高程控制測量-PPT課件

1、高程控制測量高程控制測量測繪工程系測繪工程系 l 高程基準(zhǔn)面：高程基準(zhǔn)面：地面點(diǎn)高程的統(tǒng)一起算面。通常采用大地水地面點(diǎn)高程的統(tǒng)一起算面。通常采用大地水準(zhǔn)面作為高程基準(zhǔn)面，其高程為零。準(zhǔn)面作為高程基準(zhǔn)面，其高程為零。l 在海洋近岸的一點(diǎn)處豎立水位標(biāo)尺，長期觀測海水面的水位在海洋近岸的一點(diǎn)處豎立水位標(biāo)尺，長期觀測海水面的水位升降，求出該點(diǎn)處海洋水面的平均位置，假定大地水準(zhǔn)面就是升降，求出該點(diǎn)處海洋水面的平均位置，假定大地水準(zhǔn)面就是通過這點(diǎn)處實(shí)測的平均海水面。通過這點(diǎn)處實(shí)測的平均海水面。l 驗(yàn)潮站：驗(yàn)潮站：長期觀測海水面水位升降的工作稱為驗(yàn)潮，進(jìn)行這長期觀測海水面水位升降的工作稱為驗(yàn)潮，進(jìn)行這項(xiàng)工作

2、的場所稱為驗(yàn)潮站。項(xiàng)工作的場所稱為驗(yàn)潮站。3.13.1國家高程基準(zhǔn)國家高程基準(zhǔn)一、高程基準(zhǔn)面一、高程基準(zhǔn)面位置適中位置適中半日潮有規(guī)律半日潮有規(guī)律不在江河入?？诓辉诮尤牒？诤Ｃ骈_闊、無島礁海面開闊、無島礁海底平坦，水深在海底平坦，水深在10m10m以上以上l“19561956年黃海高程系統(tǒng)年黃海高程系統(tǒng)” ：以青島驗(yàn)潮站站1950年至1956年7年間的潮汐資料推求的平均海水面作為我國的高程基準(zhǔn)面。以此高程基準(zhǔn)面作為我國統(tǒng)一起算面的高程系統(tǒng)名謂“19561956年黃海高程系統(tǒng)年黃海高程系統(tǒng)”。從潮汐變化周期來看，確立“1956年黃海高程系統(tǒng)”的平均海水面所采用的驗(yàn)潮資料時間較短，還不到潮汐變化

3、的一個周期（一個周期一般為18.61年），又發(fā)現(xiàn)驗(yàn)潮資料中含有粗差，因此有必要重新確定新的國家高程基準(zhǔn)。l“19851985國家高程基準(zhǔn)國家高程基準(zhǔn)”：新的國家高程基準(zhǔn)面是根據(jù)青島驗(yàn)潮站19521979年19年間的驗(yàn)潮資料計(jì)算確定，根據(jù)這個高程基準(zhǔn)面作為全國高程的統(tǒng)一起算面，稱為“19851985國國家高程基準(zhǔn)家高程基準(zhǔn)”。 不同地點(diǎn)平均海水面之間還存在著差異，因此，對于一個不同地點(diǎn)平均海水面之間還存在著差異，因此，對于一個國家來說，只能根據(jù)一個驗(yàn)潮站所求得的平均海水面作為國家來說，只能根據(jù)一個驗(yàn)潮站所求得的平均海水面作為全國高程的統(tǒng)一起算面全國高程的統(tǒng)一起算面高程基準(zhǔn)面。高程基準(zhǔn)面。二、水準(zhǔn)

4、原點(diǎn)二、水準(zhǔn)原點(diǎn) 為長期、牢固地表示出高程基準(zhǔn)面的位置，作為傳遞高程的起算點(diǎn)，必須建立穩(wěn)固的水準(zhǔn)原點(diǎn)。用精密水準(zhǔn)測量方法將它與驗(yàn)潮站的水準(zhǔn)標(biāo)尺進(jìn)行聯(lián)測，以此高程作為全國各地推算高程的依據(jù)。 “1985國家高程基準(zhǔn)”系統(tǒng)，水準(zhǔn)原點(diǎn)的高程為水準(zhǔn)原點(diǎn)的高程為72.2604m72.2604m。 “1985國家高程基準(zhǔn)” 從1988年1月1日開始啟用。 由于新布測的國家一等水準(zhǔn)網(wǎng)點(diǎn)是以“1985國家高程基準(zhǔn)”起算的，因此，今后凡進(jìn)行各等級水準(zhǔn)測量、三角高程測量以及各種工程測量，盡可能與新布測的國家一等水準(zhǔn)網(wǎng)點(diǎn)聯(lián)測，如不便于聯(lián)測時，可在“1956年黃海高程系統(tǒng)”的高程值上改正一固定數(shù)值，而得到以“1985

5、國家高程基準(zhǔn)”為準(zhǔn)的高程值。 主點(diǎn)主點(diǎn)原點(diǎn)、參考點(diǎn)和副點(diǎn)共原點(diǎn)、參考點(diǎn)和副點(diǎn)共6個個點(diǎn)組成水準(zhǔn)原點(diǎn)網(wǎng)。點(diǎn)組成水準(zhǔn)原點(diǎn)網(wǎng)。水準(zhǔn)原點(diǎn)水準(zhǔn)原點(diǎn)-青島觀象山青島觀象山3.2 高程控制網(wǎng)的建立高程控制網(wǎng)的建立5.2 國家高程控制網(wǎng)的建立國家高程控制網(wǎng)的建立 國家高程控制測量主要是用水準(zhǔn)測量方法進(jìn)行國家水準(zhǔn)網(wǎng)的布測。國家高程控制網(wǎng)布設(shè)的目的和任務(wù)有兩項(xiàng)國家高程控制網(wǎng)布設(shè)的目的和任務(wù)有兩項(xiàng): 一是在全國領(lǐng)土上建立統(tǒng)一的高程控制網(wǎng)，為地形測圖和各項(xiàng)建設(shè)提供必要的高程控制基礎(chǔ); 二是為地殼垂直運(yùn)動、平均海面傾斜及其變化和大地水準(zhǔn)面形狀等地球科學(xué)研究提供精確的高程數(shù)據(jù)。一、國家高程控制網(wǎng)的布設(shè)原則一、國家高程控制

6、網(wǎng)的布設(shè)原則1.從高到低、逐級控制從高到低、逐級控制國家水準(zhǔn)網(wǎng)采用從高到低，從整體到局部，逐級控制，逐級加密的方式布設(shè)。分為一、二、三、四等水準(zhǔn)測量。 一等水準(zhǔn)測量是國家高程控制網(wǎng)的骨干，同時也為相關(guān)地球科學(xué)研究提供高程數(shù)據(jù); 二等水準(zhǔn)測量是國家高程控制網(wǎng)的全面基礎(chǔ); 三、四等水準(zhǔn)側(cè)量是直接為地形測圖和其他工程建設(shè)提供高程控制點(diǎn)。 2.水準(zhǔn)點(diǎn)分布應(yīng)滿足一定的密度水準(zhǔn)點(diǎn)分布應(yīng)滿足一定的密度國家各等級水準(zhǔn)路線上，每隔一定距離應(yīng)埋設(shè)穩(wěn)固的水準(zhǔn)標(biāo)石，以便于長期保存和使用。 3.水準(zhǔn)測量達(dá)到足夠的精度水準(zhǔn)測量達(dá)到足夠的精度 足夠的測量精度，是保證水準(zhǔn)測量成果使用價(jià)值的頭等重要問題。特別是一等水準(zhǔn)測量應(yīng)當(dāng)

7、用最先進(jìn)的儀器、最完善的作業(yè)方法和最嚴(yán)格的數(shù)據(jù)處理，以期達(dá)到盡可能高的精度。 4.一等水準(zhǔn)網(wǎng)應(yīng)定期復(fù)測一等水準(zhǔn)網(wǎng)應(yīng)定期復(fù)測 國家一等水準(zhǔn)網(wǎng)應(yīng)定期復(fù)測，復(fù)測周期主要取決于水準(zhǔn)測量精度和地殼垂直運(yùn)動速率，一般為15 - 20年復(fù)測一次。二等水準(zhǔn)網(wǎng)按實(shí)際需要可進(jìn)行不定期復(fù)測。二、國家水準(zhǔn)網(wǎng)的布設(shè)方案及精度要求二、國家水準(zhǔn)網(wǎng)的布設(shè)方案及精度要求l 各等級水準(zhǔn)測量路線必須自行閉合或閉合于高等級的水準(zhǔn)路線上，與其構(gòu)成環(huán)形或附合路線，以便控制水準(zhǔn)測量系統(tǒng)誤差的積累和便于在高等級的水準(zhǔn)環(huán)中布設(shè)低等級的水準(zhǔn)路線。l 一等閉合環(huán)線周長，平原和丘陵地區(qū)為1 000 -1500km，一般山區(qū)為2 000 km左右。二

8、等閉合環(huán)線周長，在平原地區(qū)為500750km，山區(qū)一般不超過1 000km。l 一、二等環(huán)線周長在地形條件和困難、經(jīng)濟(jì)不發(fā)達(dá)的地區(qū)可酌情適當(dāng)放寬。l 三、四等水準(zhǔn)在一、二等水準(zhǔn)環(huán)中加密，根據(jù)高等級水準(zhǔn)環(huán)的大小和實(shí)際需要布設(shè)，其中環(huán)線周長、附合路線長度和結(jié)點(diǎn)間路線長度，三等水準(zhǔn)分別為200km,150km和70km;四等水準(zhǔn)分別為100km, 80km和30km。 水準(zhǔn)路線附近的驗(yàn)潮站基準(zhǔn)點(diǎn)、沉降觀測基準(zhǔn)點(diǎn)、地殼形變基準(zhǔn)點(diǎn)以及水文站、氣象站等應(yīng)根據(jù)實(shí)際需要按相應(yīng)等級水準(zhǔn)進(jìn)行聯(lián)測。三、水準(zhǔn)路線的設(shè)計(jì)、選點(diǎn)和埋石三、水準(zhǔn)路線的設(shè)計(jì)、選點(diǎn)和埋石1.技術(shù)設(shè)計(jì)技術(shù)設(shè)計(jì)l 技術(shù)設(shè)計(jì)是根據(jù)任務(wù)要求和測區(qū)情況，

9、在小比例尺地圖上，擬定最合理的水準(zhǔn)網(wǎng)或水準(zhǔn)路線的布設(shè)方案。l 設(shè)計(jì)前應(yīng)充分了解測區(qū)情況，收集有關(guān)資料(如測區(qū)現(xiàn)有地形圖，已有水準(zhǔn)測量成果)，然后在1: 50萬或1: 100萬的地形圖上設(shè)計(jì)一、二等水準(zhǔn)路線。l 一等水準(zhǔn)路線應(yīng)沿路面坡度平緩、交通不太繁忙的交通路線布設(shè)，二等水準(zhǔn)路線盡量沿公路、大河及河流布設(shè)，沿線交通較為方便。l 水準(zhǔn)路線應(yīng)避開土質(zhì)松軟的地段和磁場甚強(qiáng)的地段，并應(yīng)盡量避免通過大的河流、湖泊、沼澤與峽谷等障礙物。l 當(dāng)一等水準(zhǔn)路線通過大的巖層斷裂帶或地質(zhì)構(gòu)造不穩(wěn)定的地區(qū)時，應(yīng)與地質(zhì)地震等有關(guān)科研單位，共同研究決定 2.選點(diǎn)選點(diǎn)圖上設(shè)計(jì)完成后，需進(jìn)行實(shí)地選線，其目的在于使設(shè)計(jì)方案能符

10、合實(shí)際情況，以確定切實(shí)可行的水準(zhǔn)路線和水準(zhǔn)點(diǎn)的具體位置。l 選定水準(zhǔn)點(diǎn)時，必須能保證點(diǎn)位地基穩(wěn)定、安全僻靜，并利于標(biāo)石長期保存與觀測使用。l 水準(zhǔn)點(diǎn)應(yīng)盡可能選在路線附近的機(jī)關(guān)、學(xué)校、公園內(nèi)。不宜在易于淹沒和土質(zhì)松軟的地域埋設(shè)水準(zhǔn)標(biāo)石，也不宜在易受震動和地勢隱蔽而不易觀測的地方埋石。l 基巖水準(zhǔn)點(diǎn)與基本水準(zhǔn)點(diǎn)，應(yīng)盡可能選在基巖露頭或距地面不深處。選定基巖水準(zhǔn)點(diǎn)，必要時應(yīng)進(jìn)行鉆探;選設(shè)土層中基本水準(zhǔn)點(diǎn)的位置，應(yīng)注意了解地下水位的深度、地下有無孔洞和流沙、土質(zhì)是否堅(jiān)實(shí)穩(wěn)定等情況，確保標(biāo)石穩(wěn)固。l 水準(zhǔn)點(diǎn)點(diǎn)位選定后，應(yīng)填繪點(diǎn)之記，繪制水準(zhǔn)路線圖及結(jié)點(diǎn)接測圖。 3.埋石埋石按用途區(qū)分，水準(zhǔn)標(biāo)石有基巖水準(zhǔn)

11、標(biāo)石、基本水準(zhǔn)標(biāo)石和普通水準(zhǔn)標(biāo)石三種類型。l 基巖水準(zhǔn)標(biāo)石是與巖層直接聯(lián)系的永久性標(biāo)石，它是研究地殼和地面垂直運(yùn)動的主要依據(jù)，經(jīng)常用精密水準(zhǔn)測量聯(lián)測和檢測基巖水準(zhǔn)標(biāo)石和高等級水準(zhǔn)點(diǎn)的高差，研究其變化規(guī)律，可在較大范圍內(nèi)測量地殼垂直形變，為地質(zhì)構(gòu)造、地震預(yù)報(bào)等科學(xué)研究服務(wù)。l 基本水準(zhǔn)標(biāo)石的作用在于能長久地保存水準(zhǔn)測量成果，以便根據(jù)它們的高程聯(lián)測新設(shè)水準(zhǔn)點(diǎn)的高程或恢復(fù)已被破壞的水準(zhǔn)標(biāo)石。l 普通水準(zhǔn)標(biāo)石的作用是直接為地形測量和其他測量工作提供高程控制，要求使用方便。各類水準(zhǔn)標(biāo)石的制作材料和埋設(shè)規(guī)格及其埋設(shè)方法在國家一、二等水準(zhǔn)測量規(guī)范中有具體的規(guī)定和說明。四、水準(zhǔn)路線上的重力測量四、水準(zhǔn)路線上的

12、重力測量因精密水準(zhǔn)測量成果需進(jìn)行重力異常改正，故在一、二等水準(zhǔn)路線沿線要進(jìn)行重力測量。l 高程大于4000m或水準(zhǔn)點(diǎn)間的平均高差為150 250m的地區(qū)，一、二等水準(zhǔn)路線上每個水準(zhǔn)點(diǎn)均應(yīng)測定重力。高差大于250m的測段，在地面傾斜變化處應(yīng)加測重力。l 高程在1 5004 000m或水準(zhǔn)點(diǎn)間的平均高差為50一150m的地區(qū)，一等水準(zhǔn)路線上重力點(diǎn)間平均距離應(yīng)小于l l km;二等水準(zhǔn)路線應(yīng)小于23km。l 在我國西北、西南和東北邊境等有較大重力異常的地區(qū)，一等水準(zhǔn)路線上每個水準(zhǔn)點(diǎn)均應(yīng)測定重力。l 在由青島水準(zhǔn)原點(diǎn)至國家大地原點(diǎn)的一等水準(zhǔn)路線上，應(yīng)逐點(diǎn)測定重力，以便精確求得大地原點(diǎn)的正常高。l 水準(zhǔn)

13、點(diǎn)上重力測量，按加密重力點(diǎn)要求施測。國家高程控制網(wǎng)自國家高程控制網(wǎng)自1951年開始分以下幾個階段：年開始分以下幾個階段：1951 1975：一等水準(zhǔn)長度：一等水準(zhǔn)長度50000公里，精度公里，精度 2 3mm/km 二等水準(zhǔn)長度二等水準(zhǔn)長度140000公里公里,精度精度 4mm/km1976 1984：一等水準(zhǔn)路線：一等水準(zhǔn)路線289條，構(gòu)成條，構(gòu)成100個閉合環(huán)，個閉合環(huán)， 聯(lián)測聯(lián)測42個驗(yàn)潮站，長度個驗(yàn)潮站，長度93000公里，按環(huán)閉公里，按環(huán)閉 合差估算的精度合差估算的精度 1.03mm/km1981 1990：重新布設(shè)國家二等水準(zhǔn)路線：重新布設(shè)國家二等水準(zhǔn)路線136000公里，公里，

14、由由822閉合環(huán)或附合到一等點(diǎn)的附合路線構(gòu)閉合環(huán)或附合到一等點(diǎn)的附合路線構(gòu) 成。由環(huán)閉合差求得精度為成。由環(huán)閉合差求得精度為 1. 54mm/km 1986年完成國家一等水準(zhǔn)網(wǎng)的平差計(jì)算，求得每公里測量年完成國家一等水準(zhǔn)網(wǎng)的平差計(jì)算，求得每公里測量中誤差為中誤差為1.15mm。 1976年年 1990年完成的水準(zhǔn)網(wǎng)稱為國家第二期水準(zhǔn)網(wǎng)。年完成的水準(zhǔn)網(wǎng)稱為國家第二期水準(zhǔn)網(wǎng)。 一等水準(zhǔn)網(wǎng)的環(huán)長在一等水準(zhǔn)網(wǎng)的環(huán)長在1000 2000km之間，二等水準(zhǔn)網(wǎng)的之間，二等水準(zhǔn)網(wǎng)的環(huán)長在環(huán)長在500 750km之間之間五、高程控制網(wǎng)的布設(shè)的概況五、高程控制網(wǎng)的布設(shè)的概況3.3 城市和工程建設(shè)高程控制測量城市和

15、工程建設(shè)高程控制測量 一、水準(zhǔn)測量建立城市和工程控制網(wǎng)一、水準(zhǔn)測量建立城市和工程控制網(wǎng)城市和工程建設(shè)高程控制網(wǎng)一般按水準(zhǔn)測量方法建立。城市測量和工程測量技術(shù)規(guī)范規(guī)定：水準(zhǔn)測量依次分為二、三、四等3個等級。首級高程控制網(wǎng)，一般要求布設(shè)成閉合環(huán)形，加密時可布設(shè)成附合路線和結(jié)點(diǎn)圖形。測量的精度和國家水準(zhǔn)測量相應(yīng)等級的精度一致。聯(lián)測2個以上的國家精密水準(zhǔn)點(diǎn)，起始高程應(yīng)采用穩(wěn)定的基巖點(diǎn)?；鶐r點(diǎn)。城市和工程建設(shè)水準(zhǔn)測量是各種大比例尺測圖、城市工程測量和城市地面沉降觀測的高程控制基礎(chǔ)，又是工程建設(shè)施工放樣和監(jiān)測工程建筑物垂直形變的依據(jù)。1、水準(zhǔn)測量實(shí)施的工作程序：、水準(zhǔn)測量實(shí)施的工作程序：水準(zhǔn)網(wǎng)的圖上設(shè)計(jì)、

16、水準(zhǔn)點(diǎn)的選定、水準(zhǔn)標(biāo)石的埋設(shè)、水準(zhǔn)測量觀測、平差計(jì)算和成果表的編制。2 2、圖上設(shè)計(jì)應(yīng)遵循原則：、圖上設(shè)計(jì)應(yīng)遵循原則： （1）應(yīng)盡量沿坡度小的道路布設(shè)，以減弱前后視折光誤差的影響。盡量避免跨越河流、湖泊、沼澤等障礙物。 （2）水準(zhǔn)路線若與高壓輸電線或地下電纜平行，則應(yīng)使水準(zhǔn)路線在輸電線或電纜50m以外布設(shè)，以避免電磁場對水準(zhǔn)測量的影響。 （3）布設(shè)首級高程控制網(wǎng)時，應(yīng)考慮便于進(jìn)一步加密。 （4）水準(zhǔn)網(wǎng)應(yīng)盡可能布設(shè)成環(huán)形網(wǎng)或結(jié)點(diǎn)網(wǎng)，個別情況下亦可布設(shè)成附合路線。水準(zhǔn)點(diǎn)間的距離：一般地區(qū)為24km；城市建筑區(qū)和工業(yè)區(qū)為12km。 （5）應(yīng)與國家水準(zhǔn)點(diǎn)進(jìn)行聯(lián)測，求得高程系統(tǒng)的統(tǒng)一。 （6）注意測區(qū)已

17、有水準(zhǔn)測量成果的利用。 水準(zhǔn)網(wǎng)設(shè)計(jì)前，首先要對測區(qū)情況進(jìn)行調(diào)查研究，搜集和分析測區(qū)已有的水準(zhǔn)測量資料，從而擬定出比較合理的布設(shè)方案。如果測區(qū)的面積較大，則應(yīng)先在1：25 000 1：100 000比例尺的地形圖上進(jìn)行圖上設(shè)計(jì)。3、水準(zhǔn)點(diǎn)的選定、水準(zhǔn)點(diǎn)的選定 實(shí)地選線和選點(diǎn)，除了考慮圖上設(shè)計(jì)要求外，還應(yīng)注意使水準(zhǔn)路線避開土質(zhì)松軟地段，確定水準(zhǔn)點(diǎn)位置時，應(yīng)考慮到水準(zhǔn)標(biāo)石埋設(shè)后點(diǎn)位的穩(wěn)固安全，并能長期保存，便于施測。為此： 水準(zhǔn)點(diǎn)應(yīng)設(shè)置在地質(zhì)上最為可靠的地點(diǎn)，避免設(shè)置在水灘、沼澤、沙土、滑坡和地下水位高的地區(qū)； 埋設(shè)在鐵路、公路近旁時，一般要求離鐵路的距離應(yīng)大于50m，離公路的距離應(yīng)大于20m，應(yīng)盡

18、量避免埋設(shè)在交通繁忙的岔道口； 墻上水準(zhǔn)點(diǎn)應(yīng)選在永久性的大型建筑物上。4、水準(zhǔn)標(biāo)石的埋設(shè)、水準(zhǔn)標(biāo)石的埋設(shè) 水準(zhǔn)點(diǎn)的高程是指嵌設(shè)在水準(zhǔn)標(biāo)石上面的水準(zhǔn)標(biāo)志頂面相對于高程基準(zhǔn)面的高度，如果水準(zhǔn)標(biāo)石埋設(shè)質(zhì)量不好，容易產(chǎn)生垂直位移或傾斜。 埋設(shè)水準(zhǔn)標(biāo)石時，一定要將底部及周圍的泥土夯實(shí)，標(biāo)石埋設(shè)后，應(yīng)繪制點(diǎn)之記，并辦理托管手續(xù)。 首級水準(zhǔn)路線上的結(jié)點(diǎn)應(yīng)埋設(shè)基本水準(zhǔn)標(biāo)石 墻上水準(zhǔn)標(biāo)志，一般嵌設(shè)在地基已經(jīng)穩(wěn)固的永久性建筑物的基礎(chǔ)部分，水準(zhǔn)測量時，水準(zhǔn)標(biāo)尺安放在標(biāo)志的突分。二、三角高程測量建立城市及工程高程控制網(wǎng)二、三角高程測量建立城市及工程高程控制網(wǎng)l 宜在平面控制網(wǎng)的基礎(chǔ)上布設(shè)成高程導(dǎo)線附合路線、閉合環(huán)或三

19、角高程網(wǎng)。l 若布設(shè)成光電測距三維控制網(wǎng)，高程導(dǎo)線各邊的高差測定宜采用對向觀測。l 當(dāng)僅布設(shè)高程導(dǎo)線時，也可采用在兩標(biāo)志點(diǎn)中間設(shè)站的形式(即中間法)。l 代替四等水準(zhǔn)的光電測距高程導(dǎo)線，應(yīng)起閉于不低于三等的水準(zhǔn)點(diǎn)上。其邊長不應(yīng)大干1km。l 高程導(dǎo)線的最大長度不應(yīng)超過四等水準(zhǔn)路線的最大長度。l 經(jīng)緯儀三角高程導(dǎo)線，應(yīng)起閉于四等水準(zhǔn)聯(lián)測的高程點(diǎn)上。三角高程網(wǎng)中應(yīng)有一定數(shù)量的高程控制點(diǎn)作為高程起算數(shù)據(jù)，高程起算點(diǎn)應(yīng)布設(shè)在鎖的兩端或網(wǎng)的邊緣。l 各等級平面控制網(wǎng)用三角高程測量測定高程時，計(jì)算的高差經(jīng)地球曲率和大氣折光改正后，應(yīng)滿足有關(guān)規(guī)定。一、一、 精密水準(zhǔn)儀和水準(zhǔn)尺的主要特點(diǎn)精密水準(zhǔn)儀和水準(zhǔn)尺的主

20、要特點(diǎn) 1.精密水準(zhǔn)儀及分類精密水準(zhǔn)儀及分類 在大地測量的高差測量儀器中，主要使用氣泡式的精密氣泡式的精密水準(zhǔn)儀水準(zhǔn)儀、自動安平的精密水準(zhǔn)儀自動安平的精密水準(zhǔn)儀、數(shù)字水準(zhǔn)儀數(shù)字水準(zhǔn)儀。 我國水準(zhǔn)儀系列及基本技術(shù)參數(shù)：我國水準(zhǔn)儀系列及基本技術(shù)參數(shù)技術(shù)參數(shù)項(xiàng)目水準(zhǔn)儀系列型號S05S1S3S10每公里往返平均高差中誤差望遠(yuǎn)鏡放大率望遠(yuǎn)鏡有效孔徑管狀水準(zhǔn)器格值測微器有效量測范圍測微器最小分格值0.5mm40倍60mm10/2mm5mm0.1mm1mm40倍50mm10/2mm5mm0.1mm3mm30倍42mm20/mm10mm25倍35mm20/2mm自動安平水準(zhǔn)儀補(bǔ)償性能補(bǔ)償范圍安平精度安平時間不

21、長于80.12s80.22s80.52s1022s2、精密水準(zhǔn)儀的構(gòu)造特點(diǎn)、精密水準(zhǔn)儀的構(gòu)造特點(diǎn)（1）高質(zhì)量的望遠(yuǎn)鏡光學(xué)系統(tǒng)）高質(zhì)量的望遠(yuǎn)鏡光學(xué)系統(tǒng) 望遠(yuǎn)鏡必須具有足夠的放大倍率和較大的物鏡孔徑。一般精密水準(zhǔn)儀的放大倍率應(yīng)大于40倍，物鏡的孔徑應(yīng)大于50mm。（2）堅(jiān)固穩(wěn)定的儀器結(jié)構(gòu)）堅(jiān)固穩(wěn)定的儀器結(jié)構(gòu) 儀器的結(jié)構(gòu)必須使視準(zhǔn)軸與水準(zhǔn)軸之間的聯(lián)系相對穩(wěn)定，不受外界條件的變化而改變它們之間的關(guān)系。一般精密水準(zhǔn)儀的主要構(gòu)件均用特殊的合金鋼制成，并在儀器上套有起隔熱作用的防護(hù)罩。（3）高精度的測微器裝置）高精度的測微器裝置 精密水準(zhǔn)儀必須有光學(xué)測微器裝置，借以精密測定小于水準(zhǔn)標(biāo)尺最小分劃線間格值的尾數(shù)

22、。一般精密水準(zhǔn)儀的光學(xué)測微器可以讀到0.lmm，估讀到0.Olmm （4）高靈敏的管水準(zhǔn)器）高靈敏的管水準(zhǔn)器一般精密水準(zhǔn)儀的管水準(zhǔn)器的格值為10“/2mm。在精密水準(zhǔn)儀上必須有傾斜螺旋（又稱微傾螺旋）的裝置，借以可以使視準(zhǔn)軸與水準(zhǔn)軸同時產(chǎn)生微量變化，從而使水準(zhǔn)氣泡較為容易地精確置中以達(dá)到視準(zhǔn)軸的精確整平。（5）高性能的補(bǔ)償器裝置）高性能的補(bǔ)償器裝置 對于自動安平水準(zhǔn)儀補(bǔ)償元件的質(zhì)量以及補(bǔ)償器裝置的精密度都可以影響補(bǔ)償器性能的可靠性。如果補(bǔ)償器不能給出正確的補(bǔ)償量，或是補(bǔ)償不足，或是補(bǔ)償過量，都會影響精密水準(zhǔn)測量觀測成果的精度。2. 精密水準(zhǔn)標(biāo)尺的特點(diǎn)精密水準(zhǔn)標(biāo)尺的特點(diǎn) (1)(1)當(dāng)空氣的溫度

23、和濕度發(fā)生變化時，水當(dāng)空氣的溫度和濕度發(fā)生變化時，水準(zhǔn)標(biāo)尺分劃間的長度必須保持穩(wěn)定，或僅有準(zhǔn)標(biāo)尺分劃間的長度必須保持穩(wěn)定，或僅有微小的變化。微小的變化。一般精密水準(zhǔn)尺的分劃是漆在銦瓦合金帶上，合金帶以一定的拉力引張?jiān)谀举|(zhì)尺身的溝槽中，這樣因瓦合金帶的長度不會受木質(zhì)尺身伸縮變形影響。水準(zhǔn)標(biāo)尺分劃的數(shù)字是注記在因瓦合金帶兩旁的木質(zhì)尺身上。（2）水準(zhǔn)標(biāo)尺的分劃必須十分正確與精）水準(zhǔn)標(biāo)尺的分劃必須十分正確與精密，分劃的偶然誤差和系統(tǒng)誤差都應(yīng)很小。密，分劃的偶然誤差和系統(tǒng)誤差都應(yīng)很小。當(dāng)前精密水準(zhǔn)標(biāo)尺分劃的偶然中誤差一般在8llum。由于精密水準(zhǔn)標(biāo)尺分劃的系統(tǒng)誤差可以通過水準(zhǔn)標(biāo)尺的平均每米真長加以改正，

24、所以分劃的偶然誤差代表水準(zhǔn)標(biāo)尺分劃的綜合精度。 （3）水準(zhǔn)標(biāo)尺在構(gòu)造上應(yīng)保證全長筆直，并且尺身不）水準(zhǔn)標(biāo)尺在構(gòu)造上應(yīng)保證全長筆直，并且尺身不易發(fā)生長度和彎扭等變形。易發(fā)生長度和彎扭等變形。一般精密水準(zhǔn)標(biāo)尺的木質(zhì)尺身均應(yīng)以經(jīng)過特殊處理的優(yōu)質(zhì)木料制作。為了避免水準(zhǔn)標(biāo)尺在使用中尺身底部磨損而改變尺身的長度，在水準(zhǔn)標(biāo)尺的底面必須釘有堅(jiān)固耐磨的金屬底板。（4）精密水準(zhǔn)標(biāo)尺的尺身上應(yīng)附有圓水準(zhǔn)器裝置，）精密水準(zhǔn)標(biāo)尺的尺身上應(yīng)附有圓水準(zhǔn)器裝置，作業(yè)時扶尺者借以使水準(zhǔn)標(biāo)尺保持在垂直位置。在尺身上一般還應(yīng)有扶尺環(huán)的裝置在尺身上一般還應(yīng)有扶尺環(huán)的裝置，以便扶尺者使水準(zhǔn)標(biāo)尺穩(wěn)定在垂直位置。（5）水準(zhǔn)標(biāo)尺分劃的形式和

25、顏色與水準(zhǔn)標(biāo)尺的顏色相）水準(zhǔn)標(biāo)尺分劃的形式和顏色與水準(zhǔn)標(biāo)尺的顏色相協(xié)調(diào)，協(xié)調(diào)，以提高對水準(zhǔn)標(biāo)尺分劃的照準(zhǔn)精度。一般精密水準(zhǔn)標(biāo)尺都為黑色線條分劃，與淺黃色的尺面相配合，精密水準(zhǔn)標(biāo)尺的分格值有l(wèi)0mm和5mm兩種。分格值為10mm的精密水準(zhǔn)標(biāo)尺，10mm基輔基輔分劃與注記分劃與注記。如圖（a）。有兩排分劃，尺面右邊一排分劃注記從0300cm，稱為基本分劃，左邊一排分劃注記從300600cm稱為輔助分劃，同一高度的基本分劃與輔助分劃讀數(shù)相差一個常數(shù)，稱為基輔差，通常又稱尺常數(shù)。水準(zhǔn)測量作業(yè)時可以用以檢查讀數(shù)的正確性。分格值為5mm的精密水準(zhǔn)尺, 左單數(shù)右雙數(shù)。左單數(shù)右雙數(shù)。如圖（b）所示，它也有兩排

26、分劃，但兩排分劃彼此錯開5mm ，也就是單數(shù)分劃和雙數(shù)分劃各占一排，而沒有輔助分劃。木質(zhì)尺面右邊注記的是米數(shù)，左邊注記的是分米數(shù)，整個注記從0.15.9m，實(shí)際分格值為5mm，分劃注記比實(shí)際數(shù)值大了一倍，所以用這種水準(zhǔn)標(biāo)尺所測得的高差值必須除以2才是實(shí)際的高差值。在精密水準(zhǔn)測量作業(yè)時，水準(zhǔn)標(biāo)尺應(yīng)豎立于特制的具有一定重量的尺墊或尺樁上。尺墊和尺樁的形狀如下圖所示二、二、Wild N3精密水準(zhǔn)儀精密水準(zhǔn)儀望遠(yuǎn)鏡物鏡的有效孔徑為50mm，放大倍率為40倍，管狀水準(zhǔn)器格值為10“/2mm。在望遠(yuǎn)鏡目鏡的左邊上下有兩個小目鏡（在下圖a中沒有表示出來），它們是符合氣泡觀察目鏡和測微器讀數(shù)目鏡。與分格值為l

27、0mm的精密因瓦水準(zhǔn)標(biāo)尺配套使用，標(biāo)尺的基輔差為301.55cm。u 轉(zhuǎn)動傾斜螺旋，使符合氣泡觀察目鏡的水準(zhǔn)氣泡兩端符合，則視線精確水平。u 轉(zhuǎn)動測微螺旋使望遠(yuǎn)鏡目鏡中看到的楔形絲夾準(zhǔn)水準(zhǔn)標(biāo)尺上的148分劃線，也就是使148分劃線平分楔角；u再在測微器目鏡中讀出測微器讀數(shù)653(即6.53mm)；u故水平視線在水準(zhǔn)標(biāo)尺上的全部讀數(shù)為148.653cm。1. N3精密水準(zhǔn)儀的傾料螺旋裝置精密水準(zhǔn)儀的傾料螺旋裝置它是一種杠桿結(jié)構(gòu)，轉(zhuǎn)動傾斜螺旋時，通過著力點(diǎn)可以帶動支臂繞支點(diǎn)轉(zhuǎn)動，使其對望遠(yuǎn)鏡的作用點(diǎn)產(chǎn)生微量升降，從而使望遠(yuǎn)鏡繞轉(zhuǎn)軸作微量傾斜。由于望遠(yuǎn)鏡與水準(zhǔn)器緊密相聯(lián)的，傾斜螺旋的旋轉(zhuǎn)就可以使水準(zhǔn)

28、軸和視準(zhǔn)軸同時產(chǎn)生微量的變化，借以迅速而精確地將視準(zhǔn)軸整平。在傾斜螺旋上一般附有分劃盤，可借助于固定指標(biāo)進(jìn)行讀數(shù)，由傾斜螺旋所轉(zhuǎn)動的格數(shù)可以確定視線傾角的微小變化量，其轉(zhuǎn)動范圍約為7周。 借助于這種裝置，可以測定視準(zhǔn)軸微傾的角度值，在進(jìn)行跨越障礙物的精密水準(zhǔn)測量時具有重要作用。儀器轉(zhuǎn)軸并不位于望遠(yuǎn)鏡的中心，而是位于靠近物鏡的一端。圓水準(zhǔn)器整平儀器時，垂直軸并不能精確在垂直位置，可能偏離垂直位置較大。此時使用傾斜螺旋精確整平視準(zhǔn)軸時，將會引起視準(zhǔn)軸高度的變化，傾斜螺旋轉(zhuǎn)動量愈大，視準(zhǔn)軸高度的變化也就愈大。如果前后視精確整平視準(zhǔn)軸時，傾斜螺旋的轉(zhuǎn)動量不等，就會在高差中帶來這種誤差的影響。 實(shí)際作業(yè)

29、中規(guī)定：只有在符合水準(zhǔn)氣泡兩端影像的分離量小于lcm時（這時儀器的垂直軸基本上在垂直位置），才允許使用傾斜螺旋來進(jìn)行精確整平視準(zhǔn)軸。但有些儀器轉(zhuǎn)軸的裝置，位于過望遠(yuǎn)鏡中心的垂直幾何軸線上。2. N3精密水準(zhǔn)儀的測微器裝置精密水準(zhǔn)儀的測微器裝置 光學(xué)測微器由平行玻璃板、測微器分劃尺、傳動桿和測微螺旋等部件組成。平行玻璃板傳動桿與測微分劃尺相連。 測微分劃尺上有100個分格，它與10mm相對應(yīng)，即每分格為0.lmm，可估讀至0.0lmm。每10格有較長分劃線并注記數(shù)字，每兩長分劃線間的格值為lmm。 平行玻璃板與水平行玻璃板與水平視線正交時，平視線正交時，測微分劃尺上初測微分劃尺上初始讀數(shù)為始讀數(shù)

30、為5mm。 轉(zhuǎn)動測微螺旋，傳動桿帶動平行玻璃板相對于物鏡作前俯后仰，并同時測微分劃尺作相應(yīng)的移動。 例：當(dāng)平行玻璃板與水平視線正交時，水準(zhǔn)標(biāo)尺上讀數(shù)應(yīng)為在兩相鄰分劃148與149之間，此時測微分劃上讀數(shù)為5mm，而不是0。轉(zhuǎn)動測微螺旋，使水平視線向下平移與就近的148分劃重合，這時測微分劃尺上的讀數(shù)為6.50mm,而水平視線的平移量應(yīng)為6.505mm，最后讀數(shù)=148cm+6.50mm-5mm =148.650cm-5mm 可知：每次讀數(shù)中應(yīng)減去常數(shù)每次讀數(shù)中應(yīng)減去常數(shù)5mm, 因在計(jì)算前后視高差時能自動抵因在計(jì)算前后視高差時能自動抵消，所以在水準(zhǔn)測量作業(yè)時，讀數(shù)、記錄、計(jì)算過程中都可以不考慮

31、這消，所以在水準(zhǔn)測量作業(yè)時，讀數(shù)、記錄、計(jì)算過程中都可以不考慮這個常數(shù)。但在單向讀數(shù)時就必須減去這個初始讀數(shù)。個常數(shù)。但在單向讀數(shù)時就必須減去這個初始讀數(shù)。則水平視線向下平移5mm，反之，順轉(zhuǎn)測微螺旋使平行玻璃板后仰到測微分劃尺移至0mm處，則水平視線向上平移5mm。 平行玻璃板相對于物鏡作前俯后仰，水平視線就會向上或向下作平行移動。若逆轉(zhuǎn)測微螺旋，使平行玻璃板前俯到測微分劃尺移至10mm處，三、三、 Zeiss Ni 004精密水準(zhǔn)儀精密水準(zhǔn)儀 儀器物鏡的有效孔徑為56mm，望遠(yuǎn)鏡放大倍率為44倍，管狀水準(zhǔn)器格值為10/2mm。 目鏡視場內(nèi)有左右兩組楔形絲，右邊一組楔形絲的交角較小，在視距較

32、遠(yuǎn)時使用；左邊一組楔形絲的交角較大，在視距較近時使用。 轉(zhuǎn)動測微螺旋可使水平視線在10mm范圍內(nèi)平移，測微器的分劃鼓直接與測微螺旋相連，通過放大鏡在測微鼓上進(jìn)行讀數(shù)，測微鼓上有100個分格，所以測微鼓最小格值為0.1mm。望遠(yuǎn)鏡目鏡視場下部是水準(zhǔn)器的符合氣泡影像。 與分格值為5mm的精密因瓦水準(zhǔn)尺配套使用。在右圖中，使用測微螺旋使楔形絲夾準(zhǔn)水準(zhǔn)標(biāo)尺上197分劃，在測微分劃鼓上的讀數(shù)為340，即3.40mm，水準(zhǔn)標(biāo)尺上的全部讀數(shù)為197.340cm。 該儀器的主要特點(diǎn)是對熱影響的感應(yīng)較小，即當(dāng)外界溫度變化時，水準(zhǔn)軸與視準(zhǔn)軸之間的交角的變化很小。 原因是：望遠(yuǎn)鏡、管狀水準(zhǔn)器和平行玻璃板的傾斜設(shè)備等

33、部件，都裝在一個附有絕熱層的金屬套筒內(nèi)，這樣就保證了水準(zhǔn)儀上這些部件的溫度迅速達(dá)到平衡。四、國產(chǎn)四、國產(chǎn)S1型精密水準(zhǔn)儀型精密水準(zhǔn)儀 儀器物鏡的有效孔徑50mm，望遠(yuǎn)鏡放大倍率為40倍，管狀水準(zhǔn)器格值為10/2mm。轉(zhuǎn)動測微螺旋可使水平視線在10mm范圍內(nèi)作平移，測微器分劃尺有100個分格，故測微器分劃尺最小格值為0.1mm。 目鏡視場中的影像：左邊是水準(zhǔn)器的符合氣泡影像，測微器讀數(shù)顯微鏡在望遠(yuǎn)鏡目鏡的右下方。 與分格值為5mm的水準(zhǔn)標(biāo)尺配套。 讀數(shù)例：右圖中，使用測微螺旋使楔形絲夾準(zhǔn)197分劃，在測微器讀數(shù)顯微鏡中的讀數(shù)為150，即1.50mm，水準(zhǔn)標(biāo)尺上的全部讀數(shù)為197.150cm。 讀

34、數(shù)：讀數(shù)：197.150cm197.150cm測微器測微器讀數(shù)窗讀數(shù)窗水準(zhǔn)器水準(zhǔn)器視窗視窗楔型絲楔型絲五、自動安平水準(zhǔn)儀五、自動安平水準(zhǔn)儀Koni007與分格值為與分格值為5mm的精密因瓦的精密因瓦水準(zhǔn)尺配套使用。水準(zhǔn)尺配套使用。六、六、“數(shù)字水準(zhǔn)儀數(shù)字水準(zhǔn)儀” （電子水準(zhǔn)（電子水準(zhǔn)儀）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(zhǔn)尺圖象，通過通過物鏡獲取水準(zhǔn)尺圖象，通過 儀器的處理系統(tǒng)，將圖象信息轉(zhuǎn)儀器的處理系統(tǒng)，將圖象信息轉(zhuǎn) 換成數(shù)字顯示。換成數(shù)字顯示。 能與計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)通訊。能與計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)通訊。 基本避免了人為的

35、觀測誤差（視基本避免了人為的觀測誤差（視 差、水準(zhǔn)器精平誤差、瞄準(zhǔn)誤差、差、水準(zhǔn)器精平誤差、瞄準(zhǔn)誤差、 估讀數(shù)誤差。估讀數(shù)誤差。電子水準(zhǔn)電子水準(zhǔn)儀圖儀圖電子水準(zhǔn)儀圖電子水準(zhǔn)儀圖條條碼碼尺尺測量鍵測量鍵 要求豎絲要求豎絲位于條碼位于條碼帶上，否帶上，否則不能讀則不能讀數(shù)數(shù) 要求尺子立要求尺子立直（以圓氣泡直（以圓氣泡為準(zhǔn)），否則為準(zhǔn)），否則拒絕工作。拒絕工作。5. 5精密水準(zhǔn)儀和水準(zhǔn)尺的檢驗(yàn)精密水準(zhǔn)儀和水準(zhǔn)尺的檢驗(yàn)一、精密水準(zhǔn)儀的檢驗(yàn)一、精密水準(zhǔn)儀的檢驗(yàn)檢驗(yàn)的目的是為了研究和分析儀器存在誤差的性質(zhì)及對水準(zhǔn)測量的影響規(guī)律，從而在水準(zhǔn)測量作業(yè)時采取相應(yīng)的措施以減弱和消除儀器誤差對觀測成果的影響。作業(yè)

36、前應(yīng)檢驗(yàn)的項(xiàng)目為: (1)水準(zhǔn)儀的檢視; (2)概略水準(zhǔn)器(圓水準(zhǔn)器)的檢校; (3)光學(xué)測微器隙動差和分劃值的測定; (4)水泡式水準(zhǔn)儀交叉誤差的檢校;（重點(diǎn)） (5) i角檢校; （重點(diǎn)） (6)雙擺位自動安平水準(zhǔn)儀擺差2C的測定。新購置的儀器還需要進(jìn)行： 傾斜螺旋隙動差、分劃誤差和分劃值的測定；調(diào)焦透鏡運(yùn)行誤差的測定; 自動安平儀器補(bǔ)償誤差和磁致誤差的測定。 用于跨河水準(zhǔn)測量的儀器：要進(jìn)行符合水準(zhǔn)器分劃值的測定。1、光學(xué)測微器隙動差和分劃值的測定、光學(xué)測微器隙動差和分劃值的測定 測定光學(xué)測微器分劃值分劃值的基本思想：利用一根分劃值利用一根分劃值經(jīng)過精密檢定的特制分劃尺和測微器分劃尺進(jìn)行比

37、較求得。經(jīng)過精密檢定的特制分劃尺和測微器分劃尺進(jìn)行比較求得。方法：方法：將特制分劃尺豎立在與儀器等高的一定距離處，旋轉(zhuǎn)測微螺旋，使楔形絲先后對準(zhǔn)特制分劃尺上兩相鄰的分劃線，這時測微器分劃尺移動了L格，若特制分劃尺分劃線間隔值為d，則測得的測微器分劃尺一個分格值為g，則有：dgL0.001mmg名測定測微器分劃值的具體方法光學(xué)測微器隙動差的測定方法：比較旋進(jìn)測微螺旋和旋出光學(xué)測微器隙動差的測定方法：比較旋進(jìn)測微螺旋和旋出測微螺旋照準(zhǔn)特制分劃尺上同一分劃線在測微器分劃尺上測微螺旋照準(zhǔn)特制分劃尺上同一分劃線在測微器分劃尺上的讀數(shù)之差的讀數(shù)之差（理論上應(yīng)該相等），（理論上應(yīng)該相等），不應(yīng)超過不應(yīng)超過2

38、格。格。2、視準(zhǔn)軸與水準(zhǔn)軸相互關(guān)系的檢驗(yàn)與校正、視準(zhǔn)軸與水準(zhǔn)軸相互關(guān)系的檢驗(yàn)與校正在垂直平面上投影的交角，稱為在垂直平面上投影的交角，稱為i i角誤差，角誤差，在水平平面上投影的交角，稱為在水平平面上投影的交角，稱為角誤差，也叫角誤差，也叫交叉誤差交叉誤差。（1 1）i i角誤差檢校角誤差檢校 2222222211111111hbab2abahhba2babah12hh 1221hh /si si 10i要求 。校正在j2測站上進(jìn)行，先求出A標(biāo)尺上的正確讀數(shù)a2=a22，調(diào)節(jié)測微螺旋和傾斜螺旋，使水準(zhǔn)標(biāo)尺A上的讀數(shù)為a2，此時氣泡影象不重合，再校正氣泡兩端校正螺旋使其符合。15i精 密若若s=

39、20.6m 注意注意：1、測定、測定i角過程中考慮到溫度變化對角過程中考慮到溫度變化對i角的影響，所以最好角的影響，所以最好選在陰天測定。選在陰天測定。2、按上述方法測定、按上述方法測定i角時，若考慮到調(diào)焦透鏡運(yùn)行誤差對角時，若考慮到調(diào)焦透鏡運(yùn)行誤差對測定測定i角的影響，應(yīng)使儀器距近尺的距離角的影響，應(yīng)使儀器距近尺的距離s=57m，距遠(yuǎn)，距遠(yuǎn)尺的距離尺的距離S=4050m為宜，此時計(jì)算為宜，此時計(jì)算i角的公式如下：角的公式如下：()BABAissss21221111()()22hhabab （2）角誤差的檢驗(yàn)與校正角誤差的檢驗(yàn)與校正檢驗(yàn)方法：整平儀器后使儀器繞視準(zhǔn)軸左右傾斜，根據(jù)水檢驗(yàn)方法：整

40、平儀器后使儀器繞視準(zhǔn)軸左右傾斜，根據(jù)水準(zhǔn)氣泡移動的方向和大小來判斷是否有交叉誤差存在。準(zhǔn)氣泡移動的方向和大小來判斷是否有交叉誤差存在。 若氣泡現(xiàn)兩端保持符合，或同向離開相同距離，則表若氣泡現(xiàn)兩端保持符合，或同向離開相同距離，則表示無交叉誤差，若兩端異向離開，則表示不能滿足，異向示無交叉誤差，若兩端異向離開，則表示不能滿足，異向離開大于離開大于2mm，必須進(jìn)行校正，必須進(jìn)行校正 。交叉誤差檢校步驟交叉誤差檢校步驟3、傾斜螺旋隙動差和分劃值的測定、傾斜螺旋隙動差和分劃值的測定 傾斜螺旋旋進(jìn)和旋出在分劃鼓上的讀數(shù)之差，為傾斜傾斜螺旋的隙動差螺旋的隙動差，用以判斷傾斜螺旋效用的正確性。 按傾斜螺旋法進(jìn)

41、行跨河水準(zhǔn)測量時，要用傾斜螺旋測定視線的微小傾角，因此，必須測定其分劃值。u 檢定在檢定室內(nèi)進(jìn)行，室內(nèi)的溫度應(yīng)使其在23h內(nèi)不超過2的變化。檢定前23h將儀器置于室內(nèi)檢驗(yàn)儀的臺座上。u 檢驗(yàn)時，由往測和返測構(gòu)成一個測回，往測按旋進(jìn)方向使用傾斜螺旋，在返測時傾斜螺旋的旋轉(zhuǎn)方向與往測相反。u 水準(zhǔn)規(guī)范規(guī)定，檢驗(yàn)要進(jìn)行兩個測回。n 水準(zhǔn)規(guī)范規(guī)定，傾斜螺旋隙動差對于一、二等精密水準(zhǔn)測量應(yīng)小于2. 0，否則認(rèn)為傾斜螺旋效用不正確，在作業(yè)中應(yīng)嚴(yán)格地只準(zhǔn)用旋進(jìn)傾斜螺旋使水準(zhǔn)氣泡兩端精密符合。4.調(diào)焦透鏡運(yùn)行誤差的測定調(diào)焦透鏡運(yùn)行誤差的測定 調(diào)焦時，等效光心移動的軌跡不是一條直線，則說明調(diào)焦透鏡移動時有晃動現(xiàn)

42、象，對同一直線上不同距離的目標(biāo)調(diào)焦時，視準(zhǔn)軸的方向?qū)l(fā)生變化，這就對觀測時讀數(shù)帶來誤差影響。檢驗(yàn)方法的具體操作步驟和計(jì)算方法：檢驗(yàn)方法的具體操作步驟和計(jì)算方法：選擇一平坦場地，以A為圓心作半徑為30m的圓弧，在圓弧上依次布設(shè)0,1,2,3,4,5號點(diǎn)，并使各點(diǎn)至0點(diǎn)的弦長分別為10m, 20m, 30m,40m,50m。在各號點(diǎn)處打入尺樁。 (1)在A點(diǎn)觀測各點(diǎn)，求取各點(diǎn)對于0點(diǎn)的高差。先按0, 1, 2, 3, 4, 5的順序，對各點(diǎn)上的同一水準(zhǔn)標(biāo)尺進(jìn)行往測,再依相反的順序返測，構(gòu)成一個測回。要求觀測4個測回,各測回間用腳螺旋變更儀器高，4測回中不能變動焦距。 (2)在0點(diǎn)上整置水準(zhǔn)儀，先按

43、1, 2, 3, 4, 5的順序?qū)Ω鼽c(diǎn)上的同一水準(zhǔn)標(biāo)尺照準(zhǔn)并讀數(shù),進(jìn)行往測,每次都要仔細(xì)調(diào)焦。再依相反的順序進(jìn)行返測，測構(gòu)成一個測回。要求觀測4個測回，各測回間應(yīng)用腳螺旋變更儀器高。 計(jì)算各點(diǎn)(1,2,5)對于0點(diǎn)的高差Hi;計(jì)算各點(diǎn)對于0點(diǎn)的高差Hi: (3)計(jì)算調(diào)焦透鏡運(yùn)行誤差而產(chǎn)計(jì)算調(diào)焦透鏡運(yùn)行誤差而產(chǎn)生的影響：生的影響： 規(guī)范規(guī)定規(guī)范規(guī)定:用于一、二等水準(zhǔn)測量用于一、二等水準(zhǔn)測量的儀器，調(diào)焦透鏡運(yùn)行誤差值都應(yīng)的儀器，調(diào)焦透鏡運(yùn)行誤差值都應(yīng)小于小于0. 5 mm;用于三、四等水準(zhǔn)測量用于三、四等水準(zhǔn)測量的儀器應(yīng)小于的儀器應(yīng)小于1mm。 5.自動安平水準(zhǔn)儀補(bǔ)償誤差的測定自動安平水準(zhǔn)儀補(bǔ)償誤

44、差的測定 (1)精細(xì)整平儀器，測定A, B兩點(diǎn)間高差的精確值h。(2)使用腳螺旋使儀器垂直軸向前、后、左、右傾斜(傾斜度用圓水準(zhǔn)氣泡的位移來估計(jì))時測定A, B兩點(diǎn)間的高差，分別計(jì)為h+， h，h+，h。將h化算為傾斜1時，以每秒為單位的補(bǔ)償誤差 比較儀器垂直軸向各方向傾斜時所測得的高差與高差精確值： h為以長度單位的誤差補(bǔ)償值。 為了消除自動安平水準(zhǔn)儀補(bǔ)償誤差這種系統(tǒng)誤差的影響，在測站上可以采用定人法整平圓水準(zhǔn)器定人法整平圓水準(zhǔn)器: 奇數(shù)站照準(zhǔn)后視方向整平圓水準(zhǔn)器，偶數(shù)站照準(zhǔn)前視方向整平圓水準(zhǔn)器，使傾斜視線在相鄰測站上作相反方向的傾斜，從而在相鄰兩測站上觀測高差之和中抵消這種誤差影響，因此，

45、每一測段的水準(zhǔn)測量路線需要安排成偶數(shù)站。 水準(zhǔn)測量規(guī)范規(guī)定：對于一等水準(zhǔn)測量，補(bǔ)償誤差水準(zhǔn)測量規(guī)范規(guī)定：對于一等水準(zhǔn)測量，補(bǔ)償誤差應(yīng)小于應(yīng)小于0. 10，對于二等水準(zhǔn)測量，對于二等水準(zhǔn)測量應(yīng)小于應(yīng)小于0. 20. 二、精密水準(zhǔn)尺的檢驗(yàn)二、精密水準(zhǔn)尺的檢驗(yàn)按水準(zhǔn)規(guī)范規(guī)定，在作業(yè)前應(yīng)檢驗(yàn)的項(xiàng)目為:(1)標(biāo)尺的檢視;(2)標(biāo)尺上的圓水準(zhǔn)器的檢校;(3)標(biāo)尺分劃面彎曲差的測定;(4)標(biāo)尺名義米長及分劃偶然中誤差的測定;(5)標(biāo)尺尺帶拉力的測定;(6)一對水準(zhǔn)標(biāo)尺零點(diǎn)不等差及基輔分劃讀數(shù)差的測定。 對于新購置的水準(zhǔn)標(biāo)尺還需進(jìn)行標(biāo)尺中軸線與標(biāo)尺底面垂直性等項(xiàng)目的檢驗(yàn)。1、水準(zhǔn)標(biāo)尺分劃面彎曲差的測定、水準(zhǔn)標(biāo)

46、尺分劃面彎曲差的測定尺面如有彎曲，觀測時將使讀數(shù)偏大。如圖：彎曲的尺長l伸直可認(rèn)為BC，而正確的長度L。 2224flL283fLll 283fllLl 水準(zhǔn)規(guī)范規(guī)定：線條式銦瓦水準(zhǔn)標(biāo)尺，彎曲差f不得大于4mm，超過此限值時，應(yīng)對水準(zhǔn)標(biāo)尺施加尺長改正。 彎曲差的測定方法是彎曲差的測定方法是:在水準(zhǔn)標(biāo)尺的在水準(zhǔn)標(biāo)尺的兩端點(diǎn)引張一條細(xì)線，量取細(xì)線中點(diǎn)兩端點(diǎn)引張一條細(xì)線，量取細(xì)線中點(diǎn)至分劃面的距離，即為標(biāo)尺的彎曲差至分劃面的距離，即為標(biāo)尺的彎曲差.2、水準(zhǔn)標(biāo)尺名義米長及分劃偶然中誤差的測定、水準(zhǔn)標(biāo)尺名義米長及分劃偶然中誤差的測定f (mm/m) =平均每米真長平均每米真長-1mh=h+ =h+fh可

47、用一級線紋米尺對一對水準(zhǔn)標(biāo)尺的平均米真長作監(jiān)測。l 取一對水準(zhǔn)標(biāo)尺的檢定成果的中數(shù),作為一對水準(zhǔn)標(biāo)尺平均每米真長。l 一對水準(zhǔn)標(biāo)尺的平均每米真長與名義長度lm之差稱為平均米真長偏差平均米真長偏差，以f表示 水準(zhǔn)規(guī)范規(guī)定水準(zhǔn)規(guī)范規(guī)定:用于精密水準(zhǔn)測量的水準(zhǔn)標(biāo)尺，如果一對水準(zhǔn)標(biāo)尺的平均米真長偏差大于0. 1 mm，就不能用于作業(yè)。當(dāng)一對水準(zhǔn)標(biāo)尺平均米真長偏差大于0. 02 mm，則應(yīng)對水準(zhǔn)測量的觀測高差施加每米真長改正，從而得到改正后的高差h， l水準(zhǔn)標(biāo)尺的分米分劃誤差，其值應(yīng)不大于0. lmm。 3、一對水準(zhǔn)標(biāo)尺零點(diǎn)不等差及基輔分劃讀數(shù)差、一對水準(zhǔn)標(biāo)尺零點(diǎn)不等差及基輔分劃讀數(shù)差 對于分格值為對于

48、分格值為10mm的精密因瓦水準(zhǔn)尺，如果從底面至的精密因瓦水準(zhǔn)尺，如果從底面至第一分劃線的中線的距離不是第一分劃線的中線的距離不是1dm，其差數(shù)就叫零點(diǎn)誤差。，其差數(shù)就叫零點(diǎn)誤差。 兩支水準(zhǔn)標(biāo)尺的零點(diǎn)誤差之差，叫做一對水準(zhǔn)標(biāo)尺的零兩支水準(zhǔn)標(biāo)尺的零點(diǎn)誤差之差，叫做一對水準(zhǔn)標(biāo)尺的零點(diǎn)不等差。點(diǎn)不等差。 一對水準(zhǔn)標(biāo)尺的零點(diǎn)不等差對高差的影響可通過布設(shè)偶一對水準(zhǔn)標(biāo)尺的零點(diǎn)不等差對高差的影響可通過布設(shè)偶數(shù)站來消除。數(shù)站來消除。 同一視線高度，水準(zhǔn)尺上的基本分劃與輔助分劃的同一視線高度，水準(zhǔn)尺上的基本分劃與輔助分劃的讀數(shù)差，稱為基輔差或尺常數(shù)。讀數(shù)差，稱為基輔差或尺常數(shù)。3.6 3.6 精密水準(zhǔn)測量的主要誤

49、差來源及其影響精密水準(zhǔn)測量的主要誤差來源及其影響水準(zhǔn)測量誤差一般可分：水準(zhǔn)測量誤差一般可分：3觀測誤差觀測誤差 （在精密水準(zhǔn)測量中影響很小，不到（在精密水準(zhǔn)測量中影響很小，不到0.1mm）水準(zhǔn)儀的影響磁場對補(bǔ)償式自動安平響電磁場對水準(zhǔn)測量的影垂直位移的影響尺臺或尺墊儀器和水準(zhǔn)標(biāo)尺大氣垂直折光的影響角的影響溫度變化對)(i2外界因素外界因素i角視準(zhǔn)軸與水準(zhǔn)軸不平行的影響角水準(zhǔn)標(biāo)尺每米長度的誤差兩水準(zhǔn)標(biāo)尺零點(diǎn)差的影響（水準(zhǔn)標(biāo)尺長度誤差影響）1儀器誤差儀器誤差一、視準(zhǔn)軸與水準(zhǔn)軸不平行的誤差影響一、視準(zhǔn)軸與水準(zhǔn)軸不平行的誤差影響1. i角的誤差影響角的誤差影響 由于檢校殘差，水準(zhǔn)氣泡居中時，視準(zhǔn)軸不能

50、保持水平，使水準(zhǔn)標(biāo)尺上的讀數(shù)產(chǎn)生誤差，并且與視距成正比。 1)(前后ssis對一測站高差的影響：對一測站高差的影響： 1)(前后ssis對一測段高差的影響：對一測段高差的影響： 設(shè)i=15，要求s 對高差的影響小到可以忽略不計(jì)的程度，如s =0.lmm，那么前后視距之差的容許值為二等水準(zhǔn)測量規(guī)范：每站前后視距差1m；每測段前后視累計(jì)視距差 3m。misss4 . 1)( 前后 可見，在i角保持不變的情況下，一個測站上的前后視距相等或一個測段的前后視距總和相等，則在觀測高差中由于i角的誤差影響可以得到消除。但在實(shí)際作業(yè)中，要求前后視距完全相等是困難的。 1)(前后ssis=0.lmm2. 角誤差

51、的影響角誤差的影響當(dāng)儀器不存在i角，則在儀器的豎軸嚴(yán)格鉛垂豎軸嚴(yán)格鉛垂時，交叉誤差并不影響在水準(zhǔn)標(biāo)尺上的讀數(shù)，因?yàn)閮x器在水在水平方向轉(zhuǎn)動時，視準(zhǔn)軸與水準(zhǔn)軸在垂直面上的投影仍保平方向轉(zhuǎn)動時，視準(zhǔn)軸與水準(zhǔn)軸在垂直面上的投影仍保持互相平行，持互相平行，因此對水準(zhǔn)測量并無不利影響。當(dāng)儀器的豎軸傾斜豎軸傾斜時，如與視準(zhǔn)軸正交的方向傾斜一個角度，那么這時視準(zhǔn)軸雖然仍在水平位置，但水準(zhǔn)軸兩端卻產(chǎn)生傾斜，從而水準(zhǔn)氣泡偏離居中位置;儀器在水平方向轉(zhuǎn)動時，水準(zhǔn)氣泡將移動，當(dāng)重新調(diào)整水準(zhǔn)氣泡居中進(jìn)行觀測時，視準(zhǔn)軸就會偏離水平位置而傾斜，顯然它將影響在水準(zhǔn)標(biāo)尺上的讀數(shù)。為了減少這種誤差對水準(zhǔn)測量成果的影響，應(yīng)對水準(zhǔn)儀

52、上的圓水準(zhǔn)器進(jìn)行檢驗(yàn)與校正和對交叉誤差 進(jìn)行檢驗(yàn)與校正。3.溫度變化對溫度變化對i角的影響角的影響 精密水準(zhǔn)儀把鏡筒和水準(zhǔn)管裝置在一個隔熱性能良好的套筒中，以防由于溫度的變化，使儀器有關(guān)部件產(chǎn)生不同程度的脹縮，引起i角的變化，但不可能完全避免。儀器受熱的部位不同，對i角的影響也顯著不同：u 當(dāng)太陽射向物鏡和目鏡端影響最大；u 旁射水準(zhǔn)管一側(cè)時，影響較小；u 旁射與水準(zhǔn)管相對的另一側(cè)時，影響最小。實(shí)驗(yàn)表明，當(dāng)儀器周圍的溫度均勻地每變化1C時，i角將平均變化約為0.5，有時竟可達(dá)到12 。 i角受溫度變化的影響很復(fù)雜，對高差的影響是難以用改變觀測程序的辦法來完全消除；而且在往返測不符值中也不能完全

53、被發(fā)現(xiàn)，這就使高差中數(shù)受到系統(tǒng)性的誤差影響受到系統(tǒng)性的誤差影響，因此，減弱這種誤差影響最有效的辦法是減少儀器受輻射熱的影響，以減小i角的復(fù)雜變化。同時，在觀測開始前應(yīng)將儀器預(yù)先從箱中取出，使儀器充分地與周圍空氣溫度一致。 若在觀測的較短時間段內(nèi)，i角受溫度的影響，與時間成比例地均勻變化，則可以采取改變觀測程序的方法在一定程在一定程度上度上來消除或削弱這種誤差對觀測高差的影響。 奇數(shù)站：后（基）奇數(shù)站：后（基）前（基）前（基）前（輔）前（輔）后（輔）后（輔）偶數(shù)站：前（基）偶數(shù)站：前（基）后（基）后（基）后（輔）后（輔）前（輔）前（輔） 將測段的測站數(shù)安排成偶數(shù)站，對于削減由于角變化對觀測將測段

54、的測站數(shù)安排成偶數(shù)站，對于削減由于角變化對觀測高差的誤差影響也是必要的。高差的誤差影響也是必要的。 由于由于i角的變化不完全按照與時間成比例地均勻變化，相鄰奇角的變化不完全按照與時間成比例地均勻變化，相鄰奇偶測站的視距也不一定相等，所以按上述程序進(jìn)行觀測，只能說偶測站的視距也不一定相等，所以按上述程序進(jìn)行觀測，只能說基本上消除由于基本上消除由于i角變化的誤差影響。角變化的誤差影響。二、水準(zhǔn)標(biāo)尺長度誤差的影響二、水準(zhǔn)標(biāo)尺長度誤差的影響1.水準(zhǔn)標(biāo)尺每米長度誤差的影響水準(zhǔn)標(biāo)尺每米長度誤差的影響在精密水準(zhǔn)測量作業(yè)中必須使用經(jīng)過檢驗(yàn)的水準(zhǔn)標(biāo)尺。設(shè)f為水準(zhǔn)標(biāo)尺每米間隔平均真長誤差，則對一個測站的觀測高差h

55、應(yīng)加的改正數(shù)為 hff對于一個測段來說，應(yīng)加的改正數(shù)為 hff式中 為一個測段各測站觀測高差之和。h2.兩水準(zhǔn)標(biāo)尺零點(diǎn)不等差的影響兩水準(zhǔn)標(biāo)尺零點(diǎn)不等差的影響bababbaah)()()(111112測站上觀測高差為測站的觀測高差為ababaabbh)()()(222223 在兩相鄰測站的觀測高差之和中抵消了誤差的影響，故在實(shí)際水準(zhǔn)測量作業(yè)中各測段的測站數(shù)應(yīng)安排成偶數(shù)偶數(shù)，且在相鄰測站上使兩水準(zhǔn)標(biāo)尺輪流作為前視尺和后視尺。三、儀器和水準(zhǔn)標(biāo)尺（尺臺或尺樁）垂直位移的影響三、儀器和水準(zhǔn)標(biāo)尺（尺臺或尺樁）垂直位移的影響1、儀器下沉、儀器下沉 儀器和水準(zhǔn)標(biāo)尺在垂直方向位移所產(chǎn)生的誤差，是精密水準(zhǔn)測量系統(tǒng)

56、誤差的重要來源。 “后前前后后前前后”的觀測程序所測得的基輔高差取平均值，可較好地消除儀器的腳架隨時間儀器的腳架隨時間而逐漸下沉而逐漸下沉的誤差影響。1111) 11(111dhdbadbah基面測得的高差：基面測得的高差：22( 221)( 21)2222hadddbddabdhd輔面測得的高差：輔面測得的高差：122122hhddh基輔高差的平均值：基輔高差的平均值： 進(jìn)行往返測，高差取進(jìn)行往返測，高差取“往返測高差的平均值往返測高差的平均值”，水準(zhǔn)標(biāo)尺（尺臺或尺樁）下沉的誤差影響可大大減少。所以水準(zhǔn)測量一般都要求進(jìn)行往返測。往返測盡可能路線相同。往返測盡可能路線相同。2 2、水準(zhǔn)標(biāo)尺（尺

57、臺或尺樁）下沉、水準(zhǔn)標(biāo)尺（尺臺或尺樁）下沉 水準(zhǔn)標(biāo)尺（尺臺或尺樁）的垂直位移，主要是發(fā)生在遷站的過程中，由原來的前視尺轉(zhuǎn)為后視尺而產(chǎn)生下沉，原來的前視尺轉(zhuǎn)為后視尺而產(chǎn)生下沉，于是總使后視讀數(shù)偏大于是總使后視讀數(shù)偏大，使各測站的觀測高差都偏大，成為系統(tǒng)性的誤差影響。 在實(shí)際作業(yè)中，我們要盡量設(shè)法減少水準(zhǔn)標(biāo)尺的垂盡量設(shè)法減少水準(zhǔn)標(biāo)尺的垂直位移直位移，如立尺點(diǎn)要選在中等堅(jiān)實(shí)的土壤上；水準(zhǔn)標(biāo)尺立于尺臺后至少要半分鐘后才進(jìn)行觀測，這樣可以減少其垂直位移量，從而減少其誤差影響。 有時儀器腳架和尺臺（或尺樁）也會發(fā)生上升現(xiàn)發(fā)生上升現(xiàn)象象，就是當(dāng)我們用力將腳架或尺臺壓入地下之后，在我們不再用力的情況下，土壤的

58、反作用有時會使腳架或尺臺逐漸上升，如果水準(zhǔn)測量路線沿著土壤性質(zhì)相同的路線敷設(shè)，而每次都有這種上升的現(xiàn)象發(fā)生，結(jié)果會產(chǎn)生系統(tǒng)性質(zhì)的誤差影響，根據(jù)研究，這種誤差可以達(dá)到相當(dāng)大的數(shù)值。四、大氣垂直折光的影響四、大氣垂直折光的影響 光線通過在不斷按梯度變化的大氣層時，會在垂直方向產(chǎn)生彎曲，并且彎向密度較大的一方，這種現(xiàn)象叫做大氣垂直折光大氣垂直折光. 在地勢較為平坦的地區(qū)進(jìn)行水準(zhǔn)測量時，前后視距相等，視線彎曲的程度也相同，因此，在觀測高差中就可以消除這種誤差影響。 越接近地面的大氣層，密度的梯度越大。若前后視線離地面的高度不同，則前后視線在垂直面內(nèi)的彎曲程度也不同，折光影響也就不同。 如水準(zhǔn)測量通過一

59、個較長的坡度時，由于前視視線離地面的高度總是大于（或小于）后視視線離地面的高度，當(dāng)上坡時前視所受的折光影響比后視要大。這時，垂直折光對高差將產(chǎn)生系統(tǒng)性質(zhì)誤差影響。 為了減弱垂直折光對觀測高差的影響，應(yīng)使前后視距盡量使前后視距盡量相等，并使視線離地面有足夠的高度，在坡度較大的水準(zhǔn)路線相等，并使視線離地面有足夠的高度，在坡度較大的水準(zhǔn)路線上進(jìn)行作業(yè)時應(yīng)適當(dāng)縮短視距。上進(jìn)行作業(yè)時應(yīng)適當(dāng)縮短視距。 在日出后半小時左右和日落前半小時左右這兩段時間內(nèi)，由于地表面的吸熱和散熱，使近地面的大氣密度和折光差變化迅速而無規(guī)律，故不宜進(jìn)行觀測； 在中午一段時間內(nèi)，由于太陽強(qiáng)烈照射，使空氣對流劇烈，致使目標(biāo)成像不穩(wěn)定

60、也不宜進(jìn)行觀測。 為了減弱垂直折光對觀測高差的影響，水準(zhǔn)規(guī)范還規(guī)定每一測段的往測和返測應(yīng)分別在上午或下午每一測段的往測和返測應(yīng)分別在上午或下午，這樣在往返測觀測高差的平均值中可以減弱垂直折光的影響。 總之：削弱方法：總之：削弱方法： 使前后視距相等；使前后視距相等； 使視線離地面具有足夠的高度，在坡度較大的水準(zhǔn)路線使視線離地面具有足夠的高度，在坡度較大的水準(zhǔn)路線上進(jìn)行作業(yè)時應(yīng)適當(dāng)縮短視距。上進(jìn)行作業(yè)時應(yīng)適當(dāng)縮短視距。 避免在日出后半小時、日落前半小時和正午進(jìn)行觀測。避免在日出后半小時、日落前半小時和正午進(jìn)行觀測。 每一測段的往測和返測應(yīng)分別在上午或下午進(jìn)行。每一測段的往測和返測應(yīng)分別在上午或下