11-水准仪与水准标尺
§5.4 补偿式自动安平水准仪
1. 自动安平水准仪(Compensator Level)
结构特点 没有管水准器和微倾螺旋。 没有管水准器和微倾螺旋。 是在DS后 国产自动安平水准仪的型号 是在 后 加字母 Z， 即为 ： ， DSZ05、DSZ1、DSZ3、DSZ10， 其中 代表 “ 自动安平 ” 汉 、 代表“ 、 、 ， 其中Z代表 自动安平” 语拼音的第一个字母。 语拼音的第一个字母。
§5.3 精密水准仪与水准标尺
平行玻璃板测微器(Parallel Plate Micrometer) 平行玻璃板测微器 平行玻璃板、测微尺,传动杆和测微螺旋等构件 传动杆和测微螺旋等构件。 组成 ：平行玻璃板、测微尺 传动杆和测微螺旋等构件。
§5.3 精密水准仪与水准标尺
4. Wild N3 精密水准仪
水准仪与水准 标尺
测量工程与装备系: 测量工程与装备系: 范 百 兴
2011年11月 2011年11月3日
本次课程主要内容
精密水准仪和水准标尺 自动安平水准仪 水准仪的检校 水准标尺的检校
知识回顾
高程基准面( Datum) • 高程基准面(Height Datum) 水准原点（ Origin） • 水准原点（Leveling Origin） 平均海水面( Level) • 平均海水面(Mean Sea Level) 验潮( Observation)、 • 验潮(Tidal Observation)、验潮站 • 1956年黄海高程系统 1956年黄海高程系统 1985国家高程基准 • 1985国家高程基准 绝对高程、海拔高程、标高、 • 绝对高程、海拔高程、标高、高程 水准测量、三角高程、GPS高程 • 水准测量、三角高程、GPS高程 流体静力水准测量、重力水准测量、 • 流体静力水准测量、重力水准测量、气压水准测量
辅助分划
5
8
5
9
§5ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ3 精密水准仪与水准标尺
精密水准标尺的水准器
作用 保证标尺处于垂直状态 圆水准器轴应与水准尺纵轴线平行。 圆水准器轴应与水准尺纵轴线平行。
检验方法： 校正方法： 影响分析：
§5.3 精密水准仪与水准标尺
4. Wild N3 精密水准仪
参数：物镜有效孔径50mm,放大倍率40倍,管水准器格值 40倍 参数：物镜有效孔径50 50 ,放大倍率40 10″/2mm,与10 注记的因瓦水准尺配合使用, 10″/2 , 10mm注记的因瓦水准尺配合使用,标尺基辅差 注记的因瓦水准尺配合使用 3015.5mm。 为3015.5 。
知识回顾 水准测量原理
HB=HA+hAB， hAB = HB -HA hAB=a-b
知识回顾
hAB = ∑ hi = ∑ ai − ∑ bi
i =1 i =1 i =1
n
n
n
知识回顾 水准测量设备构成 spike for staff
level
staff plate
leveling staff
§5.3 精密水准仪与水准标尺
问题 尺台和尺桩的使用情况？ 尺台和尺桩的使用情况？ 在观测过程中，尺垫被挪动的后果？ 在观测过程中，尺垫被挪动的后果？ 在观测过程中，尺垫下沉（设均匀下沉）影响？ 在观测过程中，尺垫下沉（设均匀下沉）影响？ 如何削弱之？ 如何削弱之？
§5.3 精密水准仪与水准标尺
3. 精密水准标尺
确定水准高差的长度标准 精密水准标尺的要求 温度湿度发生变化时， 温度湿度发生变化时，水准标尺分划间的长度应保持 稳定或变化微小。 稳定或变化微小。 标尺的分划必须正确和精密， 标尺的分划必须正确和精密，分划偶然中误差一般在 8～11µm。 ～ µ 。 水准标尺应保持笔直， 水准标尺应保持笔直，并且尺身不应发生长度和弯曲 形变，包括磨损。 形变，包括磨损。 水准标尺应具有整平和扶尺环， 水准标尺应具有整平和扶尺环，以保证标尺垂直稳定 分划颜色形式和颜色应有利于照准读数。 分划颜色形式和颜色应有利于照准读数。
1. 精密水准仪的构造特点
高质量的望远镜光学系统 (40倍，50mm) 倍 坚固稳定的仪器结构 直读0.1mm，估读 高精度的测微装置 (直读 直读 ，估读0.01mm) 高灵敏的管水准器 高性能的补偿装置
§5.3 精密水准仪与水准标尺
水准仪基本分类（按工作原理） 水准仪基本分类（按工作原理） 分类 微倾式水准仪(Title Level) 微倾式水准仪 通过调整水准仪使管水准气泡居中获得水平视线的水准仪 自动安平水准仪(Compensator Level) 自动安平水准仪 通过补偿器获得水平视线读数的水准仪称为 中国水准仪基本分类（按精度） 中国水准仪基本分类（按精度） 基本分类 S05、S1为精密水准仪 、 为精密水准仪 为精密水准仪(Precise Level) 用于国家一、二等水准测量和精密工程测量； 用于国家一、二等水准测量和精密工程测量； 每公里往返平均高差高差的偶然中误差的毫米数。 每公里往返平均高差高差的偶然中误差的毫米数。 S3、S10为普通水准仪 、 为普通水准仪(General Level) 为普通水准仪 用于国家三、四等水准测量和常规工程建设测量。 用于国家三、四等水准测量和常规工程建设测量。
0
2
0 278 280 282 284 286 288 580 582 584 586 588 590 592 594 596 598 600 5 5 5
3 5
6
7 8
基本分划
290 292 294 296 298 300
同一高度基 本分划和辅 助分划的读 数之差基辅 数之差基辅 差(尺长数) 尺长数)
l = a 2α = f 2
要补偿棱镜的悬挂长等于物镜焦距的一半，就可达到 正确补偿的目的。
§5.4 补偿式自动安平水准仪
2 光学测微器
§5.4 补偿式自动安平水准仪
5.4.3自动安平水准仪Ni004
§5.3 精密水准仪与水准标尺
2. 自动安平水准仪 自动安平水准仪Koni 007
五角棱镜
保护玻璃 望远镜物镜 调焦透镜 屋脊形直角棱镜 等腰直角棱镜 水平度盘 度盘目镜 目镜
§5.4 补偿式自动安平水准仪
2. 自动安平水准仪的补偿原理
同经纬仪垂直度盘指标自动归零原理。 同经纬仪垂直度盘指标自动归零原理。
§5.4 补偿式自动安平水准仪
fα = = g β f α g = a
β
如果 g= f 2
则
β = 2α
也就是说，如果光学补偿器安置在望远镜像方光路 上的f/2处，当偏转角β等于两倍视准轴倾斜角α 时，补偿器能得到正确的补偿。 同样，若补偿器能使来自水平的光线平移量a=fα， 则平移后的光线也将正确地进入十字丝分划O1处， 从而得到正确补偿的目的。
§5.3 精密水准仪与水准标尺
§5.3 精密水准仪与水准标尺
双面水准标 尺，分划间 隔10mm， 基辅差 4787mm或 者4687mm 。 2 4 6 8 10 12 304 306 308 310 312 314 配Wild N3 因瓦水准标 尺，分划间 隔10mm， 基辅差 3015.5mm。 0 1 配Koni007和 和S1因瓦水 准标尺，分 划间隔5mm， 基辅差 6065mm，注 记放大一倍。
§5.3 精密水准仪与水准标尺
一、精密水准仪的检验 1. 水准仪的检验项目 水准仪的检视 圆水准器的检校 光学测微器隙动差和分划值的测定 水泡式水准仪交叉误差的检校 i角检校 角检校 双摆位自动安平水准仪摆差2c的测定 双摆位自动安平水准仪摆差 的测定
§5.3 精密水准仪与水准标尺
§5.3 精密水准仪与水准标尺
1. 精密水准仪的构造特点
望远镜 水准器 视准轴 水准器轴
三脚架 三脚架下沉影响及削 弱措施？ 弱措施？ 基座
脚螺旋
§5.3 精密水准仪与水准标尺
2. 尺垫（尺台）(staff plate) 尺垫（尺台）
作用 在转点处放置水准尺用的， 在转点处放置水准尺用的 ， 它是用生铁铸成的三角形板 座 ， 尺垫中央有一凸起的半球体以便于放置水准尺，下有三 尺垫中央有一凸起的半球体以便于放置水准尺， 个尖足便于将其踩入土中，以固稳防动。 个尖足便于将其踩入土中，以固稳防动。
§5.3 精密水准仪与水准标尺
5. Zeiss Ni004精密水准仪 精密水准仪
注记的因瓦水准尺配合使用, 与10mm注记的因瓦水准尺配合使用,受温度变化影响较小 10 注记的因瓦水准尺配合使用
§5.3 精密水准仪与水准标尺
6. 国产 精密水准仪 国产S1精密水准仪
注记的因瓦水准尺配合使用, 0.05mm 与5mm注记的因瓦水准尺配合使用,测微器最小分划为0.05mm。 注记的因瓦水准尺配合使用 测微器最小分划为0.05mm。
§5.3 精密水准仪与水准标尺
4. Wild N3 精密水准仪
几点说明 逆转测微螺旋，水平视线向下移动，反而反之。 逆转测微螺旋，水平视线向下移动，反而反之。 能够观测到离物镜0.3m处的水准标尺 处的水准标尺 能够观测到离物镜 测微器可直接读到0.1mm,可以估读到 可以估读到0.01mm 测微器可直接读到 可以估读到 校验微倾螺旋装置可以测量倾斜度的变化。 校验微倾螺旋装置可以测量倾斜度的变化。
水准仪与高程测量
第二章 水准仪与高程测量第一节 水准测量的原理确定地面点高程的测量工作，称为高程测量。
高程测量又是测量三项基本工作之一。
根据使用仪器和施测方法的不同，高程测量可分为水准测量、三角高程测量和气压高程测量。
用水准仪测量高程，称为水准测量，它是高程测量中最常用、最精密的方法。
水准测量的原理：水准测量是利用一条水平视线，并借助水准尺，来测定地面两点间的高差，这样就可由已知点的高程推算出未知点的高程。
测定待测点高程的方法有高差法和仪高法两种。
1．高差法如图2-1所示，若已知A 点的高程A H ，欲测定B 点的高程B H 。
在A 、B 两点上竖立两根尺子，并在A 、B 两点之间安置一架可以得到水平视线的仪器。
假设水准仪的水平视线在尺子上的位置读数分别为A 尺（后视）读数为a ，B 尺（前视）读数为b ，则A 、B 两点之间的高程差（简称高差AB h ）为b a h AB -= （2-1）于是B 点的高程B H 为AB A B h H H += （2-2）b a H h H H A AB A B -+=+= （2-3）这种利用高差计算待测点高程的方法，称高差法。
这种尺子称为水准尺，所用的仪器称为水准仪。
图2-1 水准测量原理2．仪高法由式2-3可以写为 b a H H A B -+=)( （2-4）如图2-2所示，即 b H H i B -=上式中i H 是仪器水平视线的高程，常称为仪器高程或视线高程。
仪高法是，计算一次仪高，就可以测算出几个前视点的高程。
即放置一次仪器，可以测出数个前视点的高程。
综上所述，高差法和仪高法都是利用水准仪提供的水平视线测定地面点高程。
必须注意 ①前视与后视的概念一定要清楚，不能误解为往前看或往后看所得的水准尺读数。
②两点间高差AB h 是有正负的，计算高程时，高差应连其符号一并运算。
在书写AB h 时，注意h 的下标，AB h 是表示B 点相对于A 点的高差；BA h 则表示是A 点相对于B 点的高差。
实训七 精密水准仪和水准尺的认识及读数
精密水准仪和水准尺的认识及读数
实训七
一、实训
精密水准仪和水准尺的认识及读数
1．了解 S1 精密水准仪的基本结构以及各螺旋的作用。 2．了解精密水准标尺的基本分划，初步学会精密水准仪的使用方法和在水准标尺上 的读数方法。 3.了解仪器的外部图，注意精密水准仪、水准尺和普通水准仪、水准尺的区别。 二、实训要求 1．将仪器与书上仪器外貌图对照，熟悉仪器各部件的名称及其作用，着重比较与精通水 准仪的不同特点。 2．掌握用 S1 水准仪在水准标尺上的读数方法，并了解测微器的测微工作原理。 3．了解精密水准尺的特点，它与一般普通水准尺有何区别。 三、仪器及工具 每组借用 S1 精密水准仪一台（带脚架）、铟钢水准标尺一付、记录板一块、尺垫两只。 自备铅笔和记录手簿。 四、实训步骤 1．领取仪器到指定地点，先集中由教师讲解精密水准仪和精密水准尺的结构特点及使用 方法。 2．安置仪器，熟悉仪器结构及部件功能。 3．安置水准尺，熟悉其分划及注记特点。 4．每个同学进行读数练习并记录读数。 五、注意事项 1．精密水准仪结构较复杂，在旋转各螺旋时必须小心谨慎，切不可用力过猛。 2．精密水准尺的读数方法和原理与一般水准尺有所不同，实验时要对照书本知识认真完 成，直到掌握其读数方法和原理。 六、上交资料 记录及计算成果。 七、思考题 1．仔细观察 S1 水准仪的光学测微器的构造，当旋进测微螺旋时，平行光学玻璃板是前倾 还是后仰？测微器上的读数是增加还是减少？ 2．符合水准气泡移动方向与微倾螺旋转动方向有何关系？
1
实训七
精密水准仪和水准尺的认识及读数
3．试绘制出三种仪器在计数视窗（2.学号）（学号的后四位） 八、实训报告编写提纲 1．写明实训名称、目的及时间、地点； 2．写明仪器名称及编号； 3．读数方法及原理； 4．体会及建议。
水准仪标尺读数方法标尺 (2)
水准仪标尺读数方法标尺 (2)
水准仪是测量水平面高差的一种精密仪器，主要用于建筑、道路、桥梁等工程的各种水平控制。
水准仪最常见的读数方式是直读法。
水准仪标尺上的读数是垂直于地面上某一点的垂线高度。
根据水准仪的不同类型和设计，读数可能是刻度或数位。
二、标尺（2）的特点：
标尺是一种直线测量工具，具有以下特点：
1. 精度高：标尺通常由金属或塑料制成，具有高度精密度。
2. 易于使用：标尺的设计简单明了，便于操作和使用。
3. 可携带：标尺体积小，重量轻，便于携带。
4. 可重复使用：标尺耐用，可多次使用。
三、标尺的读数方法：
1. 确定读数单位：根据需要选择合适的度量单位，如毫米、厘米或英寸等。
2. 将标尺放置在被测量物体的边缘并确定起点和终点。
3. 调整标尺：将标尺对准起点和终点，并确保标尺水平放置。
4. 读取标尺上的数值：根据标尺上的刻度读取数值，若在两个整数之间，需要使用小数点精确表示。
例：读取15.3cm的标尺读数
答案：15.3cm
注意事项：
1. 读数时需要保证标尺水平放置，否则会影响结果精度。
2. 读数时需要注意单位，避免弄混。
3. 读数时需要精确到小数点后一位，以提高结果精度。
四、结论：
水准仪标尺读数方法和普通标尺的读数方法略有不同，但都需要精确地测量并正确读取数值。
在使用过程中，需要注意标尺的摆放和单位使用，以确保测量结果的准确性。
精密水准仪与水准尺的检验
昆明冶金高等专科学校测绘学院
二 精密水准尺的检验 《国家水准测量规范》规定，一、二等水准测量每期 作业前，水准标尺应进行以下项目检验： (1)标尺的检视； (2)标尺上圆水准器的检校； (3)标尺分划面弯曲差的测定； (4)标尺名义米长及分划偶然中误差的测定； (5)标尺尺带拉力的测定； (6) 一对水准标尺零点不等差及基辅分划读数差的测定。
三、光学测微器隙动差和分划值的测定
光学测微器的作用，在于精确量取标尺整分划以下的数值， 当转动测微螺旋使望远镜水平中丝在标尺上移动一个分格时，测 微尺必须从其零分划线移动到最末一个划线，即测微尺的长度必 须与标尺一个整分格的长度相等，否则，说明光学测微器具有隙 动差。
昆明冶金高等专科学校测绘学院
四、水准仪交叉误差和 i 角误差的检校
昆明冶金高等专科学校测绘学院
第二部分
精密水准仪与水准尺的检验
一 二
精密水准仪的检验 精密水准标尺的检验
昆明冶金高等专科学校测绘学院
一 精密水准仪的检验
一、水准仪的检视 水准仪的检视是在外观上对水准仪作出评价，通过观察、 手动操作初步判断仪器各部件及螺旋转动是否平稳灵活，仪器的 光学性能、补偿性能是否正常，设备组件是否齐全。 二、圆水准器的检校
交叉误差：水平面上投影的交角
i 角误差：在垂直面上投影的交角ຫໍສະໝຸດ 昆明冶金高等专科学校测绘学院
i 角误差的检验与计算方法
在J1，按水准测量的方法，照准A标尺并读数4次，再照准B标尺， 照样读数4次。将仪器置于J2，先后对A、B标尺照准并读数。
i
(a 2 b 2) (a1 b1) 2( D 2 D1)
水准仪课件
案例二：某桥梁施工的水准测量
总结词
大跨度桥梁的高程控制
详细描述
在某大型桥梁施工中，为了确保桥梁的线性和高程精度，采用水准仪进行了高程测量。通过在桥墩施 工、梁板安装等关键环节进行精确测量，有效控制了桥梁的线性和跨度，保证了桥梁的安全性和稳定 性。
案例三：某地质勘测的水准测量
总结词
复杂地形下的地质勘测
建筑、交通、农业等。
高精度与高稳定性
追求更高精度和更稳定的测量性 能，满足各种高标准测量需求。
智能化与自动化
加强智能化和自动化技术的研发 与应用，提高测量效率和精度。
05
案例分析与实践操作
案例一：某建筑工程的水准测量
总结词
复杂环境下的高精度测量
详细描述
在某高层建筑工程中，为了确保建筑物的垂直度和沉降量控制，采用水准仪进行 了高精度测量。通过在施工前和施工过程中的测量数据对比，及时发现并纠正了 施工误差，保证了工程质量。
尺子
用于测量距离和高程。
操作步骤
01
02
03
04
安置仪器
将水准仪放置在稳固的地面上 ，调整脚螺旋使仪器处于水平
状态。
瞄准目标
使用望远镜瞄准目标，确保十 字丝或测微器对准目标。
读数记录
读取水准器的角度读数，并记 录下来。同时，读取尺子上的
距离和高程数据。
移动仪器
将仪器移动到下一个位置，重 复上述步骤。
水准仪课件
• 水准仪简介 • 水准仪的构造与使用 • 水准仪的校准与维护 • 水准仪的发展趋势与展望 • 案例分析与实践操作
01
水准仪简介
定义与特点
定义
水准仪是一种用于测量两点之间 高差的测量仪器。
水准仪标尺读数方法标尺
看到E没，每个E都平均分为5个部分，剩下的分5个部分，比如16——17吧，就分为10个刻度，你可以直接读出，还有就是如果不是刚好，要估读，就你这个图就可以读为1538，注意，读数时不要有小数点。
大概就这样了
使用方法
水平仪刻度值用角度（秒）或斜率来表示，它的含义是以气泡偏移一格工作倾斜的角度表示，或以气泡偏移一格工作表面在一米长度上倾斜的高度表示。
由于水平仪的使用倾角很小，所以tg ，如tg4 4 弧度=0.02mm/1000mm，测量时使水平仪工作面紧贴被测表面，待气泡稳定后方可读数。
如需测量长度为L的实际倾斜值则可通过下式进行计算。
实际倾斜值=标称分度值*L*偏差格数；例如：标称分度值为0.02mm/m，L=200mm，偏差格数为2格，则
实际倾斜值=0.02/1000*200*2=0.008mm。
为避免由于水平仪零位不准而引起的测量误差，因此在使用前必须对水平仪零位进行检查或调整。
水平仪零位检查和调整方法，将被校水平仪放在大致水平的平板上，紧靠定位块，待气泡稳定后以气泡的一端读数为a1，然后将水平仪调转180方位，准确地放在原位置，按照第一次读数的一边记下气泡另一端的读数为a2，两次读数差的一半则为零位误差，即 =(a1-a2)/2格。
如果零位误差超赤许可范围，则需调整零位机构，反复调整螺钉即可达到要求。
第五章水准测量
5.3.1 精密水准仪的构造特点
4.高灵敏的管水准器 高灵敏的管水准器 一般精密水准仪的管水准器的格值为10“/2mm。由于水准器的灵 敏度愈高，观测时要使水准器气泡迅速置中也就愈困难，为此，在 精密水准仪上必须有倾斜螺旋（又称微倾螺旋）的装置，借以可以 使视准轴与水准轴同时产生微量变化，从而使水准气泡较为容易地 精确置中以达到视准轴的精确整平。 5.高性能的补偿器装置 对于自动安平水准仪补偿元件的质量以及补偿器装置的精密度 都可以影响补偿器性能的可靠性。如果补偿器不能给出正确的补偿 量，或是补偿不足，或是补偿过量，都会影响精密水准测量观测成 果的精度。 我国水准仪系列按精度分类有S05型,S1型,S3型等。S是“水” 字的汉语拼音第一个字母,S后面的数字表示每公里往返平均高差的 偶然中误差的毫米数。 我国水准仪系列及基本技术参数列于下表。
在精密水准测量作业时， 水准标尺应竖立于特 在精密水准测量作业时， 制的具有一定重量的尺垫或尺桩上。 尺垫和尺 制的具有一定重量的尺垫或尺桩上。 桩的形状如图所示。 桩的形状如图所示。 所示
5.3.2 精密水准测量的误差来源及影响
1. 仪器误差 1) i角的误差影响 角的误差影响
δs =
1 i（ S 前 − S 后）
∆ = f ⋅α = β ⋅ S
也就是说，若满足上式条件，即能达到水平视线自动补偿的目的。 也就是说，若满足上式条件，即能达到水平视线自动补偿的目的。这就是自动 安平的原理。 安平的原理。 应用自动安平水准仪进行水准测量的作业步骤同一般水准仪的作业相同。 应用自动安平水准仪进行水准测量的作业步骤同一般水准仪的作业相同。
如果我们认为在观测的较短时间段内，由于受温度的影响， 如果我们认为在观测的较短时间段内，由于受温度的影响，i 角与时间 成比例地均匀变化， 成比例地均匀变化，则可以采取改变观测程序的方法在一定程度上来消除 或削弱这种误差对观测高差的影响。 两相邻测站Ⅰ 或削弱这种误差对观测高差的影响。两相邻测站Ⅰ，Ⅱ对于基本分划如 按下列① 程序观测， 按下列①，②，③，④程序观测，即 在测站Ⅰ 在测站Ⅰ上：①后视 在测站Ⅱ 在测站Ⅱ上：③前视 ②前视 前视 ④后视 后视
第2章水准测量
第2章 水准测量重点提示：介绍了高程测量的常用方法，重点讲述了水准测量的原理、方法，介绍了水准仪的构造，讲述了水准仪的使用、水准测量的实施过程、水准测量的测站校核、路线校核及数据处理、介绍了水准仪的检验和校正方法、简要分析了水准测量误差的来源。
地球表面是高低起伏很不规则的。
要确定地面点的空间位置，除了确定其平面位置外，还要确定其高程。
为了测定地面点高程而进行的测量工作叫做高程测量。
根据测量原理和使用仪器与施测方法的不同，高程测量的方法主要有水准测量、三角高程测量和物理高程测量三种。
水准测量是利用水准仪提供的水平视线，分别在地面两点垂直竖立的水准标尺上读取读数，推算出两点间的高差，进而求得待定点的高程的方法。
水准测量的精度较高，是精确测定地面点高程的主要方法，但工作量较大且受地形条件限制；三角高程测量是利用仪器在测站点上测定仪器中心至照准点的垂直角，量取测站点仪器高和照准点觇标高，若已知两点间的水平距离，根据三角学原理推算出两点间的高差，进而求得待定点的高程的方法。
三角高程测量的精度低于水准测量，仅作为高程测量的辅助方法，但其作业简单，布设灵活，是一种测定地面点高程的常用方法。
物理高程测量是根据地球的物理性质，利用仪器来确定地面点高程的方法。
物理高程测量主要有两种方法：一种是根据大气气压随地面点高程的不同而变化的规律(即高程愈大，大气压力愈小的原理)，用气压计测定出待定点高程的方法。
称为气压测高法;另一种方法是根据重力加速度随地面点高程的不同而变化的规律(即高程愈大，重力加速度愈小的原理)，利用重力仪测定两点间重力变化量来确定高差，进而推算出待定点高程的方法，称为重力测高法。
物理高程测量的精度最低，但仪器简单，施测方便，一般仅用于勘查工作，本教材不予介绍。
高程控制主要通过水准测量的方法建立，而在地形起伏大、直接利用水准测量方法较困难的地区建立低精度的高程控制网以及图根高程控制网时，可采用三角高程测量的方法建立。
水准测量基础知识
一、测量仪器
水准测量所使用的仪器为水准仪，工具为水准尺和尺垫。 水准仪按其精度可分为DS05、DS1、DS2、DS3和DS10等五个
等级。建筑工程测量广泛使用DS3级水准仪。
根据水准测量的原理，水准仪 的主要作用是提供一条水平视 线，并能照准水准尺进行读数。
水准仪构成主要有望远镜、水 准器及基座三部分。
（读数为1373mm）
精平和读数虽是两项不同的操作步骤，但在水准测量的实施过程中， 却把两项操作视为一个整体;即精平后再读数，读数后还要检查管水
准气泡是否完全符合。只有这样，才能取得准确的读数。
水准路线布置 1.闭合水准路线 3.支水准路线
2.附合水准路线 4.结点水准网
水准测量施测
观测与记录
脚架长度不宜 超过自己的鼻
尖
水准仪使用步骤
二、粗略整平 粗平是借助圆水准器的气泡居中，使仪器竖轴大致铅垂，从而视准轴 粗略水平。
安装前注意将水准仪照准部的三个 角螺旋大致旋转在中间)。圆水准 泡所在的方向说明那个方向高，这 时只要将其中的一支脚架拿着（另 外两支不动）前后左右移动，直至 圆水准泡基本居中或者在圆水准泡
外界条件影响（设备下沉、 地球曲率、大气折光）
• 往返观测取平均 • 控制前后视点距离 • 选择良好气候观测 • 视线尽量高于地面
水准仪
水准尺
水准尺是水准测量时使用的标尺。其质量好坏直接影响水准测量 的精度。
水准尺一般分为塔尺和板尺。塔尺是可以伸缩的，一般塔尺长度 为3米（三节）、5米（五节）；板尺一般为2米。
尺垫是在转点放置水准尺 用的，它用生铁铸成，一 般为三角形，中央有一突 起的半球体，下方有三个 支脚。用时将支脚牢固地 插入土中，以防下沉，上 方突起的半球形顶点作为 竖立水准尺和标志转点之 用。
水文普通测量规范
中华人民共和国行业标准SL 58-93水文普通测量规范Technical standard for general geodesic survey in hydrology1993-12-10发布1994-01-01实施中华人民共和国水利部发布主编单位：水利部水文司批准部门：中华人民共和国水利部中华人民共和国水利部关于发布《水文普通测量规范》SL58-93的通知水文[1993]587号根据原水利电力部1986年标准制修订计划，由水利部水文司主持，黑龙江省水文总站主编的《水文普通测量规范》，经审定，现正式批准为水利水电行业标准，并予以发布.该规范编号为SL58-93，自一九九四年一月一日起实施.该规范由水利部水文司负责解释.各单位在实施中发现问题，请及时函告主编单位及部水文司.该规范由水利电力出版社出版发行.一九九三年十二月十日目次1总则2水准测量3地形测量4断面测量附录A水尺零点高程测量记载表与填制说明附录B断面测量记载表附加说明1总则1.0.1为统一水文普通测量中水准测量，地形测量和断面测量的技术标准，特制定本规范.1.0.2本规范适用于水文站网建设，水文测验，水文调查的三，四，五等水准测量，水尺零点高程测量，河道断面测量和限额以下的地形测量.1.0.3水文普通测量的精度要求，应符合下列规定.(1)长距离水准测量路线最弱点的高程中误差允许值为±40mm；水文测站内的各水准点联测，比降观测的高程测量路线和水尺零点高程测量最弱点的高程中误差允许值为±10mm.(2)平面控制测量最低一级图根网最弱边的相对边长中误差不得超过1/1000.(3)地形图内地物点的点位中误差不得大于图上0.8mm，困难地区亦不得大于1.0mm；等高线插求点高程中误差的绝对值，在平地，丘陵地不得大于1/2基本等高距，山地不得大于1个基本等高距.(4)断面测量的距离控制桩间相对距离中误差不得大于1/500.1.0.4水文测站应使用冻结基面或测站基面.有条件的水文测站应与国家高程系统接测.每站应使用三个基本水准点构成的高程自校系统.1.0.5各项测量的原始记录应现场记载，不得涂改.各项测绘成果应及时进行整理，分类归档，基本水准点和高程自校系统的测量成果应长期保存.1.0.6永久性测量标志应建立位置图，构造图与说明表等档案资料.对测量标志应按国务院《测量标志保护条例》进行保护.1.0.7采用先进测量仪器和新测绘技术时，精度不得低于本规范要求.52水准测量2.1一般规定2.1.1高程引测，地形测量中高程控制水准测量的等级，应执行本规范的有关规定.2.1.2三等水准路线的支线长度，应不大于45km.在两个二等水准点之间布设三等附合路线，其长度应不大于180km；环线周长应不大于300km；测站水准点联测和比降观测高程测量的路线长度应不大于2.8km.2.1.3四等水准路线的支线长度，应不大于15km，在两高级点间布设的附合路线长度应不大于65km；测站水准点联测和比降观测高程测量的路线长度应不大于1km.2.1.4五等水准路线的支线长度，应不大于4km.在高级点间布设的附合路线长度应不大于16km；当用于基本等高距为0.2m的高程控制测量时，支线长度应不大于1km；附合路线长度应不大于4km.2.1.5当水准路线长度大于20km时，应每隔10km左右分一测段，在测段的端点设置或选定基本上相当于校核水准点标准的固定点.2.1.6三，四等水准测量，应采用不低于国内水准仪系列的S3级水准仪，水尺零点高程的测量一般应使用S3级水准仪.五等水准测量可使用S10级水准仪. 2.1.7水准标尺应采用双面水准尺.如因条件限制，可用单面水准尺按一镜双高法施测，不得使用塔尺或折尺.2.1.8水准测量在每仪器站的允许视线长度，前后视距不等差，应符合表2.1.8规定，其视线高度要求三丝能读数.2.1.9水准测量仪器站观测限差应符合表2.1.9的规定.表表表2.1.9测高差之差限差相同.2.1.10往返测量高差不符值，路线，环闭合差限差应符合表72.1.10规定.环由不同等级路线构成时，环闭合差的限差应按各等级路线长度分别计算，然后取其平方和的平方根为限差.2.1.11水准测量成果超限时，应重测.若在本站检查发现后应立即重测，若迁站后才检查发现，则应从水准点或符合限差要求的测段或间歇点开始重测.2.1.12地形高程测量及长距离引测所用水准仪，水准尺，应在使用前进行相应等级的全面检验与校正.在使用中应经常进行水准仪圆水准气泡和i角的检验与校正，i角不得大于20″.水尺零点，一般高程测量等常用水准仪，每年应进行不少于1次的水准仪圆水准气泡和i角的检验与校正.水准尺的米间隔平均真长与名义长之差，线条式因瓦水准尺不得大于0.15mm，木质标尺不得大于0.5mm. 2.1.13地形高程控制及长距离引测的水准测量，应符合下列要求.(1)安置水准仪三角架时，应使其中两脚与水准路线的方向平行，第三脚轮换置于路线方向的左右侧.(2)除路线拐弯处外，每测点上仪器和前后视标尺的三个位置，应接近于一条直线.(3)同一仪器站上测量时，不得两次调焦，转动仪器的倾斜螺旋和测微鼓时，其最后旋转方向应为旋进.使用自动安平水准仪时，相邻站应交替对准前后视调平仪器.(4)每一测段的往测和返测，其仪器站数应为偶数，若为奇数时应加入标尺零点差改正.由往测转向返测时，两标尺必须互换位置，而往测第一个测站上当作前视的水准尺，在返测第一个测站上它应该当作后视水准尺，并应重新安置仪器.(5)工作间歇时，应选择两个坚实可靠的固定点做为间歇点，进行双测.在间歇点上做上标记，间歇后应进行检测.2.2水准点和标石设置2.2.1水文测站的水准点分基本和校核两种.2.2.2水文站应在不同位置设置三个基本水准点，其中一个水准点设置明标，二个设置暗标.基本水准点相互间距离以300~500m为宜.测站附近设有国家水准点时，可设置一个基本水准点.2.2.3基本水准点应设置在水文测站附近历年最高洪水位以上或堤防背河侧高处，能保证水准点稳定又便于引测的地方.2.2.4在各水位观测断面附近可设置校核水准点，其位置和数量应满足进行水尺零点高程测量时，平坦地区的仪器站数不多于6站，不平坦地区的仪器站数不多于11站的要求.2.2.5水准点设置后，应逐一编号.以后无论其高程是否变动，都不得改变其编号，必要时可加辅助编号.2.2.6基本水准点标石的埋设应符合中华人民共和国国家标准(GBJ138-90)的规定.校核水准点标石埋设可参照基本水准点要求适当放宽.2.3三，四，五等水准测量2.3.1三等水准测量采用中丝读数法，进行往返观测.当使用有光学测微器的水准仪和线条式因瓦水准尺进行观测时，也可采用光学测微法进行单程双转点观测，观测程序应为"后，前，前，后".2.3.2四等水准测量采用中丝读数法.当两端点为已知高程点或自成闭合环时，可只进行单程测量.水准支线必须进行往返观测或单程双转点观测，观测程序应为"后，前，前，后"或"后，后，前，前".2.3.3五等水准测量采用中丝读数法.附合或环形闭合路线用单程观测.水准支线应进行往返观测，在困难条件下，也可进行单程双测.2.3.4采用双面水准尺时，中丝读数法要求仪器安平后，望远镜绕垂直轴旋转时，符合水准气泡两端影像分离不大于1cm.采用单面水准尺返测时，变换仪器的高度应不小于10cm.2.3.5光学测微法的仪器安平同第2.3.4条要求，但照准水准尺基本分划时，符合水准气泡两端影像分离应不大于2mm，中丝读数应读至0.1mm.2.3.6采用补偿式自动安平水准仪进行水准测量时，先将水准仪概略整平，即可按一般水准仪观测顺序进行测量.2.3.7三，四等水准测量应读记至1mm，计算平均高差取至0.5mm，五等均记至毫米.用测微法时，中丝读数计算高程平均高差，均取至0.1mm.各等级水准测量的视距和视距差取至0.1m.2.3.8水准测量中应及时检查每一仪器站的观测结果，符合表2.1.8和表2.1.9的规定时，方可迁至下仪器站.2.3.9每测完一个测段，应计算往返测或单程双转点左，右路线测量的高差，其不符值应满足表2.1.10规定，当超出规定时，应按下列要求重测和计算高差结果.(1)对可靠程度小的往测或返测向进行单程重测.如果重测的单程高差与同一方向原测高差的不符值符合限差，且其平均数与反方向的原测高差亦符合限差，则取其平均数作为该单程的高差结果.(2)若重测的高差与同方向的原测高差不符值超出限差，而重测的单程高差与反方向原测高差没有超出限差，则用重测的单程高差与反方向原测单程高差计算闭合差.(3)若该单程重测后与原往，返测的单程高差计算结果均超出限差，则重测另一单程，至符合限差要求为止.(4)用单程双转点左，右路线的测法时，可只重测一个单程单线，并与原测结果中符合限差的一个左或右单线取平均数值.(5)如果重测结果与原测的左右线结果比较均符合限差，则取三次单线的结果平均值.(6)当重测的结果与原测两个单线结果均超限差，应分析原因再测一个单程单线，至符合限差要求为止.2.3.10 附合，闭合，支线水准路线闭合差，应分别按下列公式计算. 附合 ()∑--=∆u d H H h h (2.3.10-1) 闭合 ∑=∆h h (2.3.10-2) 支线 ∑∑-=∆cthh h (2.3.10-3)式中△h ---高差闭合差，m ；∑h ---各测段高差的代数和，m ；∑h t ，∑h c ---路线上各测站的往测，返测的高差总和，m ； H d ---路线上终了已知水准点的高程，m ； H u ---路线上起始已知水准点的高程，m.2.3.11 附合，闭合，支线水准路线闭合差的改正，应按测段长度或仪器站数的比例进行分配，按式(2.3.11-1)，式(2.3.11-2)进行路线长度和仪器站数的闭合差改正数计算.h LL ii ∆-=δ (2.3.11-1) h nn ii ∆-=δ (2.3.11-2) 式中δi ---某一测段上路线长度，仪器站数闭合差改正数，m ； L i ---某一测段中前，后视距离的和，m ； L ---水准路线的总长度，m ； n i ---某一测段中的仪器站数； n ---路线中总的仪器站数. 2.4 跨河水准测量2.4.1 河宽小于允许视线长度可直接跨河测量；当河宽大于允许视线长度，但有桥梁可以利用时，可通过桥面进行水准测量.2.4.2 跨河两岸测点间的水平视线距水面的高度要大致相等.当跨河视线长度在300m 以内时，视线高度至水面距离不得小于2m ，视线长度大于300m 时，视线高度至水面距离不得小于3m.2.4.3 跨河两岸安置仪器及标尺的位置，使其能构成平行四边形，等腰梯形或Z 字形布置为宜.跨河视线长度力求相等，岸上视线长度不得短于10m ，且两岸视线长度应相等.使用一台仪器观测时，宜采用Z 字形式.2.4.4 标尺点应牢固.需设置木桩时，木桩顶面直径宜大于10cm ，入土长度应满足标尺点牢固的要求，桩顶高于地面10cm 以上，并钉上圆帽钉.2.4.5按2.4.3条布设跨河测量场地时，应在距跨河点300m以内，设立临时水准点.2.4.6视线长度在300m以内，跨河水准测量应观测两个测回，两个测回的高差不符值，三等水准应不超出8mm，四等水准应不超出16mm，超出限差时，应分析原因，按第2.3.9条要求重测.2.4.7当视线长度在300m以内，跨越水流平缓的河流，静水湖泊，池塘等的四等水准测量，可采用静水传递高程法进行二次观测.两结果不符值，应不超过±20L mm。