第二章水准测量(1-3)详解
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第二章水准测量
后 下丝 尺 上丝
后视距
号
前 下丝 尺 上丝
前视距
方向及 尺号
水准尺读数 黑面 红面
K+ 黑红
平均 高差 (m)
视距差d
∑d
(1)
(4)
后
(8)
(3)
(10)
(2)
(6)
前
(7)
(14)
(6)
(9)
(15)
(16)
后－前 (11)
(12) (13
(17)
(18)
1 BM1-ZD1
1.426 0.995 43.1 +0.1
第七节 三、四等水准测量
三、四等水准测量主要使用DS3水准仪进 行观测，水准尺采用双面水准尺，观测前必须 对水准仪进行检校。测量时水准尺应安置在尺 垫上扶立铅直。根据双面水准尺的尺常数即 K1=4687和K2=4787，成对使用水准尺。
三、四等水准测量技术要求
等级
标准视线 长度 （m）
前后视 距差 （m）
对于普通水准测量： fh容 40 L 适用于平原区
fh容 12
n 适用于山区
式中，fh容——高差闭合差限差，单位：mm； L——水准路线长度，单位：km ；
n——测站数 。
六、成果处理
普通水准测量的成果处理就是当外业观测的高差 闭合差在容许范围内时，所进行的高差闭合差调整。
1、高差闭合差的计算与检核 2、高差闭合差的调整 高差闭合差调整原则是以水准路线的测段站数或测段长 度成正比，将闭合差反符号分配到各测段上 3、改正后高差的计算 4、高程计算
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=a-b
第二章水准测量-水准测量的一般方法
2-3普通水准测量一、水准点1、水准点（Bench Mark），通过水准测量建立的高程控制点。
通常用水准测量的方法测出这些点的高程，以此作为引测其他点的高程，工程上常用BM来标记。
2、水准点的等级及埋设水准点可根据需要设置成永久性水准点和临时性水准点。
需要长期保存的永久性水准点（国家水准点分为一、二、三、四等四个等级）按规范要求埋设永久性标石标记。
三、四等水准点一般用混凝土标石制成，深埋到地面冻结线以下，在标石的顶面设有用不锈钢或其它不易锈蚀的材料制成的半球状标志。
图根水准点和一些施工测量使用的水准点常采用临时性标志,例如:木桩（桩顶钉一半圆球状铁钉）或大铁钉打入地面，也可在地面上突出的坚硬岩石或房屋四周水泥面、台阶等处用红油漆标记。
3、水准点的位置：选在土质坚硬、便于长期保存和使用方便的地点。
埋设水准点后，应绘出水准点的点之记。
二、水准路线安置水准仪的地方称为测站，立水准尺的地方称测点，两点间的路线称侧段，若干侧段组成水准路线。
在水准点之间进行水准测量所经过的路线称为水准路线，水准路线有单一的水准路线和结点水准路线（水准网）两种，这里给大家介绍单一水准路线；单一的水准路线有三种基本布设形式：1、附合水准路线从一个已知高程的水准点BM1出发，沿各高程待定点1、２、３进行水准测量，最后附合到另外一个已知高程的水准点BM2上，（a）2、闭合水准路线从一个已知高程的水准点BM1处发，沿各高程待定点１、２、３、４、５进行测量，最后仍回到原水准点BM1上所构成的环形路线，（b）3、支水准路线从仪已知水准点出发，进行水准测量，终点既不闭合也不符合到已知水准点的路线叫支水准路线。
一般的闭合水准路线水准点的编号按逆时针走向进行编号，符合水准路线和支水准路线水准点的编号按水准测量走向进行编号；三、水准测量的施测方法水准测量是按一定的水准路线进行的，现仅就由一已知点的高程点（水准点）测定另一点（待测高程点）的高程为例，说明进行水准测量的一般方法：连续水准测量：在两点间连续地多次安置仪器所进行的水准测量。
第二章 水准测量
4、 精平 用微倾螺旋 使水准管气泡居中 （符合气泡符合） 5、读数 用十字丝的 横丝在水准尺上读 数（先默估毫米数， 然后米，分米，厘 米数。每次读四位 数，“0”也 是必须 记录的数字。）
14
2.粗平
——目的是使仪器竖轴铅直 用连接螺旋把仪器固定在三脚 架上，固定两个脚架，动第三 个脚架，使三脚架架头大致水 平;转动脚使螺旋圆水准器的气 泡居中
由已知点BM1——已知点BM2
3．支水准路线(spur leveling line)
由已知点BM1——某一待定水准点A。
25
图形：水准路线布设形式
1.闭合水准路线
1
2
3.支水准路线
1
2
BM
3 4
BM
BM2
3
2 1
26
2.附合水准路线 BM1
二、一个测站的水准测量工作
1、安置仪器于AB之间，
立尺于A、B点上； 2、粗略整平； 3、瞄准A尺，精平、读数a， 记录1.568m；
7、水准点：水准测量的固定标志。
8、 水准点高程：指标志点顶面的高程。
水准点
9、转点：水准测量中起传递高程作用的中间点。
返回
28
四、连续水准测量
当两点相距较远或高差较大时，需连续安置水准仪测 定相邻各点间的高差，最后取各个高差的代数和，可得到 起终两点间的高差。
如图：A、B两水准点之间，设3个临时性的转点。 h1 =a1-b1 、 h2 =a2-b2 、 h3 =a3-b3 h4 =a4-b4 、 hAB= h1+h2+h3+h4
第二章 水准测量
§2.1 水准测量原理
一.基本原理
利用水准仪提供 的“水平视线”， 测量两点间高差， 从而由已知点高程 推算出未知点高程。
《土木工程测量》第02章水准测量原理解析
高程测量的方法分类
1、水准测量(leveling) 2、三角高程测量(trigonometric leveling) 3、气压高程测量(air pressure leveling) 4、GPS测量。(GPS leveling)
10/18/2019
水准点(Bench Mark)
通过水准测量方法获得其高程的高程控制点，称为 水准点，一般用BM表示。有永久性和临时性两种。
)0.079 h 0.468
)160.000 H B H A 0.468
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三、水准测量成果的检核
1、 测站检核
（1） 双仪器高法
在每一测站上用两次不同仪器高度的水平视线(改变仪器高度应在 10cm以上)来测定相邻两点间的高差；
如果两次高差观测值不相等，对图根水准测量，其差的绝对值应小 于5mm，否则应重测。
第二章 水准测量 内容提要：
§2－1 §2－2 §2－3 §2－4 §2－5
水准测量概述 水准测量原理 微倾式水准仪和水准尺 水准测量的方法 微倾式水准仪的检验和校正
§2－6 水准测量的误差分析
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第二章 水准测量
高程测量概念（Height Measurement）
根据已知点高程，测定该点与未知点的高差， 然后计算出未知点的高程的方法。
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实验一 S3水准仪的认识与使用
任务：
熟悉水准仪的结构及操作方法 每人测二组数据，计算h判断高低。
方法：
两人立尺相距大约50m ，两人操作水准仪,水准仪立在两 尺的中间，，测完两组数据之后互换。
注意事项：
（1）服从老师安排，遵守实验室纪律； （2）领仪器时组长签名； （3）注意仪器安全，装箱要到位，上锁； （4）立尺时o点在下； （5）仪器与尺垫不要放在松软的地平即粗略整平仪器。旋转脚螺旋 使圆水准气泡居中，仪器的竖轴大 致铅垂，使望远镜的视准轴大致水 平。 （1）不论圆水准气泡在任何位置， 先用任意两个脚螺旋使气泡移到通 过圆水准器零点并垂直于这两个脚
1、水准测量(leveling) 2、三角高程测量(trigonometric leveling) 3、气压高程测量(air pressure leveling) 4、GPS测量。(GPS leveling)
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水准点(Bench Mark)
通过水准测量方法获得其高程的高程控制点，称为 水准点，一般用BM表示。有永久性和临时性两种。
)0.079 h 0.468
)160.000 H B H A 0.468
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三、水准测量成果的检核
1、 测站检核
（1） 双仪器高法
在每一测站上用两次不同仪器高度的水平视线(改变仪器高度应在 10cm以上)来测定相邻两点间的高差；
如果两次高差观测值不相等，对图根水准测量，其差的绝对值应小 于5mm，否则应重测。
第二章 水准测量 内容提要：
§2－1 §2－2 §2－3 §2－4 §2－5
水准测量概述 水准测量原理 微倾式水准仪和水准尺 水准测量的方法 微倾式水准仪的检验和校正
§2－6 水准测量的误差分析
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第二章 水准测量
高程测量概念（Height Measurement）
根据已知点高程，测定该点与未知点的高差， 然后计算出未知点的高程的方法。
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实验一 S3水准仪的认识与使用
任务：
熟悉水准仪的结构及操作方法 每人测二组数据，计算h判断高低。
方法：
两人立尺相距大约50m ，两人操作水准仪,水准仪立在两 尺的中间，，测完两组数据之后互换。
注意事项：
（1）服从老师安排，遵守实验室纪律； （2）领仪器时组长签名； （3）注意仪器安全，装箱要到位，上锁； （4）立尺时o点在下； （5）仪器与尺垫不要放在松软的地平即粗略整平仪器。旋转脚螺旋 使圆水准气泡居中，仪器的竖轴大 致铅垂，使望远镜的视准轴大致水 平。 （1）不论圆水准气泡在任何位置， 先用任意两个脚螺旋使气泡移到通 过圆水准器零点并垂直于这两个脚
水准测量
2.5影响水准测量的因素及注意事项
2-1水准测量的概述
一、高程测量概念 测定地面点高程的工作，称为高程测量(height measurement)。 B
H’B
A
h
H’A H’A
HB
O
二、高程测量方法
高程测量按所使用的仪器和施测方法的不同，可 以分为 水准测量(leveling)、 三角高程测量(trigonometric leveling)、 GPS高程测量(GPS leveling) 和气压高程测量(air pressure leveling)。 水准测量是目前精度较高的一种高程测量方法。
4、领取仪器的地点： 建工楼二楼227对面测绘工程实验室。领取仪器时间1 点30分，由薛树强全面负责仪器领取，次序123456班 （123456组），其他组在实验室外等待， 每组领取水准仪一台，脚架一个，水准尺两根，记录 本两页，铅笔自备。所测数据不能用象皮檫，测量不 允许涂改数据。测错划掉，从新测。 5、每个组5-6人，组长全面负责实习任务，并在实习 结束后给出本组每个人的实习成绩按10%给定。 6、实习中爱护仪器，损坏要赔偿。 7、指导教师郝玉亭，程景东，曹俊茹。
h2=+0.118
大地水准面
HB=?
两次仪器高法水准测量
观测程序: 后视尺黑面-前视尺黑面-前视尺 红面-后视尺红面 即: 黑 -黑 -红 -红 .
4、水准测量成果整理
1、计算高差闭合差和允许闭合差
附合路线
fh= ∑h 测－（H终 － H始）
闭合路线 fh= ∑h 测 支水准路线 fh= h 往+h 返
a
b
Hab
B
Ha
a
Hb
高程计算
已知A点的高程HA，求算B点高程HB。 第一种方法（利用高差直接计算B点高程HB）。 1、HB=HA+hab 此法适用于仪器在两点中间一次便测得高差。
工程测量第二章水准测量
第二章 水准测量
第一节 水准测量原理
水准测量是利用水准仪提供水平视线，借助水准尺来测定地面上两点的高差，从而由已知点高程推出未知点的高程。
高程：地面点到大地水准面的铅垂距离 高差：地面上两点的高程之差
b
b
a
大地水准面
a
HA
HB
hAB
A
B
前进方向
前视？ 后视？
已知HA，求HB?
一测站高程计算方法：
01.
水准测量的路线一般较长，不能架设一次仪器就得出
02.
待测点高程，通常进行连续设站测量。
03.
方法：在两点间加设若干个临时立尺点，分段连续多次安
04.
置仪器来求得两点间的高差。这些临时加设的立尺点是作
05.
为传递高程用的，称为转点，一般用符号TP表示。
水准测量方法：连续水准测量
连续水准测量模拟
a
1
2
3
b
3
1
2
c
3
1
2
3）瞄准水准尺 ①调节目镜 对准水准尺，调节目镜使十字丝清晰； ②瞄准 通过望远镜上方的缺口和准星瞄准水准尺，并 在望远镜内看到水准尺，拧紧制动螺旋以固定望远镜，调 节调焦螺旋使尺子的成像清晰，转动水平微动螺旋，使十 子丝对准水准尺中央；
③消除视差 尺子的成像清晰后，上下移动眼睛看尺子的影像，若十字丝和目标的影像有相对移动的现象，称为视差。原因是尺像没有落在十字丝平面上。消除视差的方法:是先调目镜调调焦螺旋使十字丝清晰，然后一面调节物镜调焦螺旋一面仔细观察，直到不再出现尺像和十字丝有相对移动为止，即尺像与十字丝在同一平面上。
HBi＝HA＋hABi
视线高法： 先计算视线的高程，减去未知点上水准尺读数，即得未知点高程。
2水准测量(1)
如图：A、B两水准点之间，设3个临时性的转点。 h1 =a1-b1 h2 =a2-b2 h3 =a3-b3 h4 =a4-b4 hAB= h1+h2+h3+h4
a2 a1 b1 b2
a3 b3
a4
b4
A
TP2 TP1
n
TP3
B
A、B两点高差计算的一般公式：hAB= hi
i 1
b a = +
• 前项工作未作检核， 不进行下一步工作 • —保证成果正确性
• 三、测量三项基本工作
• • • 高程测量（第二章） 角度测量（第三章） 距离测量（第四章）
第二章 水准测量
§2.1 §2.2 §2.3 水准测量原理 水准测量仪器与工具 水准仪的使用
§2.4
水准测量实施
本章重点及难点
重点：水准测量原理、水准仪操作使用、
测 站
Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ 计算 检核 点号 A TP1 TP1
水准尺读数
后视（a） 前视（b）
高差 （m）
+0.884 -0.307 +0.233
高程 （m）
备 注
2.142
1.258
123.446 已知
0.928
1.235 1.664 1.431 1.672 2.074 6.406 5.998 ∑a－∑b＝0.408
二、粗略整平
目的：使圆水准气泡居中，水准仪竖轴竖直，视 准轴粗略水平。 方法（如图所示）：
三、瞄准水准尺
目的：使目标和十字丝成像清晰。 方法：① 初步瞄准（用准星对准目标） ② 目镜调焦（使十字丝清晰） ③ 物镜调焦（使目标成像清晰） ④ 精确瞄准（使竖丝对准目标）
注意：瞄准时应消除视差。
a2 a1 b1 b2
a3 b3
a4
b4
A
TP2 TP1
n
TP3
B
A、B两点高差计算的一般公式：hAB= hi
i 1
b a = +
• 前项工作未作检核， 不进行下一步工作 • —保证成果正确性
• 三、测量三项基本工作
• • • 高程测量（第二章） 角度测量（第三章） 距离测量（第四章）
第二章 水准测量
§2.1 §2.2 §2.3 水准测量原理 水准测量仪器与工具 水准仪的使用
§2.4
水准测量实施
本章重点及难点
重点：水准测量原理、水准仪操作使用、
测 站
Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ 计算 检核 点号 A TP1 TP1
水准尺读数
后视（a） 前视（b）
高差 （m）
+0.884 -0.307 +0.233
高程 （m）
备 注
2.142
1.258
123.446 已知
0.928
1.235 1.664 1.431 1.672 2.074 6.406 5.998 ∑a－∑b＝0.408
二、粗略整平
目的：使圆水准气泡居中，水准仪竖轴竖直，视 准轴粗略水平。 方法（如图所示）：
三、瞄准水准尺
目的：使目标和十字丝成像清晰。 方法：① 初步瞄准（用准星对准目标） ② 目镜调焦（使十字丝清晰） ③ 物镜调焦（使目标成像清晰） ④ 精确瞄准（使竖丝对准目标）
注意：瞄准时应消除视差。
园林测量_第二章_水准测量
第二节 水准测量仪器及其使用
• 水准仪按结构可分为：微倾水准仪、自动安平水 准仪、激光水准仪和数字水准仪。 • 水准仪按精度分为：DS05，DS1，DS3，DS10 • D和S分别为“大地测量”和“水准仪”的汉语拼 音的第一个字母；数字表示仪器的精度指标，即 每千米往返测高差平均值的中误差的毫米数。 • 园林测量中一般用DS3和DS10水准仪。 • 本节主要介绍用AL25A型自动安平水准仪配合水 准尺进行水准测量。
第三节 普通水准测量的方法
一、一个测站的水准测量工作 (一)测站水准测量工作 在水准测量中，把安置水准仪的位置称为测站。 1.安置仪器。尽量将仪器安置在两点中间，到两点距离大致相等。 2.粗略整平。 3.瞄准水准尺。 4.读数与记录。 5.高差与高程计算。 【例2-1】假设HA=178.572m，观测得a=1.860m， b=1.413m，求B点的高程HB。 解： hAB=a-b=1.860-1.413=0.447m HB=HA+hAB=178.572+0.447=179.019m
视差
• 当观测者的眼睛在目镜端上下微动时，十字丝与目标影像 有相对移动的现象称为视差。 • 产生的原因：目标的像与十字丝分划板不重合。 • 消除的办法：先把目镜调焦螺旋调好，使十字丝清晰；然 后反复调整物镜对光螺旋。
三、水准仪的使用
(四)精平与读数 • 精平时，转动微倾螺旋，使 符合水准气泡两个半边气泡 吻合在一起。 • 读数时，应读取十字丝横丝 与水准尺相交处的读数，并 从下向上，从小到大读 取，直接读米、分米、 厘米，估读到毫米。
二、复合水准测量
普通水准测量手簿
路线名称：BMA-BMB 仪器型号：DS3 日期：××年××月××月 天气：晴
测站
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高程应用
2.1 水准测量原理
水准测量：
前进方向
利用水准仪测定地面点高程的方法。
a
水平视线
HA a HB b a b HB H A hAB
A
b
B hAB
即
HA
hAB a b
＝后－前
HB=HA+hAB 大地水准面
水准测量现场
水准仪型号：
DS05、DS1、DS3、DS10
大地测量
双面尺
48
00
0、013m
2.3 水准仪技术操作
1.安置仪器 2.粗平 3.瞄准 4.精平 5.读数
水准仪技术操作
1.安置仪器 架头粗平，连接仪器
水准仪技术操作 • 2、粗略整平（通过调节脚螺旋使圆水准器气泡居中）
左手大拇指原则
水准仪技术操作
• 3 瞄准水准尺 （1）目镜调焦 十字丝成像清晰 （2）初步瞄准 照门和准星瞄准水准尺 （3）物镜调焦 水准尺的成像清晰。 （4）精确瞄准 使十字丝竖丝瞄准水准尺边缘
实验：水准仪的认识与使用
• 注意事项
• 1．不要在没有消除视差情况下进行读数。 • 2．读数前符合水准气泡必须居中，不能用脚螺旋
调整符合水准气泡居中。 • 3.同一测站观测前后视读数只能一次粗平操作。
或中央
水准仪技术操作 （5）消除视差 视差产生视差的原因，消除视差的方法
水准仪技术操作
• 四、精确整平(提供精确水平视线)
微倾螺旋的转动方向与左侧半气泡影像的移 动方向一致。
水准仪技术操作 五、读数（米、分米、厘米、毫米）
实验：水准各部件及作用。 • 2． 练习水准仪的安置、瞄准与读数。 • 3． 测量地面两点间的高差
水准仪
观测精度
DS3 每千米往返观测高差精度 为±3mm
2.2.1 DS3型水准仪的构造
DS3自动安平水准仪
水平制动螺丝
1.望远镜
物镜、目镜、调焦透镜、十字丝、视准轴
2.水准器
圆水准器： 粗平，脚螺旋
管水准器： 精平，微倾螺旋
管水准器 圆水准器
3. 基座
2.2.2 水准尺与尺垫
1.直尺、塔尺 2.尺垫
第二章 水准测量
高程测量方法分类
高程测量：测定地面点高程的工作。
• 水准测量(leveling) • 三角高程测量(trigonometric leveling) • 气压高程测量(air pressure leveling) • GPS测量 (GPS leveling)
高程测量应用
高程测量应用