测量与地图学水准测量.pptx

（1 1）了解微倾水准仪的检验、校正的方法。）了解微倾水准仪的检验、校正的方法。（2 2）熟悉水准测量误差和注意事项。）熟悉水准测量误差和注意事项。（3 3）掌握水准点、水准路线概念及水准测量原理，掌握）掌握水准点、水准路线概念及水准测量原理，掌握DS3DS3水准仪和自动安平水准仪的构造及使用方法，掌握水准测量水准仪和自动安平水准仪的构造及使用方法，掌握水准测量的施测、记录和内业成果计算方法。的施测、记录和内业成果计算方法。教学目标教学目标 重点：重点：水准测量的施测、记录和计算方法，水准测量的施测、记录和计算方法，水准测量内业成果计算水准测量内业成果计算 难点：难点：水准测量内业成果计算水准测量内业成果计算u高程测量概念高程测量概念（Height Measurement）根据根据已知点已知点高程，测定该点与未知高程，测定该点与未知点的点的高差高差，然后计算出未知点的高，然后计算出未知点的高程的方法。程的方法。u高程测量的方法分类高程测量的方法分类1、水准测量、水准测量(leveling)2、三角高程测量、三角高程测量(trigonometric leveling)3、气压高程测量、气压高程测量(air pressure leveling)4、GPS测量。测量。(GPS leveling)水准测量水准测量采用水准仪和水准尺根据水平视线测定两点采用水准仪和水准尺根据水平视线测定两点的高差，一般适用于平坦地区，是一种精密的高程测的高差，一般适用于平坦地区，是一种精密的高程测量方法。量方法。三角高程测量三角高程测量是用经纬仪是用经纬仪(或电磁波测距仪或电磁波测距仪)测量竖直测量竖直角和距离，用三角学的公式，计算两点间的高差，适角和距离，用三角学的公式，计算两点间的高差，适用于丘陵或山区。三角高程测量的精度较水准测量低。用于丘陵或山区。三角高程测量的精度较水准测量低。气压高程测量气压高程测量是利用大气压与该气层距地面的高程是利用大气压与该气层距地面的高程(海海拔拔)成反比的原理成反比的原理(也就是大气压的水银柱高度随地面也就是大气压的水银柱高度随地面高程增加而减少高程增加而减少)，将两个气压计放在两个不同高程的，将两个气压计放在两个不同高程的地点，同时读出气压，由其差数可以推算出两点的高地点，同时读出气压，由其差数可以推算出两点的高差。气压高程测量一般用于踏勘测量和路线勘测上，差。气压高程测量一般用于踏勘测量和路线勘测上，其测量精度较前两种低。其测量精度较前两种低。第一节水准测量原理水准测量原理一一.基本原理基本原理 利用水准仪利用水准仪提供的提供的“水平视水平视线线”，测量两点，测量两点间高差，再由已间高差，再由已知点高程推算出知点高程推算出未知点高程。未知点高程。大地水准面大地水准面 hABABHAHB=HA+hAB水平视线水平视线水水准准尺尺水水准准尺尺ab前进方向前进方向A后视点后视点 a后视读数后视读数B前视点前视点 b前视读数前视读数1 1、A A、B B两点间高差两点间高差2.B2.B点的高程点的高程3.3.视线高程视线高程大地水准面大地水准面 hABABHAHB=HA+hAB水平视线水平视线水水准准尺尺水水准准尺尺ab前进方向前进方向注意：注意：高差高差h hABAB本身可正可负。当本身可正可负。当abab时，时，h hABAB值为值为正；此时正；此时B B点高于点高于A A点；当点；当a ab b时，时，h hABAB值为负，即值为负，即B B点低于点低于A A点。点。为避免计算中发生正负符号的错误，在求算高差为避免计算中发生正负符号的错误，在求算高差时，必须注意时，必须注意h h的下标小字。例的下标小字。例h hABAB是表示由已知高是表示由已知高程的程的A A点推算至未知高程的点推算至未知高程的B B点的高差，点的高差，在实际工作中，亦可利用水准仪的视线高Hi来计算前视点B的高程。这一做法对安置一次仪器，以一个已知高程点作后视，求取多个前视点高程时，计算较为方便。Hi=HA+aHB=HA+(a-b）=Hi-b视线高程法视线高程法转点转点(turning point)(turning point)、测站、测站当当A A、B B两点相距较远或其高差较大时，往往两点相距较远或其高差较大时，往往安置一次仪器不可能测定其间的高差值，则安置一次仪器不可能测定其间的高差值，则必须在两点之间加设若干个临时的立尺点，必须在两点之间加设若干个临时的立尺点，作为作为高程传递高程传递的过渡点（的过渡点（转点转点），并分段连），并分段连续安置仪器竖立水准尺，依次测定转点之间续安置仪器竖立水准尺，依次测定转点之间的高差，的高差，每安置一次仪器，称为一个每安置一次仪器，称为一个测站测站，最后取其代数和，从而求得最后取其代数和，从而求得A A、B B两点间的高两点间的高差差h h。测站测站转点转点hAB=h1+h2+.+hn =(a1-b1)+(a2-b2)+.+(an-bn)=a-bHB=HA+hi第二节第二节 水准仪和水准尺水准仪和水准尺一、DS3水准仪(level)(level)构造构造n n水准仪主要由望远镜、水准器及基座三部水准仪主要由望远镜、水准器及基座三部分构成。分构成。水准仪操作螺旋水准仪操作螺旋物物物物镜镜镜镜对对对对光光光光螺螺螺螺旋旋旋旋：调调调调节节节节物物物物镜镜镜镜与与与与目目目目镜镜镜镜筒筒筒筒的的的的相相相相对对对对位位位位置置置置，使物像清晰。使物像清晰。使物像清晰。使物像清晰。目目目目镜镜镜镜螺螺螺螺旋旋旋旋：调调调调节节节节目目目目镜镜镜镜位位位位置置置置，使使使使我我我我们们们们能能能能够够够够看看看看清清清清十十十十字字字字丝。丝。丝。丝。水水水水平平平平制制制制动动动动及及及及微微微微动动动动螺螺螺螺旋旋旋旋：在在在在水水水水平平平平方方方方向向向向制制制制动动动动与与与与微微微微动动动动望望望望远镜，精确瞄准目标。远镜，精确瞄准目标。远镜，精确瞄准目标。远镜，精确瞄准目标。微倾螺旋微倾螺旋微倾螺旋微倾螺旋：使望远镜上下微动，精平。：使望远镜上下微动，精平。：使望远镜上下微动，精平。：使望远镜上下微动，精平。1 1、望远镜、望远镜(telescope)(telescope)精确精确瞄准瞄准远处目标远处目标和和提供水平视线提供水平视线进行进行读数读数的设备。的设备。目镜中可看到目标经放大后在十字丝分划板上成的像。目镜中可看到目标经放大后在十字丝分划板上成的像。视准轴（视线）：十字丝分划中心与物镜光心的视准轴（视线）：十字丝分划中心与物镜光心的连线。连线。组成组成：物镜、目镜、调焦透镜、十字丝分划板、物镜物镜、目镜、调焦透镜、十字丝分划板、物镜和目镜调焦螺旋和目镜调焦螺旋等。等。1)望远镜各组成部分的作用物镜的作用物镜的作用：使目标成象（拉近）。：使目标成象（拉近）。目镜的作用目镜的作用：把十字丝（和目标象）放大。：把十字丝（和目标象）放大。十字丝固定不动。为了让仪器适用于不同视力的人，十字丝固定不动。为了让仪器适用于不同视力的人，可用可用目镜调焦螺旋目镜调焦螺旋前后调节目镜前后调节目镜-目镜调焦目镜调焦。调焦透镜的作用调焦透镜的作用：使远近不同的目标都能成象于十字：使远近不同的目标都能成象于十字丝面上。通过丝面上。通过物镜调焦螺旋物镜调焦螺旋移动调焦镜称为移动调焦镜称为物镜调物镜调焦。焦。十字丝分划板作用：十字丝分划板作用：准确瞄准目标准确瞄准目标 中中间间一一根根长长横横丝丝称称为为中中丝丝(水水平平视视线线在在尺尺上上的的位位置置），与与之之垂垂直直的的一一根根丝丝称称为为竖竖丝丝，在在中中丝丝上上下下对对称称的的两两根根与与中中丝丝平平行行的的短短横横丝丝称称为为上上、下下丝丝（又称（又称视距丝视距丝）。）。水水准准测测量量时时，用用中中丝丝在在水水准准尺尺上上进进行行前前、后后视视读读数数，用用以以计计算算高高差差；用用上上、下下丝丝在在水水准准尺尺上上读数，用以计算读数，用以计算水准仪至水准尺的距离水准仪至水准尺的距离（视距）。（视距）。视距公式视距公式=（上丝读数（上丝读数-下丝读数）下丝读数）*1002)2)种类种类 由由由由于于于于物物物物镜镜镜镜调调调调焦焦焦焦构构构构造造造造不不不不同同同同，望望望望远远远远镜镜镜镜分分分分为为为为：外外外外对对对对光光光光望望望望远镜、远镜、远镜、远镜、内对光内对光内对光内对光望远镜。望远镜。望远镜。望远镜。内内内内对对对对光光光光望望望望远远远远镜镜镜镜通通通通过过过过转转转转动动动动对对对对光光光光螺螺螺螺旋旋旋旋，使使使使对对对对光光光光凹凹凹凹透透透透镜镜镜镜前后移动，进行调焦。前后移动，进行调焦。前后移动，进行调焦。前后移动，进行调焦。内内内内对对对对光光光光望望望望远远远远镜镜镜镜的的的的优优优优点点点点：密密密密封封封封性性性性好好好好，灰灰灰灰尘尘尘尘、潮潮潮潮气气气气不不不不易易易易侵侵侵侵入入入入；镜镜镜镜筒筒筒筒短短短短，使使使使用用用用方方方方便便便便；对对对对光光光光时时时时物物物物镜镜镜镜位位位位置置置置不变，仪器稳定。不变，仪器稳定。不变，仪器稳定。不变，仪器稳定。目前测量仪器上的望远镜都是内对光式的。目前测量仪器上的望远镜都是内对光式的。目前测量仪器上的望远镜都是内对光式的。目前测量仪器上的望远镜都是内对光式的。3 3）望远镜成像原理）望远镜成像原理目标目标AB-AB-物镜物镜-倒立缩小的实像倒立缩小的实像abab。移移动动对对光光凹凹透透镜镜，（不不同同距距离离的的)目目标标成成像像在在十十字字丝丝平平面面上上，目镜目镜-放大十字丝和目标影像放大十字丝和目标影像ab(ab(正立或倒立虚像）正立或倒立虚像）望望远远镜镜的的放放大大率率：通通过过望望远远镜镜看看到到的的目目标标影影像像的的视视角角与与肉肉眼眼直直接接观观察察该该目目标标的的视视角角之之比比。若若望望远远镜镜目目标标影影像像的的视视角角为为，用用肉肉眼眼直直接接观观察察视视角角是是 ，则则放放大大率率v=v=/。DS3DS3型型水准仪望远镜放大率为水准仪望远镜放大率为2828倍。倍。4）视差视差及视差的消除及视差的消除当望远镜瞄准目标后，眼睛在目镜处上下左当望远镜瞄准目标后，眼睛在目镜处上下左右作少量的移动，发现右作少量的移动，发现十字丝和目标有着十字丝和目标有着相对的运动相对的运动，这种现象称为视差。，这种现象称为视差。测量作业是不允许存在视差的，因为这说明测量作业是不允许存在视差的，因为这说明不能判明是否精确地瞄准了目标。不能判明是否精确地瞄准了目标。产产生生视视差差的的原原因因：目目标标通通过过物物镜镜之之后后的的象象没没有有与与十十字字丝丝分划板重合。分划板重合。如如图图（a）和和（b）所所示示：人人眼眼位位于于中中间间位位置置时时，十十字字丝丝交交点点O与与目目标标的的象象a点点重重合合，当当眼眼睛睛略略为为向向上上，O点点又又与与b点点重重合合，当当眼眼睛睛略略为为向向下下时时，O点点便便与与O点点重重合合了了。如如果果连连续续使使眼眼睛睛上上下下移移动动，就就好好象象看看到到O点点在在目目标标的的象象上上面面运运动一样。图（动一样。图（c）是没有视差的情况。）是没有视差的情况。象与十字丝分划板不重合的原因：（1）未按正确的操作程序调焦；未按正确的操作程序调焦；（2）目目镜镜调调焦焦看看十十字字丝丝时时眼眼睛睛有有一一个个焦焦距距，而而瞄瞄准准目目标标看看目标的象时，眼睛本身自行调焦用了另一个焦距。目标的象时，眼睛本身自行调焦用了另一个焦距。消除视差的方法：首首先先必必须须按按操操作作程程序序依依次次调调焦焦，特特别别注注意意在在物物镜镜调调焦焦时时要要控控制制眼眼睛睛本本身身不不再再调调焦焦，保保持持十十字字丝丝始始终终是是清清晰晰的的。要要做做到到后后一一点点，必必修修做做到到无无论论调调节节十十字字丝丝或或目目标标，都不要使眼睛紧张，即都不要使眼睛紧张，即保持眼睛处于松驰状态保持眼睛处于松驰状态。由由于于望望远远镜镜目目镜镜的的出出瞳瞳直直径径约约为为1.5mm1.5mm，人人眼眼的的瞳瞳孔孔直直径径约约为为2.0mm2.0mm，所所以以检检查查有有无无视视差差时时，眼眼睛睛上上下下左左右右移移动动的的距距离不宜大于离不宜大于0.5mm0.5mm，否则会因观察物象不清晰引起错觉。，否则会因观察物象不清晰引起错觉。2、水准器、水准器(bubble)整平仪器的装置-使视线水平利用液体受重力作用后气泡居最高处的特性，使水准器的一条特定的轴线位于水平或竖直位置的一种装置。u圆水准器圆水准器(circular bubble)：用于：用于粗平粗平，指示指示仪器竖轴是否竖直仪器竖轴是否竖直。u水准管水准管(bubble tube)：用于用于精平精平，指示视准指示视准轴（物镜光心与十字丝交点的连线）是否水平轴（物镜光心与十字丝交点的连线）是否水平。uu符合水准器符合水准器符合水准器符合水准器 (1)、水准管(bubble tube)水水准准管管的的管管子子用用玻玻璃璃制制成成，其其纵纵剖剖面面方方向向的的内内表表面面为为具具有有一一定定半半径径的的圆圆弧弧。精精确确水水准准管管的的圆圆弧弧半半径径约约为为8080100m100m，最最精精确确的的可可达达200m200m。内内表表面面琢琢磨磨后后，将将一一端端封封闭闭，由由开开口口的的一一端端装装入入质质轻轻而而易易流流动动的的液液体体如如酒酒精精或或氯氯化化锂锂，装装满满后后再再加加热热使使液液体体膨膨胀胀而而排排去去一一部部分分，然然后后将将开开口口端端封封闭闭或或用用玻玻璃璃塞塞塞塞住住，待待液液体体冷冷却却后后，管管内内即即形形成了一个被液体蒸气充塞的空间成了一个被液体蒸气充塞的空间-水准气泡。水准管零点 水准管上刻有2mm间隔的分划线。分划线以中点S对称，S称为零点，零零点，零点附近无分划，水准管轴 零点与圆弧相切的切线LL。根据气泡在管内占有最高位置的特性，当气泡中点位于管子的零点位置时，称气泡居中（此时管子的零点最高），此时水准轴成水平位置。水准管分划值：水准管分划值：指水准管上2mm分划对应的圆心角。用来衡量置平精度的指标。测量仪器的水准管分划值小的可达2，大者可达25。水准管的分划值与圆弧半径R成反比；半径愈大分划值愈小，精度也就愈高。式中：式中：R R水准管圆弧半径，单位水准管圆弧半径，单位mmmm；206265206265。水准管分划值水水准准管管的的灵灵敏敏度度：气气泡泡准准确确而而快快速速移移居居管管中中最最高高位置的能力位置的能力。测测量量仪仪器器上上水水准准管管的的灵灵敏敏度度须须与与其其用用途途相相适适应应。用用灵灵敏敏度度较较高高的的水水准准管管可可以以更更精精确确地地使使仪仪器器的的某某部部分分达达到到水水平平位位置置或或竖竖直直位位置置；但但灵灵敏敏度度愈愈高高，置置平平愈愈费费时时间间，所所以以水水准准管管灵灵敏敏度度应应与与仪仪器其他部分的精密情况相适应。器其他部分的精密情况相适应。(2)、圆水准器(circular bubble)将将一一圆圆柱柱形形的的玻玻璃璃盒盒子子装装嵌嵌在在金金属属框框内内，盒盒内内装装满满酒酒精精或或氯氯化化锂锂后后加加热热密密封封。盒盒顶顶面面内内壁壁磨磨成成圆圆球球形形，顶顶面面的的中中央央画画一一小小圆圆，其其圆圆心心即即为为水水准准器器零零点点S S。连连接接零零点点S S与与球球面面的的球球心心O O的的直直线线称称为为圆圆水水准准轴轴。当当气气泡泡位位于于圆圆内内中中央央位位置置时时，圆水准轴即成竖直，这时切于零点的平面也就成水平了。圆水准轴即成竖直，这时切于零点的平面也就成水平了。圆水准器的 是粗略置平仪器，故其分划值制做得较水准管的分划值为大，其圆弧半径一般为0.52m。以使粗略置平操作迅速完成。圆水准器一般装在基座上，作粗略整平使竖圆水准器一般装在基座上，作粗略整平使竖轴竖直之用。轴竖直之用。圆水准器灵敏度8/2mm用于仪器粗平管水准器灵敏度20”/2mm用于仪器精平(3)(3)、符合水准器、符合水准器装装有有符符合合棱棱镜镜系系统统的的水水准准管管，当当气气泡泡两两端端影影象象符符合合一一致致时时就就表表明明气气泡泡已已经经居居中中。判判断断两两端端气气泡泡的的符符合合程程度度时时常常会会出出现现误误差差，而而气气泡泡不不符符合合的的程程度度是是指指两两个个端端点点之之间间的的距距离离，它它正正好好是是距距完完全全符符合合位位置置的的两两倍倍。因因此此，用符合水准器作业可使气泡居中的精度提高一倍用符合水准器作业可使气泡居中的精度提高一倍。符合水准器符合水准器基座构成：基座构成：轴座、脚轴座、脚螺旋、底板螺旋、底板和和三角压三角压板板构成。构成。作用：支承仪器的上作用：支承仪器的上部，即将仪器的竖轴部，即将仪器的竖轴插入轴座内旋转。插入轴座内旋转。脚螺旋脚螺旋用于调整圆水用于调整圆水准器气泡。准器气泡。3、基座(tribrach)4、水准尺、水准尺(levelingstaff)主要有单面尺、双面尺和塔尺。主要有单面尺、双面尺和塔尺。直尺长为3m，折尺长为4m，塔尺长为5m。1 1、尺面分划为、尺面分划为1cm1cm，每，每10cm10cm处（处（E E字形刻划字形刻划的尖端）注有阿拉伯数字。的尖端）注有阿拉伯数字。2 2、双面尺的红面尺底刻划：一把为、双面尺的红面尺底刻划：一把为4687mm4687mm，另一把为另一把为4787mm4787mm。用于三、四等水准测量，称之为双面水准标尺。5、尺垫、尺垫(staff plate)放在转点上，可防水准尺下沉。放在转点上，可防水准尺下沉。第三节第三节 水准仪技术操作水准仪技术操作一、安置仪器一、安置仪器n n首先在首先在A、B两点上各竖立一根水准尺，然两点上各竖立一根水准尺，然后尽可能在距两水准尺等远处架设仪器。后尽可能在距两水准尺等远处架设仪器。1 1、张开三脚架，使其高度适当，架头大致水、张开三脚架，使其高度适当，架头大致水平，牢固地架设在地面上平，牢固地架设在地面上.2 2、从箱中取出仪器牢固地连接在三脚架上。、从箱中取出仪器牢固地连接在三脚架上。注意：注意：仪器的各种螺旋都调整到适中位置仪器的各种螺旋都调整到适中位置，以便，以便螺旋向两个方向均能转动。螺旋向两个方向均能转动。二、粗略整平二、粗略整平调节脚螺旋，使圆水准气泡居中。调节脚螺旋，使圆水准气泡居中。a a123b b312c c312规律：规律：整平时气泡移动的方向与整平时气泡移动的方向与左手大姆指左手大姆指转动脚螺旋的方向一致。转动脚螺旋的方向一致。三、瞄准水准尺三、瞄准水准尺步骤：步骤：调节目镜：调节目镜：照准明亮的物体（如白色的照准明亮的物体（如白色的墙）调节墙）调节目镜对光螺旋目镜对光螺旋使之适合自己的视力使之适合自己的视力（十字丝最清晰十字丝最清晰）；）；粗瞄准粗瞄准：转动仪器，利用望远镜外壳上：转动仪器，利用望远镜外壳上的的准星准星瞄准目标；瞄准目标；精确瞄准精确瞄准：转动转动调焦螺旋调焦螺旋使目标象清晰，使目标象清晰，直至无直至无“视差视差”。四、精平四、精平1、方法：、方法：如图所示，调节如图所示，调节微倾螺旋微倾螺旋，使水使水准管气泡成像呈抛物线符合。准管气泡成像呈抛物线符合。2、说明：、说明：自动安平水准仪（自动安平水准仪（compensator compensator levellevel），不需进行精平。），不需进行精平。五、读数五、读数 精平后，用精平后，用十字丝的中丝十字丝的中丝在水准尺上读数。在水准尺上读数。1 1方法：方法：米、分米米、分米看尺面上的注记，看尺面上的注记，厘米厘米数数尺面上的格数尺面上的格数，毫米，毫米估读估读。2 2规律：规律：沿尺面上沿尺面上由小到大由小到大的方向读。故的方向读。故仪器若成倒像，从上往下读；若成正像，从仪器若成倒像，从上往下读；若成正像，从下往上读。下往上读。水准仪读数实例水准仪读数实例0.7250.7256.2526.252 bc a1.4771.477看看读数是多少？看看读数是多少？六、扶尺七、搬站将水准尺立于测点的铅垂线位置将水准尺立于测点的铅垂线位置.检查仪器中心连接螺旋，将脚螺旋调至等高，检查仪器中心连接螺旋，将脚螺旋调至等高，收拢脚架，一手扶托着仪器基座，一手斜抱收拢脚架，一手扶托着仪器基座，一手斜抱着架腿夹在腋下，安全搬站。着架腿夹在腋下，安全搬站。问题与思考题1.何为1985国家高程基准？水准测量分哪些等级？2.进行水准测量时，设A为后视点，B为前视点，后视水准尺读数a=1124,前视水准尺读数b=1428,则A，B两点的高差hAB？设已知A点的高程HA20.016m，则B点的高程HB？3.水准仪由哪些主要部分构成？各起什么作用？4.用测量望远镜瞄准目标时，为什么会产生视差？如何消除视差？5.试述使用水准仪时的操作步骤。第四节第四节 普通水准测量的实施普通水准测量的实施一、水准点(Bench Mark)通过水准测量方法获得其高程的高程控制点，一般通过水准测量方法获得其高程的高程控制点，一般通过水准测量方法获得其高程的高程控制点，一般通过水准测量方法获得其高程的高程控制点，一般用用用用BMBM表示。有永久性和临时性两种。表示。有永久性和临时性两种。表示。有永久性和临时性两种。表示。有永久性和临时性两种。（a a）国家等级水准点）国家等级水准点 （b b）墙上水准点）墙上水准点 二、三等水准点标石埋设图二、三等水准点标石埋设图(单位：单位：mm)mm)水准测量通常是从水准点引测其它点的高程。水准测量通常是从水准点引测其它点的高程。水准点的位置水准点的位置应选在土质坚硬、便于长期保存和应选在土质坚硬、便于长期保存和使用方便的地点。使用方便的地点。水准点水准点按其精度分为不同的等级按其精度分为不同的等级。国家水准点分。国家水准点分为四个等级，即一、二、三、四等水准点，按国为四个等级，即一、二、三、四等水准点，按国家规范要求埋设永久性标石标志。家规范要求埋设永久性标石标志。地面水准点地面水准点按一定规格埋设，一般用石料或钢筋按一定规格埋设，一般用石料或钢筋混凝土制成，埋深到地面冻结线以下。在标石顶混凝土制成，埋深到地面冻结线以下。在标石顶部设置有不易腐蚀的材料制成的半球状标志部设置有不易腐蚀的材料制成的半球状标志(图图a)a)；墙脚水准点应按规格要求设置在永久性建筑物；墙脚水准点应按规格要求设置在永久性建筑物上上(图图b)b)。永久性水准点永久性水准点 临时性水准点临时性水准点二、水准路线1 1、附合水准路线、附合水准路线从从一一个个已已知知高高程程的的水水准准点点BM1BM1（例例如如国国家家某某一一级级的的水水准准点点）起起，沿沿一一条条路路线线测测量量各各测测段段高高差差，以以确确定定沿沿线线其其他他各各点点的的高高程程，最最后后连连测测到到另另一一个个已已知知高程的水准点高程的水准点BM2BM2所形成的路线所形成的路线。特点：路线相邻点高差代数和等于两已知端点高差特点：路线相邻点高差代数和等于两已知端点高差附合水准路线附合水准路线BM1BM1BM2BM2 1 1 2 2 3 3 1 1BMBM 2 2 3 3 4 4闭合水准路线闭合水准路线2 2、闭合水准路线、闭合水准路线从从一一已已知知高高程程的的水水准准点点出出发发，沿沿一一条条环环形形路路线线测测量量各各测测段段的的高高差差，以以确确定定沿沿线线其其他他点点的的高高程程，最最后后又又回回到到原原水水准准点。点。特特点点：路路线线相相邻邻点点高高差差代数和为零代数和为零支水准路线支水准路线BMBM 1 1 2 23 3、支水准路线、支水准路线从从一一已已知知水水准准点点出出发发，沿沿线线往往测测到到终终点点，再再从从终终点点返返测测到到已已知知起起点点，既既不不闭闭合合也也不不附合，必须往返测。附合，必须往返测。特特点点：往往返返测测高高差差的的代代数数和和大小相等符号相反。大小相等符号相反。4、水准网、水准网若干条单一水准路线相互连接构成的形状。若干条单一水准路线相互连接构成的形状。三、普通水准测量的实施（外业）三、普通水准测量的实施（外业）1、观测要求（中间法）、观测要求（中间法）BMABMB前进方向前进方向1.1341.677TP1h h1 1=-0.543=-0.5431.444 1.324TP2h h2 2=+0.120=+0.1201.8220.876TP3h h3 3=+0.946=+0.9461.8201.435TP4h h4 4=+0.385=+0.3851.4221.304h h5 5=+0.118=+0.118（1 1）水准仪安置在离前、后视距离大致相等之处。）水准仪安置在离前、后视距离大致相等之处。）水准仪安置在离前、后视距离大致相等之处。）水准仪安置在离前、后视距离大致相等之处。（2 2）为及时发现错误，通常采用）为及时发现错误，通常采用）为及时发现错误，通常采用）为及时发现错误，通常采用“两次仪器高法两次仪器高法两次仪器高法两次仪器高法”或或或或 “双面双面双面双面尺法尺法尺法尺法”。h h1 1=a=a1 1b b1 1 h h2 2=a=a2 2b b2 2h hn n1 1=a=a n n1 1b b n n1 1h h n n=a=a n nb b n n得：得：h hABABh h1 1+h+h2 2+h+hn n1 1+h+h n n =（a a1 1b b1 1）+（a a n nb b n n）=a=a b b H HB BH HA A+h+hABAB=H=HA A+h +h 1 1、2 2、n n1 1、n n等称为转点，表示为等称为转点，表示为“TPTP”。2、水准测量实施与记录对照图、水准测量实施与记录对照图 BMABMB1.444 1.324TP2h2=+0.1201.8220.876TP3h3=+0.9461.8201.435TP4h4=+0.3851.4221.304h5=+0.118前进方向前进方向1.1341.677TP1h1=-0.543123BMA 1.134TP1 1.677 -0.543TP1 1.444 TP2 1.324 +0.120TP2 1.822 TP3 0.876 +0.9463、水准测量的校核、水准测量的校核1）测站校核(1)双仪高法双仪高法a2a1b2b1在每一测站测得高差后，改变仪器高度（即重在每一测站测得高差后，改变仪器高度（即重新安置与整平仪器）新安置与整平仪器）0.lm以上以上再测一次高差，或者再测一次高差，或者用用2台水准仪同时观测，当两次测得高差的差值在台水准仪同时观测，当两次测得高差的差值在土土5mm以内时，则取两次高差平均值作为该站测以内时，则取两次高差平均值作为该站测得的高差值。否则需要检查原因，重新观测。得的高差值。否则需要检查原因，重新观测。(2)双面尺法：双面尺法：ABababAB校核校核:a:a红红-a-a黑黑=K,K-=K,K-常数常数4.687(4.787)4.687(4.787)m m 要求要求:(a:(a红红-a-a黑黑)-K3mm)-K3mm h h黑黑=a=a黑黑-b-b黑黑，h h红红=a=a红红-b-b红红 0.100m0.100m 要求要求:h:h黑黑-h h红红5mm5mm分别读取每根双面尺的黑面与红面读数，分别分别读取每根双面尺的黑面与红面读数，分别计算黑面与红面读数之差，及两个黑面尺的高差计算黑面与红面读数之差，及两个黑面尺的高差h黑黑与两个红面尺的高差与两个红面尺的高差h红红，若精度达到标准，则取黑、，若精度达到标准，则取黑、红面高差平均值作为该站测得的高差值。红面高差平均值作为该站测得的高差值。2)计算校核计算校核h hABAB a a b b H HB BH HA A=h=h（3 3）成果检核）成果检核计算高差闭合差计算高差闭合差(closing error)公式：公式：计算高差闭合差的容许值计算高差闭合差的容许值（tolerancetolerance）普通水准测量：普通水准测量：普通水准测量：普通水准测量：三等水准测量：三等水准测量：三等水准测量：三等水准测量：四等水准测量：四等水准测量：四等水准测量：四等水准测量：水准测量的内业整理步骤水准测量的内业整理步骤:1 1）检查野外观测手簿，计算各点间高差；）检查野外观测手簿，计算各点间高差；2 2）经检核无误，根据野外观测高差计算）经检核无误，根据野外观测高差计算高高差闭合差差闭合差；3 3）若闭合差符合规定的精度要求，则调整）若闭合差符合规定的精度要求，则调整闭合差，最后计算各点的高程。闭合差，最后计算各点的高程。四、水准测量的内业整理四、水准测量的内业整理四、水准测量的内业整理（一）高差闭合差的计算与检核（一）高差闭合差的计算与检核闭合水准路线，有：闭合水准路线，有：附合水准路线，有：附合水准路线，有：支水准路线，有：支水准路线，有：（二）分配高差闭合差（二）分配高差闭合差1 1、计算高差闭合差的容许值（、计算高差闭合差的容许值（tolerancetolerance）对于普通水准测量：对于普通水准测量：对于普通水准测量：对于普通水准测量：说明观测成果符合要求说明观测成果符合要求2、按分配原则改正高差按与距离按与距离L L 或测站数或测站数n n 成正比成正比原则，将高差原则，将高差闭合差闭合差反符号反符号分配到各段高差上。分配到各段高差上。或或检核：检核：则则（三）计算各待定点高程（三）计算各待定点高程用改正后的高差和已知点的高程，来计算各用改正后的高差和已知点的高程，来计算各待定点的高程。待定点的高程。检核：检核：（四）水准成果计算实例（四）水准成果计算实例1、附合水准成果计算实例、附合水准成果计算实例1 1）填写观测数据）填写观测数据将观测数据和已知数据填入计算表格。将图中将观测数据和已知数据填入计算表格。将图中点号、测站数、观测高差与水准点点号、测站数、观测高差与水准点A A、B B已知已知高程填入有关栏内。高程填入有关栏内。2 2）计算高差闭合差）计算高差闭合差 3 3）计算高差容许闭合差）计算高差容许闭合差4 4）闭合差的调整）闭合差的调整5 5）高程的计算）高程的计算例例例例:附合水准路线成果计算附合水准路线成果计算附合水准路线成果计算附合水准路线成果计算 2 2、闭合水准路线成果计算、闭合水准路线成果计算各测段高差代数和应为0即：h理0 这个路线的高差闭合差 fhh测其它计算步骤与附合路其它计算步骤与附合路线相同。线相同。A3 3、支水准路线成果计算实例、支水准路线成果计算实例已已知知水水准准点点A A的的高高程程为为H HA A38.65438.654米米。为为了了求求得得1 1点点的的高高程程，测测出出h h往往1.4341.434米米，h h返返1.4201.420米米。往往、返返测测站站共共1616站站。高高差差闭闭合合差为：差为：n nf fh hh h往往十十h h返返n n 1.4341.4341.4201.4200.0140.014米米n n闭合差容许值为：闭合差容许值为：n nf fh h容容士士12 12 士士12 12 士士4848毫米毫米n n ，说说明明符符合合普普通通水水准准测测量量的的要要求求。经经检检核核符符合合精精度度要要求求后后，可可取取往往测测和和返返测测高高差差绝绝对对值值的的平平均均值值作作为为A、1两两点点间间的的高差，其符号与往测高差符号相同，即：高差，其符号与往测高差符号相同，即：n n n n h hA1A1+1.4271.427米米n nH H1 138.65438.6541.4271.42740.08140.081米米 1.434+1.4202习题与思考题6、何为水准器分划值，圆水准器与管水准器的、何为水准器分划值，圆水准器与管水准器的作用有何不同？作用有何不同？7、水准测量为何要按一定路线施测？转点的作、水准测量为何要按一定路线施测？转点的作用是什么用是什么?8、水准测量的测站检核有几种、水准测量的测站检核有几种?如何进行？如何进行？9、试述水准测量的计算检核方法。、试述水准测量的计算检核方法。10、已知后视、已知后视A的读数为的读数为1.456米，前视米，前视B的读的读数为数为1.579米，米，A的高程为的高程为20.123米，试计算米，试计算B的高程，并绘图说明。的高程，并绘图说明。11、根据下表中测量数据，求算各点高程。测站测站测点测点水准尺读数水准尺读数实测高实测高差差/m/m高差改正高差改正数数/mm/mm改正后高改正后高差差/mm/mm高程高程/m/m后视后视前视前视1 1BMABMA1 11.3321.3321.7641.76423.02023.0202 21 12 21.4111.4111.1671.1673 32 23 31.5031.5030.8400.8404 43 3BMBBMB1.7811.7810.6160.61624.644辅助计辅助计算算 H HB B-H-HA A=,f=,fh h=f fh h允允允允=,vi=,vi=12、调整下图所示闭合水准的观测成果，并求出各点的高程。HBM4=50米h1=+1.224;n1=10站站h2=-1.424;n2=8站站h3=+1.781;n3=8站站h4=-1.714;n4=11站站h5=+0.108;n5=12站站第五节第五节 水准仪的检验与校正水准仪的检验与校正水准仪应满足的几何条件水准仪应满足的几何条件 (1)(1)(1)(1)视准轴平行于水准管轴视准轴平行于水准管轴视准轴平行于水准管轴视准轴平行于水准管轴(CC/LL)(CC/LL)(CC/LL)(CC/LL)(2)(2)(2)(2)圆圆圆圆水水水水准准准准器器器器轴轴轴轴平平平平行行行行于于于于仪仪仪仪器器器器竖轴竖轴竖轴竖轴(LL/VV)(LL/VV)(LL/VV)(LL/VV)(3)(3)(3)(3)十字丝横丝与仪器竖轴十字丝横丝与仪器竖轴十字丝横丝与仪器竖轴十字丝横丝与仪器竖轴垂直垂直垂直垂直（即：（即：VVVV）CCLLVVLL1、圆水准轴与仪器的旋转轴平行的检验与校正检验方法检验方法将仪器安置于脚架将仪器安置于脚架上，转动脚螺旋使圆水准器上，转动脚螺旋使圆水准器气泡居中，此时圆水准轴竖气泡居中，此时圆水准轴竖直，如右图（直，如右图（a a），若），若LLLL不平不平行于行于VVVV，且其交角为，且其交角为,则竖则竖轴与竖直位置偏差轴与竖直位置偏差。然后。然后将望远镜在水平方向旋转将望远镜在水平方向旋转180180，此时，若气泡不居中，此时，若气泡不居中，偏于一边，说明偏于一边，说明LLLL不平行于不平行于仪器竖轴仪器竖轴VVVV，且偏差为，且偏差为2 2，需要校正。，需要校正。目的目的：使圆水准器轴：使圆水准器轴LLLL平行于仪器竖轴平行于仪器竖轴VVVV2校正方法 转转动动脚脚螺螺旋旋使使气气泡泡向向中中间间移移动动偏偏离离量量的的一一半半，然然后后，用用校校正正针针拨拨动动圆圆水水准准器器底底下下的的三三个个校校正正螺螺旋旋，使使气气泡泡达达到到完完全全居居中中的的位位置置。检检验验和和校校正正应应反反复复进进行行，直直至至仪仪器器转转至至任任何何位位置置气气泡泡始始终终居居中中为为止止，此此时时，LLVVLLVV的的条条件件得得到满足。到满足。2、十字丝横丝与仪器旋转轴垂直的检验与校正检验方法整平仪器后，用横丝的一端瞄准墙上一固定点，整平仪器后，用横丝的一端瞄准墙上一固定点，转动水平微动螺旋，如果点子离开横丝，表示横丝不水平，转动水平微动螺旋，如果点子离开横丝，表示横丝不水平，需要校正；如果点子始终在横丝上移动，则表示横丝水平。需要校正；如果点子始终在横丝上移动，则表示横丝水平。检验时也可用检验时也可用挂垂球挂垂球的方法：观察十字丝的方法：观察十字丝竖丝是否与垂球线重竖丝是否与垂球线重合，如重合说明横丝合，如重合说明横丝水平。水平。检验目的检验目的：使十字丝横丝垂直于仪器的竖轴，即：使十字丝横丝垂直于仪器的竖轴，即当仪器竖当仪器竖轴处于铅垂位置轴处于铅垂位置