水準測量儀器教學視頻課件

第二章水準測量§2.1水準測量原理§2.2DS3水準儀和水準測量的工具§2.3水準儀的使用§2.4水準測量的施測方法§2.5水準測量的內(nèi)業(yè)計算§2.6水準儀的檢驗與校正§2.7水準測量的誤差及注意事項§2.8其他水準儀簡介§2.1

水準測量原理：

利用水準儀提供水平視線，讀取水準尺的讀數(shù)，測定兩點間的高差，由已知點高程推求未知點高程。如圖：

hAB=a–bHB=HA+hAB大地水準面HibHBHAhAB前進方向高差法Hi=HA+aHB=Hi-b視線高法AB當a>b時，hAB為正，B高于A；當a<b時，hAB為負，B低于A。

高差法：利用高差計算高程。（安置一次儀器測定一個前視點高程時采用）

視線高法：利用視線高計算高程。（安置一次儀器測定多個前視點高程時采用）水準測量所使用的儀器、工具：

水準儀水準尺尺墊返回目鏡水準管目鏡圓水準器校正螺釘微動螺旋制動螺旋對光螺旋物鏡準星缺口水準管圓水準器三腳架腳螺旋2、DS3型水準儀的構(gòu)造主要由望遠鏡、水準器、基座三部分組成。微傾螺旋（1）望遠鏡：用來瞄準遠處的水準尺進行讀數(shù)；

由物鏡、目鏡、十字絲分劃板、調(diào)焦透鏡、調(diào)焦螺旋組成；放大率一般為25~30倍。視準軸：物鏡中心與十字絲交點的連線CC。圖2—3內(nèi)調(diào)焦望遠鏡構(gòu)造成象原理：

目標經(jīng)過物鏡及調(diào)焦透鏡的作用，在十字絲附近成一倒立實像，由于目標離望遠鏡的遠近不同，轉(zhuǎn)動調(diào)焦螺旋令調(diào)焦透鏡在鏡筒內(nèi)前后移動，可使其實像恰好落在十字絲平面上，再通過目鏡將倒立的實像和十字絲同時放大，這時倒立的實像成為倒立而放大的虛像。十字絲分劃板（分上、下、中絲，用中絲讀取后視讀數(shù)a,前視讀數(shù)b，上、下絲為視距絲）（2）水準器水準器的作用：整平儀器，使視準軸處于水平位置。①圓水準器

作用：粗略整平結(jié)構(gòu)：如圖所示精度：一般為

8＇～10＇/2mm（氣泡中心偏離零點2mm

所對的圓心角）

符合管水準器

符合水準氣泡工作原理123（3）基座軸座：承托儀器上部腳螺旋：調(diào)節(jié)腳螺旋使圓水準器氣泡居中連接板：連接三腳架組成

軸座腳螺旋連接板§2.3水準儀的使用一、操作步驟1、安置儀器高度適中、架頭大致水平，固定儀器。2、粗略整平目的：使圓水準氣泡居中，視準軸粗略水平。方法（如圖所示）：3、瞄準水準尺目的：使目標和十字絲成像清晰。方法：①初步瞄準（用準星對準目標）②目鏡調(diào)焦（使十字絲清晰）③物鏡調(diào)焦（使目標成像清晰）④精確瞄準（使縱絲對準目標）注意：瞄準時應(yīng)消除視差。視差：當目鏡、物鏡對光不夠精細時，目標的影像不在十字絲平面上，以致兩者不能同時被看清。消除方法：仔細進行目鏡、物鏡調(diào)焦。4、精確整平目的：使水準管氣泡居中，視準軸精確水平。方法：調(diào)節(jié)微傾螺旋，使氣泡影像符合。二、一個測站的水準測量工作ABab1、安置儀器于AB之間，立尺于A、B點上；2、粗略整平；3、瞄準A尺，精平、讀數(shù)a，記錄1.568m；4、瞄準B尺，精平、讀數(shù)b，記錄1.471m；5、計算：hAB=a–b=1.568-1.471=0.115m即B點比A點高0.115m。hBA=

–

hAB=–0.115m，即A點比B點低0.115m。三、概念1、測站：測量儀器所安置的地點。2、水準路線：進行水準測量時所行走的路線。3、后視a：水準路線的后視方向。4、前視b：水準路線的前視方向。5、視線高程：后視高程+后視讀數(shù)。6、視距：水準儀至標尺的水平距離。7、水準點(BM)：水準測量的固定標志。8、水準點高程：指標志點頂面的高程。9、轉(zhuǎn)點（TP)：水準測量中起傳遞高程作用的中間點。水準點返回§2.4水準測量的施測方法一、連續(xù)水準測量

當兩點相距較遠或高差較大時，需連續(xù)安置水準儀測定相鄰各點間的高差，最后取各個高差的代數(shù)和，可得到起終兩點間的高差。B如圖：A、B兩水準點之間，設(shè)3個臨時性的轉(zhuǎn)點。h1=a1-b1h2=a2-b2h3=a3-b3h4=a4-b4hAB=h1+h2+h3+h4ATP1TP2TP3a1b1a2b2a3b3a4b4b2b4AA、B兩點高差計算的一般公式：hAB==n—為測站數(shù)測站點號

水準尺讀數(shù)后視（a）前視（b）高差（m）高程（m）備注ⅣⅢ

Ⅱ

ⅠATP1TP1TP2TP2TP3TP3B

2.142

1.258+0.884

0.928

1.235-0.307

1.664

1.431

+0.233

1.672

2.074

-0.402計算檢核Σ

6.4065.998測站點號

水準尺讀數(shù)后視（a）前視（b）高差（m）高程（m）備注

0.4080.408

0.408123.446123.854水準測量手簿（一）、測站檢核目的：保證前后視讀數(shù)的正確。方法：變動儀器高法、雙面尺法1、變動儀器高法在同一測站上變動儀器高（10cm左右），兩次測出高差；其差值|Δh

|≤6mm，取其平均值作為最后結(jié)果。

即在每個測站安置兩次水準儀，分別測定其高差（測得第一次高差后，升高或降低儀器高度10cm左右，再測一次高差），它的高差值的互差小于±6mm時即為符合精度要求。

校核項目：①同一根水準尺黑、紅面的讀數(shù)之差小于±4mm。②黑、紅面分別算出的高差之差小于±6mm。合格后，取其高差平均值為最后成果。（二）、計算檢核目的：檢核計算高差和高程計算是否正確。檢核條件：如上表所示：等式條件成立，說明計算正確。二、成果檢核

水準測量時，一般將已知水準點和待測水準點組成一條水準路線；在水準測量的施測過程中，測站檢核只能檢核一個測站上是否存在錯誤或誤差是否超限；計算檢核只能發(fā)現(xiàn)每頁計算是否有誤；對一條水準路線來講必須進行成果檢核。1、水準路線的布設(shè)形式附合水準路線（見圖1）閉合水準路線（見圖2）支水準路線（見圖3）AB1234圖1A123圖3A1234圖22、檢核的主要內(nèi)容閉合差：觀測值與理論值的差值。高差閉合差就是高差的觀測值與理論值之差；用fh表示，即fh=∑h測

-∑h理限差：《規(guī)范》規(guī)定的的高差閉合差的允許值；用fh允表示。等外水準測量要求：平地：fh允≤±40（mm）

L—水準路線的長度，單位km。山地：fh允≤±12（mm）

n—水準路線的測站數(shù)。要求：fh≤fh允

3、不同形式水準路線fh的計算

附和水準路線：

∑h測=h1+h2+h3+······+hn

∑h理=H終

–H始

fh=∑h測-∑h理=∑h測-（H終

–H始）

閉合水準路線：

∑h測=h1+h2+h3+······+hn

∑h理=0

fh=∑h測-∑h理=∑h測

支水準路線：∑h測=∑h往+∑h返∑h理=0

fh=∑h測-∑h理=∑h往+∑h返返回§2.5水準測量的內(nèi)業(yè)計算一、符合水準路線的內(nèi)業(yè)計算如圖為一符合水準路線：AB123A、B為已知水準點，HA=65.376m，HB=68.623m點1、2、3為待測水準點，各測段高差、測站數(shù)、距離見下圖：前進方向備注測段

點名

距離km測站數(shù)實測高差m改正數(shù)m改正后的高差m高程m123456789Σ1234A123B1.08+1.5751.212+2.0361.414-1.7422.216+1.4465.850+3.315輔助計算-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符合水準測量成果計算表1、計算閉合差：2、檢核：故其精度符合要求。3、計算改正數(shù)

分配原則：按與測段距離（或測站數(shù)）成正比，并反其符號改正到各相應(yīng)的高差上，得改正后高差。按距離：按測站數(shù)：以第1測段為例，測段改正數(shù)為：檢核：4、計算改正后高差檢核：以第1測段為例，改正后的高差為：5、計算高程如：檢核：否則說明高程計算有誤。二、閉合水準路線成果計算1、計算閉合差：2、檢核：3、計算高差改正數(shù)：

閉合水準路線的計算與附合水準路線基本相同。

4、計算改正后高差：

5、計算各測點高程：三、支水準路線成果計算A11、計算閉合差：2、檢核：，故精度符合要求。3、計算高差（取往、返測絕對值的平均值，其符號與往測相同）4、計算高程H1=186.785-1.386=185.399m(HA=186.785m)返回§2.6水準儀的檢驗與校正一、水準儀的主要軸線及應(yīng)滿足的條件主要軸線：視準軸CC水準管軸LL

儀器豎軸VV圓水準器軸

幾何關(guān)系：

圓水準器軸//儀器豎軸

水準管軸//視準軸十字絲橫絲

豎軸視準軸水準管軸支點微傾螺旋二、水準儀的檢驗和校正1、圓水準器的檢驗和校正目的：使圓水準器軸//儀器豎軸檢驗：①用腳螺旋使圓水準器氣泡居中；②望遠鏡旋轉(zhuǎn)180度。若氣泡仍居中，滿足要求；若氣泡不居中，需進行校正。校正：①用腳螺旋調(diào)氣泡偏離值的一半；②用圓水準器的校正螺旋再調(diào)一半。

2、十字絲橫絲的檢校和校正目的：使十字絲橫絲

豎軸

檢驗：

①精平儀器，十字絲橫絲左邊對準墻上標志點p；②水平微動，p點在橫絲上移動，說明十字絲橫絲位置正確；否則需要校正。校正：

①松開十字絲的固定螺旋；

②微微轉(zhuǎn)動十字絲環(huán)座，至p點軌跡與橫絲重合；③擰緊十字絲的固定螺旋。P十字絲固定螺旋3、水準管軸的檢驗與校正目的：使水準管軸//視準軸。檢驗：①在平坦地面選相距80m左右A、B兩點，置水準儀于中點C，用變動儀器高法（兩次高差之差≤3mm）測定兩點之間的高差h0=a1-b1；

i角—

視準軸與水準管軸之間的夾角；前后視距相等可以消除。ABiia1a1b1CΔΔ②儀器搬A點附近，測得高差h=a2－b2；若h=h0，則水準管軸//視準軸；若h不等于h0，則存在i角。如圖：式中：DAB為AB兩點之間的距離

b2b2應(yīng)ABiiia1a1a2b1C2ΔΔΔ

對于DS3水準儀，當時，則需校正。3、校正①轉(zhuǎn)動微傾螺旋，使（此時視準軸水平，水準管氣泡不居中）。②調(diào)節(jié)水準管校正螺絲，使符合氣泡居中。返回誤差來源：

儀器誤差+觀測誤差+外界條件的影響

一、儀器誤差1、儀器校正后的殘余誤差—主要是i角誤差。（前后視距相等可消除）2、水準尺誤差—包括刻劃不準、尺長變化、尺身彎曲等誤差。（作業(yè)前必須檢驗，前后視尺交替使用、測站數(shù)為偶數(shù)可減弱或消除）§2.7水準測量的誤差及注意事項二、觀測誤差1、視差（仔細調(diào)焦可消除）2、讀數(shù)誤差（減小視線長度、讀數(shù)認真果斷）3、水準器泡居中誤差（符合后立即讀數(shù)）4、水準尺傾斜的影響（認真扶尺、氣泡居中）三、外界條件的