第2章 水准测量(现代测绘技术)

消除视差：转动目镜调焦螺旋，十字丝清 晰；转动物镜物镜调焦螺旋，目标像清晰。
2、性能：
放大率：通过望远镜所看到物象的视角与肉 眼直接看物体的视角之比。 分辨率：望远镜能够分辨出两个相邻物点的 能力。 视场角：望远镜所能看到的视野范围。
亮度：通过望远镜所能看到物体的明亮程度。
三、水准器（水准管和圆水准器）
The aim of focusing is to remove (eliminate) PARALLAX
视差：当观测时把眼睛稍作上下移动，如 果尺像与十字丝有相对的移动，即读数有改变， 这一现象叫视差。其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，然后一边调节物镜调焦螺 旋一边仔细观察，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。
1.932 1.930 1.920 1.910 1.900
1.130 1.133 1.120 1.110 1.100
Pond Bubble
When pond bubble is centred the instrument’s standing axis is approximately vertical.
二、望远镜： 组成：物镜和目镜
物镜：倒立的实像（透镜组合：正立像） 目镜：正立的放大的虚像 分划板：刻在薄玻璃片上的三根横丝和 一根纵丝。
（中丝：读取水准尺的读数；上丝和下 丝，又称视距丝：测定水准仪到水准尺 的距离）
1、视准轴：物镜光心和十字丝交点的连线。
物镜调焦螺旋 物镜 调焦透镜 目镜
十字丝分划 板
The compensators in the instrument take over and adjust the optical Line of Collimation so that it is horizontal (hopefully When the instrument is rotated the compensators ensure that a horizontal plane of collimation is swept out (hopefully)
四、精平： 微倾螺旋，水准管气泡居中。
五、读数：
十900
Reading an E-type levelling staff The value is ?
Read value at the horizontal cross hair
Summary of Levelling Procedure
The last reading at any instrument position is always a FS
Either the instrument moves or the staff moves
never move both
物镜调焦螺旋：
目的：目标清晰，精确瞄准目标。 物镜与十字丝分划板之间的距离是 固定不变的， 由目标发出的光线在望远镜内的成 像的位置随着目标的远近而改变， 需要转动物镜调焦螺旋移动调焦透 镜，使目标成像与十字丝分划板重合。
目镜调焦螺旋：
目的：十字丝像清晰
视差：如果目标像与十字丝平面不重合， 观测者的眼睛上下、左右移动时，发觉目 标像与十字丝之间有相对移动，这种现象 称“视差”。
DS05，DS1：精密水准仪； DS3，DS10：工程水准仪或普通水准仪
DS3水准仪：南京日华光电有限公司
望远镜
管水准器 （水准管） 基座
圆水准器
2、构造：
望远镜（提供视线，读出远处水准尺上 的读数） 水准管（指示仪器或视线是否处于水平 位置） 基座（支撑仪器的上部并能使仪器的上 部在水平方向转动）
DS05
DS1
DS3
DS10
0.5
1.0
38 47
3.0
28 38 三、四等 水准测量
10
20 28 工程水准 测量
望远镜
物镜有效孔径 42 不小于（mm） 放大倍数不小 于（倍） 55
主要用途
一等水准 二等水 测量 准测量
§2-3
水准仪的使用
一、三角架：
1、松开3个制动螺旋，伸缩架 腿，三角架高度适当，旋紧制 动螺旋；
用一条水平视线比较两点的高低
b
a
hAB
HB HA
1、高差：h＝a－b
a：后视读数 b：前视读数
H B H A hAB
2、B点的高程通过水准仪的视线高程计算： 视线高程： B点高程：
Hi H A a H B Hi b
三、水准原点：
为统一全国的高程系统，我国采用黄海 平均海水面作为全国高程系统的基准面， 在该面上的任一点，其绝对高程为零 (zero elevation) 。为确定这个基准面， 在青岛设立国家水准原点，经测定，水准 原点的高程为72.260m
4、微动螺旋：十字丝竖丝照准水准尺。
调焦螺旋
水准管
水平微动螺旋
微倾螺旋
圆水准器 目镜调焦螺旋 准星
Focusing
1. Rotate eyepiece to give a sharp, clear image of the cross hairs
2. Rotate focusing screw to give a sharp, clear image of the object being observed.
We must always finish levelling at a point of known value
always close your levelling
§2-4 水准测量的方法
一、水准点：永久性和临时性
永久性：混凝土制成标识，标识顶部有金 属标志，顶部标志该点的高程。
临时性：大木桩打入地面，桩顶钉入铁钉。
h1 a1 b1 h2 a2 b2 h3 a3 b3
a2 b1 a1
hAB hi (ai bi )
i 1 i 1
n
n
a3 b2
b3
B
TP2 TP1
hAB
A
§2-2 水准仪和水准尺
一、水准尺和尺垫
1、用干燥优质木材、铝材或玻璃钢制成，长 度有2m、3m、5m；有整尺、折尺和塔尺。
黑面尺：0000； 红面尺：（4687或4787：称零点差）
2、尺垫：由平面为三角形的铸铁制成，下面 有三个尖角，踩入土中，比较稳定；上面有 一突起的半球形。
水准尺和尺垫
水准尺的刻划
二、水准仪
1、等级：按照精度分为DS05，DS1，DS3，DS10 。
D：大地；S：水准仪；下标：每公里水准 测量的高差中误差，以毫米计。
1、 水准管：
水准气泡：由玻璃圆管制成，内壁被磨 成一定半径的圆弧，管内注满酒精和乙醚， 加热封闭冷却以后，管内形成空隙为液体 的蒸汽充满，为水准气泡。 水准管的零点：水准管表面刻有2mm间隔 的分划线，分划线与水准管的圆弧中点O对 称，O点称为水准管的零点。
水准管轴：通过水准管的零点作圆弧的 切线，称水准管轴。 气泡居中：气泡的中点与水准管的零点 重合时，称气泡居中。 水准管的安装：装在圆柱形的上面揩油 窗口的金属管内，用石膏固定，一端用球 形支点A，另一端用校正螺丝B、C把金属 管连在仪器上。
2、三角等距分开，使架头大 致水平； 3、取出水准仪，放在架头上， 连接螺旋旋入水准仪基座的螺 孔内；
二、粗平：
粗略整平仪器，使圆水准器气泡居中。
转动脚螺旋（和左手大拇指移动方向一致）
方法：两手同时反方向转动两个脚螺旋； 再转动另一脚螺旋。
三、瞄准： 望远镜对准水准尺，进行目镜和物镜调焦， 使十字丝和水准尺像清晰 1、转动目镜，进行调焦，十字丝清晰； 2、 准星：照准目标，制动螺旋； 3、调焦螺旋：物象清晰；
LEVELING
Vertical Distances - Levelling
Measuring and calculating the height of a point relative to another point
LEVELING METHODS BAROMETRIC TRIGONOMETRIC SPIRIT LEVELING
三、四等水准测量直接为地形测量和 各种工程建设提供必须的高程控制依据。
二等水准点
五、水准面曲率对水准测量的影响：
a
a
过水准仪的水准面 过B点的水准面
b
b
B
hAB
A
HA
过A点的水准面
HB
大地水准面
如果距离相等，则影响抵消。
六、连续水准测量：
两点间距离远或高差大，不可能安置一 侧仪器即可测得两点间的高差，应该在水 准路线中间加设若干个临时的立尺点，称 转点（TP：Turning Point），转点的作 用是传递高程。 （测段、测站、转点）
黄海高程系统
1956黄海高程系统 ： 根据（1950年－ 1956年）的潮汐观测资料 1985国家高程基准：青岛验潮站1952年 －1979年的潮汐观测资料，1985年国家高程 基准已于1987年5月开始启用，1956年黄海 高程系同时废止。
1985年国家高程基准高程=1956年黄海高 程-0.029m。
2、圆水准器 封闭的圆形玻璃容器；
顶盖的内表面为球面；
容器内盛乙醚类液体；
留有一小圆气泡。
零点 ：容器顶盖中央刻有小圈，小圈的 中心是圆水准器的零点。 圆水准器轴：通过零点的球面法线是圆 水准器的轴。 （圆水准器气泡居中，圆水准器轴位于铅 垂位置）
四、各级水准仪的技术参数：
项目
每千米水准测量高差中 误差（mm） 水准仪等级
Parallax
When focussing any optical instrument it is vitally important that we eliminate Parallax. Move the eye up and down (or from left to right) over the eyepiece of the telescope. If the cross hairs move relative to the object being observed then Parallax exists and the focussing is not satisfactory.