第二章水准测量

第二章水准测量工程测量水准测量的仪器及工具2水准仪的使用3水准测量原理1第二章水准测量水准测量的实施4微倾式水准仪的检验与校正6水准测量的误差及注意事项7水准测量的内业处理5自动安平水准仪8精密水准仪与电子水准仪9第一节水准测量原理图2-1水准测量原理hAB=a-b(2-1)HB=HA+Hab=HA+(a-b)(2-2)第一节水准测量原理仪器的视线高程：Hi=HA+a待定点的高程：HB=Hi–b=HA+a–b（2-3）图2-2视线高法水准测量第一节水准测量原理hAB=h1+h2+h3…hn==-(2-4)

（2-5）图2-3连续水准测量第二节水准测量的仪器及工具12DS3型微倾式水准仪的构造水准尺和尺垫第二节水准测量的仪器及工具表2-1水准仪分级及主要用途一、DS3型微倾式水准仪的构造工程测量中一般常使用DS3级水准仪其外形及各部件名称如图2-4所示，主要由望远镜、水准器、基座三大部分组成。图2-4DS3型水准仪一、DS3型微倾式水准仪的构造1．望远镜图2-5望远镜的构造1－物镜；2－目镜；3－物镜调焦透镜；4－十字丝分划板；5－物镜调焦螺旋；6－目镜调焦螺旋

一、DS3型微倾式水准仪的构造（2-6）

图2-6望远镜的成像原理一、DS3型微倾式水准仪的构造2．水准器(1)管水准器(2)圆水准器图2-7管水准器的构造与分划值一、DS3型微倾式水准仪的构造

τ=2mm·ρ

（2-7）图2-8符合水准器棱镜系统一、DS3型微倾式水准仪的构造图2-9圆水准器构造图2-10水准尺一、DS3型微倾式水准仪的构造3．基座基座由轴座、脚螺旋和连接板组成。仪器上部结构通过竖轴插入轴座中，由轴座支承，用三个脚螺旋与连接板连接。整个仪器用中心连接螺旋固定在三脚架上。二、水准尺和尺垫水准尺又称标尺是水准测量的主要工具，在水准测量作业时与水准仪配合使用，缺一不可。图2-11尺垫第三节水准仪的使用1．安置水准仪2.粗略整平3．瞄准水准尺4．精平与读数图2-12圆水准气泡整平图2-13视差现象第三节水准仪的使用图2-14精平后读数第四节水准测量的实施12水准点及其埋设水准路线3水准测量外业的实施一、水准点及其埋设为了统一全国的高程系统，国家有关专业测绘部门在全国各地埋设了许多固定的高程控制点，并根据1985年确定的黄海高程系——青岛水准原点，采用水准测量的方法测定其高程，这些点称为水准点（BenchMark）,简记BM。水准测量通常是从水准点引测其它点的高程。水准点有永久性和临时性两种。水准点的位置应选在土质坚硬、便于长期保存和使用方便的地点。一、水准点及其埋设图2-15永久性水准点一、水准点及其埋设图2-16临时性水准点二、水准路线1．闭合水准路线2．附合水准路线3．支水准路线图2-17水准路线的布设三、水准测量外业的实施1．一般要求作业前应选择适当的仪器、水准标尺，并对其进行检验和校正。三、四等水准测量和图根控制测量用DS3型仪器和双面尺，等外水准配单面尺。一般性水准测量采用单程观测，作为首级控制或支水准路线测量必须进行往返测量。等级水准测量的视距长度、路线长度等必须符合规范要求。测量时应尽可能采用中间法，即仪器安置在距离前、后视尺大致相等的位置。三、水准测量外业的实施2．实施过程（一个测站为例）图2-18水准测量外业实施三、水准测量外业的实施表2-2水准测量手簿日期：

2010年9月20日

天气：

晴

小组：第2小组仪器：

DS3观测者：

张宁

记录者：

王小明

单位（m）测站测点水准尺读数高差

高程

备注后视读数a前视读数b1BMA2.036+0.48948.145

TP.11.5472TP.11.743+0.307

TP.21.4363TP.21.676+0.642

TP.31.0344TP.31.244-0.52149.062

B1.765

+0.917

计算检核

6.699-5.782=0.917m0.917m0.917m三、水准测量外业的实施3．水准测量检核（1）测站检核

′″≤（2-7）

100mm≤（2-8）（2）计算检核（3）成果检核

（2-9）

≤

（2-10）二、水准路线三等水准测量：平地=±12mm；山地=±4mm（2-11）四等水准测量：平地=±20mm；山地=±6mm（2-12）图根水准测量：平地=±40mm；山地=±12mm（2-13）第五节水准测量的内业处理1．高差闭合差的计算（1）闭合水准路线

（2-14）（2）附合水准路线（2-15）（2-16）（3）支线水准路线

=0（2-17）（2-18）第五节水准测量的内业处理2．改正数v的计算（高差闭合差的调整）（2-19）

（2-20）3．改正后高差的计算

′（2-21）第五节水准测量的内业处理4．高程的计算′（2-22）图2-19附合水准路线第五节水准测量的内业处理表2-3附合水准路线测量成果内业计算

测点测站数实测高差(m)高差改正数(m)改正后的高差(m)高程(m)备注BMA

42.365

山地等外水准测量6-2.515-0.011-2.526139.8396-3.227-0.011-3.238236.6014+1.378-0.008+1.370337.9718-5.447-0.015-5.462BMB32.50924-9.8110.045-9.856辅助计算第六节微倾式水准仪的检验与校正12圆水准器轴平行仪器竖轴的检验校正十字丝横丝垂直仪器竖轴的检验与校正3水准管轴平行视准轴的检验与校正第六节微倾式水准仪的检验与校正水准仪有以下主要轴线：视准轴、水准管轴、仪器竖轴和圆水准器轴，以及十字丝横丝，见图2—20。图2-20

水准仪的主要轴线一、圆水准器轴平行仪器竖轴的

检验校正(1)检验方法：图2—21

圆水准器检验校正原理一、圆水准器轴平行仪器竖轴的

检验校正(2)校正方法：图2-22

圆水准器校正螺钉图2-23

十字丝的校正二、十字丝横丝垂直仪器竖轴的

检验与校正(1)检验方法(2)校正方法

图2-24

十字丝的检验

三、水准管轴平行视准轴的

检验与校正(1)检验方法：

(2-23)

(2-24)图2—25

水准管轴平行视准轴的检验三、水准管轴平行视准轴的

检验与校正(2)校正方法：图2—26水准管的校正第七节水准测量的误差及注意事项12仪器误差观测误差3外界条件影响一、仪器误差(1)仪器校正后的残余误差例如水准仪的水准管轴与视准轴不平行，虽经过校正但仍然残存少量误差，因而使读数产生误差。(2)水准尺误差由于水准尺刻划不准确、尺长变化、弯曲等影响，都会影响水准测量的精度。二、观测误差(1)水准管气泡居中误差

(2-25)(2)读数误差

(2-26)(3)视差影响(4)水准尺倾斜误差三、外界条件影响(1)仪器下沉(2)尺垫下沉(3)地球曲率的影响

(2-27)(4)大气折光影响

(2-28)

(2-29)(5)温度的影响第八节自动安平水准仪12视线自动安平原理自动安平补偿器3自动安平水准仪的使用一、视线自动安平原理(2-30)图2-28自动安平原理二、自动安平补偿器

(2-31)图2-29DSZ3自动安平水准仪构造二、自动安平补偿器图2-30平面镜全反射原理图2-31补偿器工作原理三、自动安平水准仪的使用使用自动安平水准仪时，首先将圆水准器气泡居中，然后瞄准水准尺，等待2～4秒后，即可进行读数。有的自动安平水准仪配有一个补偿器检查按钮，每次读数前按一下该按钮，确认补偿器能正常作用再读数。第九节精密水准仪与电子水准仪12精密水准仪及水准尺电子水准仪一、精密水准仪及水准尺1．精密水准仪的结构特点（1）水准器具有较高的灵敏度。（2）望远镜具有良好的光学性能。（3）具有光学测微器装置。（4）视准轴与水准轴之间的联系相对稳定。一、精密水准仪及水准尺图图2-32精密水准仪一、精密水准仪及水准尺2．精密水准仪的构造原理图2—33

光学测微器构造与读数一、精密水准仪及水准尺精密水准仪必须配有精密水准尺。这种尺一般是在木质尺身的槽内，安有一根铟瓦合金带。带上标有刻划，数字注在木尺上。精密水准尺上的分划注记一般有两种形式：一种是尺身上刻有左右两排分划，右边为基本分划（0——300cm注记），左边为辅助分划(300——600cm注记)。另一种是尺身上两排均为基本划分，其最小分划为10mm，但彼此错开5mm。一、精密水准仪及水准尺4．精密水准仪的操作方法与读数图2-34精密水准尺图2-35精密水准尺读数二、电子水准仪图2-36DINI12电子水准仪及条码尺水平微动螺旋水平气泡电池锁扣键盘和显示面板PCMCIA卡插槽条码尺图例提

把对焦目镜、

二、电子水准仪1.电子水准仪的原理：图2-37DINI12电子水准仪的结构望远镜二、电子水准仪2.电子水准仪的特点（1)读数客观。（2)精度高。（3)速度快。（4)效率高。二、电子水准仪3.