第2章 水准测量2.1 水准测量的原理（水准测量的原理（掌握掌握）2.2 水准仪的介绍及操作（水准仪的介绍及操作（重点重点）2.3 自动安平水准仪自动安平水准仪 （一般了解）（一般了解）2.4 水准测量及其成果处理（重点水准测量及其成果处理（重点、难点难点）2.5 水准测量的误差来源及注意事项（水准测量的误差来源及注意事项（掌握）掌握）9/21/20249/21/20241 1中南大学测绘与国土信息工程系中南大学测绘与国土信息工程系 H HB B=H=HA A+ h+ hAB AB =H=HA A+ a-b+ a-b h hABAB 0 0 高差具有方向性，即高高差具有方向性，即高高差具有方向性，即高高差具有方向性，即高 差是有正负的。差是有正负的。差是有正负的。差是有正负的。2.1水准测量的原理水准测量的原理水准测量的原理：是利用水准仪建立一条水平视线，并借助水水准测量的原理：是利用水准仪建立一条水平视线，并借助水准尺来测定地面两点间的高差，从而由已知点的高程推算出未准尺来测定地面两点间的高差，从而由已知点的高程推算出未知点的知点的高程。高程。则则A、B两点间的高差为：两点间的高差为： hAB = a-b = 后视读数后视读数 - 前视读数前视读数后后视视尺尺前前视视尺尺9/21/20249/21/20242 2中南大学测绘与国土信息工程系中南大学测绘与国土信息工程系 仪高法：仪高法： H Hi i = H = HA A + a + a，H HB B = H = Hi i - b - b 仪仪器器的的视视线线高高H H i i 等等于于已已知知点点的的高高程程加加上上后后视视读读数数。常常用用于于施工测量，放样点的高程。施工测量，放样点的高程。以上述计算以上述计算B点高程的方法称为高差法点高程的方法称为高差法 高差法：高差法：HB=HA + hAB = HA + (a-b)另一种测高法另一种测高法仪高法或视线高法仪高法或视线高法: 9/21/20249/21/20243 3中南大学测绘与国土信息工程系中南大学测绘与国土信息工程系A A，B B两点相距较远时，连续水准测量。两点相距较远时，连续水准测量。两点相距较远时，连续水准测量。两点相距较远时，连续水准测量。中间设置转点中间设置转点中间设置转点中间设置转点( (TPTP) )，放置尺垫。放置尺垫。放置尺垫。放置尺垫。h h1 1= =a a1 1b b1 1， h h2 2= =a a2 2b b2 2， h h3 3= =a a3 3b b3 3， h hn n= =a an nb bn n。h hABAB= = h h1 1 h h2 2 h h3 3 h hn n= = h hi ih hABAB= = a ai i b bi i9/21/20249/21/20244 4中南大学测绘与国土信息工程系中南大学测绘与国土信息工程系2.2 水准仪的水准仪的介绍及操作及操作水准仪分成四个等级即：水准仪分成四个等级即： DS05DS05、 DS1DS1、 DS3DS3、 DS10DS10拓普康拓普康北光北光DZS3-1(水准仪水准仪)第第三三章章 水水准准测测量量9/21/20249/21/20245 5中南大学测绘与国土信息工程系中南大学测绘与国土信息工程系9/21/20249/21/20246 6中南大学测绘与国土信息工程系中南大学测绘与国土信息工程系主要有望远镜、水准器及基座三部分。主要有望远镜、水准器及基座三部分。 2.2.1 水准仪的结构水准仪的结构1.1.微倾螺旋；微倾螺旋；2.2.分划板护罩；分划板护罩；3.3.目镜；目镜；4.4.物镜调焦螺旋；物镜调焦螺旋；5.5.制制动螺旋；动螺旋；6.6.微动螺旋；微动螺旋；7.7.底板；底板；8.8.三角压板；三角压板； 9.9.脚螺旋；脚螺旋；10.10.弹簧帽；弹簧帽； 11.11.望远镜；望远镜；12.12.物镜；物镜；13.13.管水准器；管水准器；14.14.圆水圆水准器；准器；15.15.连接小螺钉；连接小螺钉；16.16.轴座轴座 9/21/20249/21/20247 7中南大学测绘与国土信息工程系中南大学测绘与国土信息工程系9/21/20249/21/20248 8中南大学测绘与国土信息工程系中南大学测绘与国土信息工程系 组成组成组成组成物镜、调焦透镜、十字丝分划板、目镜。物镜、调焦透镜、十字丝分划板、目镜。物镜、调焦透镜、十字丝分划板、目镜。物镜、调焦透镜、十字丝分划板、目镜。 倒像望远镜，正像望远镜。倒像望远镜，正像望远镜。倒像望远镜，正像望远镜。倒像望远镜，正像望远镜。 视准轴视准轴视准轴视准轴CCCC物镜中心物镜中心物镜中心物镜中心与与与与十字丝分划板中心十字丝分划板中心十字丝分划板中心十字丝分划板中心连线。连线。连线。连线。水准测量是在水准测量是在水准测量是在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。视准轴水平时，用十字丝的中丝截取水准尺上的读数。视准轴水平时，用十字丝的中丝截取水准尺上的读数。视准轴水平时，用十字丝的中丝截取水准尺上的读数。 中丝中丝中丝中丝读取视准轴读取视准轴读取视准轴读取视准轴CCCC与标尺交点的读数。与标尺交点的读数。与标尺交点的读数。与标尺交点的读数。 上下丝上下丝上下丝上下丝读取水准仪到标尺的距离读取水准仪到标尺的距离读取水准仪到标尺的距离读取水准仪到标尺的距离( ( 视距视距视距视距) )。 1望远镜望远镜 9/21/20249/21/20249 9中南大学测绘与国土信息工程系中南大学测绘与国土信息工程系十字丝分划板结构十字丝分划板结构十字丝分划板结构十字丝分划板结构安装在金属圆环上，安装在金属圆环上，安装在金属圆环上，安装在金属圆环上，用四颗校正螺丝固定在望远镜筒上。用四颗校正螺丝固定在望远镜筒上。用四颗校正螺丝固定在望远镜筒上。用四颗校正螺丝固定在望远镜筒上。9/21/20249/21/20241010中南大学测绘与国土信息工程系中南大学测绘与国土信息工程系倒像望远镜成像原理倒像望远镜成像原理倒像望远镜成像原理倒像望远镜成像原理放大倍数放大倍数放大倍数放大倍数从望远镜内所看到的目标影像的视角与人眼直从望远镜内所看到的目标影像的视角与人眼直从望远镜内所看到的目标影像的视角与人眼直从望远镜内所看到的目标影像的视角与人眼直接观察该目标的视角之比。即：接观察该目标的视角之比。即：接观察该目标的视角之比。即：接观察该目标的视角之比。即： V V= = DS3DS3水准仪水准仪水准仪水准仪V V=28=289/21/20249/21/20241111中南大学测绘与国土信息工程系中南大学测绘与国土信息工程系 水水水水准准准准器器器器分分分分划划划划值值值值水水水水准准准准器器器器上上上上每每每每2mm2mm弧弧弧弧长长长长所所所所对对对对的的的的圆圆圆圆心心心心角角角角值值值值 。反映了水准器的灵敏度和精度。反映了水准器的灵敏度和精度。 2水准器：管水准器、圆水准器：管水准器、圆水准器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。竖直的装置。DS3：水准器分划值分别为：水准器分划值分别为20“/2mm 和和 810/2mm。管水准器用来指示视准轴是否水平；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。圆水准器用来指示竖轴是否竖直。9/21/20249/21/20241212中南大学测绘与国土信息工程系中南大学测绘与国土信息工程系圆水准器轴圆水准器轴线线L LL L圆水准器零点 圆水准器轴圆水准器轴圆水准器轴圆水准器轴线线线线L L L L L L L L ：通过内圆弧零点的球面通过内圆弧零点的球面通过内圆弧零点的球面通过内圆弧零点的球面法线。法线。法线。法线。 其分划值为：其分划值为：其分划值为：其分划值为：8 8 1010 气泡居中时，气泡居中时，气泡居中时，气泡居中时，LLLL铅垂，铅垂，铅垂，铅垂，即圆水准器轴即圆水准器轴即圆水准器轴即圆水准器轴LLLL竖竖竖竖轴轴轴轴VVVV 。只用于仪器的概只用于仪器的概只用于仪器的概只用于仪器的概略整平。略整平。略整平。略整平。 (1)圆水准器圆水准器用于指示仪器竖轴是否垂直。用于指示仪器竖轴是否垂直。9/21/20249/21/20241313中南大学测绘与国土信息工程系中南大学测绘与国土信息工程系水准管分划值水准管分划值=2/R.其中：其中： =206265 ，R为水准管半经为水准管半经（mm）水准管轴水准管轴: :过零点作水准管圆弧的切线。当气泡居中过零点作水准管圆弧的切线。当气泡居中, , 水准管轴水准管轴水平，即水平，即管水准器轴管水准器轴LL望远镜视准轴望远镜视准轴CC，用于仪器的精确整平。用于仪器的精确整平。其分划值为：其分划值为：20“/2mm (2)管水准器管水准器9/21/20249/21/20241414中南大学测绘与国土信息工程系中南大学测绘与国土信息工程系微倾式水准仪微倾式水准仪调整微倾螺旋调整微倾螺旋管水准气泡居中管水准气泡居中水平视线，水平视线，9/21/20249/21/20241515中南大学测绘与国土信息工程系中南大学测绘与国土信息工程系 安装一组符合棱镜，通过反射作用，使气泡两端的像反映在望远镜安装一组符合棱镜，通过反射作用，使气泡两端的像反映在望远镜安装一组符合棱镜，通过反射作用，使气泡两端的像反映在望远镜安装一组符合棱镜，通过反射作用，使气泡两端的像反映在望远镜旁的旁的旁的旁的符合气泡符合气泡符合气泡符合气泡观察窗中。若气泡两端的半像吻合时，就表示气泡居观察窗中。若气泡两端的半像吻合时，就表示气泡居观察窗中。若气泡两端的半像吻合时，就表示气泡居观察窗中。若气泡两端的半像吻合时，就表示气泡居中。若气泡的半像错开，则表示气泡不居中，这时，应转动微倾螺中。若气泡的半像错开，则表示气泡不居中，这时，应转动微倾螺中。若气泡的半像错开，则表示气泡不居中，这时，应转动微倾螺中。若气泡的半像错开，则表示气泡不居中，这时，应转动微倾螺旋，使气泡的半像吻合。旋，使气泡的半像吻合。旋，使气泡的半像吻合。旋，使气泡的半像吻合。 提高管水准气泡的居中精度。提高管水准气泡的居中精度。提高管水准气泡的居中精度。提高管水准气泡的居中精度。9/21/20249/21/20241616中南大学测绘与国土信息工程系中南大学测绘与国土信息工程系9/21/20249/21/20241717中南大学测绘与国土信息工程系中南大学测绘与国土信息工程系3基座轴座：承托仪器上部脚螺旋：调节脚螺旋使圆水准器气泡居中连接板：连接三脚架组成 轴座脚螺旋连接板9/21/20249/21/20241818中南大学测绘与国土信息工程系中南大学测绘与国土信息工程系（1 1）水准管）水准管）水准管）水准管轴轴轴轴LLLL视准轴视准轴视准轴视准轴 CC CC （调节符合水准器，最主要的调节符合水准器，最主要的调节符合水准器，最主要的调节符合水准器，最主要的）（2 2）圆水准器轴）圆水准器轴）圆水准器轴）圆水准器轴L LL L仪器竖轴仪器竖轴仪器竖轴仪器竖轴VV VV （调节圆水准器调节圆水准器调节圆水准器调节圆水准器）（3 3）十字丝横丝）十字丝横丝）十字丝横丝）十字丝横丝仪器竖轴仪器竖轴仪器竖轴仪器竖轴VVVV2.2.2 水准仪的主要轴线水准仪的主要轴线9/21/20249/21/20241919中南大学测绘与国土信息工程系中南大学测绘与国土信息工程系 水准尺有塔尺、折水准尺有塔尺、折水准尺有塔尺、折水准尺有塔尺、折尺、普通尺、普通尺、普通尺、普通单面尺、单面尺、单面尺、单面尺、双双双双面尺和精密水准尺。面尺和精密水准尺。面尺和精密水准尺。面尺和精密水准尺。尺的底部尺的底部尺的底部尺的底部为为零点，尺零点，尺零点，尺零点，尺上黑白格相上黑白格相上黑白格相上黑白格相间间，每格，每格，每格，每格宽宽度度度度为为1cm1cm1cm1cm，有的有的有的有的为为0.5cm0.5cm0.5cm0.5cm，每一米和分每一米和分每一米和分每一米和分米米米米处处均有注均有注均有注均有注记记。 2.2.3 水准尺和尺垫水准尺和尺垫9/21/20249/21/20242020中南大学测绘与国土信息工程系中南大学测绘与国土信息工程系直尺直尺A A、B B尺，两把一对，尺，两把一对，每把有黑、红两面分划与注记。每把有黑、红两面分划与注记。A A尺尺黑面分划黑面分划03m03m，红面分划红面分划4. 4.6 687m7.687m87m7.687m。B B尺尺黑面分划黑面分划03m03m，红面分划红面分划4. 4.7 787m7.787m87m7.787m。A A、B B尺尺黑面注记的零点差为黑面注记的零点差为0 0，红面注记的零点差为红面注记的零点差为0.1m0.1m。9/21/20249/21/20242121中南大学测绘与国土信息工程系中南大学测绘与国土信息工程系 尺垫尺垫尺垫尺垫在转点处放置水准尺用在转点处放置水准尺用在转点处放置水准尺用在转点处放置水准尺用尺垫尺垫起传递高程的作用起传递高程的作用 ，在已知点和待求点上不能放，在已知点和待求点上不能放。尺垫尺垫9/21/20249/21/20242222中南大学测绘与国土信息工程系中南大学测绘与国土信息工程系几个概念1 1、测站：测量仪器所安置的地点。、测站：测量仪器所安置的地点。2 2、后视：水准路线的后视方向。、后视：水准路线的后视方向。3 3、前视：水准路线的前视方向。、前视：水准路线的前视方向。4 4、视距：水准仪至标尺的水平距离。、视距：水准仪至标尺的水平距离。5 5、视线高程：后视高程、视线高程：后视高程+ +后视读数。后视读数。6 6、转折点：水准测量中起传递高程作用的中间点。、转折点：水准测量中起传递高程作用的中间点。7 7、水准点：水准测量的固定标志。、水准点：水准测量的固定标志。8 8、水准点高程：指标志点顶面的高程。、水准点高程：指标志点顶面的高程。9 9、水准路线：进行水准测量时所行走的路线。水准路线：进行水准测量时所行走的路线。9/21/20249/21/20242323中南大学测绘与国土信息工程系中南大学测绘与国土信息工程系1. 安置水准仪 打开三角架并使高打开三角架并使高打开三角架并使高打开三角架并使高度适中，拧紧脚架度适中，拧紧脚架度适中，拧紧脚架度适中，拧紧脚架伸缩螺旋；目估使伸缩螺旋；目估使伸缩螺旋；目估使伸缩螺旋；目估使架头大致水平并安架头大致水平并安架头大致水平并安架头大致水平并安置在测站上，检查置在测站上，检查置在测站上，检查置在测站上，检查架腿是否安置稳固。架腿是否安置稳固。架腿是否安置稳固。架腿是否安置稳固。打开仪器箱取出水打开仪器箱取出水打开仪器箱取出水打开仪器箱取出水准仪，用连接螺旋准仪，用连接螺旋准仪，用连接螺旋准仪，用连接螺旋把仪器固定在架头把仪器固定在架头把仪器固定在架头把仪器固定在架头上。上。上。上。2.2.4 水准仪的使用9/21/20249/21/20242424中南大学测绘与国土信息工程系中南大学测绘与国土信息工程系水准仪的使用水准仪的使用第第三三章章 水水准准测测量量2. 粗平粗平方法方法： 调整脚螺旋。调整脚螺旋。将圆将圆水准器气泡调居中，使水准器气泡调居中，使仪器竖轴大致铅垂，视仪器竖轴大致铅垂，视准轴粗略水平。准轴粗略水平。目的目的： 使圆水准气泡居中。使圆水准气泡居中。9/21/20249/21/20242525中南大学测绘与国土信息工程系中南大学测绘与国土信息工程系水准仪的使用水准仪的使用3. 瞄准瞄准视差视差：眼睛上下移动，眼睛上下移动，标尺成像与十字丝像标尺成像与十字丝像之间相对移动。之间相对移动。原因：原因：目标通过物镜之后的像没有与十字丝分划板重合目标通过物镜之后的像没有与十字丝分划板重合。消除方法：消除方法：旋转目镜调焦螺旋，使十字丝分划板清晰。旋转目镜调焦螺旋，使十字丝分划板清晰。旋转物镜调焦螺旋，使标尺像清晰。旋转物镜调焦螺旋，使标尺像清晰。(或者说反复对光或者说反复对光)。方法方法：目镜调焦：十字丝目镜调焦：十字丝清晰清晰粗瞄目标：拧紧止动螺旋粗瞄目标：拧紧止动螺旋物镜调焦：物像物镜调焦：物像清晰清晰精瞄目标：调微动螺旋精瞄目标：调微动螺旋9/21/20249/21/20242626中南大学测绘与国土信息工程系中南大学测绘与国土信息工程系望远镜对准天空望远镜对准天空( (或明亮背景或明亮背景) )旋转目镜调焦螺旋，使十字丝分划板清晰。旋转目镜调焦螺旋，使十字丝分划板清晰。9/21/20249/21/20242727中南大学测绘与国土信息工程系中南大学测绘与国土信息工程系望远镜对准标尺，旋转物镜调焦螺旋，使标尺像清晰。9/21/20249/21/20242828中南大学测绘与国土信息工程系中南大学测绘与国土信息工程系4. 精平精平水准仪的使用水准仪的使用第第三三章章 水水准准测测量量 读数读数之前之前应应用微倾螺旋调整用微倾螺旋调整水准管气泡符合，水准管气泡符合，使视线（即视准使视线（即视准轴）精确水平。轴）精确水平。若为若为自动安平水自动安平水准仪，此步骤可准仪，此步骤可以省略。以省略。注意：每次读数前注意：每次读数前必须使水准管符合必须使水准管符合 微倾微倾螺旋螺旋9/21/20249/21/20242929中南大学测绘与国土信息工程系中南大学测绘与国土信息工程系5 5 读数（精确整平之后）读数（精确整平之后）读数（精确整平之后）读数（精确整平之后） 十字丝横丝十字丝横丝十字丝横丝十字丝横丝（即中丝）在水准尺上读数。（即中丝）在水准尺上读数。（即中丝）在水准尺上读数。（即中丝）在水准尺上读数。 读数按读数按读数按读数按由小到大由小到大由小到大由小到大的方向（的方向（的方向（的方向（水准仪多为倒像望远镜，水准仪多为倒像望远镜，读数时应读数时应由上而下由上而下进行进行。），读出米、分米、厘米、并仔细），读出米、分米、厘米、并仔细），读出米、分米、厘米、并仔细），读出米、分米、厘米、并仔细估估估估读毫米读毫米读毫米读毫米数数数数( ( ( (先估读先估读先估读先估读mmmmmmmm、cmcmcmcm、dmdmdmdm、m)m)m)m)。 读数记录一般均不加小数点，读数记录一般均不加小数点，读数记录一般均不加小数点，读数记录一般均不加小数点，读记四位数读记四位数读记四位数读记四位数，以以以以mmmmmmmm为单位为单位为单位为单位。黑面读数黑面读数黑面读数黑面读数a=1274a=1274（mmmm）红面读数红面读数红面读数红面读数 b=5958b=5958（mmmm）水准仪的使用水准仪的使用水准仪的使用水准仪的使用9/21/20249/21/20243030中南大学测绘与国土信息工程系中南大学测绘与国土信息工程系9/21/20249/21/20243131中南大学测绘与国土信息工程系中南大学测绘与国土信息工程系9/21/20249/21/20243232中南大学测绘与国土信息工程系中南大学测绘与国土信息工程系9/21/20249/21/20243333中南大学测绘与国土信息工程系中南大学测绘与国土信息工程系9/21/20249/21/20243434中南大学测绘与国土信息工程系中南大学测绘与国土信息工程系9/21/20249/21/20243535中南大学测绘与国土信息工程系中南大学测绘与国土信息工程系9/21/20249/21/20243636中南大学测绘与国土信息工程系中南大学测绘与国土信息工程系 自动安平水准仪不需要水准管和微倾螺旋，只有一个圆自动安平水准仪不需要水准管和微倾螺旋，只有一个圆水准器，安置仪器时，只要使圆水准器的气泡居中后，借助水准器，安置仪器时，只要使圆水准器的气泡居中后，借助一种一种“补偿器补偿器”的特别装置，使视线自动处于水平状态。的特别装置，使视线自动处于水平状态。自动安平水准仪正面自动安平水准仪正面2.3 自动安平水准仪数字水准仪一、自动安平水准仪一、自动安平水准仪9/21/20249/21/20243737中南大学测绘与国土信息工程系中南大学测绘与国土信息工程系自动安平水准仪反面自动安平水准仪反面自动安平水准仪后面自动安平水准仪后面自动安平水准仪反面自动安平水准仪反面自动安平水准仪正面自动安平水准仪正面9/21/20249/21/20243838中南大学测绘与国土信息工程系中南大学测绘与国土信息工程系自自动安平水准安平水准仪安平的工作原理安平的工作原理9/21/20249/21/20243939中南大学测绘与国土信息工程系中南大学测绘与国土信息工程系水准仪的使用水准仪的使用第第三三章章 水水准准测测量量自动安平水准仪的使用自动安平水准仪的使用安置仪器安置仪器粗平粗平瞄准瞄准读数读数微倾水准仪的使用微倾水准仪的使用安置仪器安置仪器粗平粗平瞄准瞄准精平精平读数读数9/21/20249/21/20244040中南大学测绘与国土信息工程系中南大学测绘与国土信息工程系二、数字水准仪二、数字水准仪望远镜望远镜基座基座 脚螺旋脚螺旋自动安平补偿器自动安平补偿器 电子电子水准水准 仪仪调焦螺旋调焦螺旋制动、微动螺旋制动、微动螺旋调焦发送器：计算概略视距值；调焦发送器：计算概略视距值；补偿监视器：监测安平补偿器的工作状态补偿监视器：监测安平补偿器的工作状态分光镜：将由物镜计入的光分为可见光和红外光分光镜：将由物镜计入的光分为可见光和红外光行阵探测器：识别水准尺上的条码，进行读数行阵探测器：识别水准尺上的条码，进行读数（电子水准仪）（电子水准仪）9/21/20249/21/20244141中南大学测绘与国土信息工程系中南大学测绘与国土信息工程系二、数字水准仪二、数字水准仪9/21/20249/21/20244242中南大学测绘与国土信息工程系中南大学测绘与国土信息工程系下图为采用相关法的徕卡下图为采用相关法的徕卡NA3003数字水准仪的机械光学结构图数字水准仪的机械光学结构图9/21/20249/21/20244343中南大学测绘与国土信息工程系中南大学测绘与国土信息工程系2.4.1 2.4.1 2.4.1 2.4.1 水准点和水准路线水准点和水准路线水准点和水准路线水准点和水准路线 用水准测量方法测定的高程控制点称为水准点用水准测量方法测定的高程控制点称为水准点用水准测量方法测定的高程控制点称为水准点用水准测量方法测定的高程控制点称为水准点(Bench Mark)(Bench Mark)(Bench Mark)(Bench Mark)，简记简记简记简记为为为为BMBMBMBM。水准测量等级：一、二、三、四等与图根水准；一、二。水准测量等级：一、二、三、四等与图根水准；一、二。水准测量等级：一、二、三、四等与图根水准；一、二。水准测量等级：一、二、三、四等与图根水准；一、二等为精密水准测量，三四等为普通水准测量。水准测量通常是从水等为精密水准测量，三四等为普通水准测量。水准测量通常是从水等为精密水准测量，三四等为普通水准测量。水准测量通常是从水等为精密水准测量，三四等为普通水准测量。水准测量通常是从水准点引测其它点的高程。水准点有永久性和临时性两种。准点引测其它点的高程。水准点有永久性和临时性两种。准点引测其它点的高程。水准点有永久性和临时性两种。准点引测其它点的高程。水准点有永久性和临时性两种。 2.4水准测量的实施水准测量的实施9/21/20249/21/20244444中南大学测绘与国土信息工程系中南大学测绘与国土信息工程系水准路线的水准路线的水准路线的水准路线的形式形式形式形式有有有有： 1. 1. 闭合水准路线：闭合水准路线：闭合水准路线：闭合水准路线： 3. 3. 支水准路线：支水准路线：支水准路线：支水准路线： 2. 2. 附合水准路线：附合水准路线：附合水准路线：附合水准路线： 4. 4. 水准网：水准网：水准网：水准网： BMABMB123h1h2h3h4h1BMA123h2h3h3h2h1BMA1234569/21/20249/21/20244545中南大学测绘与国土信息工程系中南大学测绘与国土信息工程系一般要求：等外水准：等外水准：等外水准：等外水准：DS10DS10或或或或DS3+DS3+单面尺（图根可用双面）；单面尺（图根可用双面）；单面尺（图根可用双面）；单面尺（图根可用双面）；作业前应检验和校正；作业前应检验和校正；作业前应检验和校正；作业前应检验和校正；一般性测量，可单程观测，作基本控制或支水准一般性测量，可单程观测，作基本控制或支水准一般性测量，可单程观测，作基本控制或支水准一般性测量，可单程观测，作基本控制或支水准往返观测；往返观测；往返观测；往返观测；仪尺距：一般仪尺距：一般仪尺距：一般仪尺距：一般100m100m，最大可为，最大可为，最大可为，最大可为150m150m；闭、附合水准闭、附合水准闭、附合水准闭、附合水准=8km;=8km;水准网两结点间的路线水准网两结点间的路线水准网两结点间的路线水准网两结点间的路线=6km=6km； 支水准支水准支水准支水准=4km=4km。9/21/20249/21/20244646中南大学测绘与国土信息工程系中南大学测绘与国土信息工程系每站高差观测两次，以检核观测数据的正确性。1) 两次仪器高法两次不同仪器高度的水平视线(改变仪器高度应在10cm以上)测定相邻两点间的高差，图根水准测量两次高差之差应小于6mm，取其平均值作为最后结果。否则应重测。2.4.2、水准测量实施9/21/20249/21/20244747中南大学测绘与国土信息工程系中南大学测绘与国土信息工程系例：注意：为保证高程传递的准确性，在相邻测站的观测过程中，必须使转点保持稳定（高程不变）。ATP1TP2TP31011B1554144413241822087616041488HA=123.446mHB大大 地地 水水 准准 面面前进方向113416779/21/20249/21/20244848中南大学测绘与国土信息工程系中南大学测绘与国土信息工程系ATP1 ab1 1、安置仪器于、安置仪器于A A、TP1TP1大致中大致中间，立尺于间，立尺于A A、TP1TP1点（尺垫）点（尺垫）上；上；2 2、粗略整平；、粗略整平；3 3、瞄准后视尺、瞄准后视尺A A，精平、读，精平、读数数a a，记录，记录11341134；4 4、瞄准、瞄准TP1TP1前视尺，精平、前视尺，精平、读数读数b b，记录，记录1677m1677m；5 5、计算：、计算：h h1 1 = a = a b = 1.134-1.677=-0.543m b = 1.134-1.677=-0.543m6 6、仪器高度变化、仪器高度变化10cm10cm，同法测得，同法测得 a =1.011，b =1.554 h1=-0.543 h1= h1- h1=06mm7 7、计算高差的平均值：、计算高差的平均值： h1 = -0.543m。8 8、搬站：同法依次测出，数据记录如下表、搬站：同法依次测出，数据记录如下表 后后视视尺尺前前视视尺尺前进方向前进方向ab9/21/20249/21/20244949中南大学测绘与国土信息工程系中南大学测绘与国土信息工程系9/21/20249/21/20245050中南大学测绘与国土信息工程系中南大学测绘与国土信息工程系2) 双面尺法双面尺法 读取每一把水准尺的黑面和红面分划读数，读取每一把水准尺的黑面和红面分划读数，前、后视尺的黑面读数计算出一个高差，前、后视尺的黑面读数计算出一个高差，前后视尺的红面读数计算出另一个高差，前后视尺的红面读数计算出另一个高差，两次高差之差应小于两次高差之差应小于6mm6mm，否则应重测。否则应重测。 瞄准瞄准后视点后视点水准尺黑面分划水准尺黑面分划精平精平读数；读数； 瞄准瞄准后视点后视点水准尺红面分划水准尺红面分划精平精平读数；读数； 瞄准瞄准前视点前视点水准尺黑面分划水准尺黑面分划精平精平读数；读数； 瞄准瞄准前视点前视点水准尺红面分划水准尺红面分划精平精平读数。读数。上上述述观观测测顺顺序序简简称称为为“ “后后后后前前前前” ”或或“ “黑黑黑黑红红黑黑黑黑红红” ”。 9/21/20249/21/20245151中南大学测绘与国土信息工程系中南大学测绘与国土信息工程系9/21/20249/21/20245252中南大学测绘与国土信息工程系中南大学测绘与国土信息工程系2.4.3 成果处理 水准测量时，一般将已知水准点和待测水准点组成一条水准路线； 在水准测量的施测过程中，测站检核只能检核一个测站上是否存在错误或误差是否超限； 计算检核只能发现每页计算是否有误；对一条水准路线来讲必须进行成果检核。9/21/20249/21/20245353中南大学测绘与国土信息工程系中南大学测绘与国土信息工程系1 1、检核的主要内容、检核的主要内容闭合差：观测值与理论值的差值。闭合差：观测值与理论值的差值。 高差闭合差就是高差的观测值与理论值之差；高差闭合差就是高差的观测值与理论值之差； 用用f fh h表示，即表示，即 fh=h测 - h理限差：限差： 1 1）附合水准路线检核）附合水准路线检核 2 2）闭合水准路线检核）闭合水准路线检核 3）支水准路线检核）支水准路线检核限差的单位为限差的单位为mm.其中：其中： L水准路线的长度，单位km。 n水准路线的测站数要求：要求： fh fh允允9/21/20249/21/20245454中南大学测绘与国土信息工程系中南大学测绘与国土信息工程系2、闭合差闭合差f fh h的计算的计算 附和水准路线：附和水准路线： h测测=h1+h2+h3+ + hn h理理=H终终 H始始 fh = h测测 - h理理= h测测-（H终终 H始始） 闭合水准路线：闭合水准路线： h测测= h1+h2+h3+ + hn h理理= 0 fh = h测测 - h理理= h测测 支水准路线支水准路线： h测测= h往往+ h返返 h理理= 0 fh = h测测 - h理理= h往往+ h返返 9/21/20249/21/20245555中南大学测绘与国土信息工程系中南大学测绘与国土信息工程系水水准准测测量量的的内内业业处处理理步步骤骤3、分配高差闭合差并检验闭合差是否分配完全、分配高差闭合差并检验闭合差是否分配完全4、计算各未知高程点的高程、计算各未知高程点的高程高差闭合差按每一测段的测高差闭合差按每一测段的测站数或路线长成比例分配。站数或路线长成比例分配。由已知高程点开始，用改正后的由已知高程点开始，用改正后的高差逐点推算出各点的高程。高差逐点推算出各点的高程。判断判断f h f hf h f h容容 ？h hi i=h=hi+i+VVi i9/21/20249/21/20245656中南大学测绘与国土信息工程系中南大学测绘与国土信息工程系一、附合水准路线的内业计算 如图为一符合水准路线：A、B为已知水准点，HA =65.376m ， HB =68.623m点1、2、3 为待测水准点，各测段高差、测站数、距离见下图： AB123前进方向举例举例9/21/20249/21/20245757中南大学测绘与国土信息工程系中南大学测绘与国土信息工程系备注测段 点名 距离 km测站数实测高差 m改正数 m改正后的高差 m高程 m1234567891234A123B1.0 8 +1.5751.2 12 +2.0361.4 14 -1.7422.2 16 +1.4465.8 50 +3.315辅助计算-0.012-0.014-0.016-0.026-0.068+1.563+2.022-1.758+1.420 +3.24765.37666.93968.96167.20368.623附合水准测量成果计算表已知已知9/21/20249/21/20245858中南大学测绘与国土信息工程系中南大学测绘与国土信息工程系1、计算闭合差：2、检核：故其精度符合要求。9/21/20249/21/20245959中南大学测绘与国土信息工程系中南大学测绘与国土信息工程系3、计算改正数 分配原则：按与测段距离（或测站数）成正比，并反其符号改正到各相应的高差上，得改正后高差。按距离：按测站数：以第1测段为例，测段改正数为：检核：9/21/20249/21/20246060中南大学测绘与国土信息工程系中南大学测绘与国土信息工程系4、计算改正后高差检核：以第1测段为例，改正后的高差为：5、计算高程如：检核：否则说明高程计算有误。9/21/20249/21/20246161中南大学测绘与国土信息工程系中南大学测绘与国土信息工程系二、闭合水准路线成果计算二、闭合水准路线成果计算 1、计算闭合差：、计算闭合差： 2、检核：、检核： 3、计算高差改正数：、计算高差改正数： 闭合水准路线的计算与附合水准路线基本相同。闭合水准路线的计算与附合水准路线基本相同。 4、计算改正后高差： 5、计算各测点高程：9/21/20249/21/20246262中南大学测绘与国土信息工程系中南大学测绘与国土信息工程系三、支水准路线成果计算三、支水准路线成果计算11、计算闭合差：、计算闭合差：2、检核：、检核：，故精度符合要求。3 3、计算高差（、计算高差（取往、返测绝对值的平均值，其取往、返测绝对值的平均值，其符号与往测相同）符号与往测相同）4、计算高程、计算高程H1=186.785-1.386=185.399m(HA=186.785m)An = 16站站9/21/20249/21/20246363中南大学测绘与国土信息工程系中南大学测绘与国土信息工程系误差来源： 仪器误差仪器误差 + + 观测误差观测误差 + + 外界条件外界条件的影响的影响 一、仪器误差 1、仪器校正后的残余误差、仪器校正后的残余误差主要是主要是i角误差角误差。 （前后视距相等前后视距相等可消除） 3.5 水准测量的误差及消减方法水准测量的误差及消减方法2、水准尺误差、水准尺误差 包括刻划不准、尺长变化（或零点差）、包括刻划不准、尺长变化（或零点差）、 尺身弯曲等误差。（作业前必须检验，尺身弯曲等误差。（作业前必须检验，前后视尺交替使前后视尺交替使用、测站数为偶数用、测站数为偶数可减弱或消除）可减弱或消除）9/21/20249/21/20246464中南大学测绘与国土信息工程系中南大学测绘与国土信息工程系仪仪器器误误差差仪器残余误差仪器残余误差主要表现为水准管轴与视准轴不平行。此误差常称为主要表现为水准管轴与视准轴不平行。此误差常称为i角误差。角误差。abababABii存在存在i角误差时，角误差时，只有前后视距相等时，只有前后视距相等时，a=b，i角对高差的影响为零。角对高差的影响为零。9/21/20249/21/20246565中南大学测绘与国土信息工程系中南大学测绘与国土信息工程系二、观测误差二、观测误差 1、视差、视差（仔细调焦仔细调焦可消除）可消除） 2、读数误差（、读数误差（减小视线长度、读数认真果断减小视线长度、读数认真果断） 3、水准器泡居中误差（、水准器泡居中误差（符合后立即读数符合后立即读数） 4、水准尺倾斜的影响（、水准尺倾斜的影响（认真扶尺、气泡居中认真扶尺、气泡居中）三、外界条件的影响 1、仪器下沉（、仪器下沉（踩紧脚架、减少观测时间踩紧脚架、减少观测时间） 2、尺垫下沉（、尺垫下沉（尺垫踩实、往返测取中数尺垫踩实、往返测取中数） 3、地球曲率和大气折光（、地球曲率和大气折光（前后视距相等前后视距相等可消除）可消除） 4、大气温度和风力（、大气温度和风力（打伞遮阳、选择好的天气打伞遮阳、选择好的天气）水水 准准 尺尺 倾倾斜斜时时，标标尺尺的的读读数数怎怎样样变变化化？9/21/20249/21/20246666中南大学测绘与国土信息工程系中南大学测绘与国土信息工程系外外界界环环境境误误差差仪器下沉和尺垫下沉仪器下沉和尺垫下沉实际测量时，应尽量将脚架、尺垫踩实。实际测量时，应尽量将脚架、尺垫踩实。a黑a红b黑b红后尺前尺123所以采用“后、前、前、后后、前、前、后”，或称“黑、黑、红、红黑、黑、红、红”的观测程序可以消除或减弱。当当仪器下沉，可使观测视线降低，则：仪器下沉，可使观测视线降低，则：当尺垫下沉时，下一站的后视读数增大，造成高程传递当尺垫下沉时，下一站的后视读数增大，造成高程传递误差，难以消除。误差，难以消除。9/21/20249/21/20246767中南大学测绘与国土信息工程系中南大学测绘与国土信息工程系 本章作业：本章作业：教材后所有的思考题和习题实验一：实验一：水准仪的认识及使用水准仪的认识及使用 了解水准仪的结构及各部件的作用，掌握S3型水准仪的读数方法及水准测量方法。 9/21/20249/21/20246868中南大学测绘与国土信息工程系中南大学测绘与国土信息工程系一、实验目的与要求一、实验目的与要求1了解DS3微倾式水准仪的基本构造、各部件及调节螺旋的名称和作用，熟悉其使用方法。2掌握DS3水准仪的安置、瞄准、精平和读数方法。3练习普通水准测量一测站的观测、记录与计算方法。9/21/20249/21/20246969中南大学测绘与国土信息工程系中南大学测绘与国土信息工程系二、实验内容二、实验内容 1 1、认识水准仪各个部件，熟悉各个螺旋的作用，、认识水准仪各个部件，熟悉各个螺旋的作用，掌握水准仪的操作使用方法。掌握水准仪的操作使用方法。2 2、用、用DS3DS3水准仪测量地面二点之间的高差。水准仪测量地面二点之间的高差。9/21/20249/21/20247070中南大学测绘与国土信息工程系中南大学测绘与国土信息工程系三、三、 DS3DS3微倾式水准仪微倾式水准仪构造构造制动螺旋制动螺旋微倾螺旋微倾螺旋水平微动螺旋水平微动螺旋物镜调焦螺旋物镜调焦螺旋目镜调焦螺旋目镜调焦螺旋脚螺旋脚螺旋圆水准器圆水准器管水准器管水准器气泡观测窗气泡观测窗9/21/20249/21/20247171中南大学测绘与国土信息工程系中南大学测绘与国土信息工程系 d)水准仪配套工具双面水准尺铟钢条码尺尺垫脚架9/21/20249/21/20247272中南大学测绘与国土信息工程系中南大学测绘与国土信息工程系四、水准仪的使用粗平粗平旋转水准仪基座上的三个脚螺旋使圆水准器气泡居中。旋转水准仪基座上的三个脚螺旋使圆水准器气泡居中。旋转水准仪基座上的三个脚螺旋使圆水准器气泡居中。旋转水准仪基座上的三个脚螺旋使圆水准器气泡居中。在整平过程中，旋转脚螺旋方向与圆水准气泡移动方向的在整平过程中，旋转脚螺旋方向与圆水准气泡移动方向的在整平过程中，旋转脚螺旋方向与圆水准气泡移动方向的在整平过程中，旋转脚螺旋方向与圆水准气泡移动方向的规律是：用左手旋转脚螺旋，则气泡移动方向和左手大拇规律是：用左手旋转脚螺旋，则气泡移动方向和左手大拇规律是：用左手旋转脚螺旋，则气泡移动方向和左手大拇规律是：用左手旋转脚螺旋，则气泡移动方向和左手大拇指移动方向一致（俗称左手法则）；用右手旋转脚螺旋，指移动方向一致（俗称左手法则）；用右手旋转脚螺旋，指移动方向一致（俗称左手法则）；用右手旋转脚螺旋，指移动方向一致（俗称左手法则）；用右手旋转脚螺旋，则气泡移动方向和右手食指移动方向一致。如图则气泡移动方向和右手食指移动方向一致。如图则气泡移动方向和右手食指移动方向一致。如图则气泡移动方向和右手食指移动方向一致。如图1-11-1所示。所示。所示。所示。 9/21/20249/21/20247373中南大学测绘与国土信息工程系中南大学测绘与国土信息工程系图1-19/21/20249/21/20247474中南大学测绘与国土信息工程系中南大学测绘与国土信息工程系瞄准水准尺将望远镜对向一明亮背景，转动望远镜目镜调焦螺旋，使将望远镜对向一明亮背景，转动望远镜目镜调焦螺旋，使将望远镜对向一明亮背景，转动望远镜目镜调焦螺旋，使将望远镜对向一明亮背景，转动望远镜目镜调焦螺旋，使望远镜内的十字丝影像非常清晰。望远镜内的十字丝影像非常清晰。望远镜内的十字丝影像非常清晰。望远镜内的十字丝影像非常清晰。转动望远镜，用望远镜上的粗瞄器瞄准水准尺，然后旋紧转动望远镜，用望远镜上的粗瞄器瞄准水准尺，然后旋紧转动望远镜，用望远镜上的粗瞄器瞄准水准尺，然后旋紧转动望远镜，用望远镜上的粗瞄器瞄准水准尺，然后旋紧制动螺旋。从望远镜中观测目标，旋转望远镜物镜调焦螺制动螺旋。从望远镜中观测目标，旋转望远镜物镜调焦螺制动螺旋。从望远镜中观测目标，旋转望远镜物镜调焦螺制动螺旋。从望远镜中观测目标，旋转望远镜物镜调焦螺旋，使水准尺的成像清晰。旋，使水准尺的成像清晰。旋，使水准尺的成像清晰。旋，使水准尺的成像清晰。旋转水平微动螺旋，使十字丝纵丝位于水准尺中心线上或旋转水平微动螺旋，使十字丝纵丝位于水准尺中心线上或旋转水平微动螺旋，使十字丝纵丝位于水准尺中心线上或旋转水平微动螺旋，使十字丝纵丝位于水准尺中心线上或水准尺的一侧。水准尺的一侧。水准尺的一侧。水准尺的一侧。观测员眼睛在目镜端上下移动，观察水准尺影像是否与十观测员眼睛在目镜端上下移动，观察水准尺影像是否与十观测员眼睛在目镜端上下移动，观察水准尺影像是否与十观测员眼睛在目镜端上下移动，观察水准尺影像是否与十字丝有相对移动。若有，则说明存在视差，反复仔细调节字丝有相对移动。若有，则说明存在视差，反复仔细调节字丝有相对移动。若有，则说明存在视差，反复仔细调节字丝有相对移动。若有，则说明存在视差，反复仔细调节目镜和物镜对光螺旋，直到水准尺影像与十字丝无相对移目镜和物镜对光螺旋，直到水准尺影像与十字丝无相对移目镜和物镜对光螺旋，直到水准尺影像与十字丝无相对移目镜和物镜对光螺旋，直到水准尺影像与十字丝无相对移动为止。动为止。动为止。动为止。 9/21/20249/21/20247575中南大学测绘与国土信息工程系中南大学测绘与国土信息工程系精平从气泡观察窗内观察水准管气泡，旋转微倾螺旋，从气泡观察窗内观察水准管气泡，旋转微倾螺旋，从气泡观察窗内观察水准管气泡，旋转微倾螺旋，从气泡观察窗内观察水准管气泡，旋转微倾螺旋，使气泡两端影像严密吻合（即气泡居中）使气泡两端影像严密吻合（即气泡居中）使气泡两端影像严密吻合（即气泡居中）使气泡两端影像严密吻合（即气泡居中）注意转动微倾螺旋要徐徐而进，不宜太快；微倾注意转动微倾螺旋要徐徐而进，不宜太快；微倾注意转动微倾螺旋要徐徐而进，不宜太快；微倾注意转动微倾螺旋要徐徐而进，不宜太快；微倾螺旋转动方向与符合水准器气泡左侧影像移动方螺旋转动方向与符合水准器气泡左侧影像移动方螺旋转动方向与符合水准器气泡左侧影像移动方螺旋转动方向与符合水准器气泡左侧影像移动方向一致。向一致。向一致。向一致。 9/21/20249/21/20247676中南大学测绘与国土信息工程系中南大学测绘与国土信息工程系读数仪器精平后，应立即用十字丝的中丝在水准尺上仪器精平后，应立即用十字丝的中丝在水准尺上仪器精平后，应立即用十字丝的中丝在水准尺上仪器精平后，应立即用十字丝的中丝在水准尺上读数。读数。读数。读数。读数一般应为四位数，即米、分米、厘米和毫米；读数一般应为四位数，即米、分米、厘米和毫米；读数一般应为四位数，即米、分米、厘米和毫米；读数一般应为四位数，即米、分米、厘米和毫米；读数后应立即查看水准管气泡两端影像是否仍然读数后应立即查看水准管气泡两端影像是否仍然读数后应立即查看水准管气泡两端影像是否仍然读数后应立即查看水准管气泡两端影像是否仍然吻合，若仍吻合，则读数有效，否则应重新使水吻合，若仍吻合，则读数有效，否则应重新使水吻合，若仍吻合，则读数有效，否则应重新使水吻合，若仍吻合，则读数有效，否则应重新使水准管气泡两端影像吻合后再读数。准管气泡两端影像吻合后再读数。准管气泡两端影像吻合后再读数。准管气泡两端影像吻合后再读数。9/21/20249/21/20247777中南大学测绘与国土信息工程系中南大学测绘与国土信息工程系十字丝与水准尺成像图（中丝读数为1.612米，毫米级为估读数）上丝上丝中丝中丝下丝下丝9/21/20249/21/20247878中南大学测绘与国土信息工程系中南大学测绘与国土信息工程系9/21/20249/21/20247979中南大学测绘与国土信息工程系中南大学测绘与国土信息工程系