1、水准仪及水准水准仪及水准测量测量 水准测量的目的：通过测量地面上两点水准测量的目的：通过测量地面上两点之间的高差之间的高差h，根据已知点的高程求算未知点，根据已知点的高程求算未知点的高程。的高程。2.1水准测量的水准测量的原理原理 一、一、水准测量原理：水准测量原理：水准测量是利用水准仪所提供的水平视线水准测量是利用水准仪所提供的水平视线测定两点间高差的一种方法。测定两点间高差的一种方法。二、二、水准测量的有关专业术语：水准测量的有关专业术语：注：水准测量具有方向性，若测注：水准测量具有方向性，若测AB之间的高差，之间的高差，一定是从一定是从A侧到侧到B。v（1）后视点）后视点A，前视点，前视
2、点Bv（2）后视读数）后视读数a，前视读数，前视读数bv（3）视线高程）视线高程Hiv（4）测站：安置仪器的地方称为测站。）测站：安置仪器的地方称为测站。2.2水准仪的基本水准仪的基本构造及使用构造及使用v水准测量的仪器为：水准仪，工具有：水准水准测量的仪器为：水准仪，工具有：水准尺和尺垫。尺和尺垫。v我国生产的水准仪有很多种，我们只介绍我国生产的水准仪有很多种，我们只介绍DS3型微倾水准仪，也是比较常用的一种水型微倾水准仪，也是比较常用的一种水准仪，其中准仪，其中D和和S分别是大地测量和水准仪的分别是大地测量和水准仪的汉语拼音的第一个字母，下标汉语拼音的第一个字母，下标3表示仪器的精表示仪器
3、的精度等级，数字越小，精度越高。度等级，数字越小，精度越高。一、一、DS3DS3型微倾水准仪的构造：型微倾水准仪的构造：v水准仪由望远镜、水准器、基座三部分构成水准仪由望远镜、水准器、基座三部分构成v1、望远镜：、望远镜：v作用：瞄准水准尺，并对水准尺进行读数。作用：瞄准水准尺，并对水准尺进行读数。v构成：物镜、对光透镜、物镜对光螺旋、十构成：物镜、对光透镜、物镜对光螺旋、十字丝分划板、目镜、目镜对光螺旋字丝分划板、目镜、目镜对光螺旋v视准轴：十字丝交点和物镜光心的连线，称视准轴：十字丝交点和物镜光心的连线，称为视准轴。为视准轴。物镜：由一组透镜组组成物镜：由一组透镜组组成v 作用：把远处目标
4、的像反映到望远镜的镜筒内。作用：把远处目标的像反映到望远镜的镜筒内。v目镜：也是由一组透镜组成目镜：也是由一组透镜组成v 作用：是将物镜所成的实像放大成为虚像，作用：是将物镜所成的实像放大成为虚像，DS3型微倾水准仪放大率一般不小于型微倾水准仪放大率一般不小于28倍。倍。v十字丝分划板：是安装在目镜筒内的一块平板玻璃，十字丝分划板：是安装在目镜筒内的一块平板玻璃，上面刻有两条垂直的长丝，称为十字丝，分别叫做上面刻有两条垂直的长丝，称为十字丝，分别叫做竖丝、横丝（也叫中丝），水准仪读数一般为中丝竖丝、横丝（也叫中丝），水准仪读数一般为中丝读数。在中丝的上下还刻有两条对称的短丝，称为读数。在中丝的
5、上下还刻有两条对称的短丝，称为视距丝，作用可以读取距离。视距丝，作用可以读取距离。v对光透镜和物镜对光螺旋：两者的主要作用是通过对光透镜和物镜对光螺旋：两者的主要作用是通过调节物镜对光螺旋从而使对光透镜移动，从而使目调节物镜对光螺旋从而使对光透镜移动，从而使目标的像落在十字丝分划板上。标的像落在十字丝分划板上。一、一、DS3DS3型微倾水准仪的构造：型微倾水准仪的构造：v水准仪由望远镜、水准器、基座三部分构成。水准仪由望远镜、水准器、基座三部分构成。2、水准器：水准器是水准仪上一个重要部件，、水准器：水准器是水准仪上一个重要部件，主要是用来整平仪器和视准轴是否处于水平主要是用来整平仪器和视准轴
6、是否处于水平位置。水准器有圆水准器和管水准器两种。位置。水准器有圆水准器和管水准器两种。v（1）圆水准器：）圆水准器：va构造：圆水准器是一个密封的玻璃圆盒，盒内装有构造：圆水准器是一个密封的玻璃圆盒，盒内装有乙醇和乙醚的混合液，加热熔封而成，冷却后留有乙醇和乙醚的混合液，加热熔封而成，冷却后留有圆形气泡。圆形气泡。vb圆水准器零点：圆水准器的对称中心，称为圆水准圆水准器零点：圆水准器的对称中心，称为圆水准器零点。器零点。vc圆水准器轴：过零点的球面法线称为圆水准器轴。圆水准器轴：过零点的球面法线称为圆水准器轴。v作用：圆水准器气泡居中是仪器粗略整平的标志。作用：圆水准器气泡居中是仪器粗略整平
7、的标志。v（2）管水准器：）管水准器：va构造：是一个玻璃管，内壁磨成具有一定半径的圆构造：是一个玻璃管，内壁磨成具有一定半径的圆弧，管内装有乙醇和乙醚的混合液，加热熔封而成，弧，管内装有乙醇和乙醚的混合液，加热熔封而成，冷却后留有气泡。冷却后留有气泡。vb管水准器零点：管水准器上表面的对称中心，称为管水准器零点：管水准器上表面的对称中心，称为管水准器零点。管水准器零点。vc管水准器轴：过零点的球面切线，称为管水准器轴。管水准器轴：过零点的球面切线，称为管水准器轴。vd符合水准器：在管水准器上安装有一组棱镜，通过符合水准器：在管水准器上安装有一组棱镜，通过棱镜的反射，将气泡两端的影像同时反映到
8、目镜旁棱镜的反射，将气泡两端的影像同时反映到目镜旁的观察窗内，若两端的影像符合时，则表示气泡居的观察窗内，若两端的影像符合时，则表示气泡居中，反之，则不居中，这种设有棱镜组的水准器，中，反之，则不居中，这种设有棱镜组的水准器，称为符合水准器。称为符合水准器。v作用：符合水准器气泡居中是仪器精确整平的标志。作用：符合水准器气泡居中是仪器精确整平的标志。一、一、DS3DS3型微倾水准仪的构造：型微倾水准仪的构造：v水准仪由望远镜、水准器、基座三部分构成。水准仪由望远镜、水准器、基座三部分构成。3、基座：基座由轴座、脚螺旋、连接板组成。、基座：基座由轴座、脚螺旋、连接板组成。仪器上部通过竖轴插入轴座
9、内，脚螺旋用来仪器上部通过竖轴插入轴座内，脚螺旋用来调节圆水准器使圆气泡居中。整个仪器通过调节圆水准器使圆气泡居中。整个仪器通过连接板连接螺旋与三脚架相连接。连接板连接螺旋与三脚架相连接。一、一、DS3DS3型微倾水准仪的构造：型微倾水准仪的构造：v4、水准仪上各种螺旋的名称及其作用：、水准仪上各种螺旋的名称及其作用：共有六种螺旋，分别是共有六种螺旋，分别是v物镜对光螺旋：使远处目标的像清晰。物镜对光螺旋：使远处目标的像清晰。v目镜对光螺旋：使十字丝清晰。目镜对光螺旋：使十字丝清晰。v脚螺旋：使圆水准器气泡居中。脚螺旋：使圆水准器气泡居中。v制动螺旋：固定或松开望远镜。制动螺旋：固定或松开望远
10、镜。v微动螺旋：使望远镜左右微微摆动。微动螺旋：使望远镜左右微微摆动。v微倾螺旋：使管水准器气泡居中。微倾螺旋：使管水准器气泡居中。二、水准尺二、水准尺：v水准尺有塔尺和双面尺两种。用优质的木材、水准尺有塔尺和双面尺两种。用优质的木材、铝合金或玻璃钢制成。铝合金或玻璃钢制成。v1、塔尺：用优质木材制成，由两或三节套、塔尺：用优质木材制成，由两或三节套接而成，尺的底部为零点，尺上刻有黑白相接而成，尺的底部为零点，尺上刻有黑白相间的分划，每分划为间的分划，每分划为1厘米。厘米。v2、双面尺：又称红黑面尺，尺长、双面尺：又称红黑面尺，尺长3米，两根米，两根为一对，尺子两面均有分划，黑面分划为基为一对
11、，尺子两面均有分划，黑面分划为基本分划，底部起点为零，红面分划为辅助分本分划，底部起点为零，红面分划为辅助分划，底部起点不为零。划，底部起点不为零。三、水准仪的使用三、水准仪的使用：v主要讲使用步骤：共分五步主要讲使用步骤：共分五步。v安置仪器安置仪器v粗略整平粗略整平v瞄准水准尺瞄准水准尺v精确整平精确整平v读数读数 三、水准仪的使用三、水准仪的使用：v1、安置仪器：把水准仪安置在脚架上并拧、安置仪器：把水准仪安置在脚架上并拧紧连接螺旋。紧连接螺旋。v三点要求：三点要求：v（1）要双手抱仪器）要双手抱仪器v（2）脚架高度要适中）脚架高度要适中v（3）架台要大致水平）架台要大致水平 三、水准仪
12、的使用三、水准仪的使用：v2、粗略整平：、粗略整平：（1）概念：调节脚螺旋，使圆水准器气泡居中。）概念：调节脚螺旋，使圆水准器气泡居中。（2）方法：记住一句话，气泡移动方向始终与）方法：记住一句话，气泡移动方向始终与转动脚螺旋的左手大拇指移动方向一致。转动脚螺旋的左手大拇指移动方向一致。三、水准仪的使用三、水准仪的使用：v3、瞄准水准尺：、瞄准水准尺：（1）目镜对光：转动目镜对光螺旋，使十字丝清晰。）目镜对光：转动目镜对光螺旋，使十字丝清晰。（2）初步瞄准：松开制动螺旋，转动望远镜，利用望远）初步瞄准：松开制动螺旋，转动望远镜，利用望远镜上的准星、照门瞄准水准尺，然后拧紧制动螺旋。镜上的准星、
13、照门瞄准水准尺，然后拧紧制动螺旋。（3）物镜对光：转动物镜对光螺旋，使水准尺成像清晰。）物镜对光：转动物镜对光螺旋，使水准尺成像清晰。（4）精确瞄准：转动微动螺旋，使水准尺影像处在视场）精确瞄准：转动微动螺旋，使水准尺影像处在视场中央。中央。（5）消除视差：）消除视差：v视差：物镜对光后，眼睛在目镜端上下微微视差：物镜对光后，眼睛在目镜端上下微微地移动，若发现十字丝和水准尺影像有相对地移动，若发现十字丝和水准尺影像有相对移动的现象，则称为视差。移动的现象，则称为视差。v产生原因：水准尺没用恰好成像于十字丝分产生原因：水准尺没用恰好成像于十字丝分划板上。划板上。v消除方法：反复调节目镜和物镜对光
14、螺旋，消除方法：反复调节目镜和物镜对光螺旋，直至视差消除。直至视差消除。三、水准仪的使用三、水准仪的使用：v4、精确整平：调节微倾螺旋，是管水准器气、精确整平：调节微倾螺旋，是管水准器气泡居中，即豆芽瓣重合。泡居中，即豆芽瓣重合。v5、读数：读取中丝读数。要求：直接读出米、读数：读取中丝读数。要求：直接读出米、分米、厘米、估计到毫米。分米、厘米、估计到毫米。2.3水准测量一般水准测量一般方法及计算方法及计算 一、水准点：一、水准点：1、定义：用水准测量的方法测定的高程控制点，、定义：用水准测量的方法测定的高程控制点，称为水准点，有称为水准点，有BM表示。表示。2、种类：永久性水准点和临时性水准
15、点两种。、种类：永久性水准点和临时性水准点两种。二、水准测量的施测方法：二、水准测量的施测方法：v利用转点进行测量，但测量结果不一定正确。利用转点进行测量，但测量结果不一定正确。三、水准测量的实施路线：三、水准测量的实施路线：v1、符合水准路线、符合水准路线v2、闭合水准路线、闭合水准路线v3、支水准路线、支水准路线 四、水准测量的检核方法四、水准测量的检核方法：1、计算校核、计算校核2、测站检核：在同一测站测得的结果是否一致，称为、测站检核：在同一测站测得的结果是否一致，称为测站检核。常用的有两种方法。测站检核。常用的有两种方法。（1）双仪器高法：对于普通水准测量，两次测得高）双仪器高法：对
16、于普通水准测量，两次测得高差之差的绝对值应小于差之差的绝对值应小于6mm.（2）双面尺法：）双面尺法：3、成果检核：计算检核只能发现计算是否有误，测站、成果检核：计算检核只能发现计算是否有误，测站检核只能检验一个测站上是否存在错误或误差是否检核只能检验一个测站上是否存在错误或误差是否超限，但对于一条水准路线来说，测站检核不足以超限，但对于一条水准路线来说，测站检核不足以说明测量全过程的精度是否符合要求：如仪器本身说明测量全过程的精度是否符合要求：如仪器本身误差。只有通过成果检核才能知道。误差。只有通过成果检核才能知道。（1）符合水准路线：）符合水准路线：（2）闭合水准路线：）闭合水准路线：五、
17、水准测量的内业计算五、水准测量的内业计算：包括闭合水准路线的计算和符合水准路线的计算包括闭合水准路线的计算和符合水准路线的计算：计算过程：计算过程：（1）列表，把已知数据填入表中；）列表，把已知数据填入表中；（2）计算高差闭合差）计算高差闭合差fh，对于闭合水准路线，对于闭合水准路线，fh=h测测对于符合水准路线，对于符合水准路线，fh=h测测h理理（3）计算高差容许闭合差）计算高差容许闭合差fh容容 fh容容=12n fh容容=40L 若若fhfh容，说明测量结果符合要求。容，说明测量结果符合要求。（4）调整高差闭合差：）调整高差闭合差：调整原则：将闭合差以相反的符号，按与测站数或距离成正调
18、整原则：将闭合差以相反的符号，按与测站数或距离成正比的原则分配到各段中去。比的原则分配到各段中去。(5)计算改正后的高差：实测高差改正数计算改正后的高差：实测高差改正数(6)计算待定点的高程。计算待定点的高程。六、例题六、例题：v某一符合水准路线某一符合水准路线AB，A点的高程点的高程HA=50.766m，B点的高程点的高程HB=49.224m，AB之间共设置之间共设置3个转点，个转点，把把AB分成四段，分成四段，A1点之间的高差点之间的高差h1=0.474m，路线长度为路线长度为1.2km；12点之间的高差点之间的高差h2=0.212m，路线长度为路线长度为0.8km；23点之间的高差点之间
19、的高差h 3=.351m，路线长度为路线长度为1.0km；3B点之间的高差点之间的高差h 4=0.952m，路线长度为路线长度为2.0km；试对该符合水准路线进行成果；试对该符合水准路线进行成果计算。（直接填表）计算。（直接填表）2.4水准仪的检验水准仪的检验方法方法 一、水准仪在使用之前应进行一般性检查一、水准仪在使用之前应进行一般性检查 ：v望远镜成像是否清晰望远镜成像是否清晰v制动螺旋、微动螺旋、微倾螺旋和对光螺旋制动螺旋、微动螺旋、微倾螺旋和对光螺旋是否有效是否有效v脚螺旋是否灵活脚螺旋是否灵活v脚架固定螺旋是否可靠脚架固定螺旋是否可靠 二、水准仪应满足的几何条件二、水准仪应满足的几何
20、条件 ：v圆水准器轴应平行于仪器竖轴；圆水准器轴应平行于仪器竖轴；v视准轴应平行于水准管轴视准轴应平行于水准管轴v十字丝的横丝应垂直于仪器的竖轴十字丝的横丝应垂直于仪器的竖轴 三、水准仪的检验方法：三、水准仪的检验方法：圆水准器轴应平行于仪器竖轴的检验方法：圆水准器轴应平行于仪器竖轴的检验方法：转动脚螺旋，使圆水准器气泡居中，然后将仪转动脚螺旋，使圆水准器气泡居中，然后将仪器转动器转动180，若气泡仍然居中，则此条件满，若气泡仍然居中，则此条件满足，否则需进行校正。足，否则需进行校正。2.5水准测量误差水准测量误差及注意事项及注意事项 一、水准测量的误差来源一、水准测量的误差来源 ：v（一）仪
21、器误差：（一）仪器误差：v1、仪器校正不完善的误差，如水准管轴与视准轴不平行产、仪器校正不完善的误差，如水准管轴与视准轴不平行产生的误差。生的误差。v2、水准尺误差，如分划不准确，尺身弯曲产生的误差，水、水准尺误差，如分划不准确，尺身弯曲产生的误差，水准尺零点误差。准尺零点误差。v（二）观测误差：（二）观测误差：v1、水准管气泡居中误差。、水准管气泡居中误差。v2、读数误差、读数误差v3、视差影响、视差影响v4、水准尺倾斜误差、水准尺倾斜误差v（三）外界条件的影响（三）外界条件的影响v1、仪器下沉、仪器下沉v2、大气折光影响、大气折光影响v3、温度变化的影响、温度变化的影响 二、水准测量时取前
22、后视距相等可以消除以下误差二、水准测量时取前后视距相等可以消除以下误差 ：v1、视准轴不平行于水准管轴产生的误差。、视准轴不平行于水准管轴产生的误差。v2、大气折光的影响产生的误差。、大气折光的影响产生的误差。v3、地球曲率的影响产生的误差。、地球曲率的影响产生的误差。本章应掌握的问本章应掌握的问题题1 1、水准测量的目的；、水准测量的目的；2 2、水准测量的原理；、水准测量的原理；3 3、水准仪的组成；、水准仪的组成；4 4、圆水准器和管水准器的作用分别是什么；、圆水准器和管水准器的作用分别是什么；5 5、符合水准器的概念；、符合水准器的概念；6 6、水准仪上各种螺旋的名称及其作用；、水准仪上各种螺旋的名称及其作用；7 7、叙述水准仪的使用步骤；、叙述水准仪的使用步骤；8 8、何谓视差？视差产生的原因及消除方法如何？、何谓视差？视差产生的原因及消除方法如何？9 9、水准测量有哪些实施路线？如何进行成果检核？、水准测量有哪些实施路线？如何进行成果检核？1010、闭合水准路线和符合水准路线的计算过程。、闭合水准路线和符合水准路线的计算过程。1111、取前后视距相等可以消除哪些误差？、取前后视距相等可以消除哪些误差？
