74西南科技大学校正

打开十字丝分划板的护罩，可见到三个或四个分划板的固定螺丝松开这些固定螺丝用手转动十字丝分划板座，使横丝的另一端与目标相切。反复试验使横丝的两端都能与目标相切，则校正完成。最后旋紧所有固定螺丝。

图2-282/1/2023

75西南科技大学（三）i角误差的检验和校正

l

i角：水准管轴和视准轴在垂直面上的投影的夹角。

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LL∥CC，两轴在水平面和垂直面的投影都应平行。

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。2/1/2023

76西南科技大学

图2-29

a2

a2´

a12/1/2023

77西南科技大学检验方法：（图2-29）

l

在平坦之地选相距60～80m的A、B两点，在两点打入木桩；

l

水准仪置于

I点（A、B两点的中点），用双仪高法测得A

B两点的高差h1=a1-b1l

把将仪器搬至

II点（距B点略大于2米），测得A、B两点高差h2=a2-b2l

如果h2=h1，说明水准管轴与视准轴平行，即i=0。如果h2≠h1则说明存在i角误差：式中Δ=h2-h1=a2-a2´两点所测高差之差；

DAB——A、B两点间的距离；

ρ″——206265″。当Δ或i角为正时，视线向上倾斜，反之向下倾斜。对于DS3水准仪，要求i角不大于20，否则应进行校正。

a2

a2´

a12/1/2023

78西南科技大学l

如果h2=h1，说明水准管轴与视准轴平行，即i=0。如果h2≠h1则说明存在i角误差：式中Δ=h2-h1=a2-a2´两点所测高差之差；

DAB——A、B两点间的距离；

ρ″——206265″。当Δ或i角为正时，视线向上倾斜，反之向下倾斜。对于DS3水准仪，要求i角不大于20，否则应进行校正。

a2

a2´

a12/1/2023

79西南科技大学仪器在II处，用微倾螺旋使远点A的读数从a2改变到a2′=b2+h1。此时视准轴处于水平位置，但水准管也因随之变动而气泡不再符合。用校正针拨动水准管一端的校正螺丝使气泡符合，(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，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。以上检验校正要反复进行，直到i角小于20″为止。校正方法（图2-29）2/1/2023

80西南科技大学图2-30用校正针拨动水准管一端的校正螺丝使气泡符合，(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，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。以上检验校正要反复进行，直到i角小于20″为止。2/1/2023

81西南科技大学（四）水准管轴和视准轴交叉误差的检验和校正1、检验方法：①将水准仪安置在距标尺50m处，并使其一脚螺旋位于望远镜至标尺的视准面内。②将仪器整平，并用倾斜螺旋使气泡精密符合，按中丝（或楔形丝）在标尺上读书a。然后将脚螺旋1升高两周，脚螺旋2下降2周使读书a保持不变。此时仪器向一侧偏斜，注意气泡偏移情况。③接着，将脚螺旋1下降四周，脚螺旋2上升四周，保持读书a仍不变。此时，仪器向另外一侧偏斜，再次观察气泡偏移情况。④对于②、③两种情况，若气泡两端符合或同向偏移相同距离，则无交向误差；若气泡两端异向偏离，且距离大于2mm时，须校正。2/1/2023

82西南科技大学2、校正：将水准器一侧的校正螺丝放松，另一侧校正螺丝拧紧，使水准器左右移动，至气泡两端符合为止。2/1/2023

83西南科技大学（四）水准管轴和视准轴交叉误差的检验和校正由于交叉误差的影响较小，所以一般工程水准测量中可不进行此项检验。对于精密水准测量，则应进行交叉误差的检验。如果需要进行这项检验时，应安排在i角检验校正之前进行。因为这两项检校互相有影响，但i角的检校最为重要，应在最后进行。2/1/2023

84西南科技大学二、自动安平水准仪的检验和校正自动安平水准仪应满足的条件圆水准器轴平行仪器的竖轴；十字丝横丝垂直竖轴；水准仪在补偿范围内，应能起到补偿作用；视准轴经过补偿后应与水平线一致。2/1/2023

85西南科技大学2、自动安平水准仪的检验和校正前两项的检校

与微倾式水准仪的检校方法完全相同。第三项（补偿器）的检验

离水准仪约50m处竖立水准尺，仪器安置成如下位置：即使其中两个脚螺旋的连线垂直于仪器到水准尺连线的方向；用圆水准器整平仪器，读取水准尺上读数；四种情况（竖轴向前、后、左、右倾斜）下读数：旋转视线方向上的第三个脚螺旋，让气泡中心偏离圆水准器零点少许，使竖轴向前稍倾斜；然后再次旋转这个脚螺旋，使气泡中心向相反方向重新整平仪器，用位于垂直于视线方向的两个脚螺旋，先后使仪器向左右两侧倾斜2/1/2023

86西南科技大学仪器竖轴向前后左右倾斜时所得读数与仪器整平时所得读数之差不超过2mm，则可认为补偿器工作正常，否则应检查原因或送工厂修理。第四项（视准轴经过补偿后应与水平线一致）的检校若视准轴经补偿后不能与水平线一致，则也构成i角，产生读数误差。检验方法与微倾式水准仪i角的检验方法相同校正

校正十字丝。拨十字丝的校正螺丝，使A点的读数从a2改变到a2′。对于DS3水准仪也应使i角不大于20″2/1/2023

87西南科技大学§

3.6水准测量误差分析及注意事项一、仪器误差

1.仪器校正后的残余误差

2.水准尺误差(包含:刻划、变形和零点误差等）二、观测误差

1.读数误差2.视差影响3.水准管气泡居中误差三、外界条件的影响

1.仪器下沉和尺垫下沉误差2.地球曲率和大气折光的影响3.温度的影响2/1/2023

88西南科技大学一、仪器误差

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

在测量中，保持前视和后视的距离相等，可消除该项误差。

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

水准尺的误差

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

刻划误差：刻划不准确引起的误差，可施加改正数消除。

l零点误差：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。2/1/2023

89西南科技大学

望远镜的视准轴与水准管的水准轴不平行i角对读数的影响向上倾斜i

角的符号为正2/1/2023

90西南科技大学

望远镜的视准轴与水准管的水准轴不平行i角对高差的影响向上倾斜i

角的符号为正2/1/2023

91西南科技大学二、观测误差气泡居中的误差 气泡居中的精度即水准管的灵敏度，它主要决定于水准管的分划值。为了减小气泡居中误差的影响，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。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线的长度有关。视差影响水准尺倾斜误差水准尺倾斜会使读数增大：装有水准器的水准尺、摇尺法可消除。2/1/2023

92西南科技大学三、外界条件的影响仪器下沉和水准尺下沉仪器下沉：“后、前、前、后”的观测程序，可减弱其影响。水准尺下沉：“往返测”可以减弱水准尺下沉的影响。气候的影响温度的变化引起大气折光变化造成尺像跳动；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。2/1/2023

93西南科技大学

地球曲率的影响

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曲率引起的误差“p”。

P=D2(2R)

大气折光的影响

在一般大气情况下，大气折光误差“”是地球曲率误差“p”的1/7;=D2(14R)地球曲率与大气折光的共同影响：

f=p-=0.43D2R

若前后视距相等,该误差可在计算高差时自行消除。3、地球曲率和大气折光的影响(图2-34)2/1/2023

94西南科技大学图2-34地球曲率的影响P=D2(2R)；大气折光=D2(14R)

地球曲率与大气折光的共同影响：

f=p-=0.43D2R2/1/2023

95西南科技大学地球曲率和大气折光的影响

1）视线高出地面0.3m，2）选择合适的天气（阴天、晚上、无风等）