第2章水準測量

1、萬萬 方方 科科 技技 學(xué)學(xué) 院院 地地 質(zhì)質(zhì) 與與 交交 通通 工工 程程 系系1測測 量量 學(xué)學(xué)地質(zhì)與交通工程系 程光亮 萬萬 方方 科科 技技 學(xué)學(xué) 院院 地地 質(zhì)質(zhì) 與與 交交 通通 工工 程程 系系2一、高程的概念一、高程的概念二、高程測量方法二、高程測量方法三、地面點的高程及高程基準三、地面點的高程及高程基準四、水準測量等級四、水準測量等級萬萬 方方 科科 技技 學(xué)學(xué) 院院 地地 質(zhì)質(zhì) 與與 交交 通通 工工 程程 系系3第二章第二章 水準測水準測量量第二章第二章 水準測量水準測量高程測量概述水準測量原理水準尺和水準儀水準測量的方法與成果整理水準儀軸線的檢驗與校正精密水準儀和電子水

2、準儀 水準測量的誤差分析學(xué)習(xí)要點萬萬 方方 科科 技技 學(xué)學(xué) 院院 地地 質(zhì)質(zhì) 與與 交交 通通 工工 程程 系系4高程高程 地面點沿鉛垂線到大地水準面的距離。地面點沿鉛垂線到大地水準面的距離。萬萬 方方 科科 技技 學(xué)學(xué) 院院 地地 質(zhì)質(zhì) 與與 交交 通通 工工 程程 系系5在山啞口處建了座石屋，屋內(nèi)有在山啞口處建了座石屋，屋內(nèi)有中華人民共和國水準原點。中華人民共和國水準原點?！霸c原點”在屋內(nèi)深井中，里面有一個價值不在屋內(nèi)深井中，里面有一個價值不菲的拳頭大小、渾圓的黃瑪瑙，瑪菲的拳頭大小、渾圓的黃瑪瑙，瑪瑙上一個紅色小點，瑙上一個紅色小點， 19851985年重新觀測高程基準年重新觀測高程

3、基準面和水準原點為：面和水準原點為：72.260m ，稱為，稱為“19851985國家高程系統(tǒng)國家高程系統(tǒng)”萬萬 方方 科科 技技 學(xué)學(xué) 院院 地地 質(zhì)質(zhì) 與與 交交 通通 工工 程程 系系6高程測量高程測量測定地面點高程的工作1 1、水準測量、水準測量用水準儀進行高程測量的工作。是高程測量的主要方法 使用儀器：水準儀水準儀 水準儀的主要功能是能指出一條水平視線水準儀的主要功能是能指出一條水平視線。三角高程測量、氣壓高程測量、氣壓高程測量、 GPS高程測量等。（一）概念：（一）概念：萬萬 方方 科科 技技 學(xué)學(xué) 院院 地地 質(zhì)質(zhì) 與與 交交 通通 工工 程程 系系7三、地面點的高程三、地面點的

4、高程777大地水準面假定高程起算面平均海水 面驗潮站A點鉛垂線B點鉛垂線ABHHHHAABBA BhA點水準面B點水準面 : : 建筑物某一部位相對于基準面建筑物某一部位相對于基準面( (標高的零點標高的零點) )的豎向高度的豎向高度，是豎向定位的依據(jù)。，是豎向定位的依據(jù)。 萬萬 方方 科科 技技 學(xué)學(xué) 院院 地地 質(zhì)質(zhì) 與與 交交 通通 工工 程程 系系8 分一、二、三、四等（按精度要求、控制范圍）分一、二、三、四等（按精度要求、控制范圍）一等水準測量水準測量:僅在國家等級中存在作為國家的高程僅在國家等級中存在作為國家的高程控制控制, ,建立統(tǒng)一的高程基準建立統(tǒng)一的高程基準; ;科學(xué)研究科學(xué)

5、研究( (地殼形變、地面沉地殼形變、地面沉降、精密測量）降、精密測量）二等水準測量水準測量: :作為大城市的高程控制；地面沉降；精密工程測量作為大城市的高程控制；地面沉降；精密工程測量三、四等三、四等水準測量水準測量: :作為小地區(qū)的高程控制；普通工程測量作為小地區(qū)的高程控制；普通工程測量另外還有另外還有圖根水準和工程水準圖根水準和工程水準萬萬 方方 科科 技技 學(xué)學(xué) 院院 地地 質(zhì)質(zhì) 與與 交交 通通 工工 程程 系系9 三、水準測量和水準路線三、水準測量和水準路線萬萬 方方 科科 技技 學(xué)學(xué) 院院 地地 質(zhì)質(zhì) 與與 交交 通通 工工 程程 系系10 ：利用水準儀提供的一條水平線，對豎立在兩

6、個地面點上的水準尺上分別進行瞄準和讀數(shù)，推算出測量A，B兩點間的高差h，再根據(jù)已知點的高程，求的未知點的高程.ABhab： 在A，B上豎立標尺， 用水準儀指示一條水平視線 該視線在兩尺上截得讀數(shù)a和b 則A、B的高差： 萬萬 方方 科科 技技 學(xué)學(xué) 院院 地地 質(zhì)質(zhì) 與與 交交 通通 工工 程程 系系11 設(shè)水準測量是由設(shè)水準測量是由AB的方向前進，則的方向前進，則A點稱為點稱為后后視點視點，B點稱為點稱為前視點前視點，a及及b分別為分別為后視讀數(shù)后視讀數(shù)和和前視前視讀數(shù)讀數(shù)，兩點間的，兩點間的高差高差就等就等于后視讀數(shù)減去前視讀數(shù)。于后視讀數(shù)減去前視讀數(shù)。如果如果B點高于點高于A點，則高差點

7、，則高差為正，反之，高差為負。為正，反之，高差為負。大地水準面大地水準面 hABA BHAHB=HA+hAB水平視線水平視線水水準準尺尺水水準準尺尺ab前進方向前進方向萬萬 方方 科科 技技 學(xué)學(xué) 院院 地地 質(zhì)質(zhì) 與與 交交 通通 工工 程程 系系12 ( (一一) ) 由高差計算高程由高差計算高程 B點（未知點）的高程等于點（未知點）的高程等于A點（已知點）的高程加上兩點間的點（已知點）的高程加上兩點間的高差，即高差，即: ( (二二) ) 由視線高程計算高程由視線高程計算高程 由上頁圖可知，由上頁圖可知，A點高程加后點高程加后視讀數(shù)等于儀器視線的高程，設(shè)視視讀數(shù)等于儀器視線的高程，設(shè)視線

8、高程為線高程為Hi，即，即: 則則B點高程等于視線高程減去點高程等于視線高程減去前視讀數(shù)，即前視讀數(shù)，即:()BAABAHHhHa biAHHa()BiAHHbHab萬萬 方方 科科 技技 學(xué)學(xué) 院院 地地 質(zhì)質(zhì) 與與 交交 通通 工工 程程 系系13 望遠鏡視準軸望遠鏡視準軸（俗稱視線），用于觀察尺子，讀取讀數(shù) 水準管軸水準管軸，水準管是水平狀態(tài)指示器。用于把其軸置平 儀器要求這兩個軸平行。從而可以借助水準器把視線置平萬萬 方方 科科 技技 學(xué)學(xué) 院院 地地 質(zhì)質(zhì) 與與 交交 通通 工工 程程 系系14()aaabbb()abaabb當?shù)貏萜骄彆r，儀器居中，有DA=DB，必然有aabb中間法

9、中間法ABabhaba bh 考慮水準面彎曲，見下圖，有2222ABABDDaabbRRABhab萬萬 方方 科科 技技 學(xué)學(xué) 院院 地地 質(zhì)質(zhì) 與與 交交 通通 工工 程程 系系15 兩點間距離較長或高差較大時，在兩點間設(shè)若干轉(zhuǎn)點轉(zhuǎn)點，分段測量高差，取各分段高差的總和。hAB 三、水準測量和水準路線三、水準測量和水準路線1231122331()()()()()ABnnnniiihhhhhababababab 萬萬 方方 科科 技技 學(xué)學(xué) 院院 地地 質(zhì)質(zhì) 與與 交交 通通 工工 程程 系系16萬萬 方方 科科 技技 學(xué)學(xué) 院院 地地 質(zhì)質(zhì) 與與 交交 通通 工工 程程 系系17尺子為一對，有

10、尺子為一對，有2m2m，4m4m兩種，每根尺兩種，每根尺 子有一個圓水準器。雙面子有一個圓水準器。雙面( (黑、紅黑、紅) )水水 準尺，準尺，尺面分劃為尺面分劃為1cm1cm，分別用黑白分別用黑白 分劃相間分劃相間，每，每10cm10cm處（處（E E字形刻劃字形刻劃的的 尖端）注有阿拉伯數(shù)字。尖端）注有阿拉伯數(shù)字。黑面都是從黑面都是從 零刻劃，但紅面尺底讀數(shù)零刻劃，但紅面尺底讀數(shù)4687mm4687mm、4747 87mm 87mm（零點差），以便檢核用，用于（零點差），以便檢核用，用于 三等以下水準路線測量。三等以下水準路線測量?？缮炜s，伸足為可伸縮，伸足為3 3米、米、5 5米，米，

11、精度差，用于一般工程測量。精度差，用于一般工程測量。轉(zhuǎn)點立尺，轉(zhuǎn)點立尺，以防尺子下沉，以防尺子下沉，傳遞高程傳遞高程。萬萬 方方 科科 技技 學(xué)學(xué) 院院 地地 質(zhì)質(zhì) 與與 交交 通通 工工 程程 系系18（一）水準儀的等級和用途（一）水準儀的等級和用途 水準儀分為水準氣泡式和自動安平式兩種。按精度分為DS05 DS1 DS3 DS10型號，“DS”表示大地水準。下標：毫米數(shù)，表示表示1 1公里往、返測量的高差平均值的中誤差公里往、返測量的高差平均值的中誤差( (由于由于儀器引起的儀器引起的) )；“DSZ”表示自動安平水準儀。萬萬 方方 科科 技技 學(xué)學(xué) 院院 地地 質(zhì)質(zhì) 與與 交交 通通 工

12、工 程程 系系191 1、望遠鏡、望遠鏡(telescope)(telescope)A.A.物鏡物鏡 B.B.目鏡目鏡 C.C.十字絲（上、中、下絲）三個部分組成。十字絲（上、中、下絲）三個部分組成。（二）水準儀(level)構(gòu)成構(gòu)成望遠鏡、水準器、基座和三腳支架。望遠鏡、水準器、基座和三腳支架。物鏡調(diào)焦螺旋水準管觀察窗萬萬 方方 科科 技技 學(xué)學(xué) 院院 地地 質(zhì)質(zhì) 與與 交交 通通 工工 程程 系系20u圓水準器圓水準器(circular bubble) ：用于整平。用于整平。u水準管水準管(bubble tube) ： 用于精平。用于精平。特性：氣泡始終向高處移特性：氣泡始終向高處移動。動

13、。3、基座、基座(tribrach)4、三腳支架、三腳支架 （tripld ）2、水準器、水準器(bubble)基座基座三腳支架三腳支架水準管水準管圓水準器圓水準器萬萬 方方 科科 技技 學(xué)學(xué) 院院 地地 質(zhì)質(zhì) 與與 交交 通通 工工 程程 系系21 測量望遠鏡是用來瞄準遠方目標和讀數(shù)的，主要作用是使目標成像清晰、擴大視角，以精確照準目標。由物鏡、物鏡調(diào)焦螺旋、物鏡調(diào)焦透鏡、十字絲分劃板、目鏡和目鏡調(diào)焦螺旋等構(gòu)成。 萬萬 方方 科科 技技 學(xué)學(xué) 院院 地地 質(zhì)質(zhì) 與與 交交 通通 工工 程程 系系22：目標通過物鏡及調(diào)焦凹透鏡的作用，在十字絲面上形成一個倒立的小實像，再經(jīng)過目鏡的放大作用，使目

14、標的像和十字絲同時放大成虛像。V萬萬 方方 科科 技技 學(xué)學(xué) 院院 地地 質(zhì)質(zhì) 與與 交交 通通 工工 程程 系系23 一般的望遠鏡只需望遠，不需瞄準。所以有物鏡、目鏡（加調(diào)焦鏡）即可。 測量望遠鏡要能瞄準。所以還要有十字絲所以還要有十字絲。目標的象與十字絲重合即瞄準。萬萬 方方 科科 技技 學(xué)學(xué) 院院 地地 質(zhì)質(zhì) 與與 交交 通通 工工 程程 系系241.視準軸：十字絲分劃中心與物鏡光心的連線。2.物鏡：移動調(diào)焦鏡稱為物鏡調(diào)焦物鏡調(diào)焦。作用是把目標成象（拉近）。3.十字絲：固定不動，為了讓儀器適用于不同視力的人，調(diào)焦鏡的作用：使遠近不同的目標都能成象于十字絲面上。4. 目鏡：目鏡可以前后調(diào)節(jié)

15、，稱為目鏡調(diào)焦目鏡調(diào)焦。作用是把十字絲 （和目標象）放大。測量望遠鏡的構(gòu)成測量望遠鏡的構(gòu)成上絲下絲豎絲橫絲望遠鏡的十字絲萬萬 方方 科科 技技 學(xué)學(xué) 院院 地地 質(zhì)質(zhì) 與與 交交 通通 工工 程程 系系25 如果望遠鏡內(nèi)目標像與十字絲分劃板未重合，也就是目標象沒有落在十字絲面上。當觀測員的眼睛上下左右移動時，會感到目標象與十字絲之間有。這種現(xiàn)象稱為。視差影響瞄準的精度。物鏡調(diào)焦能。 消除視差的步驟消除視差的步驟： 目鏡調(diào)焦，使十字絲最清晰；物鏡調(diào)焦，使目標像最清晰，上下左右移動眼睛，直至沒有目標象與十字絲之間有相對移動。測量視差：測量視差：萬萬 方方 科科 技技 學(xué)學(xué) 院院 地地 質(zhì)質(zhì) 與與

16、交交 通通 工工 程程 系系26水準器水準器圓水準器圓水準器管水準器管水準器 水準器分和兩種： .：玻璃容器，其縱剖面上內(nèi)側(cè)呈圓弧形?？虅澗€對稱中點處的切線就是水準管軸。“氣泡居中”即水準管軸水平。：玻璃容器，上面有同心圓的刻劃。上蓋的內(nèi)表面是圓球形，同心圓圓心處的曲率半徑就是圓水準器的軸?！皻馀菥又小奔此疁势鞯妮S垂直。管水準器圓水準器軸萬萬 方方 科科 技技 學(xué)學(xué) 院院 地地 質(zhì)質(zhì) 與與 交交 通通 工工 程程 系系27把水準氣泡兩端成像在一起便于觀察。若直接用肉眼觀察則 因為玻璃有厚度，斜視時會產(chǎn)生視差 要同時觀察氣泡的兩端才能判斷氣泡是否居中用觀察，可以避免上述缺點。判斷“氣泡居中”的精

17、度約可提高一倍。萬萬 方方 科科 技技 學(xué)學(xué) 院院 地地 質(zhì)質(zhì) 與與 交交 通通 工工 程程 系系28 水準管的分劃值水準管的分劃值 管子內(nèi)壁光滑，液體（乙醚或酒精）與內(nèi)壁的附著力小，則氣泡（加熱封閉式揮發(fā)蒸汽）對傾斜反映的靈敏度高 曲率半徑大，格值小則精度高 氣泡長，兩端清晰，讀數(shù)誤差小則精度高格值格值是相鄰分劃線之間的弧所對的圓心角。設(shè)弧長為2毫米，曲率半徑為R毫米，則格值 通常 秒2R60,30, 20,10（1 1）圓水準器）圓水準器 靈敏度靈敏度 8 8/2mm /2mm 用于儀器粗平用于儀器粗平 （2 2）管水準器）管水準器 靈敏度靈敏度2020/2mm /2mm 用于儀器精平用于

18、儀器精平一般角值602mm-2/2mm 萬萬 方方 科科 技技 學(xué)學(xué) 院院 地地 質(zhì)質(zhì) 與與 交交 通通 工工 程程 系系29操作程序：安置操作程序：安置粗平粗平瞄準瞄準精平精平讀數(shù)讀數(shù) 將三腳架伸縮使腳架與下將三腳架伸縮使腳架與下巴頦平齊，制動螺旋；將三腳巴頦平齊，制動螺旋；將三腳等距分開成大致等邊三角形，等距分開成大致等邊三角形，踩實腳尖，使支架頂端胸脯，踩實腳尖，使支架頂端胸脯，安置儀器，用連接螺旋把儀器安置儀器，用連接螺旋把儀器固定在三腳架上，擰緊制動螺固定在三腳架上，擰緊制動螺旋。旋。下巴頦平齊胸脯平齊萬萬 方方 科科 技技 學(xué)學(xué) 院院 地地 質(zhì)質(zhì) 與與 交交 通通 工工 程程 系系

19、30圓水準管腳螺旋 用連接螺旋把儀器固定在三腳架上，固定兩個腳架，動第三個腳架，使三腳架架頭大致水平;轉(zhuǎn)動腳使螺旋圓水準器的氣泡居中萬萬 方方 科科 技技 學(xué)學(xué) 院院 地地 質(zhì)質(zhì) 與與 交交 通通 工工 程程 系系311、粗平方法、粗平方法： 對向轉(zhuǎn)動腳螺旋對向轉(zhuǎn)動腳螺旋1、2使使氣泡移至氣泡移至1、2方向中間方向中間轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)動腳螺旋動腳螺旋3，使氣泡居中。，使氣泡居中。 a a123b b312c c3122 2、粗平規(guī)律：、粗平規(guī)律： 氣泡移動方向與左手大氣泡移動方向與左手大拇指運動的方向一致。拇指運動的方向一致。腳螺旋圓水準管萬萬 方方 科科 技技 學(xué)學(xué) 院院 地地 質(zhì)質(zhì) 與與 交交 通通

20、工工 程程 系系32（1）調(diào)節(jié)目鏡：）調(diào)節(jié)目鏡：照準明亮的物體照準明亮的物體（如白墻）調(diào)節(jié)目鏡使之適合自（如白墻）調(diào)節(jié)目鏡使之適合自己的視力（己的視力（十字絲最清晰十字絲最清晰）；）；（2）粗瞄準：）粗瞄準：轉(zhuǎn)動儀器，利用望遠轉(zhuǎn)動儀器，利用望遠鏡外殼上的準星瞄準目標；鏡外殼上的準星瞄準目標； （3）精確瞄準：）精確瞄準：轉(zhuǎn)動調(diào)焦螺旋使目轉(zhuǎn)動調(diào)焦螺旋使目標象清晰，檢查有無標象清晰，檢查有無“視差視差”（消除視差消除視差）。）。 用微動螺旋慢慢轉(zhuǎn)動望遠鏡，用微動螺旋慢慢轉(zhuǎn)動望遠鏡，直至精確瞄準目標為止（直至精確瞄準目標為止（十字絲十字絲的縱絲靠近水準尺的縱絲靠近水準尺）萬萬 方方 科科 技技 學(xué)學(xué)

21、 院院 地地 質(zhì)質(zhì) 與與 交交 通通 工工 程程 系系33萬萬 方方 科科 技技 學(xué)學(xué) 院院 地地 質(zhì)質(zhì) 與與 交交 通通 工工 程程 系系34 1 1方法：方法：米、分米看尺面上米、分米看尺面上的注記，厘米數(shù)尺面上的的注記，厘米數(shù)尺面上的格數(shù)，毫米估讀。格數(shù)，毫米估讀。2 2規(guī)律：規(guī)律：讀數(shù)在尺面上由小讀數(shù)在尺面上由小到大的方向讀。故儀器若到大的方向讀。故儀器若成倒像的，從上往下讀；成倒像的，從上往下讀；若成正像，即從下往上讀。若成正像，即從下往上讀。 讀數(shù)：讀數(shù)：1572萬萬 方方 科科 技技 學(xué)學(xué) 院院 地地 質(zhì)質(zhì) 與與 交交 通通 工工 程程 系系35 bc a c b a072507

22、256252625215381538萬萬 方方 科科 技技 學(xué)學(xué) 院院 地地 質(zhì)質(zhì) 與與 交交 通通 工工 程程 系系36（一）自動安平水準儀的特點（一）自動安平水準儀的特點1、沒有水準管和微傾螺旋；望遠鏡和支架連成一體；2、測量時，只需根據(jù)圓水準器粗平，盡管望遠鏡的視準軸還有微小傾斜，但可以借助于補償裝置使十字絲讀出相當于視準軸水平時的水準尺讀數(shù)；3、操作快速、簡單、方便，但是容易出錯。萬萬 方方 科科 技技 學(xué)學(xué) 院院 地地 質(zhì)質(zhì) 與與 交交 通通 工工 程程 系系37 兩個直角棱鏡是補償器的擺動部分。鏡筒傾斜時水平光線與其豎平面不正交，從而使光線在棱鏡系統(tǒng)中產(chǎn)生折射，最后把水平光線導(dǎo)至十

23、字絲中心。fd補償器應(yīng)該滿足條件：（二）（二）自動安平水準儀基本原理萬萬 方方 科科 技技 學(xué)學(xué) 院院 地地 質(zhì)質(zhì) 與與 交交 通通 工工 程程 系系38萬萬 方方 科科 技技 學(xué)學(xué) 院院 地地 質(zhì)質(zhì) 與與 交交 通通 工工 程程 系系39Koni007自動安平自動安平水準儀水準儀德國蔡司Zeiss Koni007自動安平水準儀萬萬 方方 科科 技技 學(xué)學(xué) 院院 地地 質(zhì)質(zhì) 與與 交交 通通 工工 程程 系系40 一、水準點和水準路線（一）水準點 通過水準測量方法獲得其高程的高程控制點，通過水準測量方法獲得其高程的高程控制點，埋設(shè)在永久、固定的地點稱為水準點，一般用稱為水準點，一般用BMBM表

24、示。表示。 有永久性和臨時性兩種有永久性和臨時性兩種。萬萬 方方 科科 技技 學(xué)學(xué) 院院 地地 質(zhì)質(zhì) 與與 交交 通通 工工 程程 系系411閉合水準路線閉合水準路線 由已知點由已知點BM1已知點已知點BM12附合水準路線附合水準路線 由已知點由已知點BM1已知點已知點BM23支水準路線支水準路線 由已知點由已知點BM1某一待定水準點某一待定水準點A。 1 1BMBM 2 2 3 3 4 4BM1BM1BM2BM2 1 1 2 2 3 3BMBM 1 1 2 2=0h理=-hHH終始理+=0hh返往萬萬 方方 科科 技技 學(xué)學(xué) 院院 地地 質(zhì)質(zhì) 與與 交交 通通 工工 程程 系系42l 水準點

25、之間有很遠一段的距離水準點之間有很遠一段的距離,一般在一般在2-4km。通常必須采。通常必須采用用“連續(xù)水準測量連續(xù)水準測量”l 將水準尺立于將水準尺立于已知高程的水準點已知高程的水準點上作為后視，水準儀置于上作為后視，水準儀置于施測路線附近合適位置，在施測路線的前進方向上放置施測路線附近合適位置，在施測路線的前進方向上放置尺尺墊墊，在尺墊上豎立水準尺作為，在尺墊上豎立水準尺作為前視前視。立尺點的選擇應(yīng)盡量。立尺點的選擇應(yīng)盡量保持保持儀器至前、后水準尺的距離大致相等儀器至前、后水準尺的距離大致相等。l 粗平水準儀后瞄準后視標尺，用粗平水準儀后瞄準后視標尺，用微傾螺旋將水準管氣泡居微傾螺旋將水準

26、管氣泡居中中，用中絲讀后視讀數(shù)至毫米。掉轉(zhuǎn)望遠鏡瞄準前視標尺，用中絲讀后視讀數(shù)至毫米。掉轉(zhuǎn)望遠鏡瞄準前視標尺，再次將水準管氣泡居中再次將水準管氣泡居中，用中絲讀前視讀數(shù)至毫米。，用中絲讀前視讀數(shù)至毫米。l 將讀數(shù)記錄在手薄中，并將讀數(shù)記錄在手薄中，并立即計算高差立即計算高差。此為第一測站的此為第一測站的全部工作。全部工作。萬萬 方方 科科 技技 學(xué)學(xué) 院院 地地 質(zhì)質(zhì) 與與 交交 通通 工工 程程 系系43 第一測站結(jié)束后，第一測站結(jié)束后，記錄員通知后視標尺員記錄員通知后視標尺員向前轉(zhuǎn)移，向前轉(zhuǎn)移，選定第二站的前視點，并將儀器隨之遷至第二測站選定第二站的前視點，并將儀器隨之遷至第二測站。前視前

27、視尺的尺墊保持不動，而作為第二測站的后視尺。尺的尺墊保持不動，而作為第二測站的后視尺。然后依第然后依第一測站相同的工作程序進行第二測站的工作。如此依次沿一測站相同的工作程序進行第二測站的工作。如此依次沿水準路線方向施測直至全部路線觀測完為止。水準路線方向施測直至全部路線觀測完為止。 進行連續(xù)水準測量時，若其中任何一個后視讀數(shù)或進行連續(xù)水準測量時，若其中任何一個后視讀數(shù)或前視讀數(shù)有錯誤，都要影響高差的正確性。因此，在每一前視讀數(shù)有錯誤，都要影響高差的正確性。因此，在每一測站的水準測量中，為了能及時發(fā)現(xiàn)觀測中的錯誤，通常測站的水準測量中，為了能及時發(fā)現(xiàn)觀測中的錯誤，通?；蚧蜻M行觀測，以檢查高差測定

28、進行觀測，以檢查高差測定中可能發(fā)生的錯誤。中可能發(fā)生的錯誤。萬萬 方方 科科 技技 學(xué)學(xué) 院院 地地 質(zhì)質(zhì) 與與 交交 通通 工工 程程 系系44測站測站點號點號水準尺讀數(shù)水準尺讀數(shù)高差高差h高程高程H備注備注后視后視前視前視1A034746.215轉(zhuǎn)點轉(zhuǎn)點11631-12842轉(zhuǎn)點轉(zhuǎn)點10306轉(zhuǎn)點轉(zhuǎn)點22624-23183轉(zhuǎn)點轉(zhuǎn)點20833轉(zhuǎn)點轉(zhuǎn)點31516-06834轉(zhuǎn)點轉(zhuǎn)點31528轉(zhuǎn)點轉(zhuǎn)點40501+10275轉(zhuǎn)點轉(zhuǎn)點42368B0694+167444.631日期 儀器 觀測者天氣 自至 記錄者 萬萬 方方 科科 技技 學(xué)學(xué) 院院 地地 質(zhì)質(zhì) 與與 交交 通通 工工 程程 系系45例

29、：例：已知已知HA，求，求HBh1=a1-b1h2=a2-b2如果：h1-h2f=5mm121()2hhh大地水準面大地水準面 hABA BHAHB=HA+hAB水平視線水平視線水水準準尺尺水水準準尺尺a2b2前進方向前進方向a1b1 每一測站上用兩次不同每一測站上用兩次不同儀器高度測得兩次高差，以儀器高度測得兩次高差，以相互進行比較。按理，兩次相互進行比較。按理，兩次測得的高差應(yīng)相等，據(jù)此檢測得的高差應(yīng)相等，據(jù)此檢查觀測中是否存在錯誤。查觀測中是否存在錯誤。萬萬 方方 科科 技技 學(xué)學(xué) 院院 地地 質(zhì)質(zhì) 與與 交交 通通 工工 程程 系系46表2-2 水準測量記錄測站點號水準尺讀數(shù)高差( h

30、 )平均高差改正后高差高程(H）后視前視1A113413.4281011TP.11677-05431554-0543-05432TP.114441624TP.2132401201508011601183TP.218221710TP.3087609460764094609464TP.318201923TP.4143503851540038303845TP.414221604TP.51304011814880116011714.45=+1.0222h=+2.044h=15.514=13.470-=+2.044-=+1.0222后前后前后前水水準準測測量量記記錄錄兩兩次次儀儀器器高高法法萬萬 方方

31、科科 技技 學(xué)學(xué) 院院 地地 質(zhì)質(zhì) 與與 交交 通通 工工 程程 系系47（二）雙面尺法（二）雙面尺法例：已知HA，求HBh1=a1-b1h2=a2-b2如果：h1-h2f=5mm，則大地水準面大地水準面 hABA BHAHB=HA+hAB水平視線水平視線水水準準尺尺水水準準尺尺a1b1前進方向前進方向a2b2121()2hhh 在每一測站上將水準儀安在每一測站上將水準儀安置在兩立尺點之間，高度不變。置在兩立尺點之間，高度不變。按照按照“后后-前前-前前-后后”分別讀取分別讀取后視、前視水準尺的黑、紅面后視、前視水準尺的黑、紅面讀數(shù)各一次，測得兩次高差。讀數(shù)各一次，測得兩次高差。 。（應(yīng)相等）

32、（應(yīng)相等）萬萬 方方 科科 技技 學(xué)學(xué) 院院 地地 質(zhì)質(zhì) 與與 交交 通通 工工 程程 系系48水水準準測測量量記記錄錄雙雙面面尺尺法法表2-2 水準測量記錄(單尺)測站點號水準尺讀數(shù)高差( h )平均高差改正后高差高程(H）后視前視1BM.A11253.6885911TP.1087602495661025002502TP.113186103BM.B1006031257920311031205654.2533BM.B09385724TP.21410047261960472-04724TP.212346023BM.A1329009561190096-009605653.688=28.376=28

33、.389-=-0.013-=-0.0062后前后前后前=-0.013h=-0.0062h萬萬 方方 科科 技技 學(xué)學(xué) 院院 地地 質(zhì)質(zhì) 與與 交交 通通 工工 程程 系系49三、水準測量成果整理三、水準測量成果整理hfhh 理測附合水準h理0閉合水準HB HA無支水準特別：支水準路線無閉合差，所以采用往、返測量特別：支水準路線無閉合差，所以采用往、返測量高差閉合差的允許值：40hfL 容L-以公里為單位= 12()hfn mm允許山區(qū)丘陵地區(qū)：n-測站數(shù)=0hfhh 理返往萬萬 方方 科科 技技 學(xué)學(xué) 院院 地地 質(zhì)質(zhì) 與與 交交 通通 工工 程程 系系5049.57945.2864.293(

34、 )()4.3304.2930.037( )BAhBAhHHmfhHHm 理40109()hfLmm容(一）高差閉合差計算A123B+2.331m1.6km+2.813m2.1km-2.244m1.7km+1.430m2.0kmHA=45.286mHB=49.579m萬萬 方方 科科 技技 學(xué)學(xué) 院院 地地 質(zhì)質(zhì) 與與 交交 通通 工工 程程 系系51375(/)7.4hoioifvmmkmLVvl )(037.0293.4330.4)()(293.4286.45579.49mHHhfmHHhABhAB理)(10940mmLfh容萬萬 方方 科科 技技 學(xué)學(xué) 院院 地地 質(zhì)質(zhì) 與與 交交 通通

35、 工工 程程 系系522-5 普通水準儀的檢驗與校正普通水準儀的檢驗與校正 (一一)水準儀的主要軸線水準儀的主要軸線視準軸視準軸：十字絲分劃中心與物鏡光心的連線CC。水準管軸：水準管軸：經(jīng)過經(jīng)過水準管零點的切切線LL縱軸縱軸:儀器旋轉(zhuǎn)軸儀器旋轉(zhuǎn)軸VV圓水準軸圓水準軸:經(jīng)過圓經(jīng)過圓水準管零點的法法線LL 萬萬 方方 科科 技技 學(xué)學(xué) 院院 地地 質(zhì)質(zhì) 與與 交交 通通 工工 程程 系系53（二）軸線應(yīng)滿足的幾何關(guān)系（二）軸線應(yīng)滿足的幾何關(guān)系水準管軸水準管軸LL視準軸視準軸CC圓水準軸圓水準軸LL 豎軸豎軸VV橫絲要水平（即橫絲要水平（即:VV） 萬萬 方方 科科 技技 學(xué)學(xué) 院院 地地 質(zhì)質(zhì) 與

36、與 交交 通通 工工 程程 系系54不影響讀數(shù)，但使縱軸傾斜，影響操作速度。 1、檢驗：、檢驗：（如何發(fā)現(xiàn)誤差？）a)以圓水準器為準（氣泡居中）安置儀器的縱以圓水準器為準（氣泡居中）安置儀器的縱軸軸b)把儀器連帶水準器繞縱軸旋轉(zhuǎn)把儀器連帶水準器繞縱軸旋轉(zhuǎn)180度。如果度。如果氣泡仍然居中，則水準器軸平行儀器縱軸。氣泡仍然居中，則水準器軸平行儀器縱軸。否則，水準器軸不平行儀器縱軸。否則，水準器軸不平行儀器縱軸。萬萬 方方 科科 技技 學(xué)學(xué) 院院 地地 質(zhì)質(zhì) 與與 交交 通通 工工 程程 系系55 （如何減少誤差？）（氣泡移動量一半所表示的傾斜度就是縱軸的傾斜度。） 萬萬 方方 科科 技技 學(xué)學(xué)

37、院院 地地 質(zhì)質(zhì) 與與 交交 通通 工工 程程 系系56( 二二) 十字絲的橫絲垂直于縱軸十字絲的橫絲垂直于縱軸 用圓水準器使縱軸垂直用圓水準器使縱軸垂直后，用十字絲的橫絲照準某后，用十字絲的橫絲照準某一清晰目標。用微動螺旋轉(zhuǎn)一清晰目標。用微動螺旋轉(zhuǎn)動望遠鏡，如果十字絲的橫動望遠鏡，如果十字絲的橫絲一直不離開目標，則無誤絲一直不離開目標，則無誤差。否則要校正。差。否則要校正。 松開十字絲的固定螺絲，松開十字絲的固定螺絲，轉(zhuǎn)轉(zhuǎn) 動十字絲。動十字絲。萬萬 方方 科科 技技 學(xué)學(xué) 院院 地地 質(zhì)質(zhì) 與與 交交 通通 工工 程程 系系57 影響影響 如果水準管軸不平行視準軸（其夾角為如果水準管軸不平行

38、視準軸（其夾角為i i )，則讀數(shù)，則讀數(shù)誤差有誤差有: 則此誤差對高差的影響為則此誤差對高差的影響為: 檢驗檢驗:在正常視線長在正常視線長2 倍的兩端固定兩根水準尺，其間距倍的兩端固定兩根水準尺，其間距為為2S。 儀器架于中點，測量兩端點的高差作為標準值：儀器架于中點，測量兩端點的高差作為標準值： 把儀器移至一個端點，再測量兩端點的高差：把儀器移至一個端點，再測量兩端點的高差： itaniSi () taniabhSSihab準222hab萬萬 方方 科科 技技 學(xué)學(xué) 院院 地地 質(zhì)質(zhì) 與與 交交 通通 工工 程程 系系58 如果如果h2h準準 表明水準管軸不平行視準軸，引起遠表明水準管軸不

39、平行視準軸，引起遠尺上讀數(shù)有誤差，以至尺上讀數(shù)有誤差，以至h2有誤差。至于近尺上的讀數(shù)，有誤差。至于近尺上的讀數(shù)，由于距離很小，受水準管軸不平行視準軸誤差的影響很由于距離很小，受水準管軸不平行視準軸誤差的影響很小，可以忽略。小，可以忽略。 轉(zhuǎn)動傾斜螺旋，使望遠鏡視準軸對準遠尺正確的讀數(shù)。轉(zhuǎn)動傾斜螺旋，使望遠鏡視準軸對準遠尺正確的讀數(shù)。 這時水準管軸隨著也傾斜了。用水準管的校正螺絲使這時水準管軸隨著也傾斜了。用水準管的校正螺絲使氣泡重新居中。氣泡重新居中。abh萬萬 方方 科科 技技 學(xué)學(xué) 院院 地地 質(zhì)質(zhì) 與與 交交 通通 工工 程程 系系59水準管水準管的校正的校正螺絲像螺絲像片片水準管的一

40、端水準管的校正螺絲萬萬 方方 科科 技技 學(xué)學(xué) 院院 地地 質(zhì)質(zhì) 與與 交交 通通 工工 程程 系系60方法方法1：校正水準管 a.計算A尺水平視線讀數(shù)： a2=b2+h b.轉(zhuǎn)動微傾螺旋，使橫絲瞄準讀數(shù) a2：CC水平 c. 校正水準管氣泡居中：LL水平（LL / CC） d. 重復(fù)檢驗直至符合要求。萬萬 方方 科科 技技 學(xué)學(xué) 院院 地地 質(zhì)質(zhì) 與與 交交 通通 工工 程程 系系612134十字絲環(huán)校正螺絲十字絲環(huán)校正螺絲b.調(diào)整十字絲環(huán)上、下校正螺絲，使橫絲對準讀數(shù)調(diào)整十字絲環(huán)上、下校正螺絲，使橫絲對準讀數(shù) 即即CC水平，從而水平，從而LL / CC。a.a.保持水準管氣泡居中即保持水準

41、管氣泡居中即LLLL水平；卸下望遠鏡目鏡水平；卸下望遠鏡目鏡罩罩2a萬萬 方方 科科 技技 學(xué)學(xué) 院院 地地 質(zhì)質(zhì) 與與 交交 通通 工工 程程 系系62（一）精密水準尺 水準尺：因瓦鋼+分劃式一、精密水準儀和水準尺 有10mm和5mm兩種分劃尺。 10mm尺子：兩面刻畫，左面為基本分劃0-300cm,右面為輔助分劃306-600cm，同一高度基本分劃讀數(shù)差為301.55cm,稱為基輔差，以便檢核； 另一種5mm分劃：左面是米數(shù)，右面是分米數(shù)，左面是單數(shù)分化，右面是雙數(shù)分化，整個注記從0.15.9m，實際分格值為5mm，分劃注記比實際數(shù)值大了一倍，但讀數(shù)是實際高度的2倍。萬萬 方方 科科 技技

42、 學(xué)學(xué) 院院 地地 質(zhì)質(zhì) 與與 交交 通通 工工 程程 系系63一般水準儀格值較大， (=1020)，精密儀器格值小(=710)，氣泡長、大，符合精度高；望遠鏡放大倍率高（3040），瞄準精度高（15/V）微動螺絲精細，望遠鏡微傾對高度的影響?。ǘ┚芩疁蕛x（二）精密水準儀讀數(shù)：瞄準+平行玻璃板+測微分劃尺光學(xué)測微器可以讀到0.lmm，估讀到0.Olmm 1.高質(zhì)量的望遠鏡光學(xué)系統(tǒng)2.堅固穩(wěn)定的儀器結(jié)構(gòu) 3.高精度的測微器裝置 4.高靈敏的管水準器 5.高性能的補償器裝置1.精密水準儀必須具備的一些條件：精密水準儀必須具備的一些條件：2.精密水準儀的讀數(shù)精密水準儀的讀數(shù)萬萬 方方 科科 技技

43、 學(xué)學(xué) 院院 地地 質(zhì)質(zhì) 與與 交交 通通 工工 程程 系系64精密水準儀、水準尺精密水準儀、水準尺WILD N3、精密水準精密水準尺尺WILD N3WILD N3精密精密自動安平水準儀自動安平水準儀精精密密水水準準尺尺萬萬 方方 科科 技技 學(xué)學(xué) 院院 地地 質(zhì)質(zhì) 與與 交交 通通 工工 程程 系系65精密水準儀讀精密水準儀讀數(shù)圖數(shù)圖讀數(shù)：讀數(shù)：197150197150測微器測微器讀數(shù)窗讀數(shù)窗水準器水準器視窗視窗楔型絲楔型絲萬萬 方方 科科 技技 學(xué)學(xué) 院院 地地 質(zhì)質(zhì) 與與 交交 通通 工工 程程 系系66測微器結(jié)構(gòu)與測微原理測微器結(jié)構(gòu)與測微原理轉(zhuǎn)動測微螺旋，改變平行玻璃板的傾斜角度，可使

44、 視線作上、下平移，平移量在測微分劃尺上讀取。萬萬 方方 科科 技技 學(xué)學(xué) 院院 地地 質(zhì)質(zhì) 與與 交交 通通 工工 程程 系系67二、 電子水準儀也稱也稱“數(shù)字水準儀數(shù)字水準儀”具有自動安平功能。具有自動安平功能。自動顯示水平視線讀數(shù)和視距。自動顯示水平視線讀數(shù)和視距。通過物鏡獲取水準尺圖象（采用三進制和通過物鏡獲取水準尺圖象（采用三進制和六進制條形碼，），通過儀器的處理系統(tǒng)六進制條形碼，），通過儀器的處理系統(tǒng)，將圖象信息轉(zhuǎn)換成數(shù)字顯示。，將圖象信息轉(zhuǎn)換成數(shù)字顯示。能與計算機實現(xiàn)數(shù)據(jù)通訊。能與計算機實現(xiàn)數(shù)據(jù)通訊。基本避免了人為的觀測誤差（視差、水準基本避免了人為的觀測誤差（視差、水準器精平誤

45、差、瞄準誤差、估讀數(shù)誤差。器精平誤差、瞄準誤差、估讀數(shù)誤差。萬萬 方方 科科 技技 學(xué)學(xué) 院院 地地 質(zhì)質(zhì) 與與 交交 通通 工工 程程 系系68電子水準儀圖電子水準儀圖條條碼碼尺尺測量鍵測量鍵萬萬 方方 科科 技技 學(xué)學(xué) 院院 地地 質(zhì)質(zhì) 與與 交交 通通 工工 程程 系系69電子水準儀的電子水準儀的瞄準瞄準要求豎絲要求豎絲位于條碼位于條碼帶上帶上電子水準儀的瞄準電子水準儀的瞄準萬萬 方方 科科 技技 學(xué)學(xué) 院院 地地 質(zhì)質(zhì) 與與 交交 通通 工工 程程 系系70 測量誤差主要有三種： 儀器誤差 操作誤差 外界的影響 其它 水準測量也具有這些誤差 水準測量的儀器誤差1 ）圓水準器軸不平行儀器

46、縱軸LLVV2 ）十字絲的橫絲不水平 3 ）水準管軸與視準軸不平行LLCC萬萬 方方 科科 技技 學(xué)學(xué) 院院 地地 質(zhì)質(zhì) 與與 交交 通通 工工 程程 系系71（1）氣泡居中不準引起的誤差）氣泡居中不準引起的誤差（2）水準尺傾斜引起的誤差）水準尺傾斜引起的誤差（3）瞄準和讀數(shù)的誤差）瞄準和讀數(shù)的誤差分析討論：分析討論：22()250202.5mmSmSm氣泡氣泡半格當視線長米，氣泡格值秒則毫米m氣泡（1）氣泡居中不準引起的誤差）氣泡居中不準引起的誤差假設(shè)設(shè)氣泡居中不準引起的讀數(shù)誤差為假設(shè)設(shè)氣泡居中不準引起的讀數(shù)誤差為 則則萬萬 方方 科科 技技 學(xué)學(xué) 院院 地地 質(zhì)質(zhì) 與與 交交 通通 工工

47、程程 系系72（2）水準尺傾斜引起的誤差）水準尺傾斜引起的誤差 水準尺傾斜引起的讀數(shù)誤差水準尺傾斜引起的讀數(shù)誤差 與水平視線離尺底的高度與水平視線離尺底的高度h，尺子的傾斜度，尺子的傾斜度 ，以及尺底的厚度，以及尺底的厚度b和尺子安放的情況和尺子安放的情況有關(guān)。有關(guān)。鉛垂線水平線hb尺斜(1 cos )sin112bhkkk尺斜當尺子放在平地上時，當尺子中心放在標志頂上時，對策對策精密水準測量時，尺上要裝水準器精密水準測量時，尺上要裝水準器普通水準測量時普通水準測量時盡量把尺扶直或盡量把尺扶直或扶尺員慢慢地把尺前后搖動，觀察員取尺上最小的讀數(shù)扶尺員慢慢地把尺前后搖動，觀察員取尺上最小的讀數(shù)萬萬

48、 方方 科科 技技 學(xué)學(xué) 院院 地地 質(zhì)質(zhì) 與與 交交 通通 工工 程程 系系73（3）瞄準和讀數(shù)的誤差）瞄準和讀數(shù)的誤差 對于區(qū)格式的水準尺，最小一位讀數(shù)是估讀的。一般說來估讀的誤差約為1毫米。 十字絲粗約為0.005毫米。望遠鏡物鏡焦距約為300毫米。當S=60m時，投影在尺面上十字絲的象粗為 所以當視線長度大于60米時，讀數(shù)誤差會增加。600000.0050.0051300Sdf 毫米萬萬 方方 科科 技技 學(xué)學(xué) 院院 地地 質(zhì)質(zhì) 與與 交交 通通 工工 程程 系系74二、外界條件對水準測量的影響二、外界條件對水準測量的影響（1）地球曲率的影響）地球曲率的影響（2）大氣折光的影響）大氣折光的影響（3）大氣抖動的影響）大氣抖動的影響