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1、第二章第二章 水准测量水准测量1引言引言水准测量水准测量三角高程测量三角高程测量气压高程测量气压高程测量测量地面点高程的方法：测量地面点高程的方法：2内容内容2.1水准测量原理水准测量原理2.2水准仪及其使用水准仪及其使用2.3水准测量方法水准测量方法2.4水准仪的检查和校正水准仪的检查和校正2.5水准测量误差分析水准测量误差分析32.1 水准测量原理水准测量原理42.1水准测量原理水准测量原理 利用能提供水平视线的仪器，测定地面点利用能提供水平视线的仪器，测定地面点间的高差，从而推算高程的一种方法间的高差，从而推算高程的一种方法ABhAB 大地水准面大地水准面HA（已知）已知）HB=？abh
2、AB = ab HB= HA+ hAB 1. 水准测量原理水准测量原理52.1水准测量原理水准测量原理ABhAB 大地水准面大地水准面HA（已知）已知）HB=？abhAB = ab HB= HA+ hAB 后视点后视点前视点前视点后视读数后视读数前视读数前视读数观测方向观测方向62.1水准测量原理水准测量原理 若若A，B之间的距离太长，之间的距离太长，1公里，公里，2公公里，怎么办？里，怎么办？AB72.1水准测量原理水准测量原理2. 连续水准测量连续水准测量hAB大地水准面HB=?AhAB= h =h1+h2 + =(a1 b1)+(a2 b2 )+ = ab转点转点 测站测站8转点选择注意
3、转点选择注意1 选择土质稳固的地方作为转点位置；选择土质稳固的地方作为转点位置；2 尽可能保持各测站的前后视距大致相等；尽可能保持各测站的前后视距大致相等；3 保持整条水准路线的前视视距、后视视距距保持整条水准路线的前视视距、后视视距距之和相等。之和相等。92.2 水准仪及其使水准仪及其使用用102.2水准仪水准仪及其及其使用使用水准仪：提供水平视线水准仪：提供水平视线 DS05 一等水准测量一等水准测量 DS1 二等水准测量二等水准测量 DS3 普通水准测量普通水准测量下标的意义：每公里往返测高差中数下标的意义：每公里往返测高差中数中误差中误差1. 概述概述11水准仪和标尺水准仪和标尺122
4、.2水准仪及其使用水准仪及其使用2. 结构结构DS3型水准仪水准仪望远镜望远镜水准器水准器基基 座座132.2水准仪及其使用水准仪及其使用2. 结构结构目镜目镜微倾螺旋微倾螺旋物镜调焦螺旋物镜调焦螺旋物镜物镜左右微左右微动螺旋动螺旋水平制水平制动螺旋动螺旋脚螺旋脚螺旋准星准星142.2水准仪及其使用水准仪及其使用2. 结构望远镜结构望远镜物镜物镜调焦透镜调焦透镜十字丝分划板十字丝分划板目镜目镜上丝上丝下丝下丝中丝中丝竖丝竖丝上丝上丝下丝下丝中丝中丝竖丝竖丝152.2水准仪及其使用水准仪及其使用2. 结构水准器结构水准器是用以指示视线水平或竖轴是否竖直的装置。是用以指示视线水平或竖轴是否竖直的装
5、置。水准器水准器长水准管长水准管圆水准器圆水准器长水准管长水准管圆水准器圆水准器圆圆水准器轴水准器轴长水准管轴长水准管轴162.2水准仪及其使用水准仪及其使用2. 结构圆水准器结构圆水准器圆圆水准器水准管轴水准器水准管轴圆圆水准器校正螺旋水准器校正螺旋圆圆水水准准器器的的作作用用：粗粗略略整整平平分划值：分划值：830/2mm172.2水准仪及其使用水准仪及其使用2. 结构长水准管结构长水准管长长水水准准管管的的作作用用：精精确确整整平平分划值：分划值：20/2mm长水准管轴长水准管轴怎样保证水准管气泡精确居中？怎样保证水准管气泡精确居中？182.2水准仪及其使用水准仪及其使用2. 结构符合水
6、准器结构符合水准器192.2水准仪及其使用水准仪及其使用3. 水准尺和尺垫水准尺和尺垫黑面起点黑面起点0.000和和0.000米米红面起点红面起点4.687和和4.787米米202.2水准仪及其使用水准仪及其使用4. 使用使用基本步骤：基本步骤：安置：安置三脚架和水准仪安置：安置三脚架和水准仪粗平：使圆水准器气泡居中粗平：使圆水准器气泡居中瞄准：粗瞄和精瞄瞄准：粗瞄和精瞄精平：使长水准管气泡居中精平：使长水准管气泡居中读数：用中丝读数读数：用中丝读数212.2水准仪及其使用水准仪及其使用4. 使用使用1.安置：安置三脚架和水准仪2.注意事项222.2水准仪及其使用水准仪及其使用4. 使用使用2
7、、粗平：使圆水准器气泡居中132312232.2水准仪及其使用水准仪及其使用4. 使用使用2、粗平：使圆水准器气泡居中242.2水准仪及其使用水准仪及其使用4. 使用使用3、照准：粗瞄,对光,精瞄和消除视差缺口缺口准星准星水平微动螺旋水平微动螺旋水平制水平制动螺旋动螺旋对光螺旋对光螺旋目镜调目镜调节螺旋节螺旋25消除视差的方法消除视差的方法 1 1 先进行目镜调焦，使十字丝十分清先进行目镜调焦，使十字丝十分清晰；晰； 2 2 再瞄准目标进行物镜调焦，使目标再瞄准目标进行物镜调焦，使目标十分清晰，使目标与十字丝平面之间十分清晰，使目标与十字丝平面之间没有相对移动。没有相对移动。262.2水准仪及
8、其使用水准仪及其使用4. 使用使用4、精平：使长水准管气泡居中微倾微倾螺旋螺旋272.2水准仪及其使用水准仪及其使用4. 使用使用5、读数：用中丝读数0.71428读数练习读数练习 a0.7610.761 bc6.2546.2541.4951.495292.2水准仪及其使用水准仪及其使用5. 精密水准仪精密水准仪精密水准仪（精密水准仪（DS05、DS1）主要用于国家主要用于国家一、二等水准测量一、二等水准测量(the first and second order leveling)和高精度的工程测量中；和高精度的工程测量中；例如建构筑物的沉降观测，大型桥梁工程例如建构筑物的沉降观测，大型桥梁工
9、程的施工测量和大型精密设备安装的水平基准的施工测量和大型精密设备安装的水平基准测量等。测量等。302.2水准仪及其使用水准仪及其使用5. 精密水准仪精密水准仪精密水准仪的特点：精密水准仪的特点：1) 望望远远镜镜的的放放大大倍倍数数大大，分分辨辨率率高高，如如规规范范要要求求DS1不小于不小于38倍，倍，DS05不小于不小于40倍；倍；2) 管水准器分划值为管水准器分划值为10/2mm，精平精度高；精平精度高；3) 望远镜的物镜有效孔径大，亮度好；望远镜的物镜有效孔径大，亮度好；4) 望望远远镜镜外外表表材材料料一一般般采采用用受受温温度度变变化化小小的的因因瓦瓦合合金金钢，以减小环境温度变化
10、的影响；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；采用平板玻璃测微器读数，读数误差小；6) 配备精密水准尺。配备精密水准尺。312.2水准仪及其使用水准仪及其使用5. 精密水准仪精密水准仪N3微倾式精密水准仪微倾式精密水准仪每每km往返测高差中数的中误差为往返测高差中数的中误差为0.3mm。322.2水准仪及其使用水准仪及其使用5. 精密水准仪精密水准仪测微尺原理测微尺原理332.2水准仪及其使用水准仪及其使用5. 精密水准仪自动安平水准仪精密水准仪自动安平水准仪 自动安平水准仪不需要水准管和微倾螺旋，只有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
11、置仪器时，只要使圆水准器的气泡一个圆水准器，安置仪器时，只要使圆水准器的气泡居中后，借助一种居中后，借助一种“补偿器补偿器”的特别装置，使视线自的特别装置，使视线自动处于水平状态。动处于水平状态。342.2水准仪及其使用水准仪及其使用5. 精密水准仪数字水准仪精密水准仪数字水准仪望远镜望远镜基座基座 脚螺旋脚螺旋自动安平补偿器自动安平补偿器 电子电子水准水准 仪仪调焦螺旋调焦螺旋制动、微动螺旋制动、微动螺旋调焦发送器：计算概略视距值；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补偿监视器：监测安平补偿器的工作状态分光镜分光镜 ：将由物镜计入的光分为可见光和红外光：将由物镜计
12、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，进行读数行阵探测器：识别水准尺上的条码，进行读数（电子水准仪）（电子水准仪）35实验实验1 水准仪的认水准仪的认识及其使用识及其使用36实验实验1 水准仪的认识及其使用水准仪的认识及其使用实验目的实验目的（1 1）了解了解DS3DS3型水准仪的基本构造，认清主要型水准仪的基本构造，认清主要部件的名称、性能和作用。部件的名称、性能和作用。（2 2）练习水准仪的正确安置、照准和读数。）练习水准仪的正确安置、照准和读数。方法和步骤：方法和步骤：（1 1）安置仪器）安置仪器（2 2）认识仪器部件）认识仪器部件（3 3）粗略整平，精确整平）粗略整平
13、，精确整平（4 4）水准仪操作）水准仪操作（5 5）观测练习）观测练习37实验实验1 水准仪的认识及其使用水准仪的认识及其使用分组：分组：每组每组45人人要求：要求：每个人轮流操作每个人轮流操作 记录数据记录数据,上交成果上交成果382.3 水准测量方法水准测量方法392.3水准测量方法水准测量方法水准测量的等级水准测量的等级一、二等水准测量一、二等水准测量 国家高程控制基础国家高程控制基础三、四等水准测量三、四等水准测量 地形测量、工程测量地形测量、工程测量等外水准测量等外水准测量 地形测图图根高程地形测图图根高程402.3水准测量方法水准测量方法(1) 符合水准路线符合水准路线(2) 闭合
14、水准路线闭合水准路线(3) 支水准路线支水准路线(4) 水准网水准网1. 水准路线的布设水准路线的布设412.3水准测量方法水准测量方法（1） 附合水准路线附合水准路线1. 水准路线的布设水准路线的布设BM1BM2422.3水准测量方法水准测量方法（2） 闭合水准路线闭合水准路线1. 水准路线的布设水准路线的布设BM0已知高程已知高程432.3水准测量方法水准测量方法（3） 支水准路线支水准路线1. 水准路线的布设水准路线的布设BM0442.3水准测量方法水准测量方法（4） 水准网水准网1. 水准路线的布设水准路线的布设BM3BM1BM2结点结点452.3水准测量方法水准测量方法 水准测量要求
15、：水准测量要求：1）闭合、附合水准采用单程观测）闭合、附合水准采用单程观测2）支水准采用往返观测或单程双次）支水准采用往返观测或单程双次3）视线长度小于）视线长度小于100m4）前后视距差小于）前后视距差小于10m5）视距累积差小于）视距累积差小于50m6）安排成偶数站）安排成偶数站1. 水准路线的布设水准路线的布设462.3水准测量方法水准测量方法水准测量示意图水准测量示意图1）整平；）整平；2）读数；）读数； - 中丝读数中丝读数3）记录；）记录；3）检核；）检核； 4）移站；）移站；2. 外业实施外业实施472.3水准测量方法水准测量方法2. 外业实施外业实施校核校核a= b= a b
16、= h= 高程高程高差高差前视读数前视读数后视读数后视读数测点测点测站测站1BM1TP11.5630.986+0.57719.4312TP1A1.7621.8280.0663.3252.814+0.511+0.511尺垫尺垫BM1TP112ABM2. . . . . . 482.3水准测量方法水准测量方法3. 内业计算内业计算 基本步骤：基本步骤：1）计算相邻固定点之间的高差和距离）计算相邻固定点之间的高差和距离(或测站数或测站数); 填表或画草图计算填表或画草图计算2）计算）计算高差闭合差高差闭合差和和允许闭合差允许闭合差； 附合线附合线 fh = H始始h 测测H终终 闭合路线闭合路线 f
17、h = h 测测 支水准路线支水准路线 fh = h 往往 + h 返返492.3水准测量方法水准测量方法3）满足）满足h 望远镜旋转望远镜旋转180180 - - 如果仍然居中，说明满足此条件。如果仍然居中，说明满足此条件。如果气泡偏离中央位置，则需校正。如果气泡偏离中央位置，则需校正。校正方法校正方法： 转动脚螺旋，使气泡向中间移动偏离转动脚螺旋，使气泡向中间移动偏离量的一半，然后用改正针校正气泡，使其量的一半，然后用改正针校正气泡，使其居中。居中。612.4 水准仪器检验与校正水准仪器检验与校正2. 十字丝检校十字丝检校检验方法检验方法： 整平仪器，瞄准墙上的固定点，水平整平仪器，瞄准墙
18、上的固定点，水平微动，固定点是否离开十字丝横丝。如果微动，固定点是否离开十字丝横丝。如果偏离十字丝横丝，则需校正。偏离十字丝横丝，则需校正。校正方法校正方法： 拨正十字丝环。拨正十字丝环。AA622.4 水准仪器检验与校正水准仪器检验与校正3. 水准管轴的检校水准管轴的检校(i角角) =206265632.4 水准仪器检验与校正水准仪器检验与校正3. 水准管轴的检校水准管轴的检校校正方法校正方法: 仪器在B点附近，i角对近尺读数的影响忽略不计。可以算出远尺的正确读算出远尺的正确读数数a2= h1 + b2。 转动微倾螺旋，使得远尺转动微倾螺旋，使得远尺A上读数上读数恰为恰为a2。用校正针拨动水
19、准管上、下。用校正针拨动水准管上、下两校正螺丝，使气泡居中，这时水准管两校正螺丝，使气泡居中，这时水准管轴就平行于视准轴。轴就平行于视准轴。 642.5 水准测量误差水准测量误差分析分析652.5水准测量误差分析水准测量误差分析1) 仪器误差仪器误差2) 观测误差观测误差3) 外界条件引起的误差外界条件引起的误差 误差不可避免，掌握规律，设法消除或减误差不可避免，掌握规律，设法消除或减弱。弱。测量中的三类误差：测量中的三类误差：662.5水准测量误差分析水准测量误差分析1. 仪器误差仪器误差误差类型误差类型处理方法处理方法I角误差前后视距尽量相等调焦误差前后视距尽量相等水准尺零点误差 每个测段
20、安排成偶数站672.5水准测量误差分析水准测量误差分析2. 观测误差观测误差误差类型误差类型处理方法处理方法整平误差视线不要太长照准误差视线不要太长估读误差视线不要太长水准尺倾斜误差 安置圆水准器682.5水准测量误差分析水准测量误差分析3. 外界条件引起的误差外界条件引起的误差误差类型误差类型处理方法处理方法仪器垂直位移后前前后尺垫垂直位移往返观测地球曲率前后视距尽量相等大气垂直折光前后视距尽量相等692.5水准测量误差分析水准测量误差分析 1）视线高出地面）视线高出地面0.3m， 2）选择合适的天气（阴天、晚上、无风等）选择合适的天气（阴天、晚上、无风等） 3）避开不利的环境（日出后、日落
21、前半小时、）避开不利的环境（日出后、日落前半小时、 中午、大风等）中午、大风等） 4）最主要的是要求）最主要的是要求前后视距离前后视距离应相等！应相等！避免大气折射和天气的影响避免大气折射和天气的影响70实验实验2 普通水准测普通水准测量实习量实习71实验实验2 普通水准测量实习普通水准测量实习假设假设H K1=25.124m 测定测定K4的高程。的高程。K4致用楼K3K2K1K6K5转点转点72实验实验2 普通水准测量实习普通水准测量实习外业注意几点：外业注意几点：1)架仪器要注意前后视距大致相等2)尺垫只在转点处使用3)读数前要精平4)后视完毕转向前视，一定要重新精平再读数，（切记不能动脚
22、螺旋）5)视线要小于100米73实验实验2 普通水准测量实习普通水准测量实习观测步骤：观测步骤：1)立水准尺；2)架设仪器，粗平；3)瞄准后视点-调十字丝-调物镜-精平-读数记录；4) 转向前视-重新精平-读数记录（切记不能动脚螺旋）5) 搬站.74实验实验2 普通水准测量实习普通水准测量实习BM1TP1测站测站测点测点后视读数后视读数前视读数前视读数高高 差差高高 程程 BM11.563+0.57719.431TP10.986TP11.7620.066?A1.828校核校核a= b= a b = h=1122A3.3252.814+0.511+0.51175BM1BM2AB2+0.5114+
23、2.79141.632点号点号站数站数观测值观测值改正数改正数改正后高差改正后高差 高程高程0.0040.0080.0080.5152.7991.62419.43119.94622.74521.121BM1ABBM22440.5112.7911.632101.670 0.0201.690fh=1.670(21.12119.431)=20(mm)f h允=31(mm)实验实验2 普通水准测量实习普通水准测量实习76实验实验2 普通水准测量实习普通水准测量实习注意事项：注意事项：1) 每组每组45人，小组长负责制；人，小组长负责制；2) 安装仪器轻拿轻放，盖好仪器箱，严禁坐在仪器箱上；安装仪器轻拿
24、轻放，盖好仪器箱，严禁坐在仪器箱上；3) 仪器要有人看守仪器要有人看守;4) 慢慢转动仪器；慢慢转动仪器；5) 搬迁仪器：收拢脚架，一手托仪器，一手抱脚架；搬迁仪器：收拢脚架，一手托仪器，一手抱脚架；6)每组记录数据并计算，上交成果。每组记录数据并计算，上交成果。(参考教程参考教程p232)77水准测量实习易犯错误水准测量实习易犯错误1)水准点上放尺垫水准点上放尺垫2)水准尺放在尺垫平台上水准尺放在尺垫平台上3)水准尺直接放在地面水准尺直接放在地面4)单手扶尺单手扶尺5)没有测完就搬站没有测完就搬站6)后视转向前视，读数之前调节了脚螺旋后视转向前视，读数之前调节了脚螺旋78水准测量技巧水准测量技巧1)测量前设计好线路测量前设计好线路2)先放好前、后尺，再摆放仪器先放好前、后尺，再摆放仪器3)使脚架面大致水平，再粗平使脚架面大致水平，再粗平4)前后尺和仪器不一定在一条直线上前后尺和仪器不一定在一条直线上5)观测者指挥立尺观测者指挥立尺6)读数前消除视差，先后视，再前视读数前消除视差，先后视，再前视79记录成果注意记录成果注意1)铅笔记录铅笔记录2)字迹工整字迹工整3)不可涂改不可涂改4)不可转抄不可转抄5)若有错误，划去重写若有错误，划去重写80作业作业教材教材 p224 第二章第二章 题题1, 题题381完！完！82
