数字水准仪进行国家二等水准测量实验
数字水准仪进行国家二等水准测量实验
摘要：本论文通过利用数字水准仪进行国家二等水准测量实验，探讨了数字水准仪在进行高等级水准导线测量中是否使用方便、精度是否满足规范的要求、是否有良好的可靠性，在高等级水准导线测量中是否能完全替代普通精密水准仪来普遍使用，本论文意在通过数字水准仪采集的实验数据，来论证上述问题。
关键词：水准测量；高程；数字水准仪；限差
1前言
在以往的水准测量工作中，只能使用光学精密水准仪，而且操作过于繁多，外业工作量大，数据需要人工记录，受人为因数干扰较大。
并且内业计算量多，平差计算复杂。
近几年，随着电子、信息、电子计算机和空间科学的飞快发展，数字水准仪以其自动化程度高、功能全、使用方便、高精密度以及良好的可靠性逐步替代精密光学水准仪在国家高等级水准测量和高精度的工程测量中被广泛使用。
随着科技的发展，GPS(全球定位系统)和全站仪技术的也发展迅速，GPS和全站仪已经逐步进入水准测量的领域中，在低等级水准导线测量和碎步测量中占有一席之位，但是在国家一、二等水准测量和高精度的工程测量中，GPS和全站仪却不能够替代精密光学水准仪，因为GPS和全站仪水准测量的精密度完全达不到规范和技术的要求，远底于光学精密水准仪。
但是数字水准仪器的精度要远高于光学精密水准仪器，数字水准仪的出现，完全打破了数字测量仪器不能进入高精度水准测量的界限。
2 实验数据的采集和传输
2.1实验数据的采集
为了验证数字水准仪器能够进行二等水准测量，在测量的前期工作中，围绕学校进行踏勘，选择合适的点位作为水准点，布设水准导线（如图2.1）。
假设出起始水准点的高程坐标作为已知坐标，使用拓扑康DL—102型电子水准仪进国家二等水准测量，按闭合水准导线的路径完成数据采集。
在使用拓扑康电子水准仪之前应进行一些功能设置，进行二等水准测量时选择采用N次水准测量，指的是多次进行中丝读数。
然后取多次读书平均值，在进行实测时N设置为2 次，并将仪器的读数选择精确型，既最小读数为0.1mm，在输入测站限差为0.6 mm，就可以开始数据采集的工作。
图2.1 水准导线布设图
2.2实验数据的传输
当外业数据采集完毕后，要将数据整理传输到计算机内，要把电子水准仪内存中的数据传到计算机中进行设置通讯参数设置，波特率一般设置为9600，奇偶性一般设置为无检验，回车换行设置为On。
3 实验数据的分析和成果
3.1实验数据的整理
为了验证使用数字水准仪进行水准测量能够达到国家二等水准测量规范的要求，其测量结果整理如下：
表 3.1 水准测量往测成果表
表 3.2 水准测量返测成果表
表 3.3 测站边长成果表
3.2实验数据分析
在水准测量中，检验水准导线是否合格，要符合其检验标准（如表3.4）。
表3.4 二等水准测量精度标准
视距长度(m) 前后视距差(m) 往返测高差之差(mm) 路线闭合差（m）
注：R为检测测段长度，km；
L为路线长度，km。
在二等水准测量中，视距长度和前后视距差有严格的限定。
为检验视距和前后视距差是否符合测量精度，将其列出（如表3.5）。
表3.5 水准测量前后视距差
注：表中的前后视距为平均值
由表3.5得知，前后视距差的最大值为0.9765m，小于精度标准1m，说明前后视距差符合二等水准测量的精度要求；视距的最大值为44.720m，小于精度标准50m，也符合要求。
在二等水准测量中，往返测高差之差限差的检查也很重要，为了检测往返测高差之差是否符合精度要求，将高差之差计算结果和限差列出表格作比较（如表3.6）。
表3.6 往返测高差之差检核表
注：表中高差取两点间的绝对值
由表3.6可以看出，往返测高差之差小于限定误差，说明其精度符合要求。
当上述水准测量的精度检验完毕后，应检测水准测量的闭合差，利用公式（3.1）和公式（3.2）来计算（其中L为路线长度）。
（3.1）
(3.2 )
由公式3.1计算得出闭合差=2.575mm，容许闭合差=4.337mm，<，说明闭合差也符合二等水准测量精度要求。
4 结束语
数字水准仪在进行高等级导线测量的方法和步骤同光学精密水准仪是一致的，但是其外业数据采集和内业数据整理的工作效率和数据的准确性要远远高于光学精密水准仪。
用其进行高等级的水准测量，消除或削弱了许多误差，提高了测量工作的效率，而且较光学水准仪测量时的工作人员少，节省了人力资源。
参考文献
[1] 周祖渊.电子数字式水准仪的性能及测量原理[N].重庆交通学院学报,2005-2(B1)：1-2.
[2] 柴文川.电子水准仪测量系统及其应用[EB/OL].200.200.0.254/kns50/.
[3] 陈海民.水准测量的平差计算方法[N]. 邵阳学院学报.2003-2-1(B2)：4-5.
[4]蔡林,杜柏利.精密水准测量以及ISO规范[EB/OL]. 200.200.0.254/kns50/.
[5] GB12897-91,国家一、二等水准测量规范[S]. 北京：中国标准出版社,1991.
[6]武汉测绘学院，同济大学. 控制测量学[M].北京：测绘出版社，1986：11-23.。
二等水准测量
2.1 外业观测限差
等级
仪器 类型
标准视线长 度(m)
前后视距差 (m)
任一测站上 前后视距累 积差(m)
视线高度
光学 数字
一等 DSZ05、 ≤30 DS05 ≤50 ≥4且 ≤30 ≥3且 ≤50
光学
≤0.5
数字
≤1.0
光学
≤1.5
数字
≤3.0
光学 （下丝）
≥0.5
数字水 准仪重 复测量 次数
h
标尺读数
基本分划①
(4) (2) (7)
辅助分划②
(5) (6) (8)
· · · ·
基+K 减辅
备 考
(11)
810 995 815 -23
162 077 085
· · ·
(12)
802 010 792 085
后
1
26.20 -0.45 26.65 0.17
162 076 085
·
前 后-前
-
804
1、往、返测奇数站照准标尺顺序为： a) 后视标尺 b) 前视标尺 c) 前视标尺 d) 后视标尺 2、往、返测偶数站照准标尺顺序为： a) 前视标尺 b) 后视标尺 c) 后视标尺 d) 前视标尺
3.1 二等水准测量的观测程序
一测站操作程序
一测站操作程序如下（以奇数站为例）
a) 首先将仪器整平（望远镜垂直轴旋转，圆气泡始终位于指标环中央）
二等水准测量实习
主要内容
1 2 实习安排 二等水准测量限差要求
3
二等水准测量外业施测
4 5 内业数据处理 数字水准仪
1.1 实习的目的与要求
1、巩固和加深课堂所学理论知识，培养学生理论联系实际、 实际动手能力 2、掌握利用数字水准仪进行二等水准测量的数据采集程序
二等水准测量操作及数据处理
二等水准测量属于精密水准测量的范畴，精密水准 测量的很多技术流程要求更加精细、技术标准要求 更加精确，是对我院水准测量这一工作领域一次新 的挑战。随着高速铁路无碴轨道的兴起，要想在这 个领域中稳站测量技术市场，我们不得不提前在这 方面储备知识、探索新的问题、积累实践工程经验。 建议： 1、做到外业数据采集的准确性、高效性；要求我 们的作业人员认真仔细，严格的按照规范和要求工 作。 2、数据的内业处理：要求技术员摸索和总结。争 取是完善内业工作，使其成为一个完整的体系。
应尽量避免通过大的河流、湖泊、沼泽与峡谷等障
碍物；
应避开土质松软的地段和磁场较强的地段；
应避开人、车辆来往繁多的街道和大的火车站等；
4、郑西客运专线二等水准路线的布设原则
二等水准测量的线路基本沿铁路线路布设， 点的间距为2公里左右。对沿线的一、二等水 准点进行联测。以可靠、稳定的一等水准点 作为高程的起算点，构成附和水准路线，利 用二等水准点作为高程检查，水准点可以不 进行重力测量。
7、重力测量的条件
高程大于4000m或水准点间的平均高差为150—250m 的地区，二等水准路线上每个水准点均应测定重力。 高差大于250m的测段，在地面倾斜变化处应加测重 力。 高程在1500—4000m之间或水准点间的平均高差为 50—150m的地区，二等水准路线上重力点间平均距 离应小于23km。
8、二等水准测量选定水准点原则
保证点位地基坚实稳定、安全僻静、并利于 标石的长期保存与观测。水准点应尽可能选 在机关、学校、公园附近 郑西线的选点原则： 高程路线尽量沿施工便道进行，水准点的选 点必须保证地基坚实稳定，不受施工影响， 利于标石的长期保存与观测。水准点离高速 铁路施工中线距离70---100米为宜。
二等水准测量
• 3、除路线转弯处外，没一测站上仪器与前后视标尺的三个位置，应 接近一条直线。
留意事项
• 4、每一测段的往测和反测，其测站数均应为偶数。由往测转向返测 时，两支标尺应互换位置，并应重新整置仪器。
等级
三等 四等
仪器类 型
标准视 线长度 (m)
后前视 后前视 距差(m) 距差累
计(m)
黑红面 读数差 (mm)
黑红面 所测高 差之差 (mm)
往返测 高差不 符值或 环线闭 合差
S3
65
3.0
6.0
2.0
3.0
12 n
S3
85
5.0
10.0 3.0
5.0
或 40 L
n：测站数L； :以公里为单位的线度路长
1.2 实习仪器和技术标准
1、测量仪器：电子水准仪一台，脚架一个，水准尺一对，尺垫 一对，记录板一块 2、标准：《国家一、二等水准测量标准》GB/T 12897-2023
1.3 实习的内容和任务
• 水准路线选择：选择两个相距约200米的水准点作为起始点 和终点，布设一条附合水准路线。
• 观测：二等水准测量承受中丝读数法进展来回观测，奇数站 观测挨次为“后-前-前-后”，偶数站观测挨次为“前-后-后前”。每一测段的测站数应为偶数。要求每人至少观测往测 2站(手工记录)、返测2站(自动记录)
其次章 二等水准测量限差要求
• 2.1 外业观测限差 • 2.2 外业计算限差 • 2.3 外业观测计算取位 • 2.4 内业计算测量精度要求
水准测量的等级
• 一等水准测量——仅在国家等级中存在 • 作为国家的高程掌握，建立统一的高程基准；科学争论
二等水准测量实习报告
二等水准测量实习报告实习报告 - 二等水准测量一、引言水准测量是实地测量中的一种重要技术，用于测量地球表面不同点之间的高差，以确定地形的起伏、评估地面变形、进行工程设计和建设等。
本次实习任务是进行二等水准测量，旨在通过实际操作掌握水准测量的方法和技术，理解测量原理，并能正确处理和分析测量数据。
二、实习目的1. 熟悉水准测量工具的使用和操作方法；2. 学习和理解二等水准测量的测量原理和精度要求；3. 掌握水准线路的布设和测量过程，实际操作进行水准测量；4. 学习和了解水准测量数据的处理和分析方法。
三、实习内容1. 熟悉水准测量仪器和工具，包括水准仪、水准杆、水准尺、支撑杆等；2. 学习水准测量的原理和精度要求，了解二等水准线的特点；3. 根据实际情况确定水准线路和控制点，布设水准线；4. 进行水准测量，记录测量数据，并进行数据处理和分析；5. 撰写实习报告，总结实习结果和心得体会。
四、实习过程1. 实地勘测根据实习任务要求，选择合适的水准线路，并进行实地勘测。
在勘测过程中，考虑测量线路的通行性和控制点的布设，确定控制点的位置和间距。
2. 水准线布设根据实地勘测结果，确定水准线的起点和终点，选择合适的控制点，并利用水准尺和水准杆进行高程观测。
在布设水准线时，需考虑地形起伏、地貌特征等因素，合理安排控制点的位置，确保测量精度。
3. 水准测量在布设好水准线并设置好控制点后，使用水准仪进行水准测量。
操作时需注意仪器的调准和观测技巧，保证测量的准确性。
同时，还需考虑天气条件和环境因素的影响，如风速、温度等。
4. 数据处理和分析完成水准测量后，需要对测量数据进行处理和分析。
首先，使用校正表对观测数据进行校正。
然后，根据水准线路的布设情况，计算出各控制点之间的高差，并获取每个控制点的高程值。
最后，对测量结果进行分析，评估测量的精度和准确性。
五、实习结果完成水准测量后，根据处理和分析的结果，可以得到水准线路各点之间的高差和高程值。
二等水准测量实验报告(一)
二等水准测量实验报告(一)二等水准测量实验报告1. 引言•说明实验目的和背景•阐述问题的重要性和意义2. 实验设计•详细描述实验所使用的仪器、工具和材料•解释实验操作步骤和流程3. 数据采集与处理•说明实验中采集的原始数据•描述数据处理的方法和步骤4. 结果与讨论•展示实验结果的主要数据•就实验结果进行分析和讨论5. 结论•总结实验的主要发现和结论•探讨实验中的不确定性和可能的误差来源6. 结果的应用与展望•分析实验结果的实际应用价值•提出进一步研究和改进的建议7. 参考文献•引用实验中使用的相关文献、书籍和资料附录•提供实验中的附加信息、数据表格和图表二等水准测量实验报告1. 引言•实验目的：本实验旨在通过二等水准测量实验，研究测量技术原理和方法，掌握测量仪器的使用和数据处理等基本技能。
•背景：二等水准测量是地理信息测量中的一种重要方法，用于测量和确定地面各点的高程。
准确的高程数据对于工程建设、地图制图和地质勘探等领域具有重要意义。
2. 实验设计•仪器与材料：二等水准仪、测量杆、水准尺、标尺等。
•实验操作步骤：1.设置仪器：根据实际情况选择合适的基准点并安装二等水准仪。
2.观测基准点：使用二等水准仪对基准点进行测量，记录测量结果。
3.测量点观测：在各个测量点上进行观测并记录数据。
4.数据处理：对观测数据进行处理和计算得出高程数据。
3. 数据采集与处理•原始数据：根据实际情况采集了基准点和测量点的仪器读数，并记录在数据表格中。
•数据处理：根据测量仪器的读数以及仪器的规格和精度，进行数据处理，计算出各个点的高程值。
4. 结果与讨论•实验结果：通过数据处理，得到了各个观测点的高程数值，并制成了高程图。
•分析与讨论：对实验结果进行分析和讨论，比较实际测量结果与预期值的差异，并探究可能的误差来源。
5. 结论•实验发现：通过二等水准测量实验，可以准确测量地面各点的高程，为地理信息测量提供了重要的技术支持。
二等水准测量原理及水准仪操作讲解ppt课件
A、B两点间高差hAB为：
h AB
a
b
高差=后视读数-前视读数
待定点B高程HB为：
H H h
B
A
AB
5
2.视线高法水Biblioteka 视线前进方向a Hi
A
HA
（已知）
大地水准面
b B
HB
（待定）
水准仪的水平视线高程Hi:
Hi HA a
待定B点高程HB:
HB Hi b
6
三、转点与测站 在实际工作中常常会碰到以下等情况：
安置是将仪器安装在可以伸缩的三脚架上并置于两观 测点之间。首先打开三脚架并使高度适中，用目估法使架头 大致水平并检查脚架是否牢固，然后打开仪器箱，用连接螺 旋将水准仪器连接在三脚架上。
2. 粗平 粗平是使仪器的视线粗略水平，利用脚螺旋置圆水准
气泡居于圆指标圈之中。在整平过程中，气泡移动的方向与 大姆指运动的方向一致。
HB H A h
9
转点：传递高程的临时立尺点。
如图中 TP1 、TP2等
测站：安置仪器的地方。
10
水准仪操作方法
11
电子水准仪
徕卡电子水准仪
索佳电子水准仪
以上两款电子水准仪为目前测量班组试用水平测量仪器
12
水准仪的操作
水准仪的使用： 水准仪的使用包括：水准仪的安置、粗平、精平、瞄
准、读数五个步骤。 1. 安置
14
水准仪的操作
5. 读数 用十字丝，截读水准尺上的读数。现在用的基本是电
子水准仪，读数时直接按下测量键读取及记录（老水准仪） 电子水准仪直接按测量键，读数直接在显示器上显示。
注意：水准仪使用步骤一定要按上面顺序进行，不能颠倒； 在观测过程中，严禁触碰三脚架。
二等水准操作规范
二等水准操作规范
二等水准测量属于精密测量，在外业观测和内业计算中，应按规范操作，尽量减少误差，从而提高精度。
1．前期准备工作。
在二等水准测量之前，要对仪器进行全面检校。
首先检校视线的i角误差，可以直接采用仪器自带的检校方法，i角需小于规范要求的限差值15s；其次是检校仪器的圆水准器和标尺水准器。
2．水准测量的外业观测
2.1 .将仪器整平（望远镜绕垂直轴旋转，圆气泡始终位于指标环中央）;
（4）除线路转弯处外，每一测站上仪器与前后视标尺的三个位置，应接近一条直线。
仪器距前后标尺距离应尽量相等，前后视距差、视距累积差应符合限差要求。
（5）每一测段的往测与反测，其测站数均应为偶数。
由往测转向反测时，两标尺应互换位置，并应重新整置仪器。
（6）水准标尺应用尺架撑稳，尺垫需踩实，以保证水准尺的稳定性。
（7）水准测量的观测工作间歇时，一般结束在固定水准点上。
4．各项限差要求
每千米水准测量偶然中误差M
满足精度要求：其计算公式为
△应
如果超限应重测。
其中：△-测段往返测高差不符值，单位mm；R-测段长度，单位km；n-测段数。
5.数据处理
水准测量作业结束后，要进行整体严密平差计算，可以用武汉大学科傻平差软件进行平差处理。
二等水准实习报告
二等水准实习报告一、前言水准测量是工程测量中的一项基础工作，二等水准测量是工程测量中的一种重要方法。
为了更好地掌握二等水准测量的原理和方法，提高自己的实际操作能力，我参加了为期一周的二等水准实习。
在这段时间里，我认真学习了二等水准测量的理论知识，并参加了实际的测量工作，对二等水准测量有了更深入的了解。
二、实习内容1. 理论学习在实习开始前，我们首先学习了二等水准测量的基本原理和方法。
二等水准测量是利用水准仪和水准尺进行高程测量的方法，其精度较高，适用于大型工程的高程控制。
我们学习了水准仪的结构、使用方法、检验和校准方法，以及水准尺的种类、使用和检验方法。
2. 实际操作在理论学习的基础上，我们参加了实际的二等水准测量工作。
实习过程中，我们严格按照二等水准测量的规范进行操作，包括设置水准仪、观测、记录、计算和成果整理等环节。
我们使用了数字水准仪进行测量，学习了数字水准仪的操作方法和工作原理。
3. 成果分析在实际测量完成后，我们进行了成果分析。
通过对测量数据的整理和分析，我们检查了测量结果的精度，分析了可能存在的误差来源，并提出了改进措施。
三、实习收获通过二等水准实习，我收获颇丰。
首先，我深入了解了二等水准测量的原理和方法，掌握了数字水准仪的操作方法和工作原理。
其次，我通过实际的测量工作，提高了自己的动手能力，掌握了二等水准测量的各个环节。
最后，我了解了测量误差的存在和来源，学会了如何分析测量成果的精度，并提出了改进措施。
四、实习总结二等水准实习是我的一次宝贵经历。
通过这次实习，我对二等水准测量有了更深刻的认识，提高了自己的实际操作能力。
同时，我也认识到了自己在测量工作中存在的不足，明确了今后需要努力的方向。
在今后的学习和工作中，我将继续努力，不断提高自己的测量技能，为工程测量事业做出贡献。
DNA03电子水准仪二等水准测量
偶数个观测值：取中间两个观测值的平均值
Mean S ：平均值及其标准偏差和粗差检测
从最小的观测次数起，仪器自动检查平均值的标准偏差是否小于 设定的标准偏差限差，若平均值的标准偏差小于或等于标准偏差限差， 仪器停止测量。否则，测量继续到设定的最多测量次数。同时，以其每 一步都检查，通过排除粗差，检查标准偏差是否合限。
3、通讯
Baudrate（波特率） DATA bit（数据位） Parity（奇偶检校） End mark（结束标志） Stop bit（结束标志）
4、单位
Distance（距离）
Temperature（温度）
完全设置
Beep （声音信号触发键）
Off（关）、loud（高声）、nonnal（正常） 。 RS232 —— 数据通过RS232 接口输出数据。 Internal（内存）—— 数据存入内存。
USER 键（用户自定义键）
在[FNC]中指定功能。
TestMeas——进行测试测量，不保存数据。 ViewMeas——显示最后测量结果。
PtID &Inc
输入自动递增点号和增量值。 Ｍaninput 人工输入标尺读数和距离。
Display heater （显示器加热）
On —— 仪器内部温度低于－5 ℃ 时，打开加热器。 Off —— 加热器关闭。
4 n 6 n
水准观测主要技术要求
（工程测量规范GB5026-93）
基本分划、辅 基本分划、辅 视线离地 视线长 前后视距 前后视距 助分划或黑、 助分划或黑、 面最低高 度(m) 较差 (m)累积差(m) 红面读数较差 红面所测高差 度(m) (mm) 较差(mm)
数字水准仪在二等水准测量应用的探讨
关键词 ： 字水准仪 ； 密水准测量 ； 数 精 误差分析
中图分类号 ：２４Ｉ １２． ＇ 文献标识码 ： Ａ 文章编号：６ ３ ４ ２ （０ ０ ２ ０ １－ ５ １７ － ８ ３ １） — １６ ０ ２ ０
为 了高精度 测 定地 面点 的高程 ， 密水 准 测 量 精 仍 然是 目前唯 一行之 有效 的野外 观测方 法 。随着数
分辨率为 ６ ， 测量时间为 ３ 等。记录使用内部存储 ”
器高达 ３ ０ ０ ０ 数据线 ． ０ 外部存储器支持 Ｕ Ｂ内存驱 Ｓ 动。 数据传输使用 Ｕ Ｂ盘在 ＤＮ 和 Ｐ Ｓ ｉｉ Ｃ之间进行数
据传输 （ 向通 讯） 双 。 影响数 字精密 水准 测量 的 因素很 多 ，主要误 差
存 的标准码 （ 参考信号 ） 按一定方式进行 比较 ， 即可
获 得高度 读数 和水平 距离 。 ２ 仪器 的性 能及误差 来源
字技术的发展 。传统的光学水准仪正在被数字水准 仪所替代 ， 它实现了水准测量 的数字采集 、 记录和处 理的 自 动化。数字水准仪是在传统水准仪的基础技
术上 设计 而成 的 ， 具有 用户界 面 和数据输 出模式 。 这
被送到微处理器进行处理和存储 ，并将其与仪器 内
【 收稿 日期 ］０ ０ — ９ ２ １— ３ ０ ０
气折光等）具体有温度变化对 ｉ ， 角的影响、 仪器和
水准尺（ 尺台或尺桩） 垂直位移误差 、 大气折光 的影
［ 作者简介］ 林君强 （９５ ） 男， １６－ ， 福建平潭人 ， 师， 讲 主要从事测绘教学与科研工作。
ＤＮ 新 电子水 准仪 ， ｉｉ 采用电子读数 ． 其仪器主
要性能【 ： 高程测量精度 ０ ｍｋ 距离测量精 １ 有 ．ｍ ／ ３ ｍ。