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1、第二章 水准测量 本章要求： 掌握水准测量的原理; 了解DS3微倾式水准仪的基本构造; 掌握水准仪的操作方法； 掌握水准测量的外业观测、记录与计算; 掌握水准测量内业成果整理; 了解水准仪应满足的几何条件及校检方法; 了解水准测量误差来源。 1 引述 高程测量：测定地面点的高程的工作。 分类： 三角高程测量，精度不高； 水准测量，精度较高。 2 2.1 水准测量原理 利用水准仪提供的水平视线，借助水 准尺，测定两点间的高差，进而确定 待定点的高程。 3 HB = HA + hAB = HA +（a - b) 后视 前进方向 前视 a B b Hi hAB A HA HB 大地水准面 hAB =
2、 a b = 后视 - 前视 = HB - HA HA 已知 Hi = HA + a HB = Hi b 视线高法 高差法 4 2.2 DS3型水准仪及其操 作 一、DS3型水准仪的构造 二、水准尺与尺垫 三、水准仪的操作 5 仪器和工具 水准仪，水准尺，尺垫 DS05 1 3 D：大地测量 S：水准仪 下标：测量精度，每千米距离高差中误差限值 6 一、DS3型水准仪的构造 水准器望远镜 基座 7 1、基座 作用：支撑仪器上部并与三脚架相连； 组成： 轴座 脚螺旋：用于粗略整平 底板 三角压板 8 轴座 脚螺旋 底板 三角压板 9 2、望远镜： 作用：瞄准、读数； 组成： 物镜 物镜对光透镜
3、目镜 十字丝分划板 视距丝 竖丝 中丝 视准轴：十字丝交点与物镜光心的 连线。 10 物镜 目镜 物镜对光螺旋 目镜对光螺旋 分划板护罩 制动螺旋 微动螺旋微倾螺旋 11 3、水准器 作用：整平，指示视准轴是否水平 或仪器竖轴是否竖直； 组成： 管水准器 圆水准器 12 （1）管水准器-精确整 平 水准管轴：过水准管零点与内表面相切的直线 水准管轴与视准轴平行 水准仪构造满足的主要条件 LL 13 符合水准器观测窗 微倾螺旋 管水准器 14 （2）圆水准器-粗略整 平 圆水准器灵敏度比管 水准器低，作为仪 器整平操作过渡之 用。 圆水准器轴：过圆水 准器零点的球面法 线LL。 圆水准器轴应与仪
4、器 竖轴平行 水准仪应满足几何条 件。 L L 15 水准仪的轴线 V V L L LL CC 16 二.水准尺与尺垫 水准尺：优质木材或合 金制成 分 类：双面尺，塔尺 作 用：读数 尺垫：铸铁制成 作用：放尺，防止尺 下沉和点位移 动（转点） 17 18 三、水准仪的操作（4步 ） 1安置水准仪 19 2、粗略整平： 目的：使圆气泡居中 方法：转脚螺旋，气泡移动方向与左手 大拇指运动方向一致。 20 1 2 3 圆水准器 21 3、瞄准水准尺 （1）目镜对光：十字丝清晰。 （2）初步瞄准：松制动，用照门和准星粗瞄 水准尺，拧紧制动螺旋； （3）物镜对光和精确瞄准：转动物镜对光螺 旋，使象清
5、晰；转动微动螺旋，使象位于 视场中央。 （4）消除视差：（影响读数的准确性） 视差：当眼睛在目镜端上下微微地移动，发 现十字丝和水准尺影象有相对移动现象。 22 原因：目标成象平面与十字丝平面不重合。 消除方法：仔细反复对光。 23 调微倾螺旋 ，使符合水 准器读数窗 中看到的水 准管气泡严 格居中。 用横丝读数 ，估读到毫 米。 4、精平和读数 0.78 6 24 1.01 2 25 6.253 26 小结： 水准测量原理：利用水准仪提供的水平 视线，借助水准尺，测定两点间的高差 。 DS3水准仪构造：基座、望远镜、水准 器； DS3水准仪使用方法：安置、粗平、瞄 准、精平、读数； 重要概念
6、：视准轴、视差 27 2.3 普通水准测量及其成果 整理 一、水准点 二、水准路线 三、普通水准测量方法 四、水准测量成果整理 28 一、水准点： 高程控制点BM：永久性，临时性 注意：画好略图点之记 29 4 3 2BMA 2 BMB 二、水准路线： (1)支水准路线 1 BMA 1 2 3 BMA 1 (3)附合水准路线 (4)水准网 (2)闭合水准路线 BMA BMB BMC 1 2 3 30 三、普通水准测量方法 HA HB 大地水准面 B I a1b1 TP1 TP2 II a2b2 III TP3 a3b3 IV a4b4 hAB A 已知HA，求待定点B高程HB； 设4站，3个转
7、点，连续测量两点之间的高差。 31 水准测量手簿 日期 ： 仪器： 观测： 班级 ： 小组： 记录： 测测 站 测测点 水准尺读读数高 差高程 (m) 备备 注 后 视视 (a) 前 视视 (b) + 计计算检检核 I BMA TP1 1467 1124 0.343 II TP1 TP2 1385 1674 0.289 III TP2 TP3 1869 0943 0.926 IV TP3 BMB 1425 1212 0.213 27.354 28.547 a=6.146 b=4.953+1.482-0.289 28.547 -27.354 +1.193 -4.953 +1.193 -0.289
8、 h=+1.193 32 水准测量的检核： 1、计算检核： h= a- b=HB-HA 2、测站检核： （1）变动仪器高法：两次仪器高相差在 10cm以上； （2）双面尺法：（略） 仪器高度不变，利用红黑面两次测量高差 ； 33 变动仪器高法： TP1 A 约10cm 34 水准测量手簿（变动仪器高法） 日期 ： 仪器： 观测： 班级 ： 小组： 记录： 测测站测测点后视读视读 数前视读视读 数 高 差 (m) 平均高差 (m) 高程 (m) 备备注 计计 算 检检 核 1 BMA TP1 2515 0964 0811 2364 1.551 1.553 1.552 2 TP1 TP2 1563
9、 1387 1506 1678 0.176 0.172 0.174 3 TP2 TP3 1350 2100 -0.750 1956 1200 -0.756 -0.753 4 TP3 TP4 0932 2024 -1.092 2197 1103 -1.094 -1.093 5 TP4 BMB 0876 0772 0.104 0880 0982 0.102 0.103 15.352 15.335 14.56314.597-0.034-0,017-0.017 ( a- b)/2 = -0.017h/2=-0.017 35 3、成果检核： (1) 附合水准路线 BM7 fh= h测 -（H8-H7）
10、= h测-（H终-H始） 1 2 3 4 BM8 BM9 1 2 3 A 1 2 (2) 闭合水准路线 h理 =0 fh= h测 (3)支水准路线 h往理 = -h返理 fh= h往测+ h返测 36 小结： 水准路线：支水准路线、闭合水准路线 、附合水准路线； 普通水准测量方法； 水准测量的检核：计算检核、测站检核 、成果检核； 高差闭合差：实测高差与理论高差不相 等产生的误差，必须消除。 37 四、水准测量成果整理 1、高差闭合差的计算与检核 fh= h测-（H终-H始） (2) 闭合水准路线 fh= h测 (1) 支水准路线 fh= h往测+ h返测 (3) 附合水准路线 检核（等外水准
11、测量）： 平地： L为水准线路的长度，取Km为单位 山地： N为单程测站数 38 2、高差闭合差的分配和计算改正后的高差 分配原则：与测站数（或路线长度）成正比 反符号分配。 凑整 或 检核： 改正后的高差： 39 3、高程计算 H始H 1 H 2 H终 40 4、算例： A 1 2 3 B 12站 0.8km +2.785 1.3km 18站 -4.369 1.1km 13站 +1.980 0.7km 11站 +2.345 HA=56.345 m HB= 59.039m 附合水准路线： 41 测测段 编编号 点 名 距离 L (km) 测测站 数 实实 测测 高 差 (m) 改正数 (mm)
12、 改正后 的高差 (m) 高程 (m) 备 注 123456789 辅辅助 计计算 1 2 3 4 A 1 2 3 B 0.8 12 +2.785 1.318-4.369 1.113 +1.980 0.7 11 +2.345 A 1 2 3 B 56.345 59.039 3.954 +2.741 fh = 2.741 - (59.039 - 56.345) = + 47 mm - fh / n = - 47/54 = - 0.87(mm) -10 -16 -11 -10 +2.775 -4.385 +1.969 +2.335 59.120 54.735 56.704 -47+2.694 42
13、 H A H 1 H 2 H A 相等 闭合水准路线： 支水准路线： 即：支水准路线，取其往返高差的绝对值的平 均值为观测成果，高差的符号以往测为准。 43 2.4 DS3型水准仪的检验与 校正 一、水准仪的轴线及其应满足的几何条 件 二、水准仪的检验与校正（略） 44 一、水准仪的轴线及其应 满足的几何条件 1、水准仪的轴线 V V L L LL CC 45 1、圆水准仪器轴LL 应平行于仪器的 竖轴VV。 2、十字丝的中丝（横丝）应垂直于仪 器的竖轴VV。 3、水准管轴LL应平行于视准轴CC。 2、几何条件： 46 二、水准仪的检验与校 正 1、圆水准器轴平行于仪器竖轴 的检验与校正: 2
14、 1）检验： 整平圆气泡，转180 ，若气泡仍居中，条件 满足，否则，需校正。 47 2）校正： 校正螺丝校一半，脚螺旋调一半。反复 进行 圆水准器 固紧螺丝 校正螺丝 48 2、十字丝横丝应垂直于仪器 竖轴的检验校正 1)检验 ： M M M M 49 2)校正 50 3、水准管轴平行于视准轴 的检校 A B S1 ii a1b1 S2 ib2 (b2) a2 a2 hAB 51 (1)在S1处用变仪高法测AB两点高差，两次 高差之差不超过3mm，取平均值得hAB (2)在B点附近（约3米处）的S2点，读得B 尺读数b2，求出A尺应有读数为： a2=b2+hAB 然后，读A尺读数a2 ，如果
15、a2与a2相等， 说明两轴平行，否则，存在角值 式中： h = a2 - a2； = 206265 对DS3级微倾水准仪，i值不得大于20， 否则，需校正。 52 校正： 转微倾螺旋，使中丝对A尺正确读数a2 ， 此时，视准轴水平，但气泡偏。用拨针 拨动水准管一端的上下两个校正螺丝， 使气泡的两个半象重合。 53 2.5 水准测量的误差分析 及注意事项 一、仪器误差： 二、观测误差： 三、外界条件的影响： 四、水准测量注意事项： 54 一、仪器误差： 1、i角残余误差。使前后距离相等可抵消。 2、水准尺误差： 刻划、尺长、弯曲： 检验水准尺 尺零点误差：两尺交替作前后视尺，并使 测站为偶数，可抵消。 55 二、观测误差： 1、水准管气泡居中误差： 如D=50m，m= 0.36mm,居中立即读数。 2、读数误差： 如D=50m， mv= 0.5mm 56 3、视差影响： 仔细对光 4、水准尺倾斜影响： 如， ，b=2m时 =2mm b0 b 57 三、外界条件的影响： 1、
