1、测量学水准测量PPT课件2022-12-112目目 录录 第一节第一节 高程测量概述高程测量概述 第二节第二节 水准测量原理水准测量原理 第三节第三节 水准测量的仪水准测量的仪 器及使用器及使用 第四节第四节 水准测量的方法水准测量的方法 第五节第五节 水准仪的检验水准仪的检验 和校正和校正 第六节第六节 水准测量的误差水准测量的误差 分析分析 第七节第七节 精密水准仪和精密水准仪和 精密水准尺精密水准尺 第八节第八节 电子水准仪简电子水准仪简2022-12-1132-1 2-1 高程测量概述高程测量概述 一、高程测量一、高程测量l l 高程测量高程测量：测量地面点高程的工作。：测量地面点高程
2、的工作。l l 目的目的：获得未知点的高程。一般是通过测出已知：获得未知点的高程。一般是通过测出已知点和未知点之间的高差，再根据已知点的高程推点和未知点之间的高差，再根据已知点的高程推算出未知点的高程。算出未知点的高程。l l 水准测量原点水准测量原点 ：直接由平均海水面测得高程的水直接由平均海水面测得高程的水准点准点（图图2-J2-J）。）。2022-12-1142022-12-115l l 水准测量：利用水平视线来测量两点之间的高差。此方法此方法施测简单，且精度较高施测简单，且精度较高，所以是高程测量中最主要的方法，被广泛应用于高，所以是高程测量中最主要的方法，被广泛应用于高程控制测量、工
3、程勘测和各项施工测量中。程控制测量、工程勘测和各项施工测量中。l l三角高程测量三角高程测量：是通过测量两点之间的水平距离（或倾斜距离）和竖直角，然：是通过测量两点之间的水平距离（或倾斜距离）和竖直角，然后利用三角公式计算出两点间的高差。后利用三角公式计算出两点间的高差。此方法的精度受各种条件的限制，一般只在适当的条件下才被采用。此方法的精度受各种条件的限制，一般只在适当的条件下才被采用。l l气压高程测量、摄影高程测量、气压高程测量、摄影高程测量、GPS高程测量。高程测量。二、高程测量的方法二、高程测量的方法2022-12-116三、水准点及其等级三、水准点及其等级l l 水准点水准点（Be
4、nch MarkBench Mark），通过水准测量建立的高程），通过水准测量建立的高程控制点，工程上常用控制点，工程上常用BMBM来标记。来标记。l l 水准点的等级及埋设水准点的等级及埋设w w 国家水准点国家水准点分为一、二、三、四等四个等级，按规分为一、二、三、四等四个等级，按规范要求埋设永久性标石标记。三、四等水准点一般范要求埋设永久性标石标记。三、四等水准点一般用混凝土标石制成，深埋到地面冻结线以下，在标用混凝土标石制成，深埋到地面冻结线以下，在标石的顶面设有用不锈钢或其它不易锈蚀的材料制成石的顶面设有用不锈钢或其它不易锈蚀的材料制成的半球状标志（的半球状标志（图图2-1a2-1a
5、）。）。w w 墙上水准点墙上水准点（图图2-1b2-1b）w w 图根水准点和一些施工测量使用的水准点图根水准点和一些施工测量使用的水准点 常采用临常采用临时性标志时性标志,例如例如:木桩（桩顶钉一半圆球状铁钉）木桩（桩顶钉一半圆球状铁钉）2022-12-117或大铁钉打入地面，也可在地面上突出的坚硬岩石或房屋四周水泥面、台阶等处用红或大铁钉打入地面，也可在地面上突出的坚硬岩石或房屋四周水泥面、台阶等处用红油漆标记。油漆标记。l l水准点的位置水准点的位置：选在土质坚硬、便于长期保存和使用方便的地点。埋设水准点：选在土质坚硬、便于长期保存和使用方便的地点。埋设水准点后，应绘出水准点的后，应绘
6、出水准点的点之记点之记。图图2-12022-12-118水准点图示2022-12-1192022-12-11102022-12-1111一、基本原理一、基本原理1.1.水准测量的实质水准测量的实质:测量两点之间的高差。2.2.水准测量的基本原理：水准测量的基本原理：利用水准仪建立一条水平视线，借助水准尺来测定两点间的高差，从而由 已知点的高程推算出未知点的高程。3.3.A A、B B两点的高差为两点的高差为：(利用水准仪提供的水平视线，分别读取A点水准尺上的读数a和B点的读数b)3.3.4.4.l l如果如果A点是已知高程点，点是已知高程点，B点是待求高程点。则点是待求高程点。则B点高程为点高
7、程为:)(baHhHHAABABbahAB 图图2-22022-12-11124.水准测量术语：水准测量术语：如图如图2-2所示：所示：A后视点后视点、a后视读数，后视读数，B前视点前视点、b前视读数前视读数v高差高差=后视读数后视读数前视读数前视读数观测者站在仪器处，面向前进方向，前面所立尺为前视，背后所立尺为后视。观测者站在仪器处，面向前进方向，前面所立尺为前视，背后所立尺为后视。v高差的符号高差的符号：高差的正负号反映两点的高低；高差的正负号反映两点的高低；高差的正负号又与测量前进的方向有关高差的正负号又与测量前进的方向有关：hAB=hBA 图图2-22022-12-11135、连续水准
8、测量：、连续水准测量：在两点间连续地多次安置仪器所进行的水准测量。在两点间连续地多次安置仪器所进行的水准测量。图图2-3 在图在图2-3中中：测站：安置仪器的点（测站：安置仪器的点（在图在图2-3中中、）转点：转点：(TurningPoint)常简写为：常简写为：TP，是传递高程的点是传递高程的点(1、2)。2022-12-1114连续水准测量示意连续水准测量示意2022-12-1115hAB为为A、B两点间测得的高差，两点间测得的高差，则：未知点则：未知点B的高程为的高程为：高差的计算检核：高差的计算检核：ab=hAB高程的计算检核：高程的计算检核：HBHA=hAB。nAABABhiHhHH
9、12022-12-1116二、仪高法测量二、仪高法测量 l l 适用场合适用场合：根据水准仪的视线高：根据水准仪的视线高H Hi i，来计算前视点，来计算前视点B B的高程。的高程。这一做法对安置一次仪器，并根据一个已知高程点的后视来求取这一做法对安置一次仪器，并根据一个已知高程点的后视来求取若干个前视点高程时计算较为方便。若干个前视点高程时计算较为方便。l l 仪高法仪高法：仪器的视线高：仪器的视线高：H Hi i=H=HA A+a+a 待求点高程：待求点高程：H H B B=H=HA A+(a ab b)=H=Hi i b b 2022-12-11172-3 2-3 水准测量的仪器及其使用
10、水准测量的仪器及其使用 一、水准仪的种类一、水准仪的种类 l l光学水准仪：光学水准仪：l l 微倾式水准仪微倾式水准仪 ：用水准管来获得水平视线；：用水准管来获得水平视线；l l 自动安平水准仪：用补偿器来获得水平视线。自动安平水准仪：用补偿器来获得水平视线。l l 电子水准仪电子水准仪 水准仪按仪器精度分水准仪按仪器精度分：DSDS0505、DSDS1 1、DSDS3 3、DSDS1010 四四个等级个等级。D D、S S 分别分别 是是“大地测量大地测量”和和“水准仪水准仪”汉语汉语拼音的第一个字母，数字拼音的第一个字母，数字05 05、1 1、3 3、10 10 表示该仪器表示该仪器的
11、精度。的精度。DSDS0505 和和DSDS1 1 用于精密水准测量，用于精密水准测量，DSDS3 3 用于一般水准用于一般水准测量，测量，DSDS1010 则用于简易水准测量。则用于简易水准测量。工程常用工程常用DSDS3 3 水准水准仪仪。2022-12-1118（一）水准尺（一）水准尺 用优质木材或用优质木材或合金合金制成，要求制成，要求尺长稳定，刻划准确。尺长稳定，刻划准确。l l 最常用的有双面尺和塔尺两最常用的有双面尺和塔尺两种。种。双面尺双面尺多用于三、四等及以下多用于三、四等及以下精度的水准测量（见图精度的水准测量（见图2-5a2-5a）。）。塔尺塔尺用两节或三节套接在一起，用
12、两节或三节套接在一起，能伸缩，携带方便。一般尺长能伸缩，携带方便。一般尺长为为5 m5 m，尺的底部为零点，尺面，尺的底部为零点，尺面绘有绘有1 cm1 cm或或5 mm5 mm黑白相间的分黑白相间的分格，米和分米处注有数字（见格，米和分米处注有数字（见图图2-5b2-5b）。）。图图2-52022-12-1119l l 尺垫是在转点上放置水准尺用的，尺垫是在转点上放置水准尺用的，尺垫可使转尺垫可使转点稳固，防止下沉点稳固，防止下沉。l l 用钢板或铸铁制成，一般为三角形，中央有一用钢板或铸铁制成，一般为三角形，中央有一突出的半球体，下方有三个尖脚（见图突出的半球体，下方有三个尖脚（见图2-6
13、2-6）。）。l l 用时把三个尖脚踩入土中，把水准尺立在突用时把三个尖脚踩入土中，把水准尺立在突出的圆顶上。出的圆顶上。图图2-6（二）尺垫（二）尺垫2022-12-1120（一）（一）DSDS3 3微倾式水准仪的构造微倾式水准仪的构造 三、DS3微倾式水准仪的构造及使用2022-12-1121水准仪图像水准仪图像(1)(1)注意：转注意：转动仪器时动仪器时要松开制要松开制动螺旋！动螺旋！2022-12-1122水准仪图像水准仪图像(2)(2)注意：转动仪注意：转动仪器时要松开制器时要松开制动螺旋！动螺旋！2022-12-1123 l l作用：作用：它可以提供视线，它可以提供视线，并可读出远
14、处水准尺上的读数并可读出远处水准尺上的读数 l l构造：构造：物镜、目镜、对光物镜、目镜、对光 透镜和十字丝分划板。透镜和十字丝分划板。1）物镜：物镜：使目标的成像落在十字丝板前后。使目标的成像落在十字丝板前后。2）调焦透镜：调焦透镜：使目标的成像与十字丝重合。使目标的成像与十字丝重合。3）目镜：目镜：放大放大十字丝和目标的成像。十字丝和目标的成像。4）十字丝分划板：十字丝分划板：竖丝竖丝是为了瞄准目标，是为了瞄准目标，中丝（单丝或楔形丝）中丝（单丝或楔形丝）读取读数。读取读数。视距丝：上、下短丝，用于测距。视距丝：上、下短丝，用于测距。l l视准轴（即视线）：视准轴（即视线）：十字丝交十字丝
15、交点与物镜光心的连线。点与物镜光心的连线。它是水准仪的主要轴线之一。它是水准仪的主要轴线之一。DS3水准仪望远镜放大率一般为水准仪望远镜放大率一般为28倍。倍。图图2-81 1望远镜望远镜2022-12-1124（1 1）管水准器（水准管）：）管水准器（水准管）：反映视线是否水平，用于精平。反映视线是否水平，用于精平。l l 水准管的零点水准管的零点：管面上刻有间隔为管面上刻有间隔为2 mm2 mm的分划线，分划线的的分划线，分划线的对称中心对称中心O O称。称。l l 水准管轴水准管轴LLLL：过零点与管内壁纵向相切的直线（见图过零点与管内壁纵向相切的直线（见图2-102-10）。）。l l
16、 气泡居中：气泡居中：当当气泡的气泡的中心点中心点与与零点零点重合重合时，称时，称气泡居中气泡居中，此时，此时水准管轴位于水平位置，水准管轴位于水平位置，视线水平。视线水平。若气泡不居中，则水准管轴若气泡不居中，则水准管轴处于倾斜位置，视线不水平。处于倾斜位置，视线不水平。图图2-102-102 2水准器水准器（管水准器和圆水准器）管水准器和圆水准器）2022-12-1125l 水准管分划值水准管分划值 定义定义 ：水准管水准管2 mm 2 mm 的弧长所对圆心角的弧长所对圆心角t t，即气泡每移即气泡每移动一动一 格时，水准管轴所倾斜的角值。格时，水准管轴所倾斜的角值。水准管分划值的大小水准
17、管分划值的大小反映了仪器置平精度的高低反映了仪器置平精度的高低 。水准水准管纵向弧线半径管纵向弧线半径 R R 越大，越大，t t值越小，则水准管值越小，则水准管灵敏度灵敏度越越高。高。DSDS3 3 型水准管分划值一般为型水准管分划值一般为20 20/2 mm/2 mm。图图2-102-102022-12-1126l 符合水准器符合水准器 l 当当气泡居中时，两端气泡的影像就能符合成吻合气泡居中时，两端气泡的影像就能符合成吻合的抛物线，的抛物线，它用于微倾式水准仪。它用于微倾式水准仪。l l 如果两端影像错开，则表示气泡不居中，这时可如果两端影像错开，则表示气泡不居中，这时可旋转微倾螺旋使气
18、泡影像符合，使气泡居中。旋转微倾螺旋使气泡影像符合，使气泡居中。注：注：左边左边气泡影像的移动方向与微倾螺旋的转动气泡影像的移动方向与微倾螺旋的转动方向一致。方向一致。图图2-122022-12-1127l l 圆水准器：一个封闭的圆形玻璃容圆水准器：一个封闭的圆形玻璃容器，顶面内壁是球面，球面中央有一器，顶面内壁是球面，球面中央有一圆圈。圆圈。l l 水准器零点水准器零点:圆圈圆心称为圆圈圆心称为。l l 圆水准器轴圆水准器轴:通过零点的球面法线通过零点的球面法线 。l l 当当圆水准器气泡居中时，圆水准器圆水准器气泡居中时，圆水准器轴竖直，仪器竖轴竖直。轴竖直，仪器竖轴竖直。l l 圆水准
19、器的分划值圆水准器的分划值:气泡中心偏离零气泡中心偏离零点点2 mm2 mm的弧长所对圆心角的大小。的弧长所对圆心角的大小。DSDS3 3水准仪圆水准器由于它的精度较低，水准仪圆水准器由于它的精度较低，故故只用于仪器的粗略整平。只用于仪器的粗略整平。图图2-13（2）圆水准器：）圆水准器：反映竖轴是否竖直，用于粗平。反映竖轴是否竖直，用于粗平。2022-12-11283 3基座基座 (图图2-72-7)l l 用于用于置平仪器置平仪器，它支撑仪器的上部使其在水，它支撑仪器的上部使其在水平方向上转动，并通过连接螺旋与三脚架连平方向上转动，并通过连接螺旋与三脚架连接。接。l l 基座主要由基座主要
20、由轴座、脚螺旋、三角压板和底板轴座、脚螺旋、三角压板和底板构成。构成。调节三个脚螺旋可使圆水准器的气泡居中，调节三个脚螺旋可使圆水准器的气泡居中，使仪器使仪器粗略整平粗略整平。2022-12-1129（二）二）DSDS3 3微倾式水准仪的使用微倾式水准仪的使用 微倾式水准仪的使用包括微倾式水准仪的使用包括安置仪器、粗略整平、瞄准水准安置仪器、粗略整平、瞄准水准尺、精平与读数尺、精平与读数等操作步骤。等操作步骤。1 1安置仪器安置仪器 l l 在测站上安置三脚架，架头大致水平。在测站上安置三脚架，架头大致水平。l l 用连接螺旋将仪器牢固地连接在三脚架头上。用连接螺旋将仪器牢固地连接在三脚架头上
21、。2 2粗略整平（粗平）粗略整平（粗平）l l 粗平概念：粗平概念：用脚螺旋使圆水准器的气泡居中，使仪器竖轴用脚螺旋使圆水准器的气泡居中，使仪器竖轴大致铅直，从而使视准轴粗略水平。大致铅直，从而使视准轴粗略水平。l l 气泡的移动方向气泡的移动方向 与左手大拇指（右手的食指）运动的方向一致与左手大拇指（右手的食指）运动的方向一致 操作操作：如如图图2-142-14所示所示 （脚螺旋顺时针转动该端升高，逆时针脚螺旋顺时针转动该端升高，逆时针转动该端降低转动该端降低 ，气泡向高处移动气泡向高处移动 ）2022-12-1130图图2-14l操作：操作：（气泡的移动方向气泡的移动方向与左手大拇指（右手
22、的食指）运动的方向一致与左手大拇指（右手的食指）运动的方向一致）w气泡未居中而位于气泡未居中而位于a 处，则先按图上箭头所指的方向用处，则先按图上箭头所指的方向用两手相两手相对转动脚螺旋和，对转动脚螺旋和，使气泡移到使气泡移到b的位置（如图的位置（如图b）。）。w然后然后单独转动脚螺旋单独转动脚螺旋使气泡居中。如有偏差可重复进行使气泡居中。如有偏差可重复进行。2022-12-11313 3瞄准水准尺瞄准水准尺 l l 目镜对光目镜对光：对准白色目标，旋转目镜，使十字：对准白色目标，旋转目镜，使十字丝成像清晰。丝成像清晰。l l 粗略瞄准粗略瞄准：缺口、准星、目标（尺）三点一线，：缺口、准星、目
23、标（尺）三点一线，制动望远镜。制动望远镜。l l 物镜调焦物镜调焦（对光）：转动物镜调焦螺旋，使目（对光）：转动物镜调焦螺旋，使目标成像清晰。标成像清晰。l l 精确照准：精确照准：转动水平微动螺旋使目标的对称中转动水平微动螺旋使目标的对称中心与竖丝重合（或在竖丝附近）心与竖丝重合（或在竖丝附近）注意：注意：瞄准水准尺时必须消除瞄准水准尺时必须消除视差视差。2022-12-1132 视差视差：观测者的眼睛在目镜端上下移动时，物像与十字丝间有相对运观测者的眼睛在目镜端上下移动时，物像与十字丝间有相对运动的动的现象，叫十字丝视差，简称视差。现象，叫十字丝视差，简称视差。产生视差的原因及消除的方法产
24、生视差的原因及消除的方法：l产生视差的原因产生视差的原因:尺像与十字丝分划板不重合。尺像与十字丝分划板不重合。l消除的方法：消除的方法：重新调焦（物镜）重新调焦（物镜）图图 2-152-152022-12-1133 l l 精平：精平：转动转动微倾螺旋微倾螺旋使使符合水准管气泡居中。符合水准管气泡居中。l l 读数：读数：用用十字丝横丝切十字丝横丝切尺上的刻划尺上的刻划直接读出米、直接读出米、分米和厘米数，并估读出分米和厘米数，并估读出毫米数，保证每个读数均毫米数，保证每个读数均为四位数，即使某位数是为四位数，即使某位数是零也不可省略。零也不可省略。读数方法：读数方法：由小到大的读（倒像仪器从
25、上到下）。由小到大的读（倒像仪器从上到下）。图图2-16的读数为的读数为:1.258m。图图2-164 4精平与读数精平与读数2022-12-11342022-12-1135l 用设置在望远镜内的用设置在望远镜内的自动补偿器自动补偿器代替水准管而能自动获得水平视线的水准仪。代替水准管而能自动获得水平视线的水准仪。l 观测时，用圆水准器使仪器粗略整平后，即可直接读取水平视线读数。观测时，用圆水准器使仪器粗略整平后，即可直接读取水平视线读数。l 具有具有观测速度快观测速度快、精度高等优点，被广泛应用在各种等级的水准测量中。、精度高等优点，被广泛应用在各种等级的水准测量中。l 补偿器有一定的补偿器有
26、一定的补偿范围补偿范围，应特别注意圆水准器的气泡居中。，应特别注意圆水准器的气泡居中。l 要防止补偿器贴靠周围的部件，保证其处于要防止补偿器贴靠周围的部件，保证其处于正常工作状态正常工作状态。2022-12-1136一、水准路线的布设形式一、水准路线的布设形式 l l 附合水准路线（附合水准路线（a a）l l 闭合水准路线（闭合水准路线（b b）l l 支水准路线（支水准路线（c c）l l 水准网水准网 （d d、e e）水准路线水准路线:水准测量所水准测量所经过的路线。经过的路线。图图2-212-4水准测量的方法水准测量的方法2022-12-1137二、水准测量的施测方法二、水准测量的施
27、测方法图图2-222-22中：中：v水准点水准点A A为已知点，为已知点，高程为高程为51.903 m51.903 m；vB B为待定高程的点为待定高程的点；v施测过程施测过程 （见表见表2-12-1）(高差高差=后视后视-前视前视 h hi i=a=ai i-b-bi i)图图2-222022-12-1138点号点号水准尺读数水准尺读数高高差差高高程程备备注注后视后视前视前视+BMA1.339已知高程点已知高程点TP11.4181.402TP21.5191.187TP31.2420.984TP41.2671.347BMB0.8716.7855.7911.1620.168计算检核计算检核ab=
28、+0.994h=+0.994HBHA=+0.994表表2-1水准测量记录手簿（水准测量记录手簿（记录、计算记录、计算）图图2-222022-12-1139点号点号水准尺读数水准尺读数高高差差高高程程备备注注后视后视前视前视+BMA1.339已知高程点已知高程点TP11.4181.402TP21.5191.187TP31.2420.984TP41.2671.347BMB0.871计算检核计算检核表表2-1 水准测量记录手簿水准测量记录手簿2022-12-1140点号点号水准尺读数水准尺读数高高差差高高程程备备注注后视后视前视前视+BMA1.33951.903已知高程点已知高程点TP11.4181
29、.4020.063TP21.5191.1870.231TP31.2420.9840.535TP41.2671.3470.105BMB0.8710.39652.8976.7855.7911.1620.168计算检核计算检核ab=+0.994h=+0.994HBHA=+0.994表表2-1 水准测量记录手簿水准测量记录手簿2022-12-1141为了保证水准测量成果的正确可靠，为了保证水准测量成果的正确可靠，必须进行检核。检核的方法主要有以下必须进行检核。检核的方法主要有以下几种：几种：1.1.计算检核计算检核2.2.测站检核测站检核3.3.成果检核成果检核2022-12-11421.1.计算检核
30、计算检核在每一测段结束后或手簿上每一页之末，必须进行计算检核。在每一测段结束后或手簿上每一页之末，必须进行计算检核。表表2-1中中:（1）a b=h=0.994说明说明高差的计算高差的计算是正确的。是正确的。（2）HB HA=h说明说明高程的计算高程的计算也是正确的。也是正确的。如不相等，则计算中必有错误，应进行检查。如不相等，则计算中必有错误，应进行检查。2022-12-11432.2.测站检核测站检核通常采用以下两种方法：通常采用以下两种方法：（1 1）变动仪器高法：）变动仪器高法：在一个测站上在一个测站上两次置镜两次置镜(变变动仪高动仪高0.1m0.1m)所得高差之差不超过容许值所得高差
31、之差不超过容许值（例如例如图根水准测量容许值为图根水准测量容许值为6 mm6 mm），则认为符合），则认为符合要求，并取其平均值作为最后结果，否则，必须要求，并取其平均值作为最后结果，否则，必须重测。重测。（2 2）双面尺法）双面尺法 利用同一水准尺利用同一水准尺红面与黑面两红面与黑面两次测得次测得高差高差，扣除一对尺常数差后，较差，扣除一对尺常数差后，较差均在容均在容许值范围内许值范围内,则取其平均值作为该测站观测高差。则取其平均值作为该测站观测高差。否则，需要检查原因，重新观测。否则，需要检查原因，重新观测。2022-12-11443.3.成果检核成果检核l l将整个水准路线的成果与理论值
32、进行比较：将整个水准路线的成果与理论值进行比较：能检测出多个测站的累计误差能检测出多个测站的累计误差如：温度、如：温度、风力、仪器、大气折光、尺子倾斜及转点风力、仪器、大气折光、尺子倾斜及转点位置移动等误差的影响。位置移动等误差的影响。l l方法方法：是按水准路线的布设形式求出：是按水准路线的布设形式求出高差高差闭合差闭合差并与并与限差限差比较：比较：高差闭合差高差闭合差=实测高差理论高差实测高差理论高差 限差限差2022-12-1145路线校核路线校核（1）闭合水准路线 0理h测hh理论上高差代数和：高差闭合差：高差闭合差允许值：Lh40允nh10允其中L为路线长度，km；n为测站数。202
33、2-12-1146路线校核路线校核（2）附合水准路线）（始终测HHhh高差闭合差为：高差闭合差为：高差闭合差允许值：高差闭合差允许值：Lh40允nh10允（3）支水准路线 高差闭合差为：高差闭合差为：返往hhh高差闭合差允许值：高差闭合差允许值：Lh40允nh10允2022-12-1147l 检校的时间检校的时间：l购进仪器之后购进仪器之后l长途运输之后长途运输之后l项目开工之后项目开工之后l出现问题之后出现问题之后l 检校目的检校目的：使仪器各种轴系关系处于正常状态。：使仪器各种轴系关系处于正常状态。2-5 2-5 水准仪的检验和校正水准仪的检验和校正2022-12-1148一、微倾式水准仪
34、的检验和校正一、微倾式水准仪的检验和校正l 水准仪的主要轴、线：水准仪的主要轴、线：v视准轴视准轴CCv水准管轴水准管轴LLv仪器竖轴仪器竖轴VVv圆水准器轴圆水准器轴L L v十字丝横丝（中丝）十字丝横丝（中丝）l轴线之间应满足的几何条件轴线之间应满足的几何条件vL L VVv横丝横丝VVvLLCC（最重要）（最重要）图图2-242022-12-1149（一）圆水准器轴平行于仪器竖轴的检验和校正（一）圆水准器轴平行于仪器竖轴的检验和校正l 目的目的使使L L VV，圆水准器气泡居中时，竖轴位于铅垂位置。，圆水准器气泡居中时，竖轴位于铅垂位置。l 检验检验（1）旋转脚螺旋使圆水准器气泡居中旋转
35、脚螺旋使圆水准器气泡居中（2）将望远镜水平方向绕竖轴旋转将望远镜水平方向绕竖轴旋转180，若气泡仍居中，则，若气泡仍居中，则L L VV，若气泡偏离，则需进行校正。若气泡偏离，则需进行校正。2022-12-1150l校正校正v先用脚螺旋使气泡向中央方向移动偏先用脚螺旋使气泡向中央方向移动偏离量的一半；离量的一半；v稍松中间的固定螺丝（有的仪器无此稍松中间的固定螺丝（有的仪器无此螺丝）；螺丝）；v再用校正针拨动圆水准器的三个校正再用校正针拨动圆水准器的三个校正螺丝使气泡居中。螺丝使气泡居中。l重复上述的检验和校正重复上述的检验和校正，使仪器上部旋转，使仪器上部旋转到任何位置气泡都能居中为止。到任
36、何位置气泡都能居中为止。l最后应注意旋紧固定螺丝最后应注意旋紧固定螺丝。图图2-252022-12-1151（二）十字丝横丝垂直于仪器竖轴的检验和校正（二）十字丝横丝垂直于仪器竖轴的检验和校正l 目的目的 使使横丝横丝VV，当仪器粗略整，当仪器粗略整平后，横丝基本水平，用横丝上任平后，横丝基本水平，用横丝上任意位置所得读数均相同。意位置所得读数均相同。l检验检验水准仪整平后，先用十字丝横丝的一端切准一个点状目标水准仪整平后，先用十字丝横丝的一端切准一个点状目标P，若，若P点始终在点始终在横丝上移动，说明横丝已与竖轴垂直；若横丝上移动，说明横丝已与竖轴垂直；若P点移动的轨迹离开了横丝，则说明横丝
37、点移动的轨迹离开了横丝，则说明横丝与竖轴不垂直，需要校正。与竖轴不垂直，需要校正。图图2-272022-12-1152l 校正校正 v打开十字丝分划板的护罩，打开十字丝分划板的护罩，可见到三个或四个分划板的可见到三个或四个分划板的固定螺丝固定螺丝v松开这些固定螺丝松开这些固定螺丝v用手转动十字丝分划板座，用手转动十字丝分划板座，使横丝的另一端与目标相切。使横丝的另一端与目标相切。v反复试验使横丝的两端都能反复试验使横丝的两端都能与目标相切，则校正完成。与目标相切，则校正完成。v最后旋紧所有固定螺丝。最后旋紧所有固定螺丝。图图2-282022-12-1153（三）（三）i i角误差的检验和校正角
38、误差的检验和校正 l l i i角：角：水准管轴和视准轴水准管轴和视准轴在垂直面上的投影的夹角。在垂直面上的投影的夹角。l l 交叉误差：交叉误差：上述两轴在水平面上投影上述两轴在水平面上投影的夹角。的夹角。在等外水准在等外水准 测量中可忽略其测量中可忽略其影响影响 为使为使LLLLCCCC，两轴在水平面和垂直面的投影都应平行。，两轴在水平面和垂直面的投影都应平行。l l i i角检验：角检验：是水准仪检校中是水准仪检校中最重要最重要的一项，的一项，l i i角检验目的角检验目的 当水准管气泡符合时，视准轴就处于水平位置，使读数正确。当水准管气泡符合时，视准轴就处于水平位置，使读数正确。202
39、2-12-1154 图图2-29 a2 a2a12022-12-1155检验方法：（检验方法：（图图 2-29）l l在平坦之地选相距在平坦之地选相距6080m的的A、B两点，在两点打入木桩；两点，在两点打入木桩；l l水准仪置于水准仪置于I点（点（A、B两点的中点两点的中点），用双仪高法测得用双仪高法测得A B两点的高差两点的高差h1=a1-b1 l l把将仪器搬至把将仪器搬至II点点（距（距B点略大于点略大于2 2米米），测得测得A、B两点高差两点高差h2=a2-b2 l l如果如果h2=h1，说明水准管轴与视准轴平行，说明水准管轴与视准轴平行，即即i=0。如果如果h2h1则说明则说明存在
40、存在i角误差：角误差：式中式中=h2-h1=a2-a2两点所测高差之差；两点所测高差之差；DABA、B两点间的距离；两点间的距离；206265。当当或或i角为正时，视线向上倾斜，反之向下倾斜。角为正时，视线向上倾斜，反之向下倾斜。l对于对于DS3水准仪，要求水准仪，要求i角不大于角不大于20，否则应进行校正。，否则应进行校正。ABDi a2 a2a12022-12-1156l l如果如果h2=h1，说明水准管轴与视准轴平行，说明水准管轴与视准轴平行，即即i=0。如果如果h2h1则说明则说明存在存在 i 角误差：角误差：式中式中=h2-h1=a2-a2两点所测高差之差；两点所测高差之差；DABA
41、、B两点间的距离；两点间的距离；206265。当当或或i角为正时，视线向上倾斜，反之向下倾斜。角为正时，视线向上倾斜，反之向下倾斜。l对于对于DS3水准仪，要求水准仪，要求i角不大于角不大于20，否则应进行校正。，否则应进行校正。ABDi a2 a2a12022-12-1157l仪器在仪器在II处处，用微倾螺旋使远点，用微倾螺旋使远点A的读数从的读数从a2改变到改变到a2=b2+h1。此时。此时视准轴处于视准轴处于水平位置水平位置，但水准管也因随之变动而气泡不再符合。，但水准管也因随之变动而气泡不再符合。l用校正针拨动水准管一端的校正螺丝使气泡符合用校正针拨动水准管一端的校正螺丝使气泡符合，(
42、图图2-30)则水准管轴也处于水平位置，从而使水准管轴平行于视准轴。水准管的校正则水准管轴也处于水平位置，从而使水准管轴平行于视准轴。水准管的校正螺丝，校正时先松动左右两校正螺丝，然后拨上下两校正螺丝使气泡符合。拨动螺丝，校正时先松动左右两校正螺丝，然后拨上下两校正螺丝使气泡符合。拨动上下校正螺丝时，应先松一个再紧另一个逐渐改正，当最后校正完毕时，所有校上下校正螺丝时，应先松一个再紧另一个逐渐改正，当最后校正完毕时，所有校正螺丝都应适度旋紧。正螺丝都应适度旋紧。以上检验校正要反复进行，直到以上检验校正要反复进行，直到i角小于角小于20为止。为止。（图图 2-29）2022-12-1158图图2
43、-30l用校正针拨动水准管一端的校正螺丝使气泡符合用校正针拨动水准管一端的校正螺丝使气泡符合，(图图2-30)则水准管轴也处于水平位置，从而使水准管轴平行于视则水准管轴也处于水平位置，从而使水准管轴平行于视准轴。水准管的校正螺丝，校正时先松动左右两校正螺丝，然准轴。水准管的校正螺丝，校正时先松动左右两校正螺丝，然后拨上下两校正螺丝使气泡符合。拨动上下校正螺丝时，应先后拨上下两校正螺丝使气泡符合。拨动上下校正螺丝时，应先松一个再紧另一个逐渐改正，当最后校正完毕时，所有校正螺松一个再紧另一个逐渐改正，当最后校正完毕时，所有校正螺丝都应适度旋紧。丝都应适度旋紧。以上检验校正要反复进行，直到以上检验校
44、正要反复进行，直到i角小于角小于20为为止。止。2022-12-1159二、自动安平水准仪的检验和校正二、自动安平水准仪的检验和校正1.自动安平水准仪应满足的条件自动安平水准仪应满足的条件l圆水准器轴平行仪器的竖轴；圆水准器轴平行仪器的竖轴；l十字丝横丝垂直竖轴；十字丝横丝垂直竖轴；l水准仪在补偿范围内，应能起到补偿作用；水准仪在补偿范围内，应能起到补偿作用；l视准轴经过补偿后应与水平线一致。视准轴经过补偿后应与水平线一致。2022-12-11602、自动安平水准仪的检验和校正、自动安平水准仪的检验和校正l 前两项的检校前两项的检校与微倾式水准仪的检校方法完全相同。与微倾式水准仪的检校方法完全
45、相同。l 第三项（补偿器）的检验第三项（补偿器）的检验v离水准仪约离水准仪约50m处竖立水准尺，仪器安置成如下位置：即使处竖立水准尺，仪器安置成如下位置：即使其中两个脚螺旋的连线垂直于仪器到水准尺连线的方向；其中两个脚螺旋的连线垂直于仪器到水准尺连线的方向；v用圆水准器整平仪器，读取水准尺上读数；用圆水准器整平仪器，读取水准尺上读数；v四种情况（竖轴向前、后、左、右倾斜）下读数：四种情况（竖轴向前、后、左、右倾斜）下读数：l旋转视线方向上的第三个脚螺旋，让气泡中心偏离圆水旋转视线方向上的第三个脚螺旋，让气泡中心偏离圆水准器零点少许，使竖轴向前稍倾斜；然后再次旋转这个准器零点少许，使竖轴向前稍倾
46、斜；然后再次旋转这个脚螺旋，使气泡中心向相反方向脚螺旋，使气泡中心向相反方向l重新整平仪器，用位于垂直于视线方向的两个脚螺旋，重新整平仪器，用位于垂直于视线方向的两个脚螺旋，先后使仪器向左右两侧倾斜先后使仪器向左右两侧倾斜2022-12-1161v仪器竖轴向前后左右倾斜时所得读数与仪器整平时所得读数之差不超过仪器竖轴向前后左右倾斜时所得读数与仪器整平时所得读数之差不超过2mm，则可认为补偿器工作正常，否则应检查原因或送工厂修理。，则可认为补偿器工作正常，否则应检查原因或送工厂修理。第四项（视准轴经过补偿后应与水平线一致）第四项（视准轴经过补偿后应与水平线一致）的检校的检校若视准轴经补偿后不能与
47、水平线一致，则也构成若视准轴经补偿后不能与水平线一致，则也构成i角角，产生读数误差。，产生读数误差。l检验方法检验方法与微倾式水准仪与微倾式水准仪i角的检验方法相同角的检验方法相同l校正校正校正十字丝。拨十字丝的校正螺丝，使校正十字丝。拨十字丝的校正螺丝，使A点的读数从点的读数从a2改变到改变到a2。l对于对于DS3水准仪也应使水准仪也应使i角不大于角不大于202022-12-11622-6 水准测量的误差分析水准测量的误差分析为了保证测量成果的精度，需要分析研究产生误差的原因，并采取措施为了保证测量成果的精度，需要分析研究产生误差的原因，并采取措施消除或减小误差的影响。消除或减小误差的影响。
48、主要的误差来源：主要的误差来源：v仪器仪器v观测者观测者v外界条件外界条件2022-12-1163一、仪器误差一、仪器误差 l l 仪器校正后的残余误差仪器校正后的残余误差（i i角误差角误差 ）此项误差与仪器至立尺点的距离成正比。此项误差与仪器至立尺点的距离成正比。l l 在测量中，保持在测量中，保持前视和后视的距离相等，可消除该项误差。前视和后视的距离相等，可消除该项误差。l l 因某种原因某一测站的前视（或后视）距离较大，因某种原因某一测站的前视（或后视）距离较大，那么就那么就在下一测站上使后视（或前视）距离较大在下一测站上使后视（或前视）距离较大，可使误差，可使误差得到补偿。得到补偿。
49、l l 水准尺的误差水准尺的误差 l l 尺长误差尺长误差 ：尺长变化、弯曲引起的误差，通常限制弯曲度、尺长变化、弯曲引起的误差，通常限制弯曲度、施加改正数消除。施加改正数消除。l l 刻划误差：刻划误差：刻划不准确引起的误差，可施加改正数消除。刻划不准确引起的误差，可施加改正数消除。l l零点误差：零点误差：尺底的刻划值与理论值之差，可采用偶数站或尺底的刻划值与理论值之差，可采用偶数站或使用一根水准尺消除。使用一根水准尺消除。2022-12-1164二、观测误差二、观测误差l 读数误差读数误差估读的误差与人眼的分辨能力、望远镜的放大率以及估读的误差与人眼的分辨能力、望远镜的放大率以及视线的长
50、度有关。视线的长度有关。l 水准尺倾斜误差水准尺倾斜误差v水准尺倾斜会使读数增大：水准尺倾斜会使读数增大：装有水准器的水准尺、摇尺装有水准器的水准尺、摇尺法可消除。法可消除。2022-12-1165三、外界条件的影响三、外界条件的影响1.1.仪器下沉和水准尺下沉仪器下沉和水准尺下沉v仪器下沉仪器下沉：“后、前、前、后后、前、前、后”的观测程序，可减弱其影响。的观测程序，可减弱其影响。v水准尺下沉水准尺下沉：“往返测往返测”可以减弱水准尺下沉的影响。可以减弱水准尺下沉的影响。2.2.气候的影响气候的影响v温度的变化引起大气折光变化造成尺像跳动；温度的变化引起大气折光变化造成尺像跳动；v烈日直晒仪
