第2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
外业注意几点：
1. 尺垫只在转点处使用，已知点和待定点上不能放
置尺垫，在松软土地上测水准时应踩实三脚架及
尺垫。 2. 读数前要精平，后视完毕转向前视，一定要重新 精平再读数(切记不能动脚螺旋） 3. 视线要小于100米 4. 架仪器要注意前后视距大致相等 5. 每个测段的测站数布设成偶数站
本章重点
（4）精平：使长水准管气泡居中
（5）读数：用中丝读数
水准仪的使用
（1）安置：安置三脚架和水准仪
水准仪的使用
（2）粗平：使圆水准器气泡居中
3
3
1
2
1
2
水准仪的使用
（3）照准：粗瞄、对光、消除视差和精瞄
缺口 目镜 调焦 螺旋 对光螺旋仪的使用
（4）精平：使长水准管气泡居中 微倾螺旋
3、尺 垫
尺垫放在转点处，水准尺立于尺垫上。 尺垫的作用： （1）观测过程中使水准尺稳定，并使水准尺转动 时保持位置不变； （2）防止水准尺下沉（通常将尺垫踩入土中）
思考：已知点和待测点上是否需要放置尺垫？
4、水准仪的使用
（1）安置：安置三脚架和水准仪 （2）粗平：使圆水准器气泡居中 （3）瞄准：粗瞄和精瞄
准星
物镜
微倾螺旋
脚螺旋 左右微 动螺旋 水平制 动螺旋
（1）望
远
镜
物镜
调焦透镜
十字丝分划板
目镜
（2）水准器
用以指示视线是否水平或竖轴是否竖直的装置 水准器 长水准管 圆水准器
长水准管 长水准管轴
圆水准器
圆水准器轴
圆水准器
圆水准器轴
圆 水 准 器 的 作 用 ： 粗 略 整 平
分划值：8′~30′/2mm
TP1 TP1 A
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。
测量学-第二章 水准测量
尺垫：半球形顶部用来竖立水准尺，并标志转点 位置。
水准仪的使用
安置——粗平——瞄准——精平——读数
安置：安置三脚架，放置水准仪 粗平：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。 瞄准：瞄准水准尺，转动目镜对光螺旋，使十字丝清晰 。 转动物镜对光螺旋进行对光，使目标清晰 精平：调节微倾螺旋，使气泡两端的像吻合，使水准仪 的视准轴精确水平 读数：十字丝的中丝在尺上读数
( a 1.103m, b 1.431m)
计算B点高程
Hi H A a 1.235 m 1.103m 2.338 m H B Hi b 2.338 m 1.431m 0.907 m
2.3 水准测量的仪器及使用
– 水准测量使用的仪器：水准仪 – 水准测量使用的工具包括：水准尺、尺垫、三
-0313 +0102 -0715
4.2 水准路线检核
高差闭合差
对于水准路线，由于测量误差的存在，实测高差之和不 等于理论值（真值），两者之差称作高差闭合差
高差真值之和 h理 H BMB H BMA 实测高差之和 h测 H BMB H BMA
高差闭合差 fh h测 h理
4.2 水准路线检核
脚架
水准仪的类型
– 水准仪按其构造分为：光学水准仪、自动安平水准仪 和数字水准仪
– 水准仪按其所能达到的精度分为：DS05、DS1、DS3 、DS10、DS20等5种等级。
“D”和“S”表示中文“大地”和“水准仪” ，通常在书写时可省 略字母“D”， “05”、“1”、“3”及“10”等数字表示该类仪器的精度。每公里 高差中误差
1.304
BMB
1.134
BMA
1.677 1.444 1.324
水准测量
望远镜 物镜
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
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
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第二章 水准测量
§2-1 高程测量概述
一、高程原点
我国采用黄海平均海水面作为全国高
程系统的基准面，在青岛设立验潮站和
“青岛水准原点”,其高程为 72.2604m
这个高程基准面和水准原点称为：
“1985国家高程基准”
第2章水准测量
1
青岛观象山水准原点
第2章水准测量
2
二、高程测量的方法
水准测量—用水准仪进行高差测量, 是高程测量的主要方法。
潮
站
平均 海 水面
h AB
A
HA
HA
A 点 铅 垂
线
B
HB
HB
B
假大定地高 水程准起面 算 面
点
铅
垂
线
高差 - 两点间的高程之差(无论绝对高程或相对高程)
第2章水准测量
4
四、水准测量的等级
分一、二、三、四等（按精度要求或控制范围）
一等水准测量:
作为国家的高程控制,建立统一的高程基准,
科学研究(地壳形变、地面沉降、精密测量）
三角高程测量 －用经纬仪、测距 仪或全站仪测定两点间的高差。
GNSS高程测量 －用GNSS接收机， 收取卫星信号，测定点的高程。
第2章水准测量
3
三、 地面点的高程
高程（绝对高程、海拔）- 地面点到大地水准面的铅垂距离 假定高程（相对高程 ）- 地面点到假定水准面的铅垂距离
B点 水 准 面
A点水准面 验有正有负）如已知A点前进方向
高程为
HA
，则B点 水准尺
水准尺
的高程：
水平视线（后视） 水准仪
水平视线（前视）
HB= HA+ hAB
a Hi
A
HA
第2章水准测量
大地水准面
b B h AB HB
6
水准测量原理 （消除水准面曲率影响）
hABa'b'aa a (bb b )ab(a a b b )
当 Da=Db 时， aabb hABabhab
（三）精平
旋转微倾螺旋，使水准管气泡严格居中；
（四）读数
按十字丝的中横丝在水准尺上读数。
第2章水准测量
17
水准尺读数方法：
用十字丝的横丝在 水准尺上读数： 米,分米,厘米,毫米 每次读四位数,首位 米数是“0”也必须 读数和记录，例如：
0875
18 17
16 15
14 13
尺上读数 1575
表示是 0.875米，或 875毫米。
用符合棱镜系统观察，可 以避免上述缺点。判断 “气泡居中”的精度约可 提高一倍。
符合棱镜的设置 符合棱镜的观察窗口
第2章水准测量
气泡居中 气泡未居中
16
三、 水准仪的使用
安置水准仪,用连接螺旋把仪器固定在三脚架上。
（一）粗平
根据圆水准器气泡，用脚螺旋粗略置平仪器；
（二）瞄准
将望远镜对准水准尺，进行目镜和物镜调焦， 使十字丝和尺像清晰；
（二）瞄准
物镜的作用：使目标成象。
目镜的作用：使十字丝和目标象放大。
十字丝固定。为了使仪器适用于不同视力的人旋转目镜可 以使其前后移动，称为 目镜调焦。
转动物镜调焦螺旋，使远近不同的目标都能成象于十字丝 平面上，称为 物镜调焦。
视差：如果目标象没有落在十字丝面上，则当观测员的眼 睛上下左右移动时，会感到目标象与十字丝之间有相对错 动。这种现象称为视差，视差影响瞄准的精度。重新进行 目镜调焦和物镜调焦，使其都十分清晰，可以 消除视差。
第2章水准测量
13
S3水准仪属于微倾式水准仪
按圆水准器初步置平仪器→旋转微倾螺旋→ 管水准器气泡居中→视线水平
微倾置平系统：
微倾螺旋 管水准器 符合棱镜 水准气泡观察镜
第2章水准测量
14
水准管及符合棱镜结构图
第2章水准测量
15
15
符合棱镜系统使水准气泡 两端成象在一起便于观察。
若直接用肉眼观察则因为 玻璃有厚度，斜视时会产 生视差，并要同时观察气 泡的两端才能判断气泡是 否居中。
9
§2-3 水准尺和水准仪
水准尺和尺垫
单面尺－水准尺仅一面有分划 双面尺－(黑面,红面，尺常数 4.687m 或 4.787m ） 用于三等以下水准测量。
塔尺－可伸缩，总长为3米、 5米，用于一般工程测量。
尺垫－在转点上立尺用。
第2章水准测量
一.水准测量的仪器与 工具
10
尺垫 — 转点处立水准尺，用生铁铸成中间突起
的三角形基座，防止立尺沉降和高程变动
第2章水准测量
11
二、水准仪
2.水准仪
水准仪等级(精度系列)：
S05 S1 S3 S10
型号下标：毫米数，表示
1公里往、返测量的高差平
均值的中误差。
水准仪构造(主要部分)：
望远镜
水准器
支架
基座
S3 水准仪外型
第2章水准测量
12
S3水准仪 －
主要用于地形测量和普通工程测量
a
水平视线
b
a
通 过水 准仪
的 水准面
b
通 过 B点 水 准 面
B
通 过 A点 水 准 面
A
DA
DB
HB
h
AB
HA
大地 水 准面
水准仪至两支水准尺等距
中间法水准测量
第2章水准测量
7
在山坡地段进行水准测量
第2章水准测量
8
连续水准测量（连续安置水准仪的测量方法）
两点间距离较长或高差较大时，在两点间设若 干个转点，分段测量高差，取各分段高差的总和。
二等水准测量:
作为大城市的高程控制；地面沉降；
精密工程测量
三、四等水准测量:
作为小地区高程控制；普通工程测量；地形测量
第2章水准测量
5
§2-2 水准测量原理
测量A、B 两点间的高差h，在A、B 上竖立水准尺，
用水准仪构成一条水平视线，该视线在两尺上取得读数
a 和 b 。则 A与 B 的高程之差：hAB = a – b（高差 h
R1
a1
h1
MB.A HA
R2
1
a2
b1
h2
TP1
R1
2
b2 a3
h3
TP2
3
R2
4
b3 a4
R1
b4 a5
R2
5
b5
h4
h5
BM.B
TP3
TP4
h AB
HB
大地水准面
hAB = h1 + h2 + …. + hn
= (a1-b1)+第(2a章水2-准测b量2)+….+(an-bn) = a - b
第2章水准测量
18
（一）粗平
水准管的校 正螺丝像片
用连接螺旋把仪器固定
在三脚架上，固定两个
架腿，动第三个架腿，
使三脚架架头大致水平；
转动脚螺旋，使圆水准
器的气泡居中。
圆水准器
脚螺旋
第2章水准测量
19
根据圆水准器用脚螺旋整平仪器
（左手拇指法则）
3
3
2
1
使气泡向右移动 第2章水准测量
2
1
使气泡向前移动 20
第2章水准测量
21
缺口和准星
水准管的校 正螺丝像片
目镜调焦环 气泡符合观察镜
物镜调焦螺旋 水准管 水平方向微动螺旋 圆水准器
微倾螺旋
脚螺旋
第2章水准测量
22
视差现象：改变眼睛与目镜的相对位置， 视差 十字丝与目标的像有相对移动
视差产生原因：望远镜内目标像与十字丝
§2-1 高程测量概述
一、高程原点
我国采用黄海平均海水面作为全国高
程系统的基准面，在青岛设立验潮站和
“青岛水准原点”,其高程为 72.2604m
这个高程基准面和水准原点称为：
“1985国家高程基准”
第2章水准测量
1
青岛观象山水准原点
第2章水准测量
2
二、高程测量的方法
水准测量—用水准仪进行高差测量, 是高程测量的主要方法。
潮
站
平均 海 水面
h AB
A
HA
HA
A 点 铅 垂
线
B
HB
HB
B
假大定地高 水程准起面 算 面
点
铅
垂
线
高差 - 两点间的高程之差(无论绝对高程或相对高程)
第2章水准测量
4
四、水准测量的等级
分一、二、三、四等（按精度要求或控制范围）
一等水准测量:
作为国家的高程控制,建立统一的高程基准,
科学研究(地壳形变、地面沉降、精密测量）
三角高程测量 －用经纬仪、测距 仪或全站仪测定两点间的高差。
GNSS高程测量 －用GNSS接收机， 收取卫星信号，测定点的高程。
第2章水准测量
3
三、 地面点的高程
高程（绝对高程、海拔）- 地面点到大地水准面的铅垂距离 假定高程（相对高程 ）- 地面点到假定水准面的铅垂距离
B点 水 准 面
A点水准面 验有正有负）如已知A点前进方向
高程为
HA
，则B点 水准尺
水准尺
的高程：
水平视线（后视） 水准仪
水平视线（前视）
HB= HA+ hAB
a Hi
A
HA
第2章水准测量
大地水准面
b B h AB HB
6
水准测量原理 （消除水准面曲率影响）
hABa'b'aa a (bb b )ab(a a b b )
当 Da=Db 时， aabb hABabhab
（三）精平
旋转微倾螺旋，使水准管气泡严格居中；
（四）读数
按十字丝的中横丝在水准尺上读数。
第2章水准测量
17
水准尺读数方法：
用十字丝的横丝在 水准尺上读数： 米,分米,厘米,毫米 每次读四位数,首位 米数是“0”也必须 读数和记录，例如：
0875
18 17
16 15
14 13
尺上读数 1575
表示是 0.875米，或 875毫米。
用符合棱镜系统观察，可 以避免上述缺点。判断 “气泡居中”的精度约可 提高一倍。
符合棱镜的设置 符合棱镜的观察窗口
第2章水准测量
气泡居中 气泡未居中
16
三、 水准仪的使用
安置水准仪,用连接螺旋把仪器固定在三脚架上。
（一）粗平
根据圆水准器气泡，用脚螺旋粗略置平仪器；
（二）瞄准
将望远镜对准水准尺，进行目镜和物镜调焦， 使十字丝和尺像清晰；
（二）瞄准
物镜的作用：使目标成象。
目镜的作用：使十字丝和目标象放大。
十字丝固定。为了使仪器适用于不同视力的人旋转目镜可 以使其前后移动，称为 目镜调焦。
转动物镜调焦螺旋，使远近不同的目标都能成象于十字丝 平面上，称为 物镜调焦。
视差：如果目标象没有落在十字丝面上，则当观测员的眼 睛上下左右移动时，会感到目标象与十字丝之间有相对错 动。这种现象称为视差，视差影响瞄准的精度。重新进行 目镜调焦和物镜调焦，使其都十分清晰，可以 消除视差。
第2章水准测量
13
S3水准仪属于微倾式水准仪
按圆水准器初步置平仪器→旋转微倾螺旋→ 管水准器气泡居中→视线水平
微倾置平系统：
微倾螺旋 管水准器 符合棱镜 水准气泡观察镜
第2章水准测量
14
水准管及符合棱镜结构图
第2章水准测量
15
15
符合棱镜系统使水准气泡 两端成象在一起便于观察。
若直接用肉眼观察则因为 玻璃有厚度，斜视时会产 生视差，并要同时观察气 泡的两端才能判断气泡是 否居中。
9
§2-3 水准尺和水准仪
水准尺和尺垫
单面尺－水准尺仅一面有分划 双面尺－(黑面,红面，尺常数 4.687m 或 4.787m ） 用于三等以下水准测量。
塔尺－可伸缩，总长为3米、 5米，用于一般工程测量。
尺垫－在转点上立尺用。
第2章水准测量
一.水准测量的仪器与 工具
10
尺垫 — 转点处立水准尺，用生铁铸成中间突起
的三角形基座，防止立尺沉降和高程变动
第2章水准测量
11
二、水准仪
2.水准仪
水准仪等级(精度系列)：
S05 S1 S3 S10
型号下标：毫米数，表示
1公里往、返测量的高差平
均值的中误差。
水准仪构造(主要部分)：
望远镜
水准器
支架
基座
S3 水准仪外型
第2章水准测量
12
S3水准仪 －
主要用于地形测量和普通工程测量
a
水平视线
b
a
通 过水 准仪
的 水准面
b
通 过 B点 水 准 面
B
通 过 A点 水 准 面
A
DA
DB
HB
h
AB
HA
大地 水 准面
水准仪至两支水准尺等距
中间法水准测量
第2章水准测量
7
在山坡地段进行水准测量
第2章水准测量
8
连续水准测量（连续安置水准仪的测量方法）
两点间距离较长或高差较大时，在两点间设若 干个转点，分段测量高差，取各分段高差的总和。
二等水准测量:
作为大城市的高程控制；地面沉降；
精密工程测量
三、四等水准测量:
作为小地区高程控制；普通工程测量；地形测量
第2章水准测量
5
§2-2 水准测量原理
测量A、B 两点间的高差h，在A、B 上竖立水准尺，
用水准仪构成一条水平视线，该视线在两尺上取得读数
a 和 b 。则 A与 B 的高程之差：hAB = a – b（高差 h
R1
a1
h1
MB.A HA
R2
1
a2
b1
h2
TP1
R1
2
b2 a3
h3
TP2
3
R2
4
b3 a4
R1
b4 a5
R2
5
b5
h4
h5
BM.B
TP3
TP4
h AB
HB
大地水准面
hAB = h1 + h2 + …. + hn
= (a1-b1)+第(2a章水2-准测b量2)+….+(an-bn) = a - b
第2章水准测量
18
（一）粗平
水准管的校 正螺丝像片
用连接螺旋把仪器固定
在三脚架上，固定两个
架腿，动第三个架腿，
使三脚架架头大致水平；
转动脚螺旋，使圆水准
器的气泡居中。
圆水准器
脚螺旋
第2章水准测量
19
根据圆水准器用脚螺旋整平仪器
（左手拇指法则）
3
3
2
1
使气泡向右移动 第2章水准测量
2
1
使气泡向前移动 20
第2章水准测量
21
缺口和准星
水准管的校 正螺丝像片
目镜调焦环 气泡符合观察镜
物镜调焦螺旋 水准管 水平方向微动螺旋 圆水准器
微倾螺旋
脚螺旋
第2章水准测量
22
视差现象：改变眼睛与目镜的相对位置， 视差 十字丝与目标的像有相对移动
视差产生原因：望远镜内目标像与十字丝