水准测量A
水准测量
3-1 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，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。如图所示，欲测定A、B两 点间的高差h，可在A、B两点上分别竖 立带有刻划的水准尺，并在A、B两点 之间安置一台能提供一条水平视线的 水准仪。根据水准仪的水平视线，在A 点尺上读数，设为a;在B点尺上读数， 设为b;则A、B两点间的高差为： hAB=a-b。
第三章 水准测量 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 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
第三章 水准测量
3-1 3-2 3-3 3-4 3-5 3-6 水准测量原理 水准测量的仪器和工具 水准仪的使用 水准测量的外业 水准测量的内业 数字水准仪简介
复习思考题
第三章 水准测量
地面点的位置是用平面坐标和高程来确定的。测量地面上各点 高程的工作，称为高程测量。高程测量可分为水准测量、三角高程 测量和气压高程测量三类。
第三章 水准测量
第三章 水准测量
二、 水准路线闭合差的分配 当|fh|<|fh允|时，应对fh进行合理的分配。支水准 路线高差闭合差的分配方法是：把各段往返高差的绝对 值取平均值，并按往测方向取高差的正负号即可。 闭(附)合水准路线高差闭合差的分配，一般是按与 测站数成正比将闭合差反号分配到各测段高差中，或按 与路线的长度成正比分配闭合差。设第i测段的改正数为 vi，则根据上述法则，有：
水准测量测量方法
水准测量测量方法
水准测量是一种地理测量方法，用于测量地面或建筑物的高程。
以下是一些常用的水准测量方法：
1.简单水准线法：这是最基本的水准测量方法。
在平坦的地面上，通过测量起点点和终点点之间的水平距离，然后用水平仪测量两点之间的高差。
反复测量多个点，得到一条水准线。
2.平面三角测量法：适用于地形较复杂的区域。
在水平基线两端设置两个三角形，然后用测距仪测量基线的长度和倾斜角度。
再通过三角形比例关系计算其他点的高程。
3.测高仪法：使用精确的测高仪，如水准仪或汽车测高仪。
在起点上设置一个已知高程的基准点，然后沿着线路测量各个点的高程。
这种方法适用于大范围的高程测量。
4.南北方法：适用于大范围的水准差测量。
在两个南北方向的点上分别安装两个水准仪，然后通过观测两个仪器上的读数，计算出水准差。
以上是常用的水准测量方法，具体的选择取决于具体的测量需求和地理条件。
水准测量步骤（以四等水准测量为例）
水准测量步骤（以四等水准测量为例）一、水准测量的概念水准测量：又叫几何水准测量。
是用水准仪和水准尺测定地面上两点间高差的方法。
在地面两点间安置水准仪，观测竖立在两点上的水准标尺，按尺上读数推算两点间的高差。
通常由水准原点或任一已知高程点出发，沿选定的水准路线逐站测定各点的高程。
本文以四等水准为例进行讲解。
二、水准测量的原理利用水准仪提供的水平视线，在两把水准尺上获取读数，来求得该两尺之间的高差，然后推算出高程。
高程—点到大地水准面的铅垂距离，一般用H A表示；高差—地面上两点的相对高程或绝对高程之差叫做高差，一般用h表示。
（高差用正负之分，而高程没有）h AB=a-b；H b=H A h AB视线高测量有时安置一次仪器须测算出较多点的高程，可先求出水准仪的视线高程，然后再分别计算各点高程，从下图中可以看视线高H i=H A aB/C点高程H B=H i-b ；H C=H i-C三、水准仪的构造（微倾式水准仪）1、物镜2、目镜3、调焦螺旋4、管水准器5、圆水准器6、脚螺旋7、制动螺旋8、微动螺旋9、微倾螺旋10、基座四、四等水准测量的主要技术要求四等水准路线一般沿道路布设，尽量避开土质松软地段，水准点间的距离一般为2-4km，在城市建筑区为1-2km。
水准点应选在地基稳固能长久保保存和便于观测的地点。
根据国家标准《工程测量规范》（GB50026－2007），四等水准测量基本技术要求如下表所示。
五、四等水准测量的方法（1）观测方法四等水准测量的观测应在通视良好、望远镜成像清晰、稳定的情况下进行。
（2）观测步骤引入K值的概念：K为双面水准尺的红面分划与黑面分划的零点差(常数4.687m或4.787m)对于四等水准测量读数差不能超过3mm（3）观测时前、后视距离必须读取上、下丝读数计算，上、下丝读数应记录在手簿中。
（4）观测顺序按“后－后－前－前”进行，在没有换站时，后视尺不得移动。
（5）记录字迹工整、清晰，不得任意修改，记录者必须回报读数。
水准测量
微倾螺旋
望远镜制 动螺旋 望远镜微
基座底板
动螺旋
DS3微倾式水准仪
DS3主要由望远镜、水准器及基座 三部分组成。
1、望远镜(telescope)
物镜 目镜 对光透镜 十字丝（上、中、下丝）
——精确瞄准远处目标并对水准尺进行读数。
目镜的作用：放大，人眼经过目镜，可以看 到目标的小实像与十字丝一起放大了的虚像。 十字丝的作用：提供照准目标的标准。玻璃 片上的上、下短丝称为视距丝。水准测量就 是当视线水平时，用中间横丝截取水准尺读 数。 视准轴：十字丝中央交点和物镜光心的连线 （水准仪四条轴线之一） 竖轴：望远镜底部与基座相连的轴的中心线。 （水准仪四条轴线之一）
（四）精确整平
1、方法：如图所示，调节微倾螺旋，使水准 管气泡成像抛物线符合。 2、每次读数之前都要重新使气泡符合。 3、说明：自动安平水准仪（compensator level），不需进行精平。
（五）读数
精平后，用十字丝的中丝在水准尺上读数。
1．方法：米、分米看尺面上的注记，厘米数
尺面上的格数，毫米估读。
BMB
BMA
注意： （1）起始点只有后视读 数，结束点只有前视读 数，中间点既有后视读 数又有前视读数。 （2） ， 只表明计算无误，不表 明观测和记录无误。
四.水准测量成果整理步骤
（一）计算高差闭合差(closing error)
公式： f h h测 h理
故对于闭合水准路线，有：
f h h测 h理 h测
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
BM
4
BMB
水准测量_实验报告(3篇)
第1篇一、实验目的1. 熟悉水准仪的基本构造和原理。
2. 掌握水准仪的正确操作方法，包括安置、瞄准、精平和读数。
3. 学习水准测量的基本步骤，包括观测、记录、计算和闭合差调整。
4. 通过实际操作，提高对水准测量原理和方法的实际应用能力。
二、实验原理水准测量是利用水准仪和水准尺测定地面上两点间高差的方法。
其原理是通过水准仪观测水准尺上的读数，从而计算出两点之间的高差。
水准测量通常分为精密水准测量和普通水准测量，其中精密水准测量分为一、二、三、四等，普通水准测量分为一、二、三、四等。
三、实验仪器与工具1. 水准仪：DS3型水准仪1台2. 水准尺：双面水准尺2根3. 尺垫：2个4. 记录纸：2张5. 三角架：1个6. 铅笔：1根四、实验步骤1. 安置仪器- 将三脚架张开，调整高度，使架头大致水平，并将架腿踩实。
- 将水准仪从箱中取出，固连在三脚架上。
2. 认识仪器- 观察水准仪的各个部件，包括望远镜、调整手轮、圆水准器、微调手轮、水平制动手轮、管水准器、水平微调手轮和脚架等。
- 了解各部件的名称、作用和使用方法。
3. 粗略整平- 通过旋转脚螺旋，使圆水准器气泡居中，从而使仪器大致水平。
- 注意气泡移动的方向与左手拇指或右手食指运动的方向一致。
4. 瞄准水准尺- 调节目镜，使十字丝清晰。
- 通过望远镜瞄准水准尺，使水准尺成像清晰。
5. 精平与读数- 通过微调手轮，使水准尺成像清晰。
- 读取水准尺上的读数，包括上、中、下三个读数。
6. 观测与记录- 在观测过程中，记录观测数据，包括观测点、读数、时间等。
- 注意记录的准确性，避免错误。
7. 计算与闭合差调整- 根据观测数据，计算两点之间的高差。
- 调整闭合差，使高差计算结果满足精度要求。
8. 实验结束- 整理实验仪器，清理实验场地。
五、实验结果与分析1. 通过本次实验，掌握了水准仪的基本构造和原理，熟悉了水准仪的正确操作方法。
2. 通过实际操作，提高了对水准测量原理和方法的实际应用能力。
水准测量知识点总结
水准测量知识点总结一、引言水准测量是一种用于测量地表高程的测量方法。
它在工程、地理和地质领域都有广泛的应用。
本文将总结水准测量的基本知识点，包括水准测量的原理、仪器与设备、测量方法、误差源与精度要求等方面。
二、水准测量原理水准测量是利用重力垂直方向的性质，通过对水准仪上的测量标尺进行观测，从而确定被测点的高程值。
水准测量的基本原理包括测量点的高程转换、测高仪的基本原理、高程测量的误差分析等。
1. 测量点的高程转换水准测量中常用的高程基准面包括理论基准面、实际基准面和相对基准面。
通过对测量点的高程进行转换，将其转换为统一的基准面，从而实现高程数据的比较和分析。
2. 测高仪的基本原理测高仪是水准测量中常用的仪器，其基本原理是通过光学测量或者电子测量来测定被测点的高程值。
测高仪的主要构成包括测量标尺、望远镜、水平气泡管和水准仪座等部分。
3. 高程测量的误差分析水准测量中的误差源主要包括仪器误差、观测误差和环境因素等。
通过对这些误差源进行分析，可以评估高程测量的精度和可靠性。
三、水准测量仪器与设备水准测量中常用的仪器包括水准仪、测高仪、水准线、水准点等。
这些仪器和设备在水准测量中发挥着重要的作用，不同的仪器和设备适用于不同的测量任务。
1. 水准仪水准仪是水准测量中常用的仪器，它通过观测水准线上的目标点，从而确定被测点的高程值。
根据其结构和原理的不同，水准仪可以分为：气泡管水准仪、激光水准仪和电子水准仪等。
2. 测高仪测高仪是水准测量中常用的仪器，其主要作用是通过光学或者电子测量来确定被测点的高程值。
常见的测高仪包括：自动水准仪、全站仪和高程仪等。
3. 水准线、水准点水准线是一条用于观测的直线，通常由高程值已知的水准点组成。
水准点是在水准观测时测定高程的点，通常由固定的基准点和临时的观测点组成。
四、水准测量方法水准测量方法包括直接观测法、闭合回程法、三角测高法和高程变换法等。
这些方法在实际水准测量中结合使用，可以满足不同测量任务的需求。
水准测量观测方法
水准测量观测方法
水准测量是一种测量地面高程差异的方法，主要用于测量地面的高低关系或者建筑物的垂直偏差。
水准测量观测方法主要包括以下几种：
1. 直读法：使用直读水准仪进行测量，通过读取水平线上的刻度值，直接得到高差数值。
2. 差级法：使用差异水准仪进行测量，通过测量两个参照点（基准点和目标点）之间的高差，并校正仪器的误差，得到目标点的高差数值。
3. 微分水准法：通过设置多个测点，在相邻两个测点之间进行直读法或差级法的测量，依次递推计算各个测点之间的高差数值。
4. 铺设水准尺法：将水准仪放置在参照点上，然后铺设一根水准尺，通过直读尺上的刻度值来测量各个测点与参照点之间的高差。
5. 闭合水准法：通过设置起始点和终止点，闭合成一个回路，在回路内进行多次观测，计算平差值，减小误差，并最终得到准确的高差数值。
以上是常见的水准测量观测方法，根据实际的测量要求和场地条件，选择适合的方法进行测量。
水准测量
水准测量规范规定
一、水准测量的作业方式
现在沉降观测中大多使用高精度的数字水准仪，在控制网及首期观测中，多使用往返测。
其他各期观测中，多采用单程观测兼用中间点测量。
具体作业方式见下表：
二、建筑变形测量的等级、精度指标及其适用范围
我们大多数建筑物沉降观测中多采用二等水准测量，具体适用见下表：
三、二等水准测量的要求
1、二等水准观测，应根据路线土质选用尺桩(尺桩质量不轻于1.5kg，长度不短于0.2m)或尺台(又名尺垫，尺台质量不轻于5kg，实际在沉降观测中，多用3kg尺垫)作转点尺承，所用尺桩数，应不少于4个。
特殊地段可采用测钉作为转点尺承。
2、观测视线长度、前后视距差、视线高度及重复测量次数应符合下表规定：
建筑变形测量规范JGJ 8-2016中规定
国家一二等水准测量规范GB/T12897-2006中规定。
水准测量
前视读数 后视读数
a B
b
Hi HA A
hAB
HB
大地水准面（视为平面）
水准测量推算方向
高差法 仪器高法
hab a b
Hi H A a
H B H A hab
H B Hi b
水准仪安置在距A、B两点距离大致相等的地方；
A、B两点立水准尺； 利用水准仪提供的水平视线 在A尺上的读数 a—称为后视读数， 在B尺上的读数 b—称为前视读数。 由图得 a hAB b ∴ hAB a b
水准管 圆水准器 圆水准器校正螺钉
二.水准仪的构造
主要组成：望远镜、水准器、支架、基座
1.望远镜 形成视线，放大
①物镜、目镜、十字丝分划板
②视准轴（CC）——十字丝交点与物镜 光心的连线。 ③物镜对光螺旋——看清目标
④目镜对光螺旋——看清十字丝
⑤照门、准星——粗找目标
⑥竖轴（VV）
⑦水平制动、微动螺旋
补2
观测顺序与方法：
1. 选ZD1,测第一站，
2. 计算高差：h1=a1-b1=0.612m
3. 用同样方法，测第二站
4. 计算高差：h2=a2-b2=0.935m
5. 以此类推 6. 计算：hAB和HB hAB=Σh=h1+……+hn=1.634m
例题1
水准测量手簿
水准尺读数 高差（m）
测 站
3. 十字丝的横丝 ⊥ 竖轴V V
一. L′L′∥VV检校
若不平行其夹角为α
（一）检验
1．用脚螺旋使圆水准器气泡居中
2．望远镜旋转180度
若气泡仍居中，则L′L′∥VV；
若气泡不居中，L′L′偏离2α 。
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❖ 水准点编号前通常加BM字样，作为水准点 的代号。
2.4.2．水准测量的实施
Σh=Σa-Σb HB= HA+Σh
2.4.3．水准测量的实施
TP3
TP2
TP4
TP1
已知HA， 求高程HB， 中间临时放置标尺的过度 点1，2….称为转点, 起 高程传递作用, 常用TP表 示，实测时转点上应使 用尺垫 。
水准仪的类型
❖ 水准仪按其精度划分为四个等级： 精密水准仪DS05、DS1；普通水准仪DS3、DS10
D—大地测量；S—水准仪； 后面的数字代表仪器的测量精度（每公里往返测高差
中数的中误差，即精度）。
❖ 水准仪按其构造可分为四种： 微倾式水准仪、自动安平水准仪、电子水准 仪和数字水准仪
❖ 目前，普通工程测量中最常用的水准仪是： DS3微倾式水准仪（或DS3自动安平水准仪）
TP3
TP2
TP4
TP1
• 每测站高差：
hi ai bi
• 各测站高差之和： hAB hi ai bi
• 待定点B点高程： H B H A hAB
普通水准测量记录表
测站 测点 水准尺读数
高差（m)
高程
备注
后视 前视
+
-
Ⅰ BMA 1867 1024
TP1
0.843
42.152
动望远镜瞄准水准尺，再转动物镜调焦螺旋使目 标清晰。注意消除视差！
什么是视差？产生的原因？如何消除？
视差：
❖产生原因：目标通过物镜后的影像 没有与十字丝分划板重合
❖危害：说明尚未精确瞄准目标，影 响读数正确性
❖消除方法：重新仔细地进行物镜调 焦和目镜调焦，直至视差消除为止
4.精平（精确整平）
在每次读数之前，都应注视符合水准气泡观
高差闭合差的计算和调整
❖ 1．高差闭合差的计算：fh=Σh测-Σh理
1）．附合水准路线：
fh=Σh测- (H终 -H始 )
2）．闭合水准路线：
fh=Σh测
3）．支水准路线：
fh =Σh往+Σh返
水准测量的内业计算步骤 附合水准路线
A h1
1
h2 2
1）计算闭合差 fh h (H B H A )
2.5.1．圆水准器轴应平行于仪器的竖轴的 检验与校正
❖ 检验: 用脚螺旋使圆水准器气泡居中，将仪 器绕竖轴旋转180度，如果气泡不居中，表明 圆水准轴不平行于竖轴，而离开零点弧长所 对应的圆心角为两倍的α。
❖ 校正: 调整圆水准三个校正螺丝，使气泡向 居中位置移动偏离量的一半。校正工作一般 都难于一次完成，需反复进行直至仪器旋转 到任何位置圆水准器气泡皆居中时为止。
测窗，转动微倾螺旋使水准管气泡居中，即符合
水准器的两端气泡影像对齐，只有当气泡已经稳
定不动而又居中的时候，水准管轴水平，视准轴
亦水平，即提供了一条水平视线。
微倾螺旋
5.读数
仪器精确整平后，即可用十字丝横丝（即中 丝）在水准尺上读数。
读数按由小到大的方向，读出米、分米、厘 米、并仔细估读毫米数。
读数记录一般均不加小数点，读记四位数， 以毫米为单位。
hAB=a-b
前视尺
后视尺
a 后视读数
b 前视读数
A
后视点
HA
大地水准面
前视点
B hAB
HB
§2-1 水准测量原理
需要一台能提供水平视线的仪器～水准仪， 以及两根带有刻划的尺子～水准尺
❖ 即：通过水准仪所提供的水平视线读取 两点上所立水准尺上的读数，两数相减， 获得两点间的高差，再根据已知点的高 程，计算待测点的高程。
支水准路线
Σh往+Σh返=0
闭合水准路线
Σh测=0
2.4.4水准测量的内业
❖ 外业成果检核：计算是否正确，观测成果是 否满足各项测站要求
高差闭合差的容许值
❖ 图根水准测量：
山地 fh容 12 n
平地
fh容 40 L
❖ 式中：L----往返测段、附合水准路线、闭合水准路线长度， 以km计； n ------ 单程测站数； fh容 ------ 以mm计
2.6.3．外界条件影响产生的误差
❖ 1．仪器下沉
双面尺法观测时可采用“后-前-前-后”的观 测顺序加以消弱
4 B 0.7 11 +2.466 -10 +2.456 39.039 B
∑
3.9 54 +2.741 -47 +2.694
辅助 fh 47mm 计算 f h f h容
n 54
f h容 12 54mm 88mm
§2.5微倾式水准仪的检验与校正
水准仪应满足的条件
❖ 1 ．圆水准器轴L’L’应平行于仪器的竖轴VV ❖ 2．水准管轴LL应平行于视准轴CC ❖ 3．十字丝中丝应垂直于仪器的竖轴
2.5.2．十字丝中丝应垂直于仪器的竖 轴的检验与校正
❖ 检验 安置仪器后，先将横丝一端对准 一个明显的点状目标M，固定制动螺旋， 转动微动螺旋，如果标志点M不离开横 丝，说明横丝垂直于竖轴，否则需要校 正。
❖ 校正 用螺丝刀松开分划板座固定螺丝， 转动分划板座，改正偏离量的一半。
2.5.3．水准管轴应平行于视准轴的检验与校正
第二章 水准测量
5/20/2020
1
教学基本内容：
❖ 高程测量的种类及水准测量原理 ❖ 水准仪、水准尺和尺垫 ❖ 水准仪的使用 ❖ 水准测量的外业（水准点，水准测量路线，
水准测量实施，水准测量检核） ❖ 水准测量的内业 ❖ 水准测量的误差及注意事项 ❖ 微倾式水准仪的检验与校正 ❖ 四等水准测量 ❖ 精密水准仪及自动安平水准仪简介
❖ 2）视准轴：十字丝交点与物镜光心的连线
2．水准器
❖用来指示视准轴是否水平或仪器竖 轴是否竖直
❖有管水准器和圆水准器
1）管水准器：
❖ 水准管零点：水准管上刻有2mm间隔的分 划线，分划线的中点即为～
❖ 水准管轴：通过零点的水准管圆弧的切线 ❖ 气泡居中：水准管的气泡中点与水准管零点
重合 ❖ 气泡居中，水准管零点处于最高处，水准管
2.6.1．仪器误差
❖ 1 ．仪器校正后的残余误差 主要是i角误差，前后视距离相等可消除
❖ 2．水准尺误差 包括尺长误差，刻划误差和零点误差
由于水准尺刻划不准确，尺长变化、弯曲等 影响，水准尺必须经过检验才能使用。
标尺的零点差可在一水准段中使测站为偶数 的方法予以消除。
2.6.2．观测误差
❖ 1 ．水准管气泡居中误差 ❖ 2．读数误差 ❖ 3．视差影响的误差 ❖ 4．水准尺倾斜产生的误差
数字水准仪
数字水准仪
1、瑞士徕卡Leica
DNA中文数字水准仪
2、德国蔡司Zeiss
DiNi 12数字水准仪
(美国天宝Trimble)
2.2.1 DS3水准仪构造
竖轴
望远镜
基座 三脚架
水准器
DS3微倾式水准仪的构造 作用：为测量高差提供一条水平视线 组成：望远镜、水准器、基座
3 2
1
12
13
4
11 5
14
10
15
6
9
8
7
16
1.微倾螺旋；2.分划板护罩；3.目镜；4.物镜调焦螺旋；5.制动螺 旋；6.微动螺旋；7.底板；8.三角压板； 9.脚螺旋；10.弹簧帽； 11.望远镜；12.物镜；13.管水准器；14.圆水准器；15.连接小螺 钉；16.轴座
1.望远镜
❖ 1）作用：看清不同距离的目标，并提供一条 照准目标的视线
❖ 2）安置仪器于B点附近的S2处，离B点约3 米左右，精平后读得B点水准尺上的读数为 b2，因仪器离B点很近，两轴不平行引起的 读数误差可忽略不计。故根据b2和A、B两点 的正确高差hAB 算出A点尺上应有读数为
a2 b2 hAB
❖ 然后，瞄准A点水准尺，读出水平视线读数 ， 如果 与 相等，说明两轴平行，否则存在i角， 其值为
水准测量的检核
❖ 1．计算检核 ❖ 2．测站检核
1）变动仪器高法：同一测站用两次不同的仪 器高度，测得两次高差以相互比较进行检核。
2）双面尺法：仪器高度不变，立在前视点和 后视点上的水准尺分别用黑面和红面各进行 一次读数，测得两次高差，相互进行检核。
2.4.2．水准路线
附合水准路线
Σh测= (H终 -H始 )
❖ 1．安置水准仪 ❖ 2．粗略整平 ❖ 3．瞄准水准尺 ❖ 4．精确整平 ❖ 5．读数 ❖ 6．扶尺
2.粗平（粗略整平）
——目的是使仪器竖轴铅直
调节三个脚螺旋使圆水准器气泡居 中，气泡移动的方向始终与左手大拇指 的运动方向一致。
粗平（粗略整平）
3.瞄准（瞄准水准尺）
首先转动目镜调焦螺旋使十字丝清晰，转
水准仪竖轴与其平行，则竖轴竖直
2.2.2 水准尺和尺垫
（1）水准尺有单面尺、双面尺、 塔尺三种 （2）标准水准尺为一对双面尺，
其中: A尺和B尺黑面0~3m; A尺红面4.687~7.687m, B尺红面 4.787~7.787m。 （3）尺垫半球形顶部用来竖立水 准尺，并标志转点位置。
§2-3 水准仪的技术操作
Ⅱ
TP1 TP2
1853 1467 0.386
Ⅲ TP2 0869 1394
TP3
0.525
Ⅳ
TP3 BMB
2145 1221
0.924
43.780
计算校核∑
6.734 5.106
+2.153
-0.525
Σa-Σb=6.734-5.106=1.628 Σh=2.153--0.525=1.628