工程测量水准仪
建筑施工测量 第二节 水准测量与水准仪
二、水准仪的使用
2.照准
就是用望远镜照准水准尺，清晰地看清 目标和十字丝，并消除视差 。
照准转点或是水准点上的水准尺
二、水准仪的使用
2.照准
就是用望远镜照准水准尺，清晰地看清 目标和十字丝，并消除视差 。
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。
二、水准仪的使用
含义：水准测量施测时所经过的路线，称为水准路线。 布设要求：水准路线应尽量沿公路、大道等平坦地面布设， 以保证测量精度。水准路线上两相邻水准点之间称为一个 测段。 布设形式：
1、单一水准路线 2、水准网
2.水准点和水准路线 （2）水准路线 单一水准路线布设形式
2.水准点和水准路线
1.闭合水准路线
3）望远镜的构造及成像和瞄准原理
调焦
螺旋
调焦
物镜
透镜
竖 丝
上丝
横丝
下丝
望远镜的十字丝
目 镜
视准轴
望远镜的构造
2.水准仪的构造
3）望远镜的构造及成像和瞄准原理
倒像望远镜成像原理
•放大倍数 ——V=β÷α •DS3水准仪——V=28
2.水准仪的构造 3）望远镜的构造及成像和瞄准原理
瞄准 原理
•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
如下图，已知A点的高程为HA，只要能测出A点至B点的 高程之差，则Ｂ点的高程 HB 就可用下式计算求得：
HB=HA+hAB
hAB = 后视读数–前视读数
1、高差法
测量前进方向
水平视线
a
后视读数
A
前视读数 B
HA
（已知）
水准测量—水准仪的构造和使用(建筑工程测量)
2．尺垫
尺垫是由生铁铸成。一般为三角形板 座，其下方有三个脚，可以踏入土中。尺 垫上方有一突起的半球体，水准尺立于半 球顶面。
尺垫用于转点处。下一节返回源自录塔尺精密 水准尺
双面 水准尺
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水准仪的使用
微倾式水准仪的基本操作程序为
1、安置仪器 2、粗略整平 3、瞄准水准尺 4、精确整平 5、读数
中丝
上丝 竖丝
下丝
十字丝分划板
作用:望远镜是用来精确瞄准远处目标， 并利用十字丝对水准尺进行读数。
标准读法：0712 代表0.712m，小数 点不用读也不用记 录
2.水准器 ：用来整平仪器 的装置
（1）圆水准器 （2）管水准器
3．基座
基座的作用是支承仪器的上部，并通 过连接螺旋与三脚架连接。
（2）双面水准尺：多适用于三、四等水 准测量
尺长为3m，两根尺为一对。
尺的双面均有刻划，一面为黑白相间， 称为黑面尺（也称主尺）；另一面为红白 相间，称为红面尺（也称辅尺）。
两面的刻划均为1cm，在分米处注有 数字。
两根尺的黑面尺尺底均从零开始， 而红面尺尺底，一根从4.687m开始，另一 根从4.787m开始。在视线高度不变的情况 下，同一根水准尺的红面和黑面读数之差 应 等 于 常 数 4.687m 或 4.787m ， 这 个 常 数 称为尺常数，用K来表示。
1、安置仪器
注意事项： （1）注意架腿高度适中，便于观测 （2）保证架头大致水平
2、粗略整平
注意事项： （1）先用两个螺旋，再用第三个螺旋 （2）水准器中气泡的移动方向与左手大
拇指移动方向一致
三、瞄准水准尺
（1）目镜调焦 转动目镜对光螺旋， 使十字丝成像清晰。
（2）初步瞄准 通过望远镜筒上方的 照门和准星瞄准水准尺。
建筑工程测量：水准测量仪器与工具
建筑工程测量水准测量仪器与工具一、水准测量的仪器和工具及其使用水准测量使用的仪器为水准仪，工具为水准尺和尺垫。
水准仪按其精度分为DS0.5、DS1、DS3和DS10等几种等级。
代号中的“D”和“S”是“大地”和“水准仪”的汉语拼音的第一个字母，其下标数值意义为：仪器本身每公里往返测高差中数能达到的精度，以毫米计。
工程测量一般使用DS3级水准仪。
如图2-2所示，为DS3型微倾式水准仪视图，它主要由远望镜、水准器和基座三个基本部分组成。
1.望远镜水准仪的望远镜是用来瞄准水准尺并读数的，主要由物镜、目镜、对光螺旋和十字丝分划板组成。
如图2-3所示，为DS3型微倾式水准仪内对光式倒像望远镜构造略图。
图2-4是望远镜成像原理，其中物镜的作用是使远处的目标在望远镜的焦距内形成一个倒立的缩小的实像。
当目标处在不同距离时，可调节对光螺旋，带动凹透镜使成像落在十字丝分划板上，这时，十字丝和物像同时被目镜放为虚像，以便观测者利用十字丝来瞄准目标。
当十字丝的交点瞄准到目标上某一点时，该目标点即在十字丝交点与物镜光心的连线上，这条线称为视准轴，也称为视线。
十字丝分划板是用刻有纵贯十字丝的平面玻璃制成，装在十字丝环上，再用固定螺丝固定在望远镜筒内，如图2-5所示。
2.水准器水准器用来指示仪器视线是否水平或竖轴是否竖直。
有管水准器和圆水准器两种。
（1）管水准器（水准管）水准管是一个封闭的玻璃管，管的内壁在纵向磨成圆弧形，内盛酒精和乙醚的混合液，经过加热、封闭、冷却后，管内形成一个气泡（图2-6）。
水准管内表面的中点0称为零点，通过零点作圆弧的纵向切线LL 称为水准管轴。
当气泡中心点与零点重合时，称为气泡居中，此时水准管轴水平。
自零点向两侧每隔2mm 刻一个分划，每2mm 弧长所对的圆心角称为水准管分划值：R''2ρτ=图2-3 望远镜构造略图图2-4 望远镜成像原理 图2-5 十字丝板装置520626''=ρ（2-4）分划值的实际意义，可以理解为当气泡移动2mm 时，水准管轴所倾斜的角度，如图2-7所示。
水准仪的认识与使用详解
3.基座 基座主要由托板(又叫轴座)、连接螺旋和
脚螺旋组成。托板用来支撑仪器上部(望远镜 和水准器),连接螺旋用来连接仪器和三脚架,转 动脚螺旋可使圆水准气泡居中,从而粗略整平 仪器。
(二)水准尺和尺垫 1.水准尺
水准尺是水准测量的重要工具,其质地好坏直接影响水准测量的精度,因 此它是用不易变形并且干燥的优质木材或者玻璃钢制成的,要求尺长稳定,刻 划准确。水准尺常用的有塔尺和直尺两种。
从望远镜旁的气泡观察窗中,可以看到气泡两端的影像,当两半个 气泡的像错开时,表明气泡未居中;当两半个气泡像吻合时,则表示气 泡居中,见图2 -4(b)。这种具有棱镜装置的水准管称为符合水准器, 它不仅便于观察,同时可以提高气泡的居中精度。
(2)圆水准器:如图2-5所示,它是一个在密封的顶面 内磨成球面的玻璃圆盒,顶面中央刻有一个小圆圈,刻 有圆分划。通过分划圈的中心(即零点O)作球面的法 线,称为圆水准器轴。当气泡位于小圆圈中央时,圆水 准轴器处于铅垂位置,普通水准仪的圆水准器分划值一 般为8'/2mm。圆水准器安装在托板上,其轴线与仪器 的竖轴互相平行,所以当圆水准器气泡居中时,表示仪 器的坚轴已基本处于铅垂位置。由于圆水准器的精度 较低,它主要用于水准仪的粗略整平。
(一)视线自动安平的原理 如图2-10所示,当视线水平时,水平光线恰好与十字丝交点所在位置k'重合,读数正确
无误,如视线倾斜一个α 角,十字丝交点移动一段距离d 到达k 处,这时按十字丝交点k 读 数,显然有偏差。如果在望远镜内的恰当位置装置一个“补偿器”,使进入望远镜的水平 光线经过补偿器后偏转一个β 角,恰好通过十字丝交点k 读出的数仍然是正确的。由此 可知,补偿器的作用,是使水平光线发生偏转,而偏转角的大小正好能够补偿视线倾斜所引 起的读数偏差。
工程测量仪器使用：水准仪、全站仪、经纬仪使用
工程测量仪器使用:水准仪、全站仪、经纬仪使用水准仪及其使用方法高程测量是测绘地形图的基本工作之一，另外大量的工程、建筑施工也必须量测地面高程，利用水准仪进行水准测量是精密测量高程的主要方法。
一、水准仪器组合：1.望远镜2.调整手轮3.圆水准器4.微调手轮5.水平制动手轮6.管水准器7.水平微调手轮8.脚架二、操作要点：在未知两点间，摆开三脚架，从仪器箱取出水准仪安放在三脚架上，利用三个机座螺丝调平，使圆气泡居中，跟着调平管水准器。
水平制动手轮是调平的，在水平镜内通过三角棱镜反射，水平重合，就是平水。
将望远镜对准未知点（1）上的塔尺，再次调平管水平器重合，读出塔尺的读数（后视），把望远镜旋转到未知点（2）的塔尺，调整管水平器，读出塔尺的读数（前视），记到记录本上。
计算公式：两点高差=后视－前视。
三、校正方法：将仪器摆在两固定点中间，标出两点的水平线，称为a、b线，移动仪器到固定点一端，标出两点的水平线，称为a’、b ’。
计算如果a－b≠a’－b’时，将望远镜横丝对准偏差一半的数值。
用校针将水准仪的上下螺钉调整，使管水平泡吻合为止。
重复以上做法，直到相等为止。
四、水准仪的使用方法水准仪的使用包括：水准仪的安置、粗平、瞄准、精平、读数五个步骤。
1. 安置安置是将仪器安装在可以伸缩的三脚架上并置于两观测点之间。
首先打开三脚架并使高度适中，用目估法使架头大致水平并检查脚架是否牢固，然后打开仪器箱，用连接螺旋将水准仪器连接在三脚架上。
2. 粗平粗平是使仪器的视线粗略水平，利用脚螺旋置园水准气泡居于园指标圈之中。
具体方法用仪器练习。
在整平过程中，气泡移动的方向与大姆指运动的方向一致。
3. 瞄准瞄准是用望远镜准确地瞄准目标。
首先是把望远镜对向远处明亮的背景，转动目镜调焦螺旋，使十字丝最清晰。
再松开固定螺旋，旋转望远镜，使照门和准星的连接对准水准尺，拧紧固定螺旋。
最后转动物镜对光螺旋，使水准尺的清晰地落在十字丝平面上，再转动微动螺旋，使水准尺的像靠于十字竖丝的一侧。
使用水准仪进行工程测量的步骤与注意事项
使用水准仪进行工程测量的步骤与注意事项在工程测量中，使用水准仪是一项非常重要的步骤。
水准仪是一种测量仪器，用于测量和校正地表的水平面。
在工程建设中，使用水准仪可以确保建筑物的平整度和水平度，从而保证工程质量。
本文将介绍使用水准仪进行工程测量的具体步骤和注意事项。
一、准备工作在使用水准仪之前，首先要做好准备工作。
首先，检查水准仪的状态，确认仪器完好无损。
其次，准备必要的配件，如三脚架、测量棒和测量标尺等。
最后，选择一个适合的测量地点，确保地面平整、无障碍物，并尽量远离干扰源。
二、安装仪器安装水准仪是使用水准仪的第一步。
首先，将三脚架放置在平整的地面上，并调整脚架的高度，使其稳固。
然后，将水准仪安装在三脚架上，通过调节螺丝将仪器固定在合适的位置。
三、校准水准仪在使用水准仪进行测量之前，必须对其进行校准。
校准水准仪是确保测量结果准确可靠的关键步骤。
首先，调整水准仪的气泡到准确的中央位置，以保证仪器水平。
然后，找到一根水平的参考线，将测量准线水平放置于其上，并进行调整，使准线水平。
最后，用测量棒在准线上进行标尺，记录测量结果。
四、进行测量进行测量是使用水准仪的核心步骤。
首先，确定测量的起始点和终点，并在地面上标记出来，以便进行测量。
然后，将水准仪安放在起始点，并进行调整，使仪器水平。
在此基础上，将仪器移动到终点，并再次进行调整，以确保仪器保持水平。
最后，用测量棒在起始点和终点处进行测量，记录测量结果。
五、注意事项在使用水准仪进行工程测量时，需要注意以下几点。
首先，确保测量环境安静，避免外界噪音对测量结果的干扰。
其次，防止水准仪的震动，尽量避免仪器与人或物体的碰撞。
再次，保持水准仪的清洁，防止灰尘和污渍对仪器的影响。
最后，避免在极端天气条件下进行测量，如风雨、大雾等，以确保测量结果的准确性。
六、数据处理完成测量后，需要对测量数据进行处理。
首先，对测量结果进行校核，如果存在误差，应及时进行调整。
其次，通过测量结果计算出土建工程中需要的各项参数，如高程、水平度等。
《工程测量》水准测量
Vi
Li L
fh
Vi
ni n
fh
[例2-1] 按图根水准测量要求施测某附合水准路线
观测成果，BM－A和BM－B为已知高程水准点，
箭头为水准测量前进方向，路线上方的数字为测 得的两点间的高差，路线下方数字为该段路线的 长度，试计算待定点1，2，3点的高程。
计算高差闭合差fh ，限差fh允。 fh= Σhi－(HB－ HA) =4.330-(49.579-45.286)=0.037m=37mm fh允=±40√L= ±40√7.4=±109mm fh < fh允 ，可以分配 用四颗校正螺丝固定在望远镜筒上。
倒像望远镜成像原理 放大倍数——V=β÷α DS3水准仪——V=28
视差：标尺像没成在十字丝分划板上引起的读数误差 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。
管水准器轴LL——内圆弧中点切线， 气泡居中时，LL水平。 管水准器格值τ——内圆弧2mm弧长所对圆心角。 DS3的τ =20″。 管水准器轴LL∥望远镜视准轴CC，精确整平仪器。
管水准器安装。 管水准器符合棱镜系统，提高管水准气泡的居中精度。
3) 水准尺与尺垫
水准尺：2m~5m，有四种类型，常用直尺。
(5) 水准测量成果处理
根据已知水准点的高程，水准路线高差观测值，
分配高差闭合差，计算出未知点的高程。
附合水准路线——fh=Σhi－(H终－ H起)。 闭合水准路线——fh=Σhi－0=Σhi 。 支水准路线——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，按路线长Li(平坦)或测站数ni(山地)比例分配 高差改正数 Vi公式：
水准仪使用的基本操作
水准仪是一种测量水平高度的仪器，在建筑、土木工程等领域中广泛使用。
使用水准仪的基本操作如下：
1.准备工作：在使用水准仪之前，需要准备好水准仪本身、水准仪的配件（如吸盘、水平
仪杆等）、测量场地的平整度、观测站的位置等。
2.水平调整：将水准仪放置在测量场地的水平位置上，调节水准仪的水平轮，使水准仪保
持水平状态。
3.定位测量站点：使用水平仪杆或吸盘将水准仪定位在测量站点上。
4.调整水准仪的视角：调节水准仪的瞄准器，使得水准仪的视线正对测量站点。
5.观测测量值：看水准仪的指针，记录测量值。
6.重复测量：在不同的测量站点重复以上步骤，记录测量值。
7.计算平均值：将多次测量的值进行平均，得出最终的测量结果。
8.记录数据：将测量结果记录在规定的记录表中。
9.清洁水准仪：使用清水将水准仪的操作面和配件清洗干净，保证水准仪的操作质量。
10.储存水准仪：将水准仪和配件放置在干燥、通风的地方，避免水准仪受潮、生锈。
注意：使用水准仪时，应注意安全，避免意外伤害。
在使用水准仪之前，应熟练掌握使用说明书中的操作方法，以确保测量精度。
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A
1
TTPP11
2
A
测站 测点 后视读数 前视读数
高差
高程
BM1 1.563
1
TP1
0.986
+0.577
19.431
2 TP1 1.762
A
1.828
－0.066
校核 ∑a= 3.325 ∑b= 2.814∑a －∑b = +0.511∑h= +0.511
（四）水准测量的外业实施 （续）
BM1 2
支水准路线
B
ƒh= h往+ h返 M0
水准网
结点
单一水准路线
闭合水准路线 附合水准路线 支水准路线
水准网
高差闭合差：实测高差与其理论值之差应该为0，但由于
测量中不可避免带有误差，使得观测所得高差与理论高差 不相等，其差值称为高差闭合差
（二）水准测量校核及精度
1）测站校核
在一个测站上观测两次高差，两次高差不符值应 在允许范围内。
AA
4
BB
4
BM2
+2.791
-1.632
+0.511
H BM1=19.431 H BM2 = 21.121
观测方法
前后视距
测站限差
环线闭合差
（五）水准测量的内业计算
1） 计算高差闭合差 闭合路线 fh= ∑h 测 附合路线 fh= ∑h 测－（H终 － H始） 支水准路线 fh= h 往+h 返
注： 与 ƒh 大小相等，符号相反。
圆水准器
圆水准器水准管轴
水准管
水准管轴
灵敏度 ---- 相邻分划线间的弧所对的圆心角。
符合棱镜系统
（二）水准尺和尺垫
水准尺
直尺：双面(黑、红)水准尺，尺常数4.687m、 4.787m，用于三等以下水准路线测量。 塔尺：可伸缩，伸足为3米、 5米，用于一般 工程测量。 折尺： 可对折
尺垫－转点立尺用（铸铁、三个脚、突起半球）
▪方法和步骤：
1）安置仪器 2）认识仪器部件 3）粗略整平 4）水准仪操作 5）观测练习
4 水准测量方法
基本概念
水准点 （永久性、临时性）
4 水准测量方法
基本概念
测站、转点 水准路线、测段பைடு நூலகம்
4 水准测量方法
（一）水准路线布设
闭合水准路线
B
M
ƒh= h测
0
BM1
BM
附合水准路线
2
ƒh= h测 -（H终-H始)
2 水准测量的原理 基本原理
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。
a A
b B
hAB
HA（已知）
大地水准面
HB=？
hAB = a－b HB= HA+ hAB
中间法水准测量
连续中间水准测量
两点间距离较长或高差较大时，在两点间设若 干转点，分段测量高差，取各分段高差的总和。
1 高程测量概述
1）高程测量－测定地面点高程的工作
2）高程测量的方法
主要方法：水准测量——用水准仪进行高程测量的工作。 其它方法：三角高程测量、GPS测高
3）高程系统：黄海高程系 高程基准： 1985国家高程基准
4）水准测量等级
一等：国家高程控制、科研（地壳形变、地面沉降、精密测量） 二等：城市高程控制、地面沉降、精密工程测量 三、四等：小地区高程控制、图根水准、普通工程测量
❖ 闭合差允许值：
ƒh允=±40√L mm ƒh允=±10√n mm
（平坦地区） （丘陵地区）
（五）水准测量的内业计算（续）
2）足 ƒh f h允计算高差改正数
i —[—L] 各—测—段线高路差总改长正；
i = - f h × L i / [L]
L i —— 第 i 段长度
i = - f h × n i / [n] n i —— 第 i 测段测站数
镜
竖 上丝
丝
横丝
下丝
纵 轴 ---- 支架的旋转轴，又称为竖轴。 视准轴 ---- 十字丝分划中心与物镜光心的连线。
如果目标象没有落在十字丝面上，则当观 测员的眼睛上下左右移动时，会感到目标像与 十字丝之间有相对错动，这种现象称为视差。
视 原因：望远镜内目标像与十字丝分划板未重合。 差
消除视差的步骤： 目镜调焦，使十字丝最清晰； 物镜调焦，使目标像最清晰，直至无视差。
hAB= ∑h =h1+h2 + … =(a1 － b1)+(a2 － b2 )+ … = ∑a－∑b
B
A ＨA
大地水准面
∑h
HB=?
3 水准仪及其使用
（一）水准仪
定义：为水准测量提供水平视线的仪器。
分类：水准气泡式、自动安平式 光学式、电子式
构造：望远镜、水准器、支架、基座 等级：精密－DS05、DS1 普通－DS3、DS10
用以指示视线水平或竖轴是否竖直的装置， 分圆形和管形两种。
水 圆水准器－圆柱形玻璃盒，上面有同 准 心圆的刻划。上盖的内表面是圆球形，通 器 过同心圆圆心的球面法线成为圆水准轴。
“气泡居中”即圆水准轴处于铅垂位置。 （灵敏度 8/2mm ，用于仪器粗平 ）
水准管－玻璃圆管，其纵剖面上内侧呈圆
弧形。刻划线对称中点处的切线成为水准管 轴。“气泡居中”即水准管轴水平。 （灵敏 度20/2mm 用于仪器精平）
（三）水准仪的使用
1）安置：安置三脚架和水准仪 2）粗平：使圆水准器气泡居中 3）瞄准：调节目镜、粗瞄、精瞄 4）精平：使长水准管气泡居中 5）读数：用中丝读数
安 置
粗 平
左手大拇指规则：气泡移动方向与左手大拇指转动脚螺旋
时的方向相同。
缺口 调焦螺旋
目镜 调节 螺旋
照准
准星
水平制 动螺旋
水平微动螺旋
方法：变仪器高法、双面尺法
2）线路校核
把已知高程点和待测点布设成路线，线路观测高 差和理论高差不符值应在允许范围内。
（三）普通（等外）水准测量 线路
闭合差允许值
平坦地区：
ƒh允=±40√L mm
L—路线长度（km）
丘陵地区： ƒh允=±10√n mm
n—测站数
（四）水准测量的外业实施
BM1 BM1
（精度：一公里往返测高差中数中误差 mm）
DS3水准仪
（适用于三等及三等以下的水准测量）
水
目镜
准 微倾螺旋 仪
结
构 脚螺旋
物镜调焦螺旋 准星 水平微 动螺旋
物镜 水平制 动螺旋
物镜：目标成像
测 目镜：把十字丝和目标像放大 量 调焦镜：使远近不同的目标均成像于十字丝面上
望 十字丝：横丝、竖丝（上丝、中丝、下丝） 远
精平
微倾螺旋
读数
12
1.272
0.712
6.252 6.252
1.533 1.533
（四）自动安平水准仪
（无水准管和微倾螺旋）
DSZ2 Koni 007
（五）水准仪认识与实习
▪实验目的
1）了解DS3型水准仪的基本构造，认清主要部件 的名称、性能和作用。
2）练习水准仪的正确安置、照准和读数。