第二章 水准测量
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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
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。
第2章水准测量
郑州航院 张先忠
高程是工程测量中三个基本量之一，在实际中具 有重要的意义，如房屋的设计室内地坪测设，所 有构件的安装测设，建筑沉降观测等都是以高程 测量为依据的。 高程测量按使用仪器和施测方法不同可分为水准 测量、三角高程测量，其中水准测量（leveling survey）是最经典的测量方法，精度高、用途广， 是高程测量中普遍采用的方法。
BM2
郑州航院 张先忠
2.5
水准测量的内业
整理野外测量结果，计算高差闭合差，若闭合差在容 许值范围内，则调整闭合差，最后计算各点高程，此项工 作称为水准测量的内业。 平地 fh 2 0 L m m 四等水准测量闭合差容许值
山地
fh
fh fh
6
n
取后视读数a1，估读至mm。
转动望远镜瞄准前视尺，精平后读取中
丝 读 数 b1 ， 并 由 记 录 员 立 即 计 算 本 次 高 差
h1=a1－b1。此为第一测站的全部工作。
郑州航院 张先忠
（3） 转站
第一测站施测结束后，记录员招呼后尺手沿水准路
线向前转移，在适当位置设置下一个转点。然后，将水 准仪迁至第二测站位置。 此时，第一测站的前视点成为第二测站的后视点， 重复第一测站上的工作，可以完成第二测站的测量，得 到本站高差h2=a2－b2，此步施测程序称为转站。 重复转站工作，直至完成全部水准路线的观测为止， 并得到各测站高差h3、 h4… hn，则终点高程为：
（a）、闭合水准路线(closed leveling route)
BM1
起止于同一已知水准点的封闭水准路线，称为闭 合水准路线。
郑州航院 张先忠
整个测程从起点回到终点，高差之和必等于零，即 Σh理=0。 由于存在测量误差，一般情况下高差之和Σh测不等 于零，则称为高差闭合差（简称闭合差），记为 fh。
高程是工程测量中三个基本量之一，在实际中具 有重要的意义，如房屋的设计室内地坪测设，所 有构件的安装测设，建筑沉降观测等都是以高程 测量为依据的。 高程测量按使用仪器和施测方法不同可分为水准 测量、三角高程测量，其中水准测量（leveling survey）是最经典的测量方法，精度高、用途广， 是高程测量中普遍采用的方法。
BM2
郑州航院 张先忠
2.5
水准测量的内业
整理野外测量结果，计算高差闭合差，若闭合差在容 许值范围内，则调整闭合差，最后计算各点高程，此项工 作称为水准测量的内业。 平地 fh 2 0 L m m 四等水准测量闭合差容许值
山地
fh
fh fh
6
n
取后视读数a1，估读至mm。
转动望远镜瞄准前视尺，精平后读取中
丝 读 数 b1 ， 并 由 记 录 员 立 即 计 算 本 次 高 差
h1=a1－b1。此为第一测站的全部工作。
郑州航院 张先忠
（3） 转站
第一测站施测结束后，记录员招呼后尺手沿水准路
线向前转移，在适当位置设置下一个转点。然后，将水 准仪迁至第二测站位置。 此时，第一测站的前视点成为第二测站的后视点， 重复第一测站上的工作，可以完成第二测站的测量，得 到本站高差h2=a2－b2，此步施测程序称为转站。 重复转站工作，直至完成全部水准路线的观测为止， 并得到各测站高差h3、 h4… hn，则终点高程为：
（a）、闭合水准路线(closed leveling route)
BM1
起止于同一已知水准点的封闭水准路线，称为闭 合水准路线。
郑州航院 张先忠
整个测程从起点回到终点，高差之和必等于零，即 Σh理=0。 由于存在测量误差，一般情况下高差之和Σh测不等 于零，则称为高差闭合差（简称闭合差），记为 fh。
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。
工程测量课件第2章水准测量
十字丝分划板护罩
3. 视准轴平行于水准管轴（i角）的检验与校正
检验：选择在相距80～100米距离两端A、B处钉木桩或放置尺 垫；在距A、B等距离处（S1）安置水准仪。
用双面尺或变动仪高法，测出A、B两点间的平均高差hAB。由 于前后视距相等，高差hAB不存在i角误差。
aa11′△ i
A
S1
D
hAB = a1′－b1 ′
b1′
i△
b1
B
hAB
D
a2′
a2
i
b2
B
hAB
A
S2
水准仪搬至S2处测量A、B两点间的高差hAB ′：
hAB ′=a2 ′－b2 若hAB ′= hAB ，则视准轴平行于水准管轴。否则，计算i角。当 i〃＞20″, 则需校正。
h
i
DAB
=206265〃
△h=a2 ′- a2 , a2 = b2 + hAB ;
点Ｏ）的纵向切线。当气泡居中时，该轴线处于水平位置。水 准管精度较高，用于精平水准仪。
水准管分划值 ：水准管圆弧2mm弧长所对的圆心角。
符合水准器
2
R
调节微倾螺旋
（2）圆水准器
L´
2mm L´
圆水准器轴（L´ L´）：通过
圆水准器零点（分划圈中心）的 球面法线。当气泡居中时，该轴
线处于竖直位置。圆水准器精
平地fh容40 L 山地fh容12 n
mm mm
（1）闭合水准路线
1 闭合水准路线
BMA 支水准路线 Ⅰ
•∑h理=0， •fh= ∑h测
Ⅱ
（２）附合水准路线
2
3
•∑h理=HB－HA
• fh= ∑h测－（ HB－HA ）
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
测量学B 第二章水准测量
水准仪按其精度共分为四个等级：DS05，DS1， DS3，DS10。05、1、3、10是指各等级水准仪每千 米往返测量高差中数的中误差，以mm计。工程水 准测量一般用DS3型水准仪。
一、微倾水准仪的构造
DS3型水准仪（图2-2）由望远镜、水准器和基 座三部分构成。
1.望远镜
望远镜是提供视线和照准目标的设备，它由物 镜、对光透镜、十字丝分划板及目镜等组成。
调节目镜对光螺旋，使十字丝成像清晰； 放松制动螺旋，旋转望远镜使缺口准星 对准目标，拧紧制动螺旋； 调节物镜对光螺旋，使目标成像清晰； 交替1）、3），直至目标成像稳定； 调节微动螺旋，使竖丝处于水准尺一侧。
3.精平
为了使视线精确地处于水平位置，读数前应 调节微倾螺旋使水准管气泡居中，即符合水准气 泡两端影像对齐。 4.读数
3.高程计算 将起始点BM1高程与沿线各测段改正后 的高差逐一累加即得各未知点的高程。对于 支水准路线，当闭和差fh ≤ fh容时，取往返高 差的平均数作为最后结果。即 h = (h往 － h返)/2 (2-12) 最后将成果填入水准测量高差误差配赋 表。如表2-2。
表2-3 水准测量高差误差配赋表
精确整平后，应立即根据中丝读取尺上的读 数，读数时应估读到mm。精平和读数是两项不同 的操作步骤，但在测量中，这两项操作视为一个 整体，即边看符合气泡边读数，一旦发现气泡偏 离应重新精平后才能读数。
§2-3 水准测量方法
一、水准点
水准点用BM表示。水准点按等级及保存时间 长短分为临时性水准点和永久性水准点两种。 永久性水准点：又混凝土或石料制成，桩顶嵌入 顶面为半球形的金属标志，桩面上标明等级和编 号。 临时水准点：可选用地面上突出的坚硬岩石或固 定建筑物的墙角、阶石、桥墩等处，用红漆画一 标记作为点位。也可用大木桩打入地下，桩顶钉 一铁钉。水准点的高程是指半球顶或红漆标记中心 的高程。
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。
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后视尺
前视尺
水平视线
• 两点相距较远或高差较大时，在中间设立若干转 点，A、B两点间的高差是各高差之和
h1=a1-b1 h2=a2-b2 …… hn=an-bn hAB=h1+h2+……+hn=∑h 可用下式进行高差计算正确性的检核： hAB=(a1-b1)+(a2-b2)+ ……+(an-bn)= ∑a-∑b
七、几种新型水准仪
1 自动安平水准仪
2 激光水准仪
3 数字水准仪
实验课的一般要求及注意事项
一、上课须知
1.准备工作 （1）上课前明确实验的内容和要求。 （2）实验前准备好必备的工具，如铅笔、小刀等。 2.要求 （1）遵守实验纪律，注意聆听指导教师的讲解。 （ 2 ）试验中的具体操作应按步骤进行，如遇问题要及时向 指导教师提出。 （ 3 ）试验中出现的仪器故障必须及时向指导教师报告，不 可随意自行处理。
3 高差计算（单站） 已知：HA =37.624m, a = 1.318m,b = 2.657m 计算： HB 4 高差计算（设转点） HA =37.624m 观测时在A、B点之间设了两个转点，读数分别如下 a1 = 1.348m, b1 = 1.627m; a2 = 1.082m, b2 = 2.631m; a3 = 0.947m, b3 = 1.465m; 计算： HB
第二章 高程测量
绝对高程或海拔 : 地面点到 大地水准面的铅垂距离 假定高程或相对高程:从某 点到假定水准面的垂直距 离
高差:两点间的高程差 h=H2-H1。
一、概述
高程测量:测量地面上各点高程的工作 水准测量 三角高程测量 气压高程测量 GPS卫星测高
水准测量： 确定地面点的高程
尺垫：在转点处放置水准尺
2 水准仪（DS：level）
水准仪是能够提供水平视线的仪器，主要由基 座、照准部（包括望远镜、水准器）构成。 望远镜：瞄准目标并在水准尺上读数。
十字丝中心(或称十字丝交点)和物镜光心的连 线，称为视准轴
水准器：圆水准器，管水准器
四、水准测量的方法
（一）水准仪的操作步骤
用双面尺，每尺均读黑、红面读数 • 立尺，尺中间安置水准仪，粗平 • 瞄准后视尺黑面，精平，读数 • 瞄准前视尺黑面，精平，读数 • 瞄准前视尺红面，精平，读数 • 瞄准后视尺红面，精平，读数 黑面：以零开始刻划 红面：一尺从4687开始刻划，另一尺从4787开始 红黑面计算高差理论上相差0.1m
五、水准仪的检验与校正
实验课的一般要求及注意事项 5、仪器在使用过程中要做到 （1）在阳光下或雨天作业必须撑伞遮住仪器，防治日晒和雨淋（包括仪器 箱）。 （2）任何时候仪器旁必须有人守护。 （3）如遇目镜、物镜外表面蒙上水汽而影响观测，应稍等一会或用纸片扇 风使水汽蒸发，切勿用东西去擦拭。 （4）操作仪器时，用力要均匀，动作要准确、敏捷。用力过大或动作太猛 都会造成对仪器的损伤。 （5）仪器用毕装箱前要放松各部制动螺旋，装入箱内要试盖一下，在确认 安放正确后再将各部制动螺旋略为旋紧，防治仪器在箱内自由转动而损坏某些部 件。 （6）用毕要清点箱内附件，若无缺失则将箱盖盖上、扣紧、锁好。
i角误差
检验方法：旋转脚螺旋使圆水准气泡居中，之 后将仪器水平旋转 180°，气泡仍居中则正常，否 则需要校正。
望远镜十字丝横丝垂直于仪器垂直轴的检验
检验方法：瞄准一固定点，转微动螺旋使仪器 水平旋转，若点始终沿横丝移动，则水平；否则需 校正。
五、水准尺的检验与校正
水准尺分划面弯曲差（矢距）的测定 对普通水准尺，应有：f<8mm 否则，应进行改正：
仪器安置 粗略整平 瞄准 精确整平 读数
1
安置水准仪 打开三脚架并使其高度适中，目估使架头大致 水平，然后将三脚架尖踩入土中，将水准仪用中心 螺旋固定于三脚架头上
2 粗略整平(粗平) 用脚螺旋将圆水准器的气泡调整居中。 左手拇指规则：“左手拇指旋转脚螺旋的运动方向， 就是气泡移动的方向”
二、仪器及工具借用办法
1、每次实验所需仪器和工具应按该次实验所需以小组为单位 于上课前向测量仪器室的仪器管理员领取。 2、借领时，各组依次由两个人进入室内，在指定地点清点、
实验课的一般要求及注意事项
3、实习过程中，各组应妥善保护仪器、工具。各组间不得任意调换仪器、工 具。若有损坏或遗失，视情节照章处理，一般若是学生原因造成的应赔偿损失。 4、实验完毕后，应将所借用的仪器、工具上的泥土清扫干净后再交还仪器室 仪器管理员，由管理员清点无误后方可离开。
实验课的一般要求注意事项
（3）自箱内取出仪器后，要随时将仪器箱盖好，以免沙土、杂草等不洁之物 进入箱内。同时在实验过程中不允许用仪器箱当凳子，坐在仪器箱上。还要防治 搬动仪器时丢失附件。 （4）取仪器和使用过程中，要避免触摸仪器的目镜、物镜，以免玷污，影响 成像质量。不允许用手指等物去擦仪器的目镜、物镜等光学部件。 4、架设仪器时的注意事项 （1）伸缩式脚架三条腿抽出后，要把固定螺丝拧紧，但不可用力过猛而造成 螺丝滑丝。要防治因螺丝未拧紧而使脚架自行收缩而摔坏仪器。三条腿拉出的长 度要适中。 （2）架设脚架时，三条腿分开的跨度要适中。并得太靠拢容易被碰倒，分得 太开容易滑开，都会造成事故。若在斜坡上架设仪器，应使两条腿在坡下（可稍 放长），一条腿在坡上（可稍缩短）。若在光滑地面上架设仪器，要采取安全措 施（例如用细绳将三脚架连接起来），防治脚架滑动摔坏仪器。 （3）在脚架安放稳妥并将仪器放到脚架上后，要立即旋紧仪器和脚架间的中 心连接螺丝，避免仪器从脚架上掉下摔坏。 （4）不可蹬、坐仪器箱。
实验一：水准仪的使用与高差测定
一、目的
认识水准仪各操作部件的用途，学会使用水准仪，掌握在一 测站上测量两点之间的高差。
二、内容
1、操作仪器，熟悉水准仪的操作部件并进行读数练习。 2、测量A、B两点之间的高差。
三、仪器及用具
水准仪一台、水准尺两支、尺垫两个、计算器一个。
四、人员分工
观测一人，记录一人，立尺两人，计算一人。
△l=(8f2)/3l 其中l为水准尺尺长
水准尺分划正确性检验 • 每米分划间隔正确性检验 • 水准尺红面与黑面零点差（尺常数K）的测定
• 一对水准尺黑面零点差的测定
六、水准测量误差的来源及其减弱措施
仪器误差：
i角误差
观测误差
• 精平误差 • 调焦误差
• 估读误差
• 水准尺倾斜误差
外界环境影响
3 • • • •
瞄准水准尺 目镜对光 瞄准水准尺，拧紧制动螺旋 精确瞄准 消除视差
4
精确整平(精平) 调整微倾螺旋，使气泡两端的影像符合
5
读数 利用中丝在尺上读数，估读至毫米
（二）两点间高差的确定
水准测量通常是从一个已知高程的水准点开始， 按照一定的水准路线，引测出所需各点的高程。 • 两点距离较近时，设站一次进行测量
实验一：水准仪的使用与高差测定
五、操作步骤
1.练习安置水准仪 2.练习在水准尺上读数 3.练习在一测站上测两点之间的高差。
六、实测数据与计算结果
作业：
1 水平角计算 盘左：A 0 03 24 B 79 20 30 盘右：A 180 03 36 B 259 20 48 2 垂直角计算（度盘顺时针注记） 盘左读数：59 20 30 盘右读数：300 40 00 并计算i角
实验课的一般要求及注意事项
四、测量资料的记录要求 1、观测记录必须直接填在规定的表格上，不得用其他纸张记录再行转抄。 2、所有记录与计算均用铅笔（2H或3H）记载。字体应端正清晰，字高应稍大 于格子的一半。一旦记录中出现错误，便可在留出的空隙处对错误的数字进行纠 正。 3、禁止擦拭、涂改与挖补。发现错误应在错误处用横线划去，将正确数字写 在原数上方，不得使原字模糊不清。淘汰某整个部分时可用斜线划去，保持被淘 汰的数字仍然清晰。 4、禁止连环更改，若已修改了平均数，则不准再改计算得此平均数之任何一 原始数。 5、原始观测数据的尾部读数不准更改，应将该部分观测结果废去重测。 6、记录的数字应写齐规定之个数。如水准测量中读数325毫米，应记为0325； 角度测量中4°3′6″，应记为4°03′06″。
如果 A 为已知高程点，其高程为 HA ，则 B 点高 程为：HB=HA+hAB=HA+∑a-∑b
两次仪器高法：
• • • • • 立尺，尺中间安置水准仪，粗平 照准后视尺，精平，读数 照准前视尺，粗平，读数 计算高差 变动仪器高（升或降大于10cm）再观测 高差互差不大于±5mm时，取平均值
双面尺法（黑面、红面）：
• 圆水准器轴应平行于仪器的垂直轴L’L’//VV • 水准管轴应平行于望远镜的视准轴LL//VV • 望远镜十字丝横丝应垂直于仪器的垂直轴
圆水准器轴平行于仪器的垂直轴的检验校正
检验方法：旋转脚螺旋使圆水准气泡居中，之 后将仪器水平旋转 180°，气泡仍居中则正常，否 则需要校正。
水准管轴平行于望远镜的视准轴的检验校正
前视尺
后视尺
水平视线
水准曲面对水准测量的影响 当仪器中心到两尺之间的距离相等时，水准 面曲率对水准测量的影响被抵消。因此： 在水准测量中应使仪器与前后尺之间的距离 尽可能相等
三、水准测量仪器和工具
水准仪、水准尺和尺垫
1
水准尺和尺垫
常用双面尺：一面黑白相间刻划：黑面尺或主尺， 另一面红白相间刻划：红面尺或副尺。 两根尺黑面的起始读数为零 红面的起始读数则分别为4.687m和4.787m
1985年国家高程基准： 由黄海平均海水面（高 程零点）和青岛高程水 准原点所确定的高程体 系。 国家水准原点
二、水准测量的原理
测量并计算高差：hAB=a-b （= HB - HA ） 则：HB=HA+ hAB 可以求出视线高：Hi=HA+a HB=Hi-b
前视尺
水平视线
• 两点相距较远或高差较大时，在中间设立若干转 点，A、B两点间的高差是各高差之和
h1=a1-b1 h2=a2-b2 …… hn=an-bn hAB=h1+h2+……+hn=∑h 可用下式进行高差计算正确性的检核： hAB=(a1-b1)+(a2-b2)+ ……+(an-bn)= ∑a-∑b
七、几种新型水准仪
1 自动安平水准仪
2 激光水准仪
3 数字水准仪
实验课的一般要求及注意事项
一、上课须知
1.准备工作 （1）上课前明确实验的内容和要求。 （2）实验前准备好必备的工具，如铅笔、小刀等。 2.要求 （1）遵守实验纪律，注意聆听指导教师的讲解。 （ 2 ）试验中的具体操作应按步骤进行，如遇问题要及时向 指导教师提出。 （ 3 ）试验中出现的仪器故障必须及时向指导教师报告，不 可随意自行处理。
3 高差计算（单站） 已知：HA =37.624m, a = 1.318m,b = 2.657m 计算： HB 4 高差计算（设转点） HA =37.624m 观测时在A、B点之间设了两个转点，读数分别如下 a1 = 1.348m, b1 = 1.627m; a2 = 1.082m, b2 = 2.631m; a3 = 0.947m, b3 = 1.465m; 计算： HB
第二章 高程测量
绝对高程或海拔 : 地面点到 大地水准面的铅垂距离 假定高程或相对高程:从某 点到假定水准面的垂直距 离
高差:两点间的高程差 h=H2-H1。
一、概述
高程测量:测量地面上各点高程的工作 水准测量 三角高程测量 气压高程测量 GPS卫星测高
水准测量： 确定地面点的高程
尺垫：在转点处放置水准尺
2 水准仪（DS：level）
水准仪是能够提供水平视线的仪器，主要由基 座、照准部（包括望远镜、水准器）构成。 望远镜：瞄准目标并在水准尺上读数。
十字丝中心(或称十字丝交点)和物镜光心的连 线，称为视准轴
水准器：圆水准器，管水准器
四、水准测量的方法
（一）水准仪的操作步骤
用双面尺，每尺均读黑、红面读数 • 立尺，尺中间安置水准仪，粗平 • 瞄准后视尺黑面，精平，读数 • 瞄准前视尺黑面，精平，读数 • 瞄准前视尺红面，精平，读数 • 瞄准后视尺红面，精平，读数 黑面：以零开始刻划 红面：一尺从4687开始刻划，另一尺从4787开始 红黑面计算高差理论上相差0.1m
五、水准仪的检验与校正
实验课的一般要求及注意事项 5、仪器在使用过程中要做到 （1）在阳光下或雨天作业必须撑伞遮住仪器，防治日晒和雨淋（包括仪器 箱）。 （2）任何时候仪器旁必须有人守护。 （3）如遇目镜、物镜外表面蒙上水汽而影响观测，应稍等一会或用纸片扇 风使水汽蒸发，切勿用东西去擦拭。 （4）操作仪器时，用力要均匀，动作要准确、敏捷。用力过大或动作太猛 都会造成对仪器的损伤。 （5）仪器用毕装箱前要放松各部制动螺旋，装入箱内要试盖一下，在确认 安放正确后再将各部制动螺旋略为旋紧，防治仪器在箱内自由转动而损坏某些部 件。 （6）用毕要清点箱内附件，若无缺失则将箱盖盖上、扣紧、锁好。
i角误差
检验方法：旋转脚螺旋使圆水准气泡居中，之 后将仪器水平旋转 180°，气泡仍居中则正常，否 则需要校正。
望远镜十字丝横丝垂直于仪器垂直轴的检验
检验方法：瞄准一固定点，转微动螺旋使仪器 水平旋转，若点始终沿横丝移动，则水平；否则需 校正。
五、水准尺的检验与校正
水准尺分划面弯曲差（矢距）的测定 对普通水准尺，应有：f<8mm 否则，应进行改正：
仪器安置 粗略整平 瞄准 精确整平 读数
1
安置水准仪 打开三脚架并使其高度适中，目估使架头大致 水平，然后将三脚架尖踩入土中，将水准仪用中心 螺旋固定于三脚架头上
2 粗略整平(粗平) 用脚螺旋将圆水准器的气泡调整居中。 左手拇指规则：“左手拇指旋转脚螺旋的运动方向， 就是气泡移动的方向”
二、仪器及工具借用办法
1、每次实验所需仪器和工具应按该次实验所需以小组为单位 于上课前向测量仪器室的仪器管理员领取。 2、借领时，各组依次由两个人进入室内，在指定地点清点、
实验课的一般要求及注意事项
3、实习过程中，各组应妥善保护仪器、工具。各组间不得任意调换仪器、工 具。若有损坏或遗失，视情节照章处理，一般若是学生原因造成的应赔偿损失。 4、实验完毕后，应将所借用的仪器、工具上的泥土清扫干净后再交还仪器室 仪器管理员，由管理员清点无误后方可离开。
实验课的一般要求注意事项
（3）自箱内取出仪器后，要随时将仪器箱盖好，以免沙土、杂草等不洁之物 进入箱内。同时在实验过程中不允许用仪器箱当凳子，坐在仪器箱上。还要防治 搬动仪器时丢失附件。 （4）取仪器和使用过程中，要避免触摸仪器的目镜、物镜，以免玷污，影响 成像质量。不允许用手指等物去擦仪器的目镜、物镜等光学部件。 4、架设仪器时的注意事项 （1）伸缩式脚架三条腿抽出后，要把固定螺丝拧紧，但不可用力过猛而造成 螺丝滑丝。要防治因螺丝未拧紧而使脚架自行收缩而摔坏仪器。三条腿拉出的长 度要适中。 （2）架设脚架时，三条腿分开的跨度要适中。并得太靠拢容易被碰倒，分得 太开容易滑开，都会造成事故。若在斜坡上架设仪器，应使两条腿在坡下（可稍 放长），一条腿在坡上（可稍缩短）。若在光滑地面上架设仪器，要采取安全措 施（例如用细绳将三脚架连接起来），防治脚架滑动摔坏仪器。 （3）在脚架安放稳妥并将仪器放到脚架上后，要立即旋紧仪器和脚架间的中 心连接螺丝，避免仪器从脚架上掉下摔坏。 （4）不可蹬、坐仪器箱。
实验一：水准仪的使用与高差测定
一、目的
认识水准仪各操作部件的用途，学会使用水准仪，掌握在一 测站上测量两点之间的高差。
二、内容
1、操作仪器，熟悉水准仪的操作部件并进行读数练习。 2、测量A、B两点之间的高差。
三、仪器及用具
水准仪一台、水准尺两支、尺垫两个、计算器一个。
四、人员分工
观测一人，记录一人，立尺两人，计算一人。
△l=(8f2)/3l 其中l为水准尺尺长
水准尺分划正确性检验 • 每米分划间隔正确性检验 • 水准尺红面与黑面零点差（尺常数K）的测定
• 一对水准尺黑面零点差的测定
六、水准测量误差的来源及其减弱措施
仪器误差：
i角误差
观测误差
• 精平误差 • 调焦误差
• 估读误差
• 水准尺倾斜误差
外界环境影响
3 • • • •
瞄准水准尺 目镜对光 瞄准水准尺，拧紧制动螺旋 精确瞄准 消除视差
4
精确整平(精平) 调整微倾螺旋，使气泡两端的影像符合
5
读数 利用中丝在尺上读数，估读至毫米
（二）两点间高差的确定
水准测量通常是从一个已知高程的水准点开始， 按照一定的水准路线，引测出所需各点的高程。 • 两点距离较近时，设站一次进行测量
实验一：水准仪的使用与高差测定
五、操作步骤
1.练习安置水准仪 2.练习在水准尺上读数 3.练习在一测站上测两点之间的高差。
六、实测数据与计算结果
作业：
1 水平角计算 盘左：A 0 03 24 B 79 20 30 盘右：A 180 03 36 B 259 20 48 2 垂直角计算（度盘顺时针注记） 盘左读数：59 20 30 盘右读数：300 40 00 并计算i角
实验课的一般要求及注意事项
四、测量资料的记录要求 1、观测记录必须直接填在规定的表格上，不得用其他纸张记录再行转抄。 2、所有记录与计算均用铅笔（2H或3H）记载。字体应端正清晰，字高应稍大 于格子的一半。一旦记录中出现错误，便可在留出的空隙处对错误的数字进行纠 正。 3、禁止擦拭、涂改与挖补。发现错误应在错误处用横线划去，将正确数字写 在原数上方，不得使原字模糊不清。淘汰某整个部分时可用斜线划去，保持被淘 汰的数字仍然清晰。 4、禁止连环更改，若已修改了平均数，则不准再改计算得此平均数之任何一 原始数。 5、原始观测数据的尾部读数不准更改，应将该部分观测结果废去重测。 6、记录的数字应写齐规定之个数。如水准测量中读数325毫米，应记为0325； 角度测量中4°3′6″，应记为4°03′06″。
如果 A 为已知高程点，其高程为 HA ，则 B 点高 程为：HB=HA+hAB=HA+∑a-∑b
两次仪器高法：
• • • • • 立尺，尺中间安置水准仪，粗平 照准后视尺，精平，读数 照准前视尺，粗平，读数 计算高差 变动仪器高（升或降大于10cm）再观测 高差互差不大于±5mm时，取平均值
双面尺法（黑面、红面）：
• 圆水准器轴应平行于仪器的垂直轴L’L’//VV • 水准管轴应平行于望远镜的视准轴LL//VV • 望远镜十字丝横丝应垂直于仪器的垂直轴
圆水准器轴平行于仪器的垂直轴的检验校正
检验方法：旋转脚螺旋使圆水准气泡居中，之 后将仪器水平旋转 180°，气泡仍居中则正常，否 则需要校正。
水准管轴平行于望远镜的视准轴的检验校正
前视尺
后视尺
水平视线
水准曲面对水准测量的影响 当仪器中心到两尺之间的距离相等时，水准 面曲率对水准测量的影响被抵消。因此： 在水准测量中应使仪器与前后尺之间的距离 尽可能相等
三、水准测量仪器和工具
水准仪、水准尺和尺垫
1
水准尺和尺垫
常用双面尺：一面黑白相间刻划：黑面尺或主尺， 另一面红白相间刻划：红面尺或副尺。 两根尺黑面的起始读数为零 红面的起始读数则分别为4.687m和4.787m
1985年国家高程基准： 由黄海平均海水面（高 程零点）和青岛高程水 准原点所确定的高程体 系。 国家水准原点
二、水准测量的原理
测量并计算高差：hAB=a-b （= HB - HA ） 则：HB=HA+ hAB 可以求出视线高：Hi=HA+a HB=Hi-b