第章水准测量高程测量测量地面点的高程方法有①水准测量②三

高程测量——测量地面点的高程，方法有：①水准测量②三角高程测量③

GNSS拟合高程测量④气压高程测量精度最高——水准测量第2章水准测量2.1水准测量原理水准仪——水平视线，水平视线截取标尺读数水准测量方向——A→BA尺——后视尺，

a——后视读数B尺——前视尺，

b——前视读数2.1.1高差法（利用两点高差求待定点B高程，称为高差法）A→B高差hAB=a－bA点高程HA已知，求出B点高程HB=HA＋hAB2.1.2仪高法（利用视线高求高程的方法，称为仪高法或视线高法）视线高程——Hi=HA＋aB点高程——HB=Hi－b常用于施工测量，放样点的高程。A，B两点相距较远时，连续水准测量中间设置转点(TP)，放置尺垫h1=a1－b1，h2=a2－b2，h3=a3－b3,……,hn=an－bnhAB=h1＋h2＋h3＋……＋hn=ΣhihAB=Σai－Σbi2.2水准测量的仪器与工具水准仪，水准尺，尺垫。1)微倾式水准仪

水准仪构件——望远镜、水准器、基座(1)望远镜作用——照准竖立水准尺，读取水准尺读数组成——物镜、调焦透镜、十字丝分划板、目镜倒像望远镜，正像望远镜视准轴CC——物镜中心与十字丝分划板中心连线中丝——读取视准轴CC与标尺交点的读数上下丝——读取水准仪到标尺的距离(视距)倒像望远镜，从上→下读m位，dm位——直读标尺数字或标记cm位——数格子，mm位——估读红黑面读数差为6295－1608=4687十字丝分划板——安装在金属圆环上用四颗校正螺丝固定在望远镜筒上视差：标尺像未成在十字丝分划板面引起读数误差消除：望远镜对准天空，或明亮背景旋转目镜调焦螺旋，使十字丝分划板清晰望远镜对准标尺旋转物镜调焦螺旋，使标尺像清晰望远镜对准天空，或明亮背景旋转目镜调焦螺旋，使十字丝分划板清晰望远镜对准标尺，旋转物镜调焦螺旋使标尺像清晰(正像)(2)水准器——圆水准器，管水准器圆水准器轴L'L'——内圆弧中点的法线气泡居中，L'L'铅垂圆水准器轴L'L'∥竖轴VV，粗略整平仪器。管水准器轴LL——内圆弧中点切线气泡居中，LL水平管水准器轴LL∥望远镜视准轴CC,精确整平仪器管水准器符合棱镜系统提高管水准气泡的居中精度2)水准尺与尺垫(1)水准尺——2m~5m，四种类型，常用直尺直尺——A、B尺,两把一对,黑、红两面分划与注记A尺——黑面分划0~3m，红面分划4.687m~7.687mB尺——黑面分划0~3m，红面分划4.787m~7.787mA、B尺黑面注记零点差——0红面注记零点差——0.1m2375mm1150mm0710mm正像望远镜观测标尺读数(2)尺垫——转点放置水准尺用生铁铸成的三角形板座。3)微倾式水准仪的使用水准测量操作：粗平→瞄准水准尺→精平→读数(1)粗平——旋转脚螺旋，使圆水准器气泡居中(2)瞄准：先目镜对光，再物镜对光，消除视差粗略瞄准：松开制动螺旋，照准标尺使准星、照门、标尺在一直线上精确瞄准：拧紧制动螺旋，从望远镜观察标尺像旋转微动螺旋，使十字丝竖丝位于标尺中央(3)精平：旋转微倾螺旋，使管水准气泡居中管水准气泡偏离中点较大，旋转微倾螺旋时从仪器侧窗观察管水准气泡的移动，使其大致居中再从管水准器观察窗口查看符合情况(4)读数：倒像望远镜，从上→下读m位，dm位——直读标尺数字或标记cm位——数格子，mm位——估读红黑面读数差为6295－1608=46872.3水准测量的方法与成果处理1)水准点等级——一、二、三、四等、图根水准(五等)一/二等——精密水准，三/四等——普通水准为统一全国高程系统，满足各种测量需要测绘部门在全国各地埋设并测定了很多高程点水准点(BM)——墙脚点，地面点。不锈钢墙上水准点标志2)水准路线水准点之间进行水准测量所经过的路线附合水准路线，闭合水准路线，支水准路线检核条件——高差闭合差fh附合水准路线——fh=Σhi－(HBM2－HBM1)闭合水准路线——fh=Σhi－0=Σhi支水准路线——fh=Σh往＋Σh返3)水准测量方法测站检核——每站高差观测两次以检核观测数据的正确性(1)两次仪器高法两次不同仪器高度的水平视线——(改变仪器高度>10cm)测定相邻两点间的高差，图根水准测量两次高差之差≤5mm，否则应重测。(2)双面尺法读取每一把水准尺的黑面和红面分划读数前、后视尺的黑面读数算出一个高差前、后视尺的红面读数算出另一个高差黑、红两面高差之差≤5mm，否则应重测①瞄准后视点水准尺黑面分划→精平→读数②瞄准后视点水准尺红面分划→精平→读数③瞄准前视点水准尺黑面分划→精平→读数④瞄准前视点水准尺红面分划→精平→读数上述观测顺序简称为“后—后—前—前”。5)水准测量的成果处理根据已知水准点高程，水准路线高差观测值分配高差闭合差，算出未知点的高程附合水准路线闭合差——fh=Σhi－(H终－H起)闭合水准路线闭合差——fh=Σhi－0=Σhi

支水准路线闭合差——fh=Σh往＋Σh返图根水准高差闭合差允许值fh允平坦地区——

fh允=±40√L(mm)

山地——fh允=±12√n(mm)fh≤fh允时，可以分配高差闭合差原则——反号，路线长Li或测站数ni比例分配高差改正数Vi公式——[例2-1]为求待定点1，2，3点的高程按图根水准测量的要求，沿BM－A和BM－B路线施测了一条附合水准路线。存在凑整后的余数，且计算中无误，则可在测站数最多或测段长度最长的路线上多(或少)改正1mm。计算高差闭合差fh≤限差fh允fh=Σhi－(HB－HA)=4.330－(49.579－45.286)=4.330－4.293=0.037m=37mm

fh允=±40√L=±40√7.4=±109mmfh<fh允，可分配闭合差。使用Excel计算查看计算公式与结果2.4微倾式水准仪的检验与校正1)水准仪轴线及其应满足的条件视准轴CC,管水准器轴LL,圆水准器轴L'L',竖轴VV应满足三个条件——①圆水准器轴L'L'∥竖轴VV②十字丝分划板的横丝⊥竖轴VV③管水准器轴LL∥视准轴CC(1)圆水准器轴L'L'∥竖轴VV旋转脚螺旋→圆水准气泡居中仪器绕竖轴旋转180o，气泡中心偏离圆水准器零点时关系不满足，需要校正。旋转脚螺旋调整气泡偏移量的一半松开圆水准器的固定螺丝旋转圆水准器校正螺丝→气泡中心移到圆水准器零点仪器再绕竖轴旋转180o气泡中心与圆水准器的零点重合时，校正完毕否则还需要重复前面的校正工作校正完成后，勿忘拧紧固定螺丝。(2)十字丝分划板横丝⊥竖轴VV整平仪器，十字丝横丝一端对准远处一明显标志P旋紧制动螺旋，旋转微动螺旋转动水准仪标志点始终在横丝上移动→横丝垂直于竖轴否则，需要校正。旋下十字丝分划板护罩用螺丝匹松开四个压环螺丝按横丝倾斜的反方向转动十字丝组件，再检验最后应拧紧四个压环螺丝。(3)管水准器轴LL∥视准轴CC管水准器轴与视准轴不平行时——两轴在竖直面内的角度称i角平坦场地，A，B两点相距约80m，立尺两尺间安置水准仪,观测高差hAB=a1－b1(不受i角影响)距B点2~3m安置水准仪，观测高差h'AB=a2－b2两次高差之差Δh=h'AB－hABρ"=206265，弧秒值。i"≤20"，否则应校正。算出点B尺正确读数：a'2=a2－Δh。旋转微倾螺旋，使十字丝横丝对准a'2管水准气泡必然偏离中心用校正针拨动管水准器一端的上、下两个校正螺丝使气泡两端影像符合。2.5水准测量的误差及其削减方法仪器误差、观测误差，外界环境的影响1)仪器误差(1)校正残余误差i角误差(>20"才需校正)，保持前、后视距相等(2)水准尺误差检验水准尺每米间隔平均真长与名义长之差区格式木质标尺，应≤0.5mm否则，应在所测高差中进行米真长改正一对水准尺的零点差在一水准测段的观测中安排偶数个测站予以消除。2)观测误差

(1)管水准气泡居中误差设分划值τ"

=20"/2mm，视线长为100m气泡偏离居中位置0.5格引起读数误差——5mm

每次读尺前应严格居中管水准气泡。(2)读数误差mm位——十字丝横丝在标尺cm分划内位置估读望远镜内看到的横丝宽度相对cm分划格宽度比例决定估读精度读数误差与望远镜的放大倍数及视线长有关视线愈长，读数误差愈大规范规定,DS3水准仪,四等水准测量,视线长≤100m

(3)水准尺倾斜读数时，水准尺应竖直水准尺前后倾斜时，望远镜视场不会察觉引起水准尺读数总是偏大视线高度愈大→误差愈大水准尺上安装圆水准器→保证尺子竖直。(4)视差水准尺像未准确成在十字丝分划板面上造成眼睛的观察位置不同时读出的标尺读数也不同，由此产生读数误差按操作规定进行目镜对光，物镜对光。3)外界环境影响(1)仪器下沉和尺垫下沉仪器或水准尺安置在软土或植被→产生下沉“后—前—前—后”观测顺序，削弱仪器下沉影响往返观测取观测高差中数，削弱尺垫下沉影响(2)大气折光晴天，日光照射下，地面温度较高靠近地面空气温度也高，其密度较上层为稀水准仪的水平视线离地面越近，光线折射越大规范规定：三、四等水准,上、中、下三丝能读数二等水准——下丝读数≥0.3m(3)温度影响日光照射水准仪仪器各构件受热不匀引起不规则膨胀影响仪器轴线间的正常关系(如i角变化)→观测误差观测时注意撑伞遮阳。2.6自动安平水准仪无管水准器、无微倾螺旋设视准轴水平时，水准尺的正确读数——a圆水准器粗平，视准轴相对水平面有微小倾斜角α无补偿器时，水准尺读数——a'有补偿器时，使进入十字丝分划板光线偏转α角正确读数光线经补偿器后通过十字丝分划板横丝任能读出视线水平时的正确读数——a苏州一光DSZ2自动安平水准仪南方测绘DSZ3自动安平水准仪DSZ3自动安平水准仪补偿器的位置中纬ZAL632自动安平水准仪DSZ2补偿器结构天津欧波DS30自动安平水准仪2.7精密水准仪和精密水准尺

精密水准仪——国家一、二等水准测量精密工程测量，如沉降观测，精密设备安装。1)精密水准仪的特点①望远镜放大倍数大，分辨率高DS05为38×(DS3为28×)②望远镜物镜有效孔径大(45mm)，亮度好③望远镜外表材料为受温度变化小的铟瓦合金钢以减小环境温度变化的影响④平板玻璃测微器读数，读数误差小⑤配备铟瓦水准尺。(1)苏州一光DS05自动安平精密水准仪每km往返测高差中数中误差±0.5mm

(2)徕卡新N3微倾式精密水准仪每km往返测高差中数中误差±0.3mm

2)铟瓦水准尺木质尺身凹槽内引张铟瓦合金钢带零点端固定在尺身另一端用弹簧以一定拉力引张在尺身铟瓦合金钢带不受尺身伸缩变形影响长度分划在铟瓦合金钢带上数字注记在木质尺身上N3,DS05精密水准仪配套铟瓦水准尺右边为基本分划，零点——0m左边为辅助分划，零点——3.0155m2m3m3)平板玻璃测微器旋转测微螺旋带动平板玻璃旋转视线的最大平移量为10mm，测微尺分划100格1格=0.1mm，测微器估读到0.1格=0.01mm标尺读数147cm+测微器读数0.784cm=147.784cm威特旧N3倒像微倾式精密水准仪蔡司Ni004倒像微倾式精密水准仪蔡司Ni007自