第2章 水准测量K
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。
水准测量
图2—10威 威 特N3型水 型水 准仪
2.3
1． 水准仪的安置 ．
水准仪的使用
在设测站的地方，打开三脚架，将仪器安置在三角架上， 在设测站的地方，打开三脚架，将仪器安置在三角架上，旋紧 中心螺旋。仪器安置高度要适中，三角架头大致水平， 中心螺旋。仪器安置高度要适中，三角架头大致水平，并将三角架 的脚尖踩入土中。 的脚尖踩入土中。
2． 粗略整平 ． 粗略整平是旋转脚螺旋使圆水准器气泡居中，从而使仪 器大致水平。转动脚螺旋使气泡居中如图2-12所示，当气泡偏离 如图a的位置时，可旋转任意两个脚螺旋。两手应反向转动。例 如气泡偏离左边，转动①、②两个脚螺旋，其转动方向按图中箭 头所示方向进行，使气泡从图a所示位置转至图b所示位置。然后 按箭头方向转动另一个脚螺旋③使气泡向中心移动。按此方法多 次进行，使气泡居中。整平工作，也可以先转动一 个脚螺旋，然后转动其余的两个 脚螺旋，使气泡居中。脚螺旋的 转动方向与气泡的移动方向的规 律是：气泡移动的方向与左手大 气泡移动的方向与左手大 拇指转动脚螺旋的方向一致。 拇指转动脚螺旋的方向一致。
图2-4 1、 物镜；2、目镜；3、调焦透镜；4、十字丝分划板； 5、物镜对光螺旋；6、目镜调焦螺旋；
2．2水准器 ． 水准器
水准器是供整平仪器用的。 水准器是供整平仪器用的 。 水准器分为圆水准器和水准管两 种。 如图2-5所示 圆水准器是一封闭的玻璃圆盒， 所示， 圆水准器 如图 所示，圆水准器是一封闭的玻璃圆盒，顶 面的玻璃内表面研磨成球面，球面的正中刻画有圆圈。 面的玻璃内表面研磨成球面， 球面的正中刻画有圆圈 。 圆圈的 中心称为零点，通过零点的法线，称为圆水准轴。 中心称为零点 ， 通过零点的法线 ， 称为圆水准轴 。 当气泡居中 圆水准轴就处于铅垂位置。 时 ， 圆水准轴就处于铅垂位置 。 指示仪器的竖轴也处于铅垂位 圆水准器的气泡每移动2mm，圆水准轴相应倾斜的角度， 置。 圆水准器的气泡每移动 ， 圆水准轴相应倾斜的角度， 称为圆水准器分划值， 称为圆水准器分划值， 一般为 8′ ~ 10′ 。 由于圆水准器的精 度低， 度低，只适用于仪 器粗略整平之用。 图2—5 圆水准器
2 水准测量
本章主要介绍水准测量的原理、水准仪的构造 与使用、水准测量的施测方法、水准仪的检验与校 正、水准测量的误差来源与消弱方法，以及自动安 平水准仪和电子水准仪等内容。 重点：水准测量的原理、水准测量的施测方法 难点：水准测量的检核和内业计算
2.1 水准测量原理
十字丝交点的连线称视准轴，也称视线。
图2-4 望远镜构造
2.水准器 其作用是保证视线水平。有圆水准器和管水 准器。圆水准器供粗略整平用，用来指示仪器竖 轴是否竖直。管水准器供精确整平用，其与望远 镜固连在一起。
L1 供粗略整平仪器用。圆水 L1 图2-5 圆水准器
准器气泡居中时，圆水准 器轴 L1L1 竖直。
1 HA 2
检核条件 fh=Σhi往+Σhi反 （Σhi往+Σhi反）理=0
2.5 水准测量成果的内业计算 2.5.1 水准测量的精度要求 水准测量是利用水准仪，在特定的环境 下，由观测者、记录者、立尺员共同完成的 一项任务。且后一点的高程由前一点递推而 得。必会导致误差累积。为得到正确高程， 水准测量应按路线进行检核。
1 2 HB
HA
检核条件：fh=Σhi-( HB-HA) 其中Σhi理=HB-HA，fh称高差闭合差。
2.闭合水准路线 从一高等级水准点出发，经过若干待测 水准点，又回到该已知点。
HA 1
3
2
检核条件： fh=Σhi Σhi理=0
3.支水准路线 从水准点A出发，经过1、2 点后，再从2、1 返回到水准点A。
a
b
图2-7 附合水准气泡工作原理
c
3.基座
轴座：承托仪器上部
组成 脚螺旋：调节脚螺旋使圆水准器气泡居中
水准测量原理
第二章水准测量第一节水准测量原理水准测量是利用一条水平视线，并借助水准尺，来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。
设后视A尺读数为a ，前视B尺读数为b ，则A、B两点高差为高差法：视线高法：第二节水准测量的仪器和工具水准测量所使用的仪器为水准仪，工具为水准尺和尺垫。
水准仪按其精度可分为DS05、DSl、DS3和DSl0等四个等级。
建筑工程测量广泛使用DS3级水准仪。
因此，本章着重介绍这类仪器。
一、水准仪的结构根据水准测量的原理，水准仪的主要作用是提供一条水平视线，并能照准水准尺进行读数。
因此，水准仪构成主要有望远镜、水准器及基座三部分。
1．望远镜DS3水准仪望远镜主要由物镜、目镜、对光透镜和十字丝分划板所组成。
物镜和目镜多采用复合透镜组，十字丝分划板上刻有两条互相垂直的长线，竖直的一条称竖丝，横的一条称为中丝，是为了瞄准目标和谈取读数用的。
在中丝的上下还对称地刻有两条与中丝平行的短横线，是用来测定距离的，称为视距丝。
十字丝分划板是由平板玻璃圆片制成的，平板玻璃片装在分划板座上，分划板座固定在望远镜筒上。
十字丝交点与物镜光心的连线，称为视准轴或视线。
水准测量是在视准轴水平时，用十字丝的中丝截取水准尺上的读数。
对光凹透镜可使不同距离的目标均能成像在十字丝乎面上。
再通过目镜，便可看清同时放大了的十字丝和目标影像。
从望远镜内所看到的目标影像的视角与肉眼直接观察该目标的视角之比，称为望远镜的放大率。
DS3级水准仅望远镜的放大率一般为28倍。
2．水准器：分为管水准器和圆水准器。
水准器是用来指示视准轴是否水平或仪器竖轴是否竖直的装置。
有管水准器和圆水准器两种。
管水准器用来指示视准轴是否水平；圆水准器用来指示竖轴是否竖直。
(1)管水准器又称水准管，是一纵向内壁磨成圆弧形的玻璃管，管内装酒精和乙醚的混合液，加热融封冷却后留有一个气泡。
由于气泡较轻，故恒处于管内最高位置。
水准管上一般刻有间隔为2mm的分划线，分划线的中点0，称为水准管零点。
矿山测量学--第二章 水准测量 第2讲
水准测量方法 水准测量检核
1、测站检核 ⑴变动仪高法——是在同一个测站上用两次不同的仪器高度 (>10cm)，测得两次高差以相互比较进行检核。两次所测高差之差 不超过容许值(等外水准测量容许值为6mm)。否则必须重测。 ⑵双面尺法——:是仪器的高度不变，而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。若同一水准尺红面与黑面读数(加常数后)之差，不超过 3mm；且两次高差之差，又未超过5mm,则取其平均值作为该测站 的观测高差。否则，需要检查原因，重新观测。
§2.4 2.4.1
按2-11、2-12 水准测量成果计算 计算调整值
实测高差加改 正数
附合水准路线测量成果计算
附合水准路线成果计算
A点已知高程
⑶计算各点高程 测 站数 测 实 测高差 改 正数 改 正 后高差 高 程 用改正后的高差，由已知水准点A开始，逐点算出各点高程， 备 注 （ n） 点 (m ) （ m） （ m） (m ) 列入表2-2中。由计算得到的B点高程应与B点的已知高程相等，以 42.365+改正 42.365 此作为计算检核。 后高差
改正数 (m)
– 0.011 – 0.014 – 0.012 – 0.010 – 0.047
改正后的 高程（m） 高差（m） +2.774
– 4.383
36.345 39.119 34.736 36.704 39.039
BM1
BM2 BM3
+1.980 +2.345 +2.741
+1.968 +2.335 +2.694
+2.775
– 4.385
36.345
第二章水准测量
第二章水准测量单项选择题一、在水准测量中，假设后视点A的读数大，前视点B的读数小，那么有（A）。
点比B点低点比B点高点与B点可能同高、B点的高低取决于仪器高度二、水准测量中，同一测站，当后尺读数大于前尺读数时说明后尺点（B）。
Ａ.高于前尺点Ｂ.低于前尺点Ｃ.高于测站点Ａ.等于前尺点3、水准测量是利用水准仪提供的什么来测定两点间高差的？（ A ）A.水平视线B.倾斜视线C.横轴D.视准轴4、在水准测量中设A为后视点，B为前视点，并测得后视点读数为，前视读数为，那么B点比A点（ B ）。
A. 高B. 低C. 等高D.无法判定五、水准测量原理是利用水准仪的（A）能提供的一条水平视线。
A. 视准轴B. 水准管轴C. 横轴D. 竖轴六、水准测量中，A，B别离为前、后视点，后视读数为，前视读数为，那么h BA=（ A ）。
B. C. D.7、水准测量中，A，B别离为后、前视点，H A=，后视读数为，前视读数为，那么仪器的视线高程为（D）。
A. 24.724mB. 26.150mC. 25.276mD. 26.426m八、水准测量中，设A为后视点，B为前视点，A尺读数为,B尺读数为,那么AB的高差为（C）m。
A. +B.C.D. +九、水准测量中，设A为后视点，B为前视点，A尺读数为,B尺读数为1.401m,A点高程为，那么视线高程为（B）m。
A. B. C. D.10、水准测量中，设A为后视点，B为前视点，A尺读数为,B尺读数为,已知A点高程为,那么B点高程为（C）m。
A. B. C. D.1一、水准测量中，设后尺A的读数a=，前尺B的读数为b=，已知A点高程为，那么视线高程为（B）m。
、已知后视A点高程为Ha ，A尺读数为a，前视点B尺读数为b，那么B 点高程等于（A ）。
+a-b +a13、在水准测量中A为后视点，B为前视点，后视读数为，前视读数为，那么表示B点比A点（A）。
A.高B.低C.一样高D.不能确信14、已知B点高程为，A、B两点间高差h AB=+，那么A点的高程为（A ）。
测量学课后练习题计算答案
第一章 绪论7、某点的经度为118°45′ ，试计算它所在6°带及3°带的带号，以及中央子午线的经度是多少？答：N=INT(118°45′/6+1)=20 L=20*6-3=117° n=INT(118°45′/3+1)=40 l=40*3=120°第二章 水准测量1、设A 为后视点，B 为前视点；A 点高程是20.016m 。
当后视读数为1.124m ，前视读数为1.428m ，问A 、B 两点高差是多少？B 点比A 点高还是低？B 点的高程是多少？并绘图说明。
答：m h AB 304.0428.1124.1-=-= m H B 712.19304.0016.20=-= B 点比A 点低 7、调整表2-3中附合路线等外水准测量观测成果，并求出各点的高程。
mv h mv h mv h mv h mv h m v h mm f mf m h mh h h AB AB 820.61833067.0715.3551.65H H 551.65633067.0716.2847.62H H 847.62533067.0263.1594.61H H 594.61433067.0121.3723.64H H 723.64333067.0413.2316.62H H 316.62733067.0363.4967.57H H 6886543712067.0852.3919.3 3.9193.715-716.2263.1121.3413.2363.4852.3967.57819.616656554544343323221211A 1=⨯-+-=++==⨯-++=++==⨯-++=++==⨯-+-=++==⨯-++=++==⨯-++=++=±=+++++±==-==++-+=∑=-= 8、调整图2-40所示的闭合水准路线的观测成果，并求出各点的高程。
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
第二节水准测量第3.2.1条水准测量的主要技术要求，应符合表3.2.1的规定。
水准测量的主要技术要求表3.2.1注：①结点之间或结点与高级点之间，其路线的长度，不应大于表中规定的0.7倍；②L为往返测段，附合或环线的水准路线长度（km）；n为测站数。
第3.2.2条水准测量所使用的仪器及水准尺，应符合下列规定：一、水准仪视准轴与水准管轴的夹角，DS1型不应超过15″；DS3型不应超过20″；二、水准尺上的米间隔平均长与名义长之差，对于因瓦水准尺，不应超过0.15mm，对于双面水准尺，不应超过0.5mm；三、二等水准测量采用补偿式自动安平水准仪时，其补偿误差△α不应超过0.2″。
第3.2.3条水准点应选在土质坚硬、便于长期保存和使用方便的地点。
墙水准点应选设于稳定的建筑物上，点位应便于寻找、保存和引测。
一个测区及其周围至少应有3个水准点。
水准点间的距离，一般地区应为1～3km，工厂区宜小于1km。
第3.2.4条各等级的水准点，应埋设水准标石。
标志及标石的埋设规格，应按本规范附录四执行。
第3.2.5条各等级的水准点，应绘制点之记，必要时设置指示桩。
第3.2.6条水准观测应在标石埋设稳定后进行，其主要技术要求，应符合表3.2.6的规定。
第3.2.7条两次观测高差较差超限时应重测。
二等水准应选取两次异向合格的结果。
当重测结果与原测结果分别比较，其较差均不超过限值时，应取三次结果的平均数。
第3.2.8条水准测量的内业计算，应符合下列规定：一、平差前每条水准路线若分测段进行施测时，应按水准路线往返测段高差较差计算，每千米水准测量的高差偶然中误差，应按下式计算。
水准观测的主要技术要求表3.2.6注：①二等水准视线长度小于20m时，其视线高度不应低于0.3m；②三、四等水准采用变动仪器高度观测单面水准尺时，所测两次高差较差，应与黑面、红面所测高差之差的要求相同。
式中M△——高差偶然中误差（mm）；△——水准路线测段往返高差不符值（mm）；L——水准测段长度（km）；n——往返测的水准路线测段数。
测量学试题及答案第二章水准测量
测量学试题及答案第二章水准测量IMB standardization office【IMB 5AB- IMBK 08- IMB 2C】第二章水准测量一、名词解释视准轴水准管轴圆水准轴水准管分划值高差闭合差水准路线二、填空题1．高程测量按使用的仪器和测量方法的不同，一般分为、、、；2．水准测量是借助于水准仪提供的。
3．DS3型水准仪上的水准器分为和两种，可使水准仪概略水平，可使水准仪的视准轴精确水平。
4．水准尺是用干燥优质木材或玻璃钢制成，按其构造可分为、、三种。
5．水准点按其保存的时间长短分为和两种。
6．水准路线一般分为路线、路线、路线。
7．水准测量中的校核有校核、校核和校核三种。
8．测站校核的常用方法有和两种。
9．水准仪的轴线有、、、；各轴线之间应满足的关系、、。
10．自动安平水准仪粗平后，借助于仪器内部的达到管水准器的精平状态。
11．精密光学水准仪和普通水准仪的主要区别是在精密光学水准仪上装有。
12．水准测量误差来源于、、三个方面。
13．水准仪是由、和三部分组成。
三、单项选择题（）1．有一水准路线如下图所示，其路线形式为路线。
A闭合水准B附合水准C支水准D水准网（）2．双面水准尺同一位置红、黑面读数之差的理论值为mm。
A0B100C4687或4787D不确定（）3．用DS3型水准仪进行水准测量时的操作程序为：。
A粗平瞄准精平读数B粗平精平瞄准读数C精平粗平瞄准读数D瞄准粗平精平读数（）3．当A点到B点的高差值为正时，则A点的高程比B点的高程。
A高B低C相等D不确定（）4．水准仪的视准轴与水准管轴的正确关系为A垂直B平行C相交D任意（）5．水准管的曲率半径越大，其分划值，水准管的灵敏度。
A越小，越高B越小，越低C越大，越高D越大，越低（）6．下列哪一种水准路线不能计算高差闭合差？A闭合水准路线B附和水准路线C支水准路线D水准网（）7.此水准路线为A闭合水准路线B附和水准路线C支水准路线D水准网（）8．弧度与角度之间的换算系数ρ″的数值为A180/πB180/π×60C180/π×60×60D不是常数（）9．如图中要想使圆水准起跑移向中心零点位置，脚螺旋3应A顺时针旋转B逆时针旋转C任意方向旋转D不旋转（）10．如果A点到B点的高差值为正，则A点高程比B点高程A高B低C相等D不确定（）11．水准管A的分划值小于水准管B的分划值，则水准管A的灵敏度比水准管B的灵敏度A高B低C相等D不确定四、读数题1．读出下列水准仪在水准尺上的读数（上、中、下三丝）（上：m）（上：m）（上：m）（中：m）（中：m）（中：m）（下：m）（下：m）（下：m）五、简答题1.简述水准测量的基本原理。