第四章 水準(zhǔn)測(cè)量

測(cè)量學(xué)

第3章水準(zhǔn)測(cè)量2/1/20231西南科技大學(xué)環(huán)資學(xué)院測(cè)量工程系第3章水準(zhǔn)測(cè)量

§3.1

水準(zhǔn)測(cè)量原理

§3.2

水準(zhǔn)儀及其使用

§3.3

自動(dòng)安平水準(zhǔn)儀及數(shù)字水準(zhǔn)儀

§3.4

水準(zhǔn)測(cè)量方法

§3.5

微傾式水準(zhǔn)儀的檢驗(yàn)與校正

§3.6

水準(zhǔn)測(cè)量的誤差分析及注意事項(xiàng)

2/1/2023

2西南科技大學(xué)第3章水準(zhǔn)測(cè)量測(cè)量三項(xiàng)基本工作之一：高程測(cè)量高程測(cè)量：測(cè)量地面上各點(diǎn)高程的工作高程測(cè)量有下列幾種方法：

1.幾何水準(zhǔn)測(cè)量——是高程測(cè)量最主要的方法

2.三角高程測(cè)量

3.物理高程測(cè)量包括:氣壓高程測(cè)量、液體靜力水準(zhǔn)測(cè)量

4.GPS高程測(cè)量5.攝影高程測(cè)量2/1/2023

3西南科技大學(xué)主要內(nèi)容：

水準(zhǔn)測(cè)量原理、水準(zhǔn)儀的構(gòu)造及使用、水準(zhǔn)測(cè)量的施測(cè)方法、儀器的檢驗(yàn)與校正。主要目的：

使學(xué)生了解水準(zhǔn)測(cè)量原理、測(cè)量工具，掌握地面點(diǎn)位高程測(cè)量過程，從而精確求出地面點(diǎn)高程。重點(diǎn)內(nèi)容：

水準(zhǔn)測(cè)量原理、施測(cè)方法、成果計(jì)算。第3章水準(zhǔn)測(cè)量2/1/2023

4西南科技大學(xué)3.4.高程系統(tǒng)、等級(jí)高程系統(tǒng)

我國(guó)國(guó)家高程系統(tǒng)：黃海高程系

1956年黃海高程系(水準(zhǔn)原點(diǎn)H=72.289米）

我國(guó)國(guó)家高程基準(zhǔn)：

1985年國(guó)家高程基準(zhǔn)(水準(zhǔn)原點(diǎn)H=72.260米)

地方高程系統(tǒng)

上海：吳淞高程系2/1/2023

5西南科技大學(xué)水準(zhǔn)測(cè)量原點(diǎn)：直接由平均海水面測(cè)得高程的水準(zhǔn)點(diǎn)2/1/2023

6西南科技大學(xué)水準(zhǔn)點(diǎn)及其等級(jí)l

水準(zhǔn)點(diǎn)（BenchMark），通過水準(zhǔn)測(cè)量建立的高程控制點(diǎn)，工程上常用BM來標(biāo)記。l

水準(zhǔn)點(diǎn)的等級(jí)及埋設(shè)w

國(guó)家水準(zhǔn)點(diǎn)分為一、二、三、四等四個(gè)等級(jí)，按規(guī)范要求埋設(shè)永久性標(biāo)石標(biāo)記。三、四等水準(zhǔn)點(diǎn)一般用混凝土標(biāo)石制成，深埋到地面凍結(jié)線以下，在標(biāo)石的頂面設(shè)有用不銹鋼或其它不易銹蝕的材料制成的半球狀標(biāo)志。w

墻上水準(zhǔn)點(diǎn)w

圖根水準(zhǔn)點(diǎn)和一些施工測(cè)量使用的水準(zhǔn)點(diǎn)

常采用臨時(shí)性標(biāo)志,例如:木樁（樁頂釘一半圓球狀鐵釘）2/1/2023

7西南科技大學(xué)或大鐵釘打入地面，也可在地面上突出的堅(jiān)硬巖石或房屋四周水泥面、臺(tái)階等處用紅油漆標(biāo)記。

l

水準(zhǔn)點(diǎn)的位置：選在土質(zhì)堅(jiān)硬、便于長(zhǎng)期保存和使用方便的地點(diǎn)。埋設(shè)水準(zhǔn)點(diǎn)后，應(yīng)繪出水準(zhǔn)點(diǎn)的點(diǎn)之記。圖2-12/1/2023

8西南科技大學(xué)

§

3.1水準(zhǔn)測(cè)量原理

原理：利用水準(zhǔn)儀提供的一條水平視線，借助水準(zhǔn)尺來測(cè)定地面兩點(diǎn)間的高差，從而由已知點(diǎn)的高程和測(cè)得的高差，求出待定點(diǎn)的高程。

1.高差法:hAB=后視讀數(shù)—前視讀數(shù)，即：待定點(diǎn)B點(diǎn)的高程：2.儀高法(視線高法):2/1/2023

9西南科技大學(xué)水準(zhǔn)測(cè)量術(shù)語：如圖2-2所示：

A—后視點(diǎn)、a—后視讀數(shù)，

B—前視點(diǎn)、

b—前視讀數(shù)高差=后視讀數(shù)—前視讀數(shù)

※觀測(cè)者站在儀器處，面向前進(jìn)方向，前面所立尺為前視，背后所立尺為后視。

高差的符號(hào)：

高差的正負(fù)號(hào)反映兩點(diǎn)的高低；

高差的正負(fù)號(hào)又與測(cè)量前進(jìn)的方向有關(guān)：

hAB=－h(huán)BA

圖2-22/1/2023

10西南科技大學(xué)連續(xù)水準(zhǔn)測(cè)量：

在兩點(diǎn)間連續(xù)地多次安置儀器所進(jìn)行的水準(zhǔn)測(cè)量。

圖2-3

在圖2-3中：

測(cè)站：安置儀器的點(diǎn)（在圖2-3中Ⅰ、Ⅱ…）

轉(zhuǎn)點(diǎn)：(TurningPoint)常簡(jiǎn)寫為：TP，是傳遞高程的點(diǎn)(1、2…)。圖2-32/1/2023

11西南科技大學(xué)

§

3.2水準(zhǔn)儀及其使用

水準(zhǔn)測(cè)量所使用的儀器為水準(zhǔn)儀，所使用的工具為水準(zhǔn)尺和尺墊。水準(zhǔn)儀按其精度劃分為四個(gè)等級(jí)：精密水準(zhǔn)儀DS05、DS1；普通水準(zhǔn)儀DS3、DS10

D—大地測(cè)量；S—水準(zhǔn)儀；后面的數(shù)字代表儀器的測(cè)量精度（每公里往返測(cè)高差中數(shù)的中誤差，即精度）。水準(zhǔn)儀按其構(gòu)造可分為四種：微傾式水準(zhǔn)儀、自動(dòng)安平水準(zhǔn)儀、電子水準(zhǔn)儀和數(shù)字水準(zhǔn)儀以前，普通工程測(cè)量中最常用的水準(zhǔn)儀是：

DS3微傾式水準(zhǔn)儀（或DS3自動(dòng)安平水準(zhǔn)儀）2/1/2023

12西南科技大學(xué)一、DS3微傾式水準(zhǔn)儀及其使用DS3微傾式水準(zhǔn)儀的構(gòu)造作用：為測(cè)量高差提供一條水平視線組成：望遠(yuǎn)鏡、水準(zhǔn)器、基座132765498101412131115161.微傾螺旋；2.分劃板護(hù)罩；3.目鏡；4.物鏡調(diào)焦螺旋；5.制動(dòng)螺旋；6.微動(dòng)螺旋；7.底板；8.三角壓板；9.腳螺旋；10.彈簧帽；11.望遠(yuǎn)鏡；12.物鏡；13.管水準(zhǔn)器；14.圓水準(zhǔn)器；15.連接小螺釘；16.軸座

2/1/2023

13西南科技大學(xué)(1)望遠(yuǎn)鏡

由物鏡、目鏡、調(diào)焦透鏡和十字絲分劃板組成C

C視準(zhǔn)軸CC：物鏡光心與十字絲交點(diǎn)的連線視準(zhǔn)軸在測(cè)量時(shí)必須保持水平，也就是水平視線！2/1/2023

14西南科技大學(xué)（2）水準(zhǔn)器

水準(zhǔn)器分為圓水準(zhǔn)器和管水準(zhǔn)器兩種。

管水準(zhǔn)器—用來指示視準(zhǔn)軸是否水平

0點(diǎn)2mm管水準(zhǔn)器又稱為長(zhǎng)水準(zhǔn)管水準(zhǔn)管分劃值：是水準(zhǔn)管表面2mm圓弧所對(duì)應(yīng)的圓心角水準(zhǔn)管軸LL：過水準(zhǔn)管零點(diǎn)所作圓弧面的縱切線2/1/2023

15西南科技大學(xué)

2mm圓水準(zhǔn)器—用來指示儀器豎軸是否豎直

圓水準(zhǔn)器分劃值：是圓水準(zhǔn)器表面2mm圓弧所對(duì)應(yīng)的圓心角

DS3水準(zhǔn)儀水準(zhǔn)器分劃值通常為：長(zhǎng)水準(zhǔn)管圓水準(zhǔn)器圓水準(zhǔn)器軸：過圓水準(zhǔn)器零點(diǎn)所作圓球面的法線2/1/2023

16西南科技大學(xué)DS3水準(zhǔn)儀

常采用符合水準(zhǔn)管系統(tǒng)

——目的是提高水準(zhǔn)管氣泡居中的精度

符合氣泡符合尚未符合符合氣泡符合，水準(zhǔn)管軸與視線水平。微傾螺旋2/1/2023

17西南科技大學(xué)（3）基座基座通過連接螺旋與三腳架相連基座用于支承水準(zhǔn)儀上部，水準(zhǔn)儀旋轉(zhuǎn)軸插入基座軸套可自由旋轉(zhuǎn)基座上的三個(gè)腳螺旋用于調(diào)節(jié)圓水準(zhǔn)氣泡儀器豎軸VV：就是水準(zhǔn)儀的旋轉(zhuǎn)軸望遠(yuǎn)鏡水準(zhǔn)器基座三腳架VV2/1/2023

18西南科技大學(xué)CCLLVVL'L'水準(zhǔn)儀的主要構(gòu)造特點(diǎn)水準(zhǔn)儀的主要軸線：

①視準(zhǔn)軸CC②水準(zhǔn)管軸LL③圓水準(zhǔn)器軸④儀器豎軸VV必須滿足的幾何條件：

①∥VV②十字絲橫絲⊥VV

③LL∥CC2/1/2023

19西南科技大學(xué)2.水準(zhǔn)尺和尺墊

（1）水準(zhǔn)尺有單面尺、雙面尺、塔尺三種

（2）標(biāo)準(zhǔn)水準(zhǔn)尺為一對(duì)雙面尺，

其中:A尺和B尺黑面0~3m;A尺紅面4.687~7.687m,B尺紅面4.787~7.787m。

（3）尺墊半球形頂部用來豎立水準(zhǔn)尺，并標(biāo)志轉(zhuǎn)點(diǎn)位置。2/1/2023

20西南科技大學(xué)3.水準(zhǔn)儀的使用

為測(cè)定A、B兩點(diǎn)的高差，首先將水準(zhǔn)儀安置在A、B兩點(diǎn)之間（一般取中間位置），然后按以下四個(gè)步驟進(jìn)行操作：（1）粗平（粗略整平）

——目的是使儀器豎軸鉛直

調(diào)節(jié)三個(gè)腳螺旋使圓水準(zhǔn)器氣泡居中，氣泡移動(dòng)的方向始終與左手大拇指的運(yùn)動(dòng)方向一致。2/1/2023

21西南科技大學(xué)（2）瞄準(zhǔn)（瞄準(zhǔn)水準(zhǔn)尺）

首先轉(zhuǎn)動(dòng)目鏡調(diào)焦螺旋使十字絲清晰，轉(zhuǎn)動(dòng)望遠(yuǎn)鏡瞄準(zhǔn)水準(zhǔn)尺，再轉(zhuǎn)動(dòng)物鏡調(diào)焦螺旋使目標(biāo)清晰。注意消除視差！

什么是視差？產(chǎn)生的原因？如何消除？2/1/2023

22西南科技大學(xué)

※

視差：觀測(cè)者的眼睛在目鏡端上下移動(dòng)時(shí)，物像與十字絲間有相對(duì)運(yùn)動(dòng)的現(xiàn)象，叫十字絲視差，簡(jiǎn)稱視差。

※

產(chǎn)生視差的原因及消除的方法：l產(chǎn)生視差的原因:尺像與十字絲分劃板不重合。

l消除的方法：重新調(diào)焦（物鏡）

圖2-152/1/2023

23西南科技大學(xué)（3）精平（精確整平）

在每次讀數(shù)之前，都應(yīng)注意符合水準(zhǔn)氣泡觀測(cè)窗，轉(zhuǎn)動(dòng)微傾螺旋使水準(zhǔn)管氣泡居中，即符合水準(zhǔn)器的兩端氣泡影像對(duì)齊，只有當(dāng)氣泡已經(jīng)穩(wěn)定不動(dòng)而又居中的時(shí)候，水準(zhǔn)管軸水平，視準(zhǔn)軸亦水平，即提供了一條水平視線。

微傾螺旋2/1/2023

24西南科技大學(xué)（4）讀數(shù)（精確整平）

儀器精確整平后，即可用十字絲橫絲（即中絲）在水準(zhǔn)尺上讀數(shù)。

讀數(shù)按由大到小的方向，讀出米、分米、厘米、并仔細(xì)估讀毫米數(shù)。

讀數(shù)記錄一般均不加小數(shù)點(diǎn)，讀記四位數(shù)，以毫米為單位。黑面讀數(shù)

a=1274（mm）紅面讀數(shù)

b=5958（mm）2/1/2023

25西南科技大學(xué)

bc瞄準(zhǔn)與讀數(shù)水準(zhǔn)測(cè)量的瞄準(zhǔn)與讀數(shù)acb

a0722623915372/1/2023

26西南科技大學(xué)精密水準(zhǔn)儀（DS05、DS1）主要用于國(guó)家一、二等水準(zhǔn)測(cè)量(thefirstandsecondorderleveling)和高精度的工程測(cè)量中；例如建構(gòu)筑物的沉降觀測(cè)，大型橋梁工程的施工測(cè)量和大型精密設(shè)備安裝的水平基準(zhǔn)測(cè)量等。二、精密水準(zhǔn)儀和精密水準(zhǔn)尺§

3.2水準(zhǔn)儀及其使用2/1/2023

27西南科技大學(xué)1.精密水準(zhǔn)儀的特點(diǎn)1)望遠(yuǎn)鏡的放大倍數(shù)越大，分辨率越高，如規(guī)范要求DS1不小于38倍，DS05不小于40倍；2)管水準(zhǔn)器分劃值為10″/2mm，精平精度高；3)望遠(yuǎn)鏡的物鏡有效孔徑大，亮度好；4)望遠(yuǎn)鏡外表材料一般采用受溫度變化小的因瓦合金鋼，以減小環(huán)境溫度變化的影響；5)采用平板玻璃測(cè)微器讀數(shù)，讀數(shù)誤差小；6)配備精密水準(zhǔn)尺。2/1/2023

28西南科技大學(xué)2.精密水準(zhǔn)尺(因瓦水準(zhǔn)尺)精密水準(zhǔn)尺：是在木質(zhì)尺身的凹槽內(nèi)，引張一根因瓦合金鋼帶，其中零點(diǎn)端固定在尺身上，另一端用彈簧以一定的拉力將其引張?jiān)诔呱砩?，以使因瓦合金鋼帶不受尺身伸縮變形的影響。長(zhǎng)度分劃在因瓦合金鋼帶上，數(shù)字注記在木質(zhì)尺身上，精密水準(zhǔn)尺的分劃值分為基輔分劃（10mm）和奇偶分劃（5mm）兩種?；o分劃差為：3.01550m2/1/2023

29西南科技大學(xué)3.N3精密水準(zhǔn)儀及其讀數(shù)原理下圖就是新N3微傾式精密水準(zhǔn)儀，其每km往返測(cè)高差中數(shù)的中誤差為±0.3mm。為了提高讀數(shù)精度，精密水準(zhǔn)儀上設(shè)有平行玻璃板測(cè)微器。2/1/2023

30西南科技大學(xué)精密水準(zhǔn)儀、水準(zhǔn)尺WILDN3、精密水準(zhǔn)尺WILDN3精密自動(dòng)安平水準(zhǔn)儀精密水準(zhǔn)尺2/1/2023

31西南科技大學(xué)測(cè)微尺的讀數(shù)通過光路成像在測(cè)微尺讀數(shù)窗內(nèi)。

2/1/2023

32西南科技大學(xué)2/1/2023

33西南科技大學(xué)2/1/2023

34西南科技大學(xué)旋轉(zhuǎn)N3的平行玻璃板可以產(chǎn)生的最大視線平移量為10mm，它對(duì)應(yīng)測(cè)微尺上的100個(gè)分格。

測(cè)微尺上1個(gè)分格等于0.1mm，如在測(cè)微尺上估讀到0.1分格，則可以估讀到0.01mm。

將標(biāo)尺上的讀數(shù)加上測(cè)微尺上的讀數(shù)就等于標(biāo)尺的實(shí)際讀數(shù)。如下圖的讀數(shù)為148+0.655=148.655cm=1.48655m。

測(cè)微尺的讀數(shù)2/1/2023

35西南科技大學(xué)精密水準(zhǔn)儀的使用及讀數(shù)方法精密水準(zhǔn)儀的操作方法與DS3水準(zhǔn)儀基本相同，只是在讀數(shù)方法上有所差異。讀數(shù)時(shí)，用微傾螺旋使目鏡視場(chǎng)左邊的符合水準(zhǔn)氣泡的兩個(gè)半像吻合后，儀器即已精確整平。這時(shí)望遠(yuǎn)鏡十字絲橫絲往往不恰好對(duì)準(zhǔn)水準(zhǔn)尺上的某一分劃線，需轉(zhuǎn)動(dòng)測(cè)微螺旋調(diào)整視線上下移動(dòng)，使十字絲的楔形絲精確夾住水準(zhǔn)尺上一個(gè)整分劃線，再在讀數(shù)顯微鏡內(nèi)讀出厘米以下的讀數(shù)。2/1/2023

36西南科技大學(xué)精密水準(zhǔn)儀讀數(shù)圖讀數(shù)：197150測(cè)微器讀數(shù)窗水準(zhǔn)器視窗楔型絲2/1/2023

37西南科技大學(xué)

自動(dòng)安平水準(zhǔn)儀不需要水準(zhǔn)管和微傾螺旋，只有一個(gè)圓水準(zhǔn)器，安置儀器時(shí)，只要使圓水準(zhǔn)器的氣泡居中后，借助一種“補(bǔ)償器”的特別裝置，使視線自動(dòng)處于水平狀態(tài)。自動(dòng)安平水準(zhǔn)儀正面

§

3.3自動(dòng)安平水準(zhǔn)儀及數(shù)字水準(zhǔn)儀

一、自動(dòng)安平水準(zhǔn)儀2/1/2023

38西南科技大學(xué)自動(dòng)安平水準(zhǔn)儀反面自動(dòng)安平水準(zhǔn)儀后面自動(dòng)安平水準(zhǔn)儀反面自動(dòng)安平水準(zhǔn)儀正面2/1/2023

39西南科技大學(xué)自動(dòng)安平水準(zhǔn)儀安平的工作原理2/1/2023

40西南科技大學(xué)二、數(shù)字水準(zhǔn)儀望遠(yuǎn)鏡基座—腳螺旋自動(dòng)安平補(bǔ)償器電子水準(zhǔn)儀調(diào)焦螺旋制動(dòng)、微動(dòng)螺旋調(diào)焦發(fā)送器：計(jì)算概略視距值；補(bǔ)償監(jiān)視器：監(jiān)測(cè)安平補(bǔ)償器的工作狀態(tài)分光鏡：將由物鏡計(jì)入的光分為可見光和紅外光行陣探測(cè)器：識(shí)別水準(zhǔn)尺上的條碼，進(jìn)行讀數(shù)（電子水準(zhǔn)儀）2/1/2023

41西南科技大學(xué)二、數(shù)字水準(zhǔn)儀2/1/2023

42西南科技大學(xué)下圖為采用相關(guān)法的徠卡NA3003

數(shù)字水準(zhǔn)儀的機(jī)械光學(xué)結(jié)構(gòu)圖2/1/2023

43西南科技大學(xué)二、電子水準(zhǔn)儀的特點(diǎn)及應(yīng)用特點(diǎn)：讀數(shù)客觀.不存在誤讀、誤記問題,沒有人為讀數(shù)誤差.精度高。速度快。測(cè)量時(shí)間與傳統(tǒng)儀器相比可以節(jié)省1/3左右。效率高?？蓪?shí)現(xiàn)內(nèi)外業(yè)一體化。應(yīng)用前景：快速水準(zhǔn)測(cè)量，其工作效率可提高30％～50％；自動(dòng)沉降監(jiān)測(cè)機(jī)器、轉(zhuǎn)臺(tái)等的精密工業(yè)測(cè)量；儀器與計(jì)算機(jī)相連，可實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)、自動(dòng)的連續(xù)高程測(cè)量；標(biāo)準(zhǔn)測(cè)量、地形測(cè)量、線路測(cè)量及施工放樣等。2/1/2023

44西南科技大學(xué)

§

3.4水準(zhǔn)測(cè)量方法

一、水準(zhǔn)測(cè)量的外業(yè)實(shí)施1.水準(zhǔn)點(diǎn)

——事先埋設(shè)標(biāo)志在地面上，用水準(zhǔn)測(cè)量方法建立的高程控制點(diǎn)(BenchMark),常以BM表示。

水準(zhǔn)點(diǎn)分為永久性和臨時(shí)性兩種，其頂部通常為凸起的半球面,用于放置水準(zhǔn)尺。

2/1/2023

45西南科技大學(xué)2.待定點(diǎn)高程的測(cè)量和計(jì)算檢核已知HA，求高程HB，中間臨時(shí)放置標(biāo)尺的過度點(diǎn)1，2….稱為轉(zhuǎn)點(diǎn),起高程傳遞作用,常用TP(TurningPoint)表示，實(shí)測(cè)時(shí)轉(zhuǎn)點(diǎn)上應(yīng)使用尺墊。2/1/2023

46西南科技大學(xué)每測(cè)站高差：（后視讀數(shù)-前視讀數(shù)）各測(cè)站高差之和：待定點(diǎn)B點(diǎn)高程：2.待定點(diǎn)高程的測(cè)量和計(jì)算檢核2/1/2023

47西南科技大學(xué)測(cè)段高差的觀測(cè)1.測(cè)段:二個(gè)水準(zhǔn)點(diǎn)之間構(gòu)成的水準(zhǔn)路線。2.測(cè)站的搬設(shè)：測(cè)段多測(cè)站連續(xù)觀測(cè)，水準(zhǔn)儀、標(biāo)尺按前進(jìn)方向逐一搬站，方法：(1)一測(cè)站檢核無誤，記錄員發(fā)"搬站"口令；(2)觀測(cè)員、扶尺員按口令搬站：①前視尺扶尺員不離原立尺點(diǎn)，確保尺墊不變動(dòng);新設(shè)站的后視尺。②觀測(cè)員將水準(zhǔn)儀搬到下一測(cè)站適當(dāng)位置，距離適當(dāng)。③后視尺扶尺員在新設(shè)站的位置。新設(shè)站的前視尺。2/1/2023

48西南科技大學(xué)測(cè)段的高差計(jì)算：1)概念：往測(cè)，前進(jìn)方向從A到B的逐站水準(zhǔn)測(cè)量；

返測(cè)，前進(jìn)方向從B到A的逐站水準(zhǔn)測(cè)量。2)測(cè)段高差計(jì)算：(1)往返測(cè)高差計(jì)算：

h往=hi往。檢核：hi往=ai往-bi往。

h返=hi返。檢核：hi返=ai返-bi返。(2)測(cè)段高差計(jì)算：Δh=h往+h返2/1/2023

49西南科技大學(xué)普通水準(zhǔn)測(cè)量記錄表0.7182.20950.5831.2681.425ZD1∑a–∑b=5.358–3.867=1.491∑h=2.209–0.718=1.491HB–

HA=51.491–50.000=1.491HB–

HA=∑h=∑a–

∑b(計(jì)算無誤)計(jì)算檢核3.8675.358Σ51.4910.346B50.6181.5811.219ZD351.3360.6720.863ZD2HA=50.000m50.0000.5830.7530.8731.851A–前視+后視備注高程（m）高差標(biāo)尺讀數(shù)（m）測(cè)點(diǎn)0.7182/1/2023

50西南科技大學(xué)3.測(cè)站檢核為保證每一測(cè)站的高差正確，或在誤差允許范圍之內(nèi)，必須進(jìn)行測(cè)站檢核。測(cè)站檢核有雙儀高法和雙面尺法（1）雙面尺法：黑面讀數(shù)高差：紅面讀數(shù)高差：紅黑面高差之差：最后高差中數(shù)：（2）雙儀高法：改變儀器高度10cm以上，測(cè)出兩次高差，進(jìn)行檢核。2/1/2023

51西南科技大學(xué)（一）、兩次儀器高法已知HA，求HBa1b1a2b2h1=a1-b1h2=a2-b22/1/2023

52西南科技大學(xué)水準(zhǔn)測(cè)量記錄（兩次儀器法）2/1/2023

53西南科技大學(xué)（二）、雙面尺法已知HA，求HBa1b1a2b2h1=a1-b1h2=a2-b22/1/2023

54西南科技大學(xué)雙面尺法水準(zhǔn)測(cè)量觀測(cè)記錄表2/1/2023

55西南科技大學(xué)雙儀高法水準(zhǔn)測(cè)量觀測(cè)記錄表2/1/2023

56西南科技大學(xué)§2-4水準(zhǔn)測(cè)量的方法圖2-21二、水準(zhǔn)路線的布設(shè)形式

l

附合水準(zhǔn)路線（a）l

閉合水準(zhǔn)路線（b）l

支水準(zhǔn)路線（c）l

水準(zhǔn)網(wǎng)（d、e）水準(zhǔn)路線:水準(zhǔn)測(cè)量所經(jīng)過的路線。

圖2-212/1/2023

57西南科技大學(xué)二、水準(zhǔn)路線測(cè)量的成果檢核1.閉合水準(zhǔn)路線從某已知點(diǎn)BMA出發(fā),經(jīng)待定點(diǎn)1,2,3,4;再回到A點(diǎn)。高差理論值：?

高差閉合差：2.附合水準(zhǔn)路線從已知點(diǎn)BMA出發(fā)到另一已知點(diǎn)B,

高差理論值：高差閉合差：AB2h1h312/1/2023

58西南科技大學(xué)二、水準(zhǔn)路線測(cè)量的成果檢核3.結(jié)點(diǎn)水準(zhǔn)網(wǎng)（1）獨(dú)立水準(zhǔn)網(wǎng)?（2）單結(jié)點(diǎn)附合水準(zhǔn)網(wǎng)4.支水準(zhǔn)路線從已知點(diǎn)BMA出發(fā)到待定點(diǎn)B

???2/1/2023

59西南科技大學(xué)三、水準(zhǔn)測(cè)量的內(nèi)業(yè)計(jì)算

按一定的原則將計(jì)算出的水準(zhǔn)線路高差閉合差進(jìn)行分配，確保各測(cè)段（或各測(cè)站）高差經(jīng)改正后嚴(yán)格滿足檢核條件。等外水準(zhǔn)測(cè)量高差閉合差容許誤差：山地：平地：國(guó)家四等水準(zhǔn)測(cè)量高差閉合差容許誤差：山地：平地：2/1/2023

60西南科技大學(xué)

水準(zhǔn)測(cè)量的內(nèi)業(yè)計(jì)算步驟（附合、閉合水準(zhǔn)路線）

h21）計(jì)算閉合差2）判斷閉合差是否超限3）計(jì)算各測(cè)段觀測(cè)高差的改正數(shù)5）計(jì)算各測(cè)段的改正后的高差6）計(jì)算各點(diǎn)的高程值4）檢查閉合差是否分配完AB2附合水準(zhǔn)路線h1h312/1/2023

61西南科技大學(xué)例：附合水準(zhǔn)測(cè)量?jī)?nèi)業(yè)計(jì)算2/1/2023

62西南科技大學(xué)測(cè)站觀測(cè)的限差控制

“伴隨觀測(cè)，逐一檢核，隨時(shí)控制，逐步放行”。伴隨觀測(cè)，逐一檢核：觀測(cè)開始就接受檢核，不能觀測(cè)完再檢核。隨時(shí)控制，逐步放行：檢核合格才容許下一步的觀測(cè)工作。2/1/2023

63西南科技大學(xué)普通水準(zhǔn)測(cè)量記錄計(jì)算表-0.016-0.014-0.119B56.9020964575415636348Bfh=

∑h=–0.016m=–16mm檢核BMA55.35207725560BMAE55.2432024671208765566ED56.3322100688609325720DC57.0791387607613506035CHA=55.352m55.35225127200BMA平均高差高差前視后視備注高程（m）高差標(biāo)尺讀數(shù)（m）測(cè)點(diǎn)Σ7.23330.8697.24730.988+1.548+1.446+0.176+0.272-0.750-0.851-1.092-0.992+0.104+0.006+3+1.547+3+0.174+3-0.750+3-1.092+4+0.1052/1/2023

64西南科技大學(xué)表2-3附合水準(zhǔn)路線成果計(jì)算(例：填表)測(cè)段點(diǎn)號(hào)路線長(zhǎng)度（km）測(cè)站數(shù)實(shí)測(cè)高差（m）改正數(shù)（mm）改正后高差（m）高程（m）

1BMA2.3

+0.748

46.216BM1

21.2

-0.423

BM2

32.4

+0.298

BM3

42.1

-1.476

BMB45.331∑8.0

-0.853-32-0.885

輔助計(jì)算

圖2-232/1/2023

65西南科技大學(xué)1.高差閉合差和限差的計(jì)算：（見表2-3的輔助計(jì)算）

2.高差閉合差的調(diào)整

l

當(dāng)閉合差在容許值范圍內(nèi)時(shí)，可把閉合差分配到各測(cè)段的高差上。

l

分配的原則：將閉合差反號(hào)按測(cè)站數(shù)或水準(zhǔn)路線長(zhǎng)度成正比分配到各測(cè)段的高差上。（各測(cè)段的改正數(shù)與測(cè)站數(shù)或水準(zhǔn)路線的長(zhǎng)度成正比

）1）計(jì)算各測(cè)段高差改正數(shù):(表2-3中第6列）

或

2/1/2023

66西南科技大學(xué)

式中:vi————分配給第i測(cè)段高差的改正數(shù)；

Li，ni————第i測(cè)段路線的長(zhǎng)度和測(cè)站數(shù)；

∑L，∑n————水準(zhǔn)路線的總長(zhǎng)度和總測(cè)站數(shù)。

檢核：各段改正數(shù)的總和應(yīng)與高差閉合差的大小相等且符號(hào)相反，即

∑vi=-fh

。例：如表2-2中v1=-（32/8）×2.3=-9mm…記于表中第6列相應(yīng)行中。檢核：-

9-

5-

10-

8=-

32mm（∑vi=-

fh

）

2）計(jì)算改正后高差（見

表2-3中第7列）

3、計(jì)算待定點(diǎn)高程（見表2-3中第8列）

2/1/2023

67西南科技大學(xué)表2-3附合水準(zhǔn)路線成果計(jì)算(例圖2-23)測(cè)段點(diǎn)號(hào)路線長(zhǎng)度（km）測(cè)站數(shù)實(shí)測(cè)高差（m）改正數(shù)（mm）改正后高差（m）高程（m）

1BMA2.3

+0.748-9+0.73946.216BM146.95521.2

-0.423-5-0.428BM246.52732.4

+0.298-10+0.288BM346.81542.1

-1.476-8-1.484BMB45.331∑8.0

-0.853-32-0.885

輔助計(jì)算2/1/2023

68西南科技大學(xué)§

3.5微傾式水準(zhǔn)儀的檢驗(yàn)與校正一、圓水準(zhǔn)器的檢驗(yàn)與校正檢驗(yàn)?zāi)康氖潜ＷC：圓水準(zhǔn)器軸∥儀器VV二、十字絲的檢驗(yàn)與校正檢驗(yàn)?zāi)康氖潜ＷC：十字絲橫絲⊥儀器VV三、管水準(zhǔn)器的檢驗(yàn)與校正檢驗(yàn)?zāi)康氖潜ＷC：視準(zhǔn)軸CC

∥水準(zhǔn)管軸LL（水準(zhǔn)儀的主條件）2/1/2023

69西南科技大學(xué)檢校的時(shí)間：購(gòu)進(jìn)儀器之后長(zhǎng)途運(yùn)輸之后項(xiàng)目開工之后出現(xiàn)問題之后檢校目的：使儀器各種軸系關(guān)系處于正常狀態(tài)。

水準(zhǔn)儀的檢驗(yàn)和校正

2/1/2023

70西南科技大學(xué)一、微傾式水準(zhǔn)儀的檢驗(yàn)和校正水準(zhǔn)儀的主要軸、線：視準(zhǔn)軸CC水準(zhǔn)管軸LL儀器豎軸VV圓水準(zhǔn)器軸LL十字絲橫絲（中絲）軸線之間應(yīng)滿足的幾何條件LL∥VV橫絲⊥VVLL∥CC（最重要）圖2-242/1/2023

71西南科技大學(xué)（一）圓水準(zhǔn)器軸平行于儀器豎軸的檢驗(yàn)和校正

目的使LL∥VV，圓水準(zhǔn)器氣泡居中時(shí)，豎軸位于鉛垂位置。檢驗(yàn)（1）旋轉(zhuǎn)腳螺旋使圓水準(zhǔn)器氣泡居中（2）將望遠(yuǎn)鏡水平方向繞豎軸旋轉(zhuǎn)180°，若氣泡仍居中，則LL∥VV，若氣泡偏離，則需進(jìn)行校正。2/1/2023

72西南科技大學(xué)校正

先用腳螺旋使氣泡向中央方向移動(dòng)偏離量的一半；稍松中間的固定螺絲（有的儀器無此螺絲）；再用校正針撥動(dòng)圓水準(zhǔn)器的三個(gè)校正螺絲使氣泡居中。重復(fù)上述的檢驗(yàn)和校正，使儀器上部旋轉(zhuǎn)到任何位置氣泡都能居中為止。最后應(yīng)注意旋緊固定螺絲。圖2-252/1/2023

73西南科技大學(xué)（二）十字絲橫絲垂直于儀器豎軸的檢驗(yàn)和校正目的

使橫絲⊥VV，當(dāng)儀器粗略整平后，橫絲基本水平，用橫絲上任意位置所得讀數(shù)均相同。檢驗(yàn)水準(zhǔn)儀整平后，先用十字絲橫絲的一端切準(zhǔn)一個(gè)點(diǎn)狀目標(biāo)P，若P點(diǎn)始終在橫絲上移動(dòng)，說明橫絲已與豎軸垂直；若P點(diǎn)移動(dòng)的軌跡離開了橫絲，則說明橫絲與豎軸不垂直，需要校正。圖2-272/1/2023

74西南科技大學(xué)校正

打開十字絲分劃板的護(hù)罩，可見到三個(gè)或四個(gè)分劃板的固定螺絲松開這些固定螺絲用手轉(zhuǎn)動(dòng)十字絲分劃板座，使橫絲的另一端與目標(biāo)相切。反復(fù)試驗(yàn)使橫絲的兩端都能與目標(biāo)相切，則校正完成。最后旋緊所有固定螺絲。

圖2-282/1/2023

75西南科技大學(xué)（三）i角誤差的檢驗(yàn)和校正

l

i角：水準(zhǔn)管軸和視準(zhǔn)軸在垂直面上的投影的夾角。

l交叉誤差：上述兩軸在水平面上投影的夾角。在等外水準(zhǔn)

測(cè)量中可忽略其影響

為使LL∥CC，兩軸在水平面和垂直面的投影都應(yīng)平行。

l

i角檢驗(yàn)：是水準(zhǔn)儀檢校中最重要的一項(xiàng)，

l

i角檢驗(yàn)?zāi)康?/p>

當(dāng)水準(zhǔn)管氣泡符合時(shí)，視準(zhǔn)軸就處于水平位置，使讀數(shù)正確。2/1/2023

76西南科技大學(xué)

圖2-29

a2

a2′

a12/1/2023

77西南科技大學(xué)檢驗(yàn)方法：（圖2-29）

l

在平坦之地選相距60～80m的A、B兩點(diǎn)，在兩點(diǎn)打入木樁；

l

水準(zhǔn)儀置于

I點(diǎn)（A、B兩點(diǎn)的中點(diǎn)），用雙儀高法測(cè)得A

B兩點(diǎn)的高差h1=a1-b1l

把將儀器搬至

II點(diǎn)（距B點(diǎn)略大于2米），測(cè)得A、B兩點(diǎn)高差h2=a2-b2l

如果h2=h1，說明水準(zhǔn)管軸與視準(zhǔn)軸平行，即i=0。如果h2≠h1則說明存在i角誤差：式中Δ=h2-h1=a2-a2′兩點(diǎn)所測(cè)高差之差；

DAB——A、B兩點(diǎn)間的距離；

ρ″——206265″。當(dāng)Δ或i角為正時(shí)，視線向上傾斜，反之向下傾斜。對(duì)于DS3水準(zhǔn)儀，要求i角不大于20，否則應(yīng)進(jìn)行校正。

a2

a2′

a12/1/2023

78西南科技大學(xué)l

如果h2=h1，說明水準(zhǔn)管軸與視準(zhǔn)軸平行，即i=0。如果h2≠h1則說明存在i角誤差：式中Δ=h2-h1=a2-a2′兩點(diǎn)所測(cè)高差之差；

DAB——A、B兩點(diǎn)間的距離；

ρ″——206265″。當(dāng)Δ或i角為正時(shí)，視線向上傾斜，反之向下傾斜。對(duì)于DS3水準(zhǔn)儀，要求i角不大于20，否則應(yīng)進(jìn)行校正。

a2

a2′

a12/1/2023

79西南科技大學(xué)儀器在II處，用微傾螺旋使遠(yuǎn)點(diǎn)A的讀數(shù)從a2改變到a2′=b2+h1。此時(shí)視準(zhǔn)軸處于水平位置，但水準(zhǔn)管也因隨之變動(dòng)而氣泡不再符合。用校正針撥動(dòng)水準(zhǔn)管一端的校正螺絲使氣泡符合，(圖2-30)則水準(zhǔn)管軸也處于水平位置，從而使水準(zhǔn)管軸平行于視準(zhǔn)軸。水準(zhǔn)管的校正螺絲，校正時(shí)先松動(dòng)左右兩校正螺絲，然后撥上下兩校正螺絲使氣泡符合。撥動(dòng)上下校正螺絲時(shí)，應(yīng)先松一個(gè)再緊另一個(gè)逐漸改正，當(dāng)最后校正完畢時(shí)，所有校正螺絲都應(yīng)適度旋緊。以上檢驗(yàn)校正要反復(fù)進(jìn)行，直到i角小于20″為止。校正方法（圖2-29）2/1/2023

80西南科技大學(xué)圖2-30用校正針撥動(dòng)水準(zhǔn)管一端的校正螺絲使氣泡符合，(圖2-30)則水準(zhǔn)管軸也處于水平位置，從而使水準(zhǔn)管軸平行于視準(zhǔn)軸。水準(zhǔn)管的校正螺絲，校正時(shí)先松動(dòng)左右兩校正螺絲，然后撥上下兩校正螺絲使氣泡符合。撥動(dòng)上下校正螺絲時(shí)，應(yīng)先松一個(gè)再緊另一個(gè)逐漸改正，當(dāng)最后校正完畢時(shí)，所有校正螺絲都應(yīng)適度旋緊。以上檢驗(yàn)校正要反復(fù)進(jìn)行，直到i角小于20″為止。2/1/2023

81西南科技大學(xué)（四）水準(zhǔn)管軸和視準(zhǔn)軸交叉誤差的檢驗(yàn)和校正1、檢驗(yàn)方法：①將水準(zhǔn)儀安置在距標(biāo)尺50m處，并使其一腳螺旋位于望遠(yuǎn)鏡至標(biāo)尺的視準(zhǔn)面內(nèi)。②將儀器整平，并用傾斜螺旋使氣泡精密符合，按中絲（或楔形絲）在標(biāo)尺上讀書a。然后將腳螺旋1升高兩周，腳螺旋2下降2周使讀書a保持不變。此時(shí)儀器向一側(cè)偏斜，注意氣泡偏移情況。③接著，將腳螺旋1下降四周，腳螺旋2上升四周，保持讀書a仍不變。此時(shí)，儀器向另外一側(cè)偏斜，再次觀察氣泡偏移情況。④對(duì)于②、③兩種情況，若氣泡兩端符合或同向偏移相同距離，則無交向誤差；若氣泡兩端異向偏離，且距離大于2mm時(shí)，須校正。2/1/2023

82西南科技大學(xué)2、校正：將水準(zhǔn)器一側(cè)的校正螺絲放松，另一側(cè)校正螺絲擰緊，使水準(zhǔn)器左右移動(dòng)，至氣泡兩端符合為止。2/1/2023

83西南科技大學(xué)（四）水準(zhǔn)管軸和視準(zhǔn)軸交叉誤差的檢驗(yàn)和校正由于交叉誤差的影響較小，所以一般工程水準(zhǔn)測(cè)量中可不進(jìn)行此項(xiàng)檢驗(yàn)。對(duì)于精密水準(zhǔn)測(cè)量，則應(yīng)進(jìn)行交叉誤差的檢驗(yàn)。如果需要進(jìn)行這項(xiàng)檢驗(yàn)時(shí)，應(yīng)安排在i角檢驗(yàn)校正之前進(jìn)行。因?yàn)檫@兩項(xiàng)檢校互相有影響，但i角的檢校最為重要，應(yīng)在最后進(jìn)行。2/1/2023

84西南科技大學(xué)二、自動(dòng)安平水準(zhǔn)儀的檢驗(yàn)和校正自動(dòng)安平水準(zhǔn)儀應(yīng)滿足的條件圓水準(zhǔn)器軸平行儀器的豎軸；十字絲橫絲垂直豎軸；水準(zhǔn)儀在補(bǔ)償范圍內(nèi)，應(yīng)能起到補(bǔ)償作用；視準(zhǔn)軸經(jīng)過補(bǔ)償后應(yīng)與水平線一致。2/1/2023

85西南科技大學(xué)2、自動(dòng)安平水準(zhǔn)儀的檢驗(yàn)和校正前兩項(xiàng)的檢校

與微傾式水準(zhǔn)儀的檢校方法完全相同。第三項(xiàng)（補(bǔ)償器）的檢驗(yàn)

離水準(zhǔn)儀約50m處豎立水準(zhǔn)尺，儀器安置成如下位置：即使其中兩個(gè)腳螺旋的連線垂直于儀器到水準(zhǔn)尺連線的方向；用圓水準(zhǔn)器整平儀器，讀取水準(zhǔn)尺上讀數(shù)；四種情況（豎軸向前、后、左、右傾斜）下讀數(shù)：旋轉(zhuǎn)視線方向上的第三個(gè)腳螺旋，讓氣泡中心偏離圓水準(zhǔn)器零點(diǎn)少許，使豎軸向前稍傾斜；然后再次旋轉(zhuǎn)這個(gè)腳螺旋，使氣泡中心向相反方向重新整平儀器，用位于垂直于視線方向的兩個(gè)腳螺旋，先后使儀器向左右兩側(cè)傾斜2/1/2023

86西南科技大學(xué)儀器豎軸向前后左右傾斜時(shí)所得讀數(shù)與儀器整平時(shí)所得讀數(shù)之差不超過2mm，則可認(rèn)為補(bǔ)償器工作正常，否則應(yīng)檢查原因或送工廠修理。第四項(xiàng)（視準(zhǔn)軸經(jīng)過補(bǔ)償后應(yīng)與水平線一致）的檢校若視準(zhǔn)軸經(jīng)補(bǔ)償后不能與水平線一致，則也構(gòu)成i角，產(chǎn)生讀數(shù)誤差。檢驗(yàn)方法與微傾式水準(zhǔn)儀i角的檢驗(yàn)方法相同校正

校正十字絲。撥十字絲的校正螺絲，使A點(diǎn)的讀數(shù)從a2改變到a2′。對(duì)于DS3水準(zhǔn)儀也應(yīng)使i角不大于20″2/1/2023

87西南科技大學(xué)§

3.6水準(zhǔn)測(cè)量誤差分析及注意事項(xiàng)一、儀器誤差

1.儀器校正后的殘余誤差

2.水準(zhǔn)尺誤差(包含:刻劃、變形和零點(diǎn)誤差等）二、觀測(cè)誤差

1.讀數(shù)誤差2.視差影響3.水準(zhǔn)管氣泡居中誤差三、外界條件的影響

1.儀器下沉和尺墊下沉誤差2.地球曲率和大氣折光的影響3.溫度的影響2/1/2023

88西南科技大學(xué)一、儀器誤差

l

儀器校正后的殘余誤差（i角誤差

）

此項(xiàng)誤差與儀器至立尺點(diǎn)的距離成正比。

l

在測(cè)量中，保持前視和后視的距離相等，可消除該項(xiàng)誤差。

l

因某種原因某一測(cè)站的前視（或后視）距離較大，那么就在下一測(cè)站上使后視（或前視）距離較大，可使誤差得到補(bǔ)償。

l

水準(zhǔn)尺的誤差

l

尺長(zhǎng)誤差

：尺長(zhǎng)變化、彎曲引起的誤差，通常限制彎曲度、施加改正數(shù)消除。

l

刻劃誤差：刻劃不準(zhǔn)確引起的誤差，可施加改正數(shù)消除。

l零點(diǎn)誤差：尺底的刻劃值與理論值之差，可采用偶數(shù)站或使用一根水準(zhǔn)尺消除。2/1/2023

89西南科技大學(xué)

望遠(yuǎn)鏡的視準(zhǔn)軸與水準(zhǔn)管的水準(zhǔn)軸不平行i角對(duì)讀數(shù)的影響向上傾斜i

角的符號(hào)為正2/1/2023

90西南科技大學(xué)

望遠(yuǎn)鏡的視準(zhǔn)軸與水準(zhǔn)管的水準(zhǔn)軸不平行i角對(duì)高差的影響向上傾斜i

角的符號(hào)為正2/1/2023

91西南科技大學(xué)二、觀測(cè)誤差氣泡居中的誤差 氣泡居中的精度即水準(zhǔn)管的靈敏度，它主要決定于水準(zhǔn)管的分劃值。為了減小氣泡居中誤差的影響，應(yīng)對(duì)視線長(zhǎng)加以限制，觀測(cè)時(shí)應(yīng)盡量使氣泡精確地居中或符合。讀數(shù)誤差 估讀的誤差與人眼的分辨能力、望遠(yuǎn)鏡的放大率以及視線的長(zhǎng)度有關(guān)。視差影響水準(zhǔn)尺傾斜誤差水準(zhǔn)尺傾斜會(huì)使讀數(shù)增大：裝有水準(zhǔn)器的水準(zhǔn)尺、搖尺法可消除。2/1/2023

92西南科技大學(xué)三、外界條件的影響儀器下沉和水準(zhǔn)尺下沉儀器下沉：“后、前、前、后”的觀測(cè)程序，可減弱其影響。水準(zhǔn)尺下沉：“往返測(cè)”可以減弱水準(zhǔn)尺下沉的影響。氣候的影響溫度的變化引起大氣折光變化造成尺像跳動(dòng)；烈日直曬儀器和大風(fēng)影響水準(zhǔn)管氣泡的整平。盡量選擇無風(fēng)的陰天進(jìn)行測(cè)量。2/1/2023

93西南科技大學(xué)

地球曲率的影響

水準(zhǔn)測(cè)量應(yīng)根據(jù)水準(zhǔn)面來求出兩點(diǎn)的高差，但視準(zhǔn)軸是一直線，因此使讀數(shù)中含有由地球曲率引起的誤差“p”。

P=D2(2R)

大氣折光的影響

在一般大氣情況下，大氣折光誤差“”是地球曲率誤差“p”的1/7;=D2(14R)地球曲率與大氣折光的共同影響：

f=p-=0.43D2R

若前后視距相等,該誤差可在計(jì)算高差時(shí)自行消除。3、地球曲率和大氣折光的影響(圖2-34)2/1/2023

94西南科技大學(xué)圖2-34地球曲率的影響P=D2(2R)；大氣折光=D2(14R)

地球曲率與大氣折光的共同影響：

f=p-=0.43D2R2/1/2023

95西南科技大學(xué)地球曲率和大氣折光的影響

1）視線高出地面0.3m，2）選擇合適的天氣（陰天、晚上、無風(fēng)等）