第二章 水准测量

第 二 章 水 准 测 量
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6． 对光螺旋的作用：调节物镜与目镜筒的相 对位置，使物像清晰。 7．目镜螺旋的作用：调节目镜位置，使我们能 够看清十字丝。 8．视准轴：十字丝交点和物镜光心的连线称为 视准轴。 9． 视距丝：用于视距测量。 10．水平制动及微动螺旋：在水平方向制动与微 动望远镜。 11． 微倾螺旋：使望远镜上下微动。 12．内对光望远镜的优点：内对光望远镜，转动 对光螺旋时，对光凹透镜前后移动，进行调焦。这种 望远镜的优点是：密封性好，灰尘、潮气不易侵入； 镜筒短。使用方便；对光时物镜位置不变，仪器稳定， 目前测量仪器上的望远镜都是内对光式的。
当地面上两点相距较远或高差较大 时，安置一站仪器难以测得两点的高差， 因此，必须依图2—14所示，在A、B两点 之间增设若干临时立尺点。把A、B分成 A B 若干测段，逐段测出高差，最后由各段高 差求和，得出A、B两点间高差。
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A HA
a1
h1
b1 1
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（三）各点高程的计算 根据改正后的高差，由起始点BM1 的高程逐一推算出其他各点的高程， 如计算无误，则最后推算得的BM2 高 程应与已知高程相等。 闭合水准路线的高程计算与附合 水准路线相同。支水准路线采用往返 测，每一测段的高差取往返测的平均 值,符号与往测符号相同即可。
3.水准管分划值：水准管上每 2mm弧长所对的圆心角τ称为水准管 分划值。它是水准管性能的指标， 分划值越小，水准管越灵敏，用来 整平仪器的精度越高。
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（三）基座
二、水准尺与尺垫
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（一）、水准尺：水准尺按尺面分为单面 尺和双面尺两种；按尺形分为直尺、折尺、塔 尺等三种。 1．直尺： ⑴黑面尺：底端起始数为0 ⑵红面尺：底端起始数为4687mm或4787mm。 直尺必须成对使用。用以检核读数。 2．折尺：单面尺，一般长4m。 3．塔尺：双面尺，一般3m或5m，底端起 始数均为0。
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（二）水准器 水准仪上的水准器是用来指示视线是否水平或竖轴是 否竖直的。水准器分圆水准器和长水准器两种。
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1.圆水准器一般装在基座上，作粗略整平、 使竖轴竖直之用。 2.长水准管和望远镜连在一起，供精确调平视 线之用。由于气泡较轻，恒处于管的最高处。水准 管圆弧的中点，称为水准管零点；过水准管零点的 切线LL称为水准管轴。当气泡两端与零点成对称， 称为气泡居中，这时水准管轴水平。如果水准管轴与望远镜的视 准轴平行，气泡居中时，视准轴就处于水平位置。
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第四节 水准测量的校核方法
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一、水准测量的精度要求 不同等级的水准测量有不同的精度要求，对于普通水准测 量的规定是：fh允=±10 mm或±40 mm 式中L为水准路线的长度，以km计；n—测站数。 二、水准测量的校核方法 水准测量的校核方法可分为测站校核和路线校核。
望远镜瞄准水准尺后，读数前必须转 动微倾螺旋，使水准管气泡居中，达到视 线水平，才能读数。读数后再检查气泡是 否居中，否则应重新调整，再次读数。应 该注意，读完读数后，仪器转到前视方向， 仍要利用微倾螺旋调整水准管气泡居中， 再进行读数。
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二、复合水准测量
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第二节 水准仪和水准尺
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一、水准仪 主要由望远镜、水准器及基座三个部分组成。水准仪通过基座 与三脚架连接，支承在三脚架上。基座上装有一个圆水准器。下面 有三个脚螺旋，用以粗略整平仪器。望远镜一侧装有管状水准器， 其下端装有一个能使望远镜作微小上下仰俯动作的微倾螺旋，转动 微倾螺旋，管水准器随望远镜上下仰俯，当气泡居中时，望远镜中 的视线便呈水平位置，以简化精密整平仪器的工作。水准仪在水平 方向转动，是由一个水平制动螺旋和水平微动螺旋来控制的。
HAB= a-b (2—1) 如果测量是由A→B的方向前进，则A点称为后视点，B点称为前 视点，a及b分别为后视读数和前视读数，两点间的高差就等于后视 读数减去前视读数。如果B点高于A点，则高差为正，反之，高差为 负。
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第一节 水准测量原理
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二、计算高程的方法 （一）由高差计算高程 B点（未知点）的高程等于A点（已知点）的高程加上 两点间的高差。 即 HB=HA+HAB=HA+(a-b) (二)由视线高程计算高程 由图2—1可知，A点高程加后视读数等于仪器视线的 高程，设视线高程为Hi，即Hi=HA+a则B点高程等于视线高 程减去前视读数， 即 HB=Hi-b=(HA+a)-b (2—3) (2—2)
式中H终、H始—起始和终了水准点的高程。 普通水准测量高差闭合差的允许值为 fh允=±10 mm或±40 mm （2—8） 式中L为水准路线的长度，以km计； n—测站数。 上式中，前者用于山地地区，后者用于平坦地区。如果高差闭合 差超过允许值，即fh＞fh允，则测量成果不能应用，必须重测。
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支水准路线必须沿同一路线进行往测和返测，往、返测的高差绝对值应相 等，而符号相反。如不相等，便产生了闭合差 即 fh= H往+H返 往返测高差闭合差的允许值与附合水准路线相同，而测站数n或路线长L以 单程计。
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二、水准路线高差闭合差的调整和高程计算 如果水准路线的高差闭合差在允许范围之内，即可进行 闭合差的调整和高程计算。 （一）高差闭合差的计算 应用式（2—7）及式（2—8）得 fh=∑h测-（H终-H始） fh允=±40 mm或±40 mm fh≤fh允,可以调整。 （二）高差闭合差的调整 在同一条水准路线上，认为各测站条件大致相同，各测 站产生的误差是相等的，因此在调整闭合差时，应将闭合 差以相反符号，按测站数（或距离）成正比例地分配到各 测段的实测高差中，即
（二）尺垫： 立尺前先将尺垫用脚踩实，然后 竖立水准尺于半圆球体顶上，它的作 用在于防止水准尺下沉及尺子转动时 不改变其高程。
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第三节 水准测量的方法
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一、一个测站的水准测量工作
（一）安置仪器 首先在A、B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设置测站。 张开三脚架，使其高度适当，架头大致水平， 并牢固地架设在地面上。从箱中取出仪器牢 固地连接在三脚架上。
a A
b B A
a
b B
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校核:(1) a红-a黑=K, K--常数4.687(4.787)m 要求:(a红-a黑)-K≤4mm (2) h黑=a黑-b黑， h红=a红-b红±0.100m 要求: h黑- h红≤10mm
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（二）水准路线校核 1．附合水准路线 如图2—15所示，欲测定1、2、3、4 等点高程，选定水准路线由已知水准点BM1开始，顺序施测 各点高差，最后又由4点测到另一已知水准点BM2 形成附合 水准路线。
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（一）望远镜 1．望远镜：是用来瞄准远方目标的，主要作用是使 ： 目标成像清晰、扩大视角，以精确照准目标。 2．构成：物镜、十字丝分划板、调焦镜、目镜等。 3． 种类：由于物镜调焦构造不同，望远镜有外对光 望远镜和内对光望远镜两种。 4． 成像原理：目标通过物镜及调焦凹透镜的作用， 在十字丝面上形成一个倒立的小实像，再经过目镜的放大 作用，使目标的像和十字丝同时放大成虚像。 5． 放大倍率：放大的虚像的视角与用眼睛直接看到 目标大小的视角的比值，用V表示。 它是鉴别望远镜质量的主要指标，一般18～30倍
由上式可以看出，A、B两点的高差等于中 间各段高差的代数和，也等于所有后视读数之 和减去所有前视读数之和，可作为每一页记录 手簿的计算校核。这两个数如果不等，则说明 计算有错误，需要重算。 水准测量中的转1、转2、……转n等临时立 尺点，是用来传递高程的，称为转点。在转点 上不仅有前视读数，还有后视读数。一个测站 工作结束后，仪器搬到下一测站，转点的位置 丝毫不能动，否则就不能传递高程，因此，转 点上应使用尺垫，以防止尺子下沉及转动时改 变高度。
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（二）、粗略整平
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粗平的工作是通过旋转脚螺旋使圆水准器的气泡居中。 操作方法如图所示，气泡偏离在a位置，先用双手按箭头 所指方向相对地转动脚螺旋1和2，使气泡移到图中（b）所示 位置，然后再单独转动脚螺旋3，使气泡居中。
在粗平过程中，气泡移动的方向与左手大拇指转动脚 螺旋的方向一致。
4．清除视差： 瞄准目标时， 应使尺子的像落在十字丝平面上， 否则当眼睛靠近目镜上下微微晃动 时，可发现十字丝横丝在水准尺上 的读数也随之变动，这种现象称为 十字丝视差。如图所示，消除的方 法是再仔细地反复交替调节目镜和 物镜对光螺旋，使读数不变为止。
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（四）、精平与读数
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2．双仪器法：在两测点之间同时安置两台仪器，分别测得两 点的高差进行比较，结果处理方法同上。
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3．双面尺法：测时不改变仪器高度，采用双面尺的红、黑两面 两次测量高差，以黑面高差为准，红面高差与黑面高差比较，若红 面高差比黑面高差大，则先将红面高差减去100mm，再与黑面高差 比较，误差在±10mm以内取平均值，反之，将红面高差加上 100mm，再与黑面高差比较，误差在±10mm以内取平均值。