第二章 水准测量

第二章水准测量徐卓揆公路工程学院2-1.水准测量原理2-2.水准测量的仪器和工具2-3.水准测量的实施及成果整理普通水准测量三、四等水准测量2-4.水准仪的检验与校正2-5.精密水准仪与自动安平水准仪2-6.水准测量的误差及注意事项引言高程测量测量地面上各点高程,

根据已知点高程，测定该点与未知点的高差，然后计算出未知点的高程的方法。方法可分为：水准测量精度高,用途广---主要方法三角高程测量气压高程测量2-1.水准测量原理水准测量原理

利用水准仪提供的“水平视线”，测量两点间高差，从而由已知点高程推算出未知点高程。大地水准面

hABA

BHAHB=HA+hAB水平视线水准尺水准尺ab前进方向A——后视点a——后视读数B——前视点b——前视读数1、A、B两点间高差2.B点的高程3.视线高程大地水准面AB后视前视前进方向HAHiHBabhab水准尺水准尺转点TP(turningpoint)的概念

若A、B两点间布设一些过渡点（转点）1、2、3…，将其分为n段，则用水准仪分别测得各段高差为h1，h2…hn，则有：hAB=h1+h2++hn

=(a1-b1)+(a2-b2)++(an-bn)=a-b2-2水准测量的仪器和工具水准仪水准尺和尺垫水准仪的使用2-2水准测量的仪器和工具

--水准仪望远镜用于观察水准尺并读取水准尺上读数水准器圆水准器（粗平）符合（管）水准器（精平）基座连接仪器和三脚架，基座上另有三个脚螺旋，一个圆水准器用于整平仪器。望远镜水准器2-2水准测量的仪器和工具

--水准仪竖轴视准轴水准管轴圆水准器轴水准尺木质—有双面尺和塔尺，一般是3m，也有5m铝合金—通常是塔尺结构，一般是3m铟刚尺—通常是单面尺，一般是3m或是2m双面尺的红面尺底刻划：一把为4687mm，另一把为4787mm。2-2水准测量的仪器和工具

--水准尺与尺垫尺垫放在转点上，以防水准尺下沉安置仪器粗略整平：使用脚螺旋使圆水准器气泡居中2-2水准测量的仪器和工具

--水准仪的使用

气泡移动方向与左手大拇指运动的方向一致

a123b312c312安置仪器粗略整平瞄准水准尺：使用粗瞄器瞄准水准尺，消除视差2-2水准测量的仪器和工具

--水准仪的使用视差：概念：眼睛在目镜端上下移动时，十字丝与目标像有相对运动。产生原因：目标像平面与十字丝平面不重合。消除方法：反复交替调节目镜和物镜对光螺旋。安置仪器粗略整平瞄准水准尺精平：微调微倾螺旋使水准管气泡居中2-2水准测量的仪器和工具

--水准仪的使用安置仪器粗略整平瞄准水准尺精平精平读数：用十字丝横丝读取水准尺上刻度读数，读四位。2-2水准测量的仪器和工具

--水准仪的使用

精平后，用十字丝的中丝在水准尺上读数。1．方法：米、分米看尺面上的注记，厘米数尺面上的格数，毫米估读。2．规律：读数在尺面上由小到大的方向读。故仪器若成倒像的，从上往下读；若成正像，即从下往上读。

bc

a0.7256.2521.4772-3水准测量的实施和成果整理基本概念水准测量的实施测量中的检核方法成果整理三、四等水准测量水准点--BM(BenchMark)

标定要求:稳定、安全、便于保存和使用分类:基本水准标石---一、二等水准点

普通水准标石---三、四等水准点

墙角水准标志---三、四等水准点

临时水准标志---水准(木桩、岩石、屋脚等)

点之记水准点与附近固定建筑物或其它地物的关系图2-3水准测量的实施和成果整理

--基本概念通过水准测量方法获得其高程的高程控制点，称为水准点，一般用BM表示。有永久性和临时性两种。2-3水准测量的实施和成果整理

--基本概念水准路线

在两水准点之间进行水准测量所经过的路线闭合水准路线附合水准路线支水准路线水准网3.支水准路线BM

1

2

1BM

2

3

41.闭合水准路线2.附合水准路线BM1BM2

1

2

32-3水准测量的实施和成果整理

--水准测量的实施转点（ZD、TP）

当两点距离太远或高差太大时,需分段测量,此时需加设转点作为传递高程的过渡点.

h1=a1-b1 h2=a2-b2 h3=a3-b3 .......+)hn=an-bnhAB=∑h=∑a-∑bHB=HA+∑h实施步骤：在Ⅰ处安置仪器后视，精平并读数记录前视，精平并读数记录搬站，将仪器从Ⅰ处搬至Ⅱ处，按以上步骤逐站测量至BMB点2-3水准测量的实施和成果整理

--水准测量的实施观测与记录2-3水准测量的实施和成果整理

--水准测量的实施要求及注意事项：(1).检校仪器,选择v>20,τ<25"的仪器.(2).前后视距尽可能相等,视距<100m,最大<150m.(3).转点要选在土质坚硬的地面上,并放置尺垫(4).搬站时,前视尺垫不允许移动,且在观测过程中不允许碰动,否则由此站到起点的全部观测成果报废.(5).仪器搬动转站时,后视尺垫才允许移动.(6).视线高出地面0.3m.2-3水准测量的实施和成果整理

--水准测量的实施2-3水准测量的实施和成果整理

--测量中的检核方法检核(1).计算检核：∑hAB=∑h=∑a-∑b=HB-HA

(2).测站检核(同一测站)

a)双仪高法:改变仪器高度>10cm,若h<±6mm,取平均值作为最后结果.b)双面尺法:(3).成果检核：高差闭合差fh：fh=h测

-h已知

闭合路线、附合路线、支水准路线的理论fh=？若fh<fh允,则成果可用,否则应检查原因.2-3水准测量的实施和成果整理

--水准测量成果整理目的：消除fh，求出正确高差步骤：

1.计算fh

2.若fhfh容，则对测量值进行调整根据按比例分配原则检核：v＝－fh

3.计算改正后高差：

高程检核：【例】如图按图根水准测量施测某附合水准路线观测成果略图。BM-A和BM-B为已知高程的水准点，图中箭头表示水准测量前进方向，路线上方的数字为测得的两点间的高差(以m为单位)，路线下方数字为该段路线的长度(以km为单位)，试计算待定点1、2、3点的高程。水准测量成果整理实例第一步计算高差闭合差：第二步计算限差：故可进行闭合差分配第三步计算每km改正数：

第四步计算各段高差改正数：。第五步计算各段改正后高差后，计算1、2、3各点的高程。改正后高差=改正前高差+改正数Vi

四舍五入后，使：故有：V1=-8mm，V2=-11mm，V3=-8mm，V4=-10mm。故可得：H1=HBM-A+(h1+V1)=45.286+2.323=47.609(m)H2=H1+(h2+V2)=47.509+2.802=50.411(m)H3=H2+(h3+V3)=50.311-2.252=48.159(m)HBM-B=H3+(h4+V4)=48.059+1.420=49.579(m)2-3水准测量的实施和成果整理

--水准测量成果整理当所求水准点的精度要求较高时，普通水准测量就达不到精度要求，因此必须采取高等级的水准测量方法。三、四等水准测量，除用于国家高程控制网的加密外，还常用作小地区的首级高程控制，以及工程建设地区内工程测量和变形观测的基本控制。三、四等水准常用双面水准尺。两尺黑面尺底均为0，红面尺底一根为4.687m，一根为4.787m。视线长度和读数误差的限差及高差闭合差的规定2-3水准测量的实施和成果整理

--三、四等水准测量等级标准视线长度（m）前后视距差（m）前后视距累计差（m）红黑面读数差（mm）红黑面高差之差(mm)三四65803.05.05.010.02.03.03.05.02-3水准测量的实施和成果整理

--三、四等水准测量后前前后（黑黑红红）①后视黑面：读下、上、中丝③前视红面：读中丝②前视黑面：读下、上、中丝④后视红面：读中丝①后黑：上下中②前黑：上下中④后红：中③前红：中第二站前进方向不动

当测站观测记录完毕随即计算，完成后才能搬站！！！！！1.前、后视距：D视距＝100×（下－上）m2.后视中丝（黑面）－前视中丝（黑面）＝h13.后视中丝（红面）－前视中丝（红面）＝h24.两高差之差h1-h2≤5±100mm5.计算高差平均数：

h平＝(h1+h2±0.1m)/2

当测站观测记录完毕随即计算，完成后才能搬站！！！！！

简单检核：3、3、5、5、101.前、后视距差：△D＝D后－D前≤3m前、后视距累积差：∑△D≤10m黑红面读数差≤3mm两次高差相差≤5mm17=15-1618=(15+16)/22-4DS3级水准仪的检验与校正水准仪应该满足的条件圆水准器轴平行于仪器竖轴的检验校正十字丝横丝应垂直于仪器竖轴的检验校正视准轴平行于水准管轴的检验校正圆水准器轴平行于仪器竖轴十字丝横丝应垂直于仪器竖轴视准轴平行于水准管轴2-4DS3级水准仪的检验与校正

--水准仪应该满足的条件检验：先用脚螺旋使圆水准器气泡居中，然后旋转180度，检查气泡是否居中校正：旋转脚螺旋使气泡向零点移动偏距的一半，然后使用拨针拨动三个校正螺旋，使气泡移动到零点；反复进行检验图校正图水准器结构图2-4DS3级水准仪的检验与校正

--圆水准器轴平行于仪器竖轴的检验校正校正：旋下十字丝分划板护罩，用螺丝刀松开四个压环螺丝，按横丝倾斜的反方向转动十字丝组件；反复进行检验校正检验：整平仪器后，用十字丝横丝的一端对准远处一明显标志点P，旋转微动检查点P是否始终落在中丝上2-4DS3级水准仪的检验与校正

--十字丝横丝垂直于仪器竖轴的检验校正检验：分别将仪器安置在相距80米左右的两点中间和靠近其中一个点，测定两点间高差，检查两次高差较差是否超过3毫米校正：求出A点的正确读数，调节微倾螺旋使中丝对准正确读数，此时水准气泡必偏离中心；然后调节校正螺丝使气泡的影像符合2-4DS3级水准仪的检验与校正

--视准轴平行于水准管轴的检验校正2-5.精密水准仪与自动安平水准仪精密水准仪器精密水准仪器操作方法自动安平原理2-6.水准测量误差分析及注意事项概述仪器误差观测误差外界环境的影响水准测量注意事项水准测量误差一、仪器误差

1.仪器校正后的残余误差

2.水准尺误差二、观测误差

1.水准管气泡居中误差

2.读数误差

3.水准尺倾斜误差

4.视差影响三、外界环境的影响

1.仪器下沉

2.尺垫下沉

3.地球曲率及大气折光影响

4.温度的影响水准测量注意事项2-6.水准测量误差分析及注意事项

--概述仪器校正后的残余误差误差来源：视准轴与管水准器轴不平行消减办法：前后视距相等；对仪器进行检校vDi角2-6.水准测量误差分析及注意事项

--仪器误差水准尺误差误差来源：刻划不准确；尺长变化；零点磨损等消减办法：对水准尺进行检验（0.5mm）在观测中安排偶数站a1b1b2a2v1v2v12-6.水准测量误差分析及注意事项

--仪器误差水准管气泡居中误差误差来源：人眼的局限性；水准管壁与液体间的摩擦和粘滞作用力（与水准管的灵敏度和视距有关）消减办法：严格检查气泡居中；加改正数i角i角Di角vi1角2-6.水准测量误差分析及注意事项

--观测误差读数误差误差来源：人眼的局限性；视距的长度；望远镜的放大率消减办法：仔细读数，多次读数取平均值；控制视距；规定望远镜的放大率V——望远镜的放大倍率60″——人眼的最大分辩能力2-6.水准测量误差分析及注意事项

--观测误差水准尺倾斜误差误差来源：水准尺竖立不直消减办法：水准尺上安装水准器，保证水准尺竖直；控制最大读数（小于2.7m，大于0.3m）aa′2-6.水准测量误差分析及