1、第四章第四章 高程测量高程测量l水准测量原理水准测量原理l水准测量的仪器和工具水准测量的仪器和工具l倾斜式水准仪的基本操作倾斜式水准仪的基本操作l水准测量的方法水准测量的方法l水准仪的检验与校正水准仪的检验与校正l水准测量误差来源及其影响水准测量误差来源及其影响l自动安平水准仪和激光扫平仪自动安平水准仪和激光扫平仪l精密水准仪及电子水准仪简介精密水准仪及电子水准仪简介1第一节第一节 水准测量原理水准测量原理l水准测量原理水准测量原理l视线高法及其应用视线高法及其应用l转点及测站转点及测站 24.1.14.1.1 水准测量水准测量原理原理l水准测量原理：水准测量原理：利用水准仪提供的水平视线，读
2、取竖立于两个点上利用水准仪提供的水平视线，读取竖立于两个点上的水准尺上的读数，的水准尺上的读数，通过计算求出地面上两点间的高差，然后根据通过计算求出地面上两点间的高差，然后根据已知点的高程计算出待定点的高程。已知点的高程计算出待定点的高程。l待定点高程求解步骤：待定点高程求解步骤：计算计算A A、B B两点间高差：两点间高差：根据根据A A点高程计算点高程计算B B点高程：点高程：bahABABABhHH34.1.24.1.2 视线高法及其应用视线高法及其应用l视线高：视线高：A A点的高程加上后视读数等于水准仪的视线高程点的高程加上后视读数等于水准仪的视线高程,简称视线高简称视线高,设为设为
3、 ,即即 。l视线高法：视线高法：利用视线高利用视线高 计算待定水准点计算待定水准点B B高程的方法高程的方法。1 1、原理：、原理：2 2、适用条件：、适用条件：特别适用于根特别适用于根 据一个后视点的高程同时测据一个后视点的高程同时测 定多个前视点的高程的工作。定多个前视点的高程的工作。3 3、测定高程的步骤测定高程的步骤 aHHAiiHiHbaHbHHAiB4视线高法测定高程的步骤视线高法测定高程的步骤架设一次水准仪测多个前视点架设一次水准仪测多个前视点 ，点的高程：点的高程：1 1）将水准仪架设在适当的位置，对准后视点）将水准仪架设在适当的位置，对准后视点A A，读取中丝读数读取中丝读
4、数 ；2 2）根据根据A A点高程计算出视线高点高程计算出视线高 ；3 3）用水准仪照准竖立在用水准仪照准竖立在 ，点上的点上的 水准尺，并分别读取读数为水准尺，并分别读取读数为 ，；4 4）计算点计算点 ，的高程：的高程：2B1BnBaaHHAi2B1BnB2b1bnb2B1BnBnnAiBnAiBAiBbaHbHHbaHbHHbaHbHH.22211154.1.34.1.3 转点及测站转点及测站l条条 件：件：在水准测量工作中在水准测量工作中,若已知水准点到待定水准点之间若已知水准点到待定水准点之间,仅安置一次仪器无法测得两点之间的高差。仅安置一次仪器无法测得两点之间的高差。l转点与测站转
5、点与测站l求解待定水准点高程求解待定水准点高程6 转点与测站转点与测站 设已知点设已知点A A的高程为的高程为 ，要定，要定B B点的高程，必须在点的高程，必须在A A、B B两两点之间连续设置若干个测站。点之间连续设置若干个测站。进行观测时，每安置一次仪器观进行观测时，每安置一次仪器观测两点间的高差，称为一个测两点间的高差，称为一个；作为传递高程的临时立尺点作为传递高程的临时立尺点1 1，2 2，n n1 1称为称为转点转点（TPTP）。AH7 求解待定水准点高程求解待定水准点高程、计算各测站高差计算各测站高差、计算计算A A、B B两点间的高差两点间的高差 、计算待定点计算待定点B B的高
6、程的高程nnnbahbahbah222111niinABhhhhh121ABABhHH8第二节第二节 水准测量的仪器和工具水准测量的仪器和工具l水准仪水准仪l水准尺水准尺l尺尺 垫垫94.2.14.2.1 水准仪水准仪lD D和和S S分别为分别为“大地测量大地测量”和和“水准仪水准仪”汉语拼音的第一个字母；汉语拼音的第一个字母；l字母后数字字母后数字0505，1 1，3 3，1010指用该类型水准仪进行水准测量时每千米往、指用该类型水准仪进行水准测量时每千米往、返测高差中数的偶然中误差值，分别不超过返测高差中数的偶然中误差值，分别不超过0.5mm0.5mm，1mm1mm，3mm3mm，10m
7、m10mm；lDS05DS05、DS1DS1为精密水准仪，主要用于国家一、二等精密水准测量和精密为精密水准仪，主要用于国家一、二等精密水准测量和精密工程测量，工程测量，DS3DS3主要用于国家三、四等水准测量和常规工程测量，主要用于国家三、四等水准测量和常规工程测量，建筑建筑工程测量中常用的是工程测量中常用的是DS3DS3型水准仪，简称型水准仪，简称S3S3型水准仪型水准仪。水准仪水准仪类型类型DS05DS1DS3DS3DS10104.2.1.14.2.1.1 S3 S3型微倾式水准仪型微倾式水准仪l定义：定义：中国产中国产S3S3型微倾式水准仪，是通过调整水准仪的微倾螺旋使管水准型微倾式水准
8、仪，是通过调整水准仪的微倾螺旋使管水准气泡居中而获得水平视线的一种仪器设备。气泡居中而获得水平视线的一种仪器设备。l组成：组成：望远镜望远镜 水准器水准器 基基 座座 11l定义：定义：构成水平视线、瞄准目标并对水准尺进行读数的主要部件。构成水平视线、瞄准目标并对水准尺进行读数的主要部件。l分类：分类：根据在目镜端观察到的物体成像情况，望远镜可分为：根据在目镜端观察到的物体成像情况，望远镜可分为：1.1.正像望远镜正像望远镜2.2.倒像望远镜倒像望远镜（微倾式水准仪的望远镜多采用内对光式的（微倾式水准仪的望远镜多采用内对光式的倒像望远镜倒像望远镜）12l 组成：组成：物镜、调焦透镜、物镜、调焦
9、透镜、十字丝分划板十字丝分划板、目镜等。、目镜等。l 视准轴：视准轴：物镜光心与十字丝交点的连线称为望远镜的视准轴；物镜光心与十字丝交点的连线称为望远镜的视准轴；视准轴是瞄准目标和读数的依据。视准轴是瞄准目标和读数的依据。l 成像原理成像原理13十字丝分划板十字丝分划板l十字丝分划板：十字丝分划板：是一块圆形平板玻璃，上面刻有相互正交的十字丝；是一块圆形平板玻璃，上面刻有相互正交的十字丝；l十字丝组成及其功能：十字丝组成及其功能：1 1、纵丝纵丝（也叫（也叫竖丝竖丝）用来照准水准尺；）用来照准水准尺；2 2、横丝横丝（又叫（又叫中丝中丝）的中间来读取读数；）的中间来读取读数；3 3、视距丝视距
10、丝：与横丝平行而等距的上下两根短细线，用于测量距离。：与横丝平行而等距的上下两根短细线，用于测量距离。l实用技巧：实用技巧：调节目镜调焦螺旋，可使十字丝分划板成像清晰。调节目镜调焦螺旋，可使十字丝分划板成像清晰。14倒像望远镜成像原理倒像望远镜成像原理l成像原理：成像原理：目标目标ABAB发出的光线经过物镜和调焦透镜的作用在镜筒内构成倒发出的光线经过物镜和调焦透镜的作用在镜筒内构成倒立的小实像立的小实像abab，转动调焦螺旋时，调焦透镜随之前后移动，使远近不同的目标，转动调焦螺旋时，调焦透镜随之前后移动，使远近不同的目标清晰地成像在十字丝分划板上清晰地成像在十字丝分划板上;再经过目镜放大，使倒
11、立的小实像放大成为倒立再经过目镜放大，使倒立的小实像放大成为倒立的大虚像的大虚像 ，同时十字丝分划板也被放大。，同时十字丝分划板也被放大。ba15l定义：定义：用来判断望远镜视准轴是否水平及仪器数竖是否竖直的装置用来判断望远镜视准轴是否水平及仪器数竖是否竖直的装置 。l分类：分类：16l组成：组成：轴座、底板、三角压板及三个脚螺旋。轴座、底板、三角压板及三个脚螺旋。l作用：作用：1 1、支撑仪器；支撑仪器；2 2、连接仪器与三脚架。连接仪器与三脚架。l实用技巧：实用技巧：由转动三个脚螺旋可使水准器气泡居中。由转动三个脚螺旋可使水准器气泡居中。174.2.2 4.2.2 水准尺水准尺l简介：简介
12、：水准尺是与水准仪配合进行水准测水准尺是与水准仪配合进行水准测量的重要工具。常用优质木材或玻璃钢、金量的重要工具。常用优质木材或玻璃钢、金属材料制造，长度为属材料制造，长度为2 25m5m不等。不等。l种类：种类：根据构造，可分为根据构造，可分为双面水准尺、双面水准尺、折尺和塔尺三种类型折尺和塔尺三种类型。18三种水准尺的比较三种水准尺的比较尺尺 名名尺尺 长长特特 点点尺面数值及分划尺面数值及分划适用条件适用条件一般为一般为3m。1、在水准测量中，水准、在水准测量中，水准尺须成对使用；尺须成对使用；2、多数水准尺的侧面装、多数水准尺的侧面装有圆水准器。有圆水准器。1、尺面每隔、尺面每隔lcm
13、涂以黑白或红白相涂以黑白或红白相间的分格，每分米处有数字；间的分格，每分米处有数字；2、每对双面水准尺其黑面尺底部的、每对双面水准尺其黑面尺底部的起始均为零，而红面尺底部的起始起始均为零，而红面尺底部的起始数分别为数分别为4687mm和和4787mm。多用于三、四多用于三、四等水准测量。等水准测量。一般为一般为3m。连接处稳定性较差连接处稳定性较差1、折叠处为、折叠处为1.5m；2、尺面分划值为、尺面分划值为lcm或或0.5cm。仅适用于等外仅适用于等外水准测量和地水准测量和地形测量。形测量。一般为一般为5m1、分、分3节套接而成，可节套接而成，可以伸缩塔尺；以伸缩塔尺；2、连接处稳定性较差。
14、、连接处稳定性较差。1、尺底从零起算；、尺底从零起算；2、尺面分划值为、尺面分划值为1cm或或0.5cm。仅适用于等外仅适用于等外水准测量。水准测量。194.2.3 4.2.3 尺尺 垫垫l简简 介：介：尺垫用生铁铸成，一般为三角形，尺垫用生铁铸成，一般为三角形，中央有一突出的半圆球。中央有一突出的半圆球。l注注 意：意：1 1、尺垫通常用于转点；尺垫通常用于转点；2 2、上下有三个尖脚可以插入土中；上下有三个尖脚可以插入土中；3 3、使用时应使其稳定、牢固；使用时应使其稳定、牢固；4 4、水准尺应立于半圆球顶部。水准尺应立于半圆球顶部。20第三节第三节 微倾式水准仪的基本操作程序微倾式水准仪
15、的基本操作程序 214.3.1 4.3.1 安置水准仪安置水准仪水准仪安置步骤：水准仪安置步骤：1)1)、将将水准仪水准仪架设在架设在两根水准尺两根水准尺中间，首先松开中间，首先松开三脚架三脚架架腿的架腿的固固定螺旋定螺旋，按，按观测者观测者的身高调节好三个架腿的高度，目估脚架顶面的身高调节好三个架腿的高度，目估脚架顶面大致水平，用脚踩实三脚架腿，使脚架稳定、牢固，再拧紧大致水平，用脚踩实三脚架腿，使脚架稳定、牢固，再拧紧固定固定螺旋螺旋。2)2)、三脚架三脚架安置好后，从安置好后，从仪器箱仪器箱中取出仪器，旋紧中心连接螺旋中取出仪器，旋紧中心连接螺旋将将水准仪水准仪固定在固定在三脚架三脚架头
16、上，以防仪器从头上，以防仪器从三脚架三脚架头上摔下来。头上摔下来。224.3.2 4.3.2 粗略整平（粗平）粗略整平（粗平）粗平步骤：粗平步骤：1)1)、松开水平制动螺旋，转动仪器，将圆水准器置于两个脚螺旋之间，当气泡、松开水平制动螺旋，转动仪器，将圆水准器置于两个脚螺旋之间，当气泡中心偏离零点位置处时，用两手同时相对（向内或向外）转动中心偏离零点位置处时，用两手同时相对（向内或向外）转动1 1、2 2两个脚螺旋两个脚螺旋（此时气泡移动方向与左手拇指移动方向相同，即（此时气泡移动方向与左手拇指移动方向相同，即“左手原则左手原则”）；）；2)2)、使气泡沿使气泡沿1 1、2 2两螺旋连线的平行
17、方向移至中间处；两螺旋连线的平行方向移至中间处；3)3)、转动第三个脚螺旋，使气泡居中，转动第三个脚螺旋，使气泡居中，234.3.3 4.3.3 照准和调焦照准和调焦操作步骤：操作步骤：1)1)、将望远镜对准明亮的背景，旋转目镜调焦螺旋，使十字丝成像清晰。将望远镜对准明亮的背景，旋转目镜调焦螺旋，使十字丝成像清晰。2)2)、转动望远镜，利用望远镜镜筒上的缺口和准星的连线，粗略瞄准水准尺，拧转动望远镜，利用望远镜镜筒上的缺口和准星的连线，粗略瞄准水准尺，拧紧水平制动螺旋。紧水平制动螺旋。3)3)、旋转物镜调焦螺旋，并从望远镜内观察至水准尺影像清晰，然后转动水平微旋转物镜调焦螺旋，并从望远镜内观察
18、至水准尺影像清晰，然后转动水平微动螺旋，使十字丝竖丝照准水准尺中央稍偏一点，以便读数，动螺旋，使十字丝竖丝照准水准尺中央稍偏一点，以便读数，如下图所示如下图所示。4)4)、消除消除：视差会带来读数误差，所以观测中必须将其消除。：视差会带来读数误差，所以观测中必须将其消除。24视视 差差l定义：定义：当尺像与十字丝分划板平面不重合时，眼睛靠近目镜微微上当尺像与十字丝分划板平面不重合时，眼睛靠近目镜微微上 下移动，下移动，发现十字丝和目镜影像有相对运动，这种现象称为发现十字丝和目镜影像有相对运动，这种现象称为视差视差。l消除视差的方法：消除视差的方法：先仔细地调节目镜以使十字丝成像清晰，然后再调节
19、物镜，反复按此程序调先仔细地调节目镜以使十字丝成像清晰，然后再调节物镜，反复按此程序调节，直到眼睛上下移动时读数不变为止。节，直到眼睛上下移动时读数不变为止。254.3.4 4.3.4 精确整平精确整平 先从望远镜的一侧观察管水准气泡偏离零点的方向，右手缓慢而均匀地转动微倾螺旋，符合水准器两半边气泡严密吻合，此时视线水平，可以读数。264.3.5 4.3.5 读读 数数 读数方法：读数方法：1)1)、当确认水准管气泡居中时，应立即读取十字丝中丝在水准尺上的读数，当确认水准管气泡居中时，应立即读取十字丝中丝在水准尺上的读数，对于倒像望远镜，所用水准尺的注记数字是倒写的，但从望远镜中看到对于倒像望
20、远镜，所用水准尺的注记数字是倒写的，但从望远镜中看到的尺像是正立的，水准标尺的注记从标尺底部向增加的，故在望远镜中的尺像是正立的，水准标尺的注记从标尺底部向增加的，故在望远镜中读数应该从上往下读；读数应该从上往下读；2)2)、读数时，先默估出毫米数，依次将米、分米、厘米、毫米四位数全读数时，先默估出毫米数，依次将米、分米、厘米、毫米四位数全部报出，如图部报出，如图4-14(b)4-14(b)所示，读数为所示，读数为0.9950.995，读后应检查气泡是否符合，若，读后应检查气泡是否符合，若不符合再精确整平，重新读数；不符合再精确整平，重新读数；3)3)、完成黑面尺的读数后，将水准尺纵转完成黑面
21、尺的读数后，将水准尺纵转180180，立即读取红面尺的读数，立即读取红面尺的读数，若两读数之差等于该尺红面注记的零点常数，说明读数正确。若两读数之差等于该尺红面注记的零点常数，说明读数正确。27第四节第四节 水准测量的方法水准测量的方法水准测量等级水准测量等级水准点水准点与与水准路线水准路线水准测量的方法水准测量的方法水准测量记录及计算水准测量记录及计算成果处理与计算成果处理与计算 284.4.1 4.4.1 水准测量等级水准测量等级l水准测量等级：水准测量等级：我国国家水准测量，按精度要求不同可分为一、二、三、我国国家水准测量，按精度要求不同可分为一、二、三、四个等级。四个等级。l几个概念：
22、几个概念：1 1、精密水准测量：精密水准测量：一、二、三、四等水准测量称为一、二、三、四等水准测量称为精密水准测量精密水准测量。2 2、某等级水准点：某等级水准点：采用该等级水准测量的方法测出的高程点。采用该等级水准测量的方法测出的高程点。3 3、等外水准测量：等外水准测量：精度低于国家规定一、二、三、四等的水准测量。精度低于国家规定一、二、三、四等的水准测量。294.4.2 4.4.2 水准点水准点1 1、水准点的含义水准点的含义2 2、水准点的埋设要求水准点的埋设要求3 3、标石的埋设类型标石的埋设类型4 4、点之记点之记304.4.2.1 4.4.2.1 水准点水准点的含义：的含义：为了
23、统一全国高程系统和满足科学研究、各种比例尺为了统一全国高程系统和满足科学研究、各种比例尺测图和工程测图和工程 建设的需要，测绘部门在全国各地埋设了许建设的需要，测绘部门在全国各地埋设了许多固定的测量标志，并用水准测量的方法测定了它们的高多固定的测量标志，并用水准测量的方法测定了它们的高程，这些标志称为程，这些标志称为水准点水准点，一般用，一般用BM(Bench Mark)BM(Bench Mark)表示。表示。314.4.2.2 4.4.2.2 水准点的埋设要求：水准点的埋设要求：1)1)、国家等级水准点：国家等级水准点：须按要求设置永久性固定标志；须按要求设置永久性固定标志；2)2)、等外水
24、准点：等外水准点：可在地面上打人木桩，或在坚硬的岩石、可在地面上打人木桩，或在坚硬的岩石、建筑物上设置固定标志，并用红色油漆标注记号和编号。建筑物上设置固定标志，并用红色油漆标注记号和编号。324.4.2.3 4.4.2.3 标标石的埋设类型：石的埋设类型：四类水准点标石：四类水准点标石：基岩水准标石、基本水准标石、普通水准标石、墙角水准标志。基岩水准标石、基本水准标石、普通水准标石、墙角水准标志。334.4.2.4 4.4.2.4 点点 之之 记：记：定义：定义：水准点埋设后，为便于以后使用时查找，需绘制说明水准点埋设后，为便于以后使用时查找，需绘制说明点位的平面图，称为点位的平面图，称为点
25、之记点之记。图图4-174-17所示为水准点所示为水准点BM1BM1点之记的示例。点之记的示例。344.4.3 4.4.3 水准路线水准路线l含义：含义：水准测量施测时所经过的路线，称为水准测量施测时所经过的路线，称为水准路线水准路线。l布设要求：布设要求：水准路线应尽量沿公路、大道等平坦地面布设，以保水准路线应尽量沿公路、大道等平坦地面布设，以保证测量精度。水准路线上两相邻水准点之间称为证测量精度。水准路线上两相邻水准点之间称为一个测段一个测段。l布设形式：布设形式：1 1、单一水准路线单一水准路线 2 2、水准网水准网35单一水准路线单一水准路线名称名称路路 线线 定定 义义观测观测要求要
26、求路路 线线 简简 图图附合附合路线路线从一个已知高级水准点从一个已知高级水准点BM1出发，出发，沿各待测高程的点沿各待测高程的点1、2进行水准测进行水准测量，最后附合到另一个已知高级水量，最后附合到另一个已知高级水准点准点BM2上的水准路线。上的水准路线。单单 程程观观 测。测。闭合闭合路线路线从一个已知高级水准点从一个已知高级水准点BM3出发，出发，沿环线上各待测高程的点沿环线上各待测高程的点1、2、3进行水准测量，最后仍回到原己知进行水准测量，最后仍回到原己知高级水准点高级水准点BM3上的水准路线。上的水准路线。单单 程程观观 测。测。支支路路线线从一已知高级水准点从一已知高级水准点BM
27、4出发，沿出发，沿各待测高程的点各待测高程的点1、2进行水准测量，进行水准测量，既不附合到另一高级水准点上，也既不附合到另一高级水准点上，也不自行闭合的水准路线。不自行闭合的水准路线。往返观往返观测或单测或单程双线程双线观测。观测。364.4.4 4.4.4 水准测量的方法水准测量的方法l水准测量观测程序：水准测量观测程序：从一个已知高级水准点出发，一般要用连续水准测量的方法，才从一个已知高级水准点出发，一般要用连续水准测量的方法，才能测量并计算出待定水准点的高程。能测量并计算出待定水准点的高程。l具体工作步骤：具体工作步骤：37水准测量的具体工作水准测量的具体工作步骤：步骤：1)1)、在己知
28、高程的水准点上立水准标尺，作为后视尺。在己知高程的水准点上立水准标尺，作为后视尺。2)2)、在路线的前进方向上的适当位置放置尺垫，在尺垫上竖立水准标尺作为在路线的前进方向上的适当位置放置尺垫，在尺垫上竖立水准标尺作为后视尺。后视尺。3)3)、把水准仪安置在到两水准尺间的距离大致相等的地方，仪器到水准尺的把水准仪安置在到两水准尺间的距离大致相等的地方，仪器到水准尺的最大视距不大于最大视距不大于150m150m。使圆水准器气泡居中。使圆水准器气泡居中。4)4)、照准后视标尺并消除视差后，用微倾螺旋调节管水准气泡并使其精确居照准后视标尺并消除视差后，用微倾螺旋调节管水准气泡并使其精确居中，用中丝读取
29、后视读数，并记入手簿，中，用中丝读取后视读数，并记入手簿，见表见表4-14-1。5)5)、照准前视标尺后使水准管气泡居中，用中丝读取前视读数，并记入手簿，照准前视标尺后使水准管气泡居中，用中丝读取前视读数，并记入手簿，见表见表4-14-1 。6)6)、将仪器按前进方向迁至第二站，此时，第一站的前视尺不动，变成第二将仪器按前进方向迁至第二站，此时，第一站的前视尺不动，变成第二站的后视尺，第一站的后视尺移至前面适当位置成为第二站的前视尺，按第站的后视尺，第一站的后视尺移至前面适当位置成为第二站的前视尺，按第一站相同的观测程序进行第二站测量一站相同的观测程序进行第二站测量。7)7)、顺序沿水准路线的
30、前进方向观测、记录，直至终点。顺序沿水准路线的前进方向观测、记录，直至终点。384.4.5 4.4.5 水准测量记录及计算水准测量记录及计算394.4.6 4.4.6 成果处理与计算成果处理与计算404.4.6.1 4.4.6.1 高高差闭合差计算差闭合差计算l附合水准路线附合水准路线l闭合水准路线闭合水准路线l支水准路线支水准路线41（1 1）高差闭合差高差闭合差附合水准路线附合水准路线l附合水准路线的高差闭合差：附合水准路线的高差闭合差：附合水准路线是由一个已知高程附合水准路线是由一个已知高程的水准点测量到另一个已知高程的水准点，各段测得的高差总和应等的水准点测量到另一个已知高程的水准点，
31、各段测得的高差总和应等于两水准点的高程之差。但由于测量误差的影响，使得实测高差总和于两水准点的高程之差。但由于测量误差的影响，使得实测高差总和与其理论值之间有一个差值，即与其理论值之间有一个差值，即附合水准路线的高差闭合差附合水准路线的高差闭合差。l闭合差的计算：闭合差的计算：始终测理测HHhhhfh42（2 2）高差闭合差高差闭合差闭合水准路线闭合水准路线l闭合水准路线的高差闭合差：闭合水准路线的高差闭合差：由于路线起闭于同一个水准点，因由于路线起闭于同一个水准点，因此，高差总和的理论值应等于零，但因测量误差的存在使得实测高差此，高差总和的理论值应等于零，但因测量误差的存在使得实测高差的总和
32、往往不等于零，其差值称为的总和往往不等于零，其差值称为闭合水准路线的高差闭合差闭合水准路线的高差闭合差。l闭合差的计算：闭合差的计算：测hfh43（3 3）高差闭合差高差闭合差支水准路线支水准路线l支水准路线的高差闭合差：支水准路线的高差闭合差：通过往返观测，得到往返高差的总和通过往返观测，得到往返高差的总和 和和 ，理论上应大小相等，符号相反，但由于测量误差的影响，理论上应大小相等，符号相反，但由于测量误差的影响，两者之间产生一个差值，这个差值称为两者之间产生一个差值，这个差值称为支水准路线差闭合差支水准路线差闭合差。l闭合差的计算：闭合差的计算：往h返h返往hhfh444.4.6.2 4.
33、4.6.2 闭合差允许值计算闭合差允许值计算l城市测量规范城市测量规范规定：规定：1 1、在平坦地区，图根水准测量路线高差闭合差的允许值规定为：在平坦地区，图根水准测量路线高差闭合差的允许值规定为：Lfh40允 2 2、在山地，每千米水准测量测站数超过在山地，每千米水准测量测站数超过1616站时，高差闭合差允许值规定为站时，高差闭合差允许值规定为：nfh12允l注注 意：意：1)1)、附合水准路线或闭合水准路线长度不得大于附合水准路线或闭合水准路线长度不得大于8km8km，结点间水准路线长，结点间水准路线长 度不得大于度不得大于6km6km，支水准路线长度不得大于，支水准路线长度不得大于4km
34、4km；2)2)、在上述长度范围内，若高差闭合差小于允许值，则成果符合要求，否在上述长度范围内，若高差闭合差小于允许值，则成果符合要求，否 则应查明原因，重新观测。则应查明原因，重新观测。454.4.6.3 4.4.6.3 高差闭合差调整高差闭合差调整高程闭合差调整：高程闭合差调整：当高差闭合差当高差闭合差 在允许值范围之内时，可调整闭合差。在允许值范围之内时，可调整闭合差。附合水准路线或闭合水准路线高差闭合差分配的原则是将闭合差按距离或测站附合水准路线或闭合水准路线高差闭合差分配的原则是将闭合差按距离或测站数成正比例反号改正到各测段的观测高差上。数成正比例反号改正到各测段的观测高差上。高差改
35、正数计算公式为：高差改正数计算公式为：或或hfihiLLfVihinnfV高差改正数的总和应与高差闭合差大小相等，符号相反，即高差改正数的总和应与高差闭合差大小相等，符号相反，即 ，用该，用该 式可以检核上述改正数计算的正确性。式可以检核上述改正数计算的正确性。hifV464.4.6.4 4.4.6.4 计算改正后高差计算改正后高差、闭合（或附合）水准路线：、闭合（或附合）水准路线：将各段高差观测值加上相应的高差改正数，求出各段改正之后的高将各段高差观测值加上相应的高差改正数，求出各段改正之后的高差值，即差值，即:、支水准路线：、支水准路线：对于支水准路线，当其闭合差符合要求时，可按下式计算各
36、测段的对于支水准路线，当其闭合差符合要求时，可按下式计算各测段的平均高差：平均高差：iiVhh测2返往hhh474.4.6.5 4.4.6.5 计算高程计算高程方法：方法：对于附合或闭合水准路线，需根据改正后的高差，由起点高程逐对于附合或闭合水准路线，需根据改正后的高差，由起点高程逐一推算出其他各点的高程；一推算出其他各点的高程；对于支水准路线，需根据各测段往、返两次高差平均值，由起点对于支水准路线，需根据各测段往、返两次高差平均值，由起点高程逐一推算其他各点的高程。高程逐一推算其他各点的高程。注意：注意：对于附合或闭合水准路线而言，最后一个已知点的推算高程应等于对于附合或闭合水准路线而言，最
37、后一个已知点的推算高程应等于它的已知高程，以此检查计算是否正确。它的已知高程，以此检查计算是否正确。48第五节第五节 水准仪的检验与校正水准仪的检验与校正 水准仪的水准仪的四条四条主要轴线为：管水准器轴（主要轴线为：管水准器轴（LLLL）、望远镜的视准轴）、望远镜的视准轴（CCCC）、圆水准器轴（）、圆水准器轴（LLLL）和仪器的竖轴（）和仪器的竖轴（VVVV）一、水准仪应满足的几何条件一、水准仪应满足的几何条件 1.1.主要条件主要条件2.2.次要条件次要条件二、水准仪的检验与校正二、水准仪的检验与校正1.1.圆水准器的检验与校正圆水准器的检验与校正 2.2.十字丝的检验与校正十字丝的检验与
38、校正 3.3.管水准器轴的检验与校正管水准器轴的检验与校正494.5.1 4.5.1 高高水准仪应满足的主要条件水准仪应满足的主要条件为了使水准仪能够正常工作，水准仪应满足两个主要条件：为了使水准仪能够正常工作，水准仪应满足两个主要条件：水准管轴应与望远镜的视准轴平行。水准管轴应与望远镜的视准轴平行。若条件不满足，那么水准若条件不满足，那么水准管气泡居中后，水准管轴已经水平而视准轴却未水平，不符合水准测量管气泡居中后，水准管轴已经水平而视准轴却未水平，不符合水准测量的基本原理。的基本原理。望远镜的视准轴不因调焦而变动位置。望远镜的视准轴不因调焦而变动位置。此条件是为满足第一个此条件是为满足第一
39、个条件而提出的。如果望远镜在调焦时视准轴位置发生变动，就不能设想条件而提出的。如果望远镜在调焦时视准轴位置发生变动，就不能设想在不同位置的许多条视线都能够与一条固定不变的水准管轴平行。望远在不同位置的许多条视线都能够与一条固定不变的水准管轴平行。望远镜调焦在水准侧量中是不可避免的，因此必须提出此项要求镜调焦在水准侧量中是不可避免的，因此必须提出此项要求。504.5.2 4.5.2 水准仪应满足的次要条件水准仪应满足的次要条件水准仪应满足两个次要条件：水准仪应满足两个次要条件：圆水准器轴应与水准仪的竖轴平行。圆水准器轴应与水准仪的竖轴平行。该条件的满足在于能迅速该条件的满足在于能迅速地调整好仪器
40、，提高作业速度；也就是当圆水准器的气泡居中时，仪地调整好仪器，提高作业速度；也就是当圆水准器的气泡居中时，仪器的竖轴已基本处于竖直状态，使仪器旋转至任何位置都易于使水准器的竖轴已基本处于竖直状态，使仪器旋转至任何位置都易于使水准管的气泡居中。管的气泡居中。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。此条件的满足是当仪器竖此条件的满足是当仪器竖轴已经竖直，在读取水准尺上的读数时就不必严格用十字丝的交点，轴已经竖直，在读取水准尺上的读数时就不必严格用十字丝的交点，可以用交点附近的横丝读数。可以用交点附近的横丝读数。514.5.3 4.5.3 圆水准器的检验与校正圆水准器的检验与
41、校正检验目的：检验目的：使圆水准器轴平行于仪器竖轴。使圆水准器轴平行于仪器竖轴。检验原理：检验原理：如图如图4-214-21所示。所示。检验方法：检验方法：转动脚螺旋，使圆水准器气泡居中，然后将仪器绕竖轴旋转转动脚螺旋，使圆水准器气泡居中，然后将仪器绕竖轴旋转180180,若气泡仍若气泡仍居中，说明此项条件满足；若气泡偏离圆水准器气泡中心位置，说明此条件不满足，需要居中，说明此项条件满足；若气泡偏离圆水准器气泡中心位置，说明此条件不满足，需要校正。校正。校正方法：校正方法：如图如图4-224-22所示。所示。524.5.4 4.5.4 十字丝的检验与校正十字丝的检验与校正检验目的：检验目的：使
42、十字丝横丝垂直于仪器竖轴。使十字丝横丝垂直于仪器竖轴。检验原理：检验原理：如果十字丝横丝不垂直于仪器竖轴，当竖轴处于竖直位置时，十字丝横如果十字丝横丝不垂直于仪器竖轴，当竖轴处于竖直位置时，十字丝横丝是不水平的，用横丝的不同部位在水准尺上的读数也不相同。丝是不水平的，用横丝的不同部位在水准尺上的读数也不相同。校正方法：校正方法：十字丝的校正装置十字丝的校正装置如图如图4-244-24所示。所示。检验方法：检验方法：如图如图4-234-23所示。所示。534.5.5 4.5.5 管水准器轴的检验与校正管水准器轴的检验与校正检验目的：检验目的：使管水准器轴平行于视准轴。使管水准器轴平行于视准轴。校
43、正方法：校正方法：如图如图4-264-26所示。所示。、检验方法：、检验方法：如图如图4-254-25所示。所示。检验原理：检验原理：54第六节第六节 水准测量误差来源及其影响水准测量误差来源及其影响仪器误差仪器误差水准标尺的误差水准标尺的误差整平误差整平误差读数误差的影响读数误差的影响仪器和标尺升沉误差仪器和标尺升沉误差大气折光的影响大气折光的影响554.6.1 4.6.1 仪器误差仪器误差l主要来源：主要来源：望远镜的视准轴与水准管轴不平行而产生的望远镜的视准轴与水准管轴不平行而产生的i i角误差。角误差。l规范规定：规范规定：S3S3水准仪的水准仪的i i角大于角大于2020才需要校正，
44、水准仪虽经检验校正，但不可能才需要校正，水准仪虽经检验校正，但不可能彻底消除彻底消除i i角，要消除或减弱角，要消除或减弱i i角对高差的影响必须在观测时使仪器至前、后视角对高差的影响必须在观测时使仪器至前、后视水准尺的距离相等。水准尺的距离相等。在水准测量的每一站观测中，前、后视水准尺的距离相等不容易做到，在水准测量的每一站观测中，前、后视水准尺的距离相等不容易做到，故规范规定，对于四等水准测量，一站的前、后视距差应不大于故规范规定，对于四等水准测量，一站的前、后视距差应不大于5m5m，前后视，前后视距累积差应不大于距累积差应不大于10m10m。564.6.2 4.6.2 水准标尺的误差水准
45、标尺的误差l定义：定义：由于标尺本身的原因和使用不当所引起的读数误差称为由于标尺本身的原因和使用不当所引起的读数误差称为，包括分划，包括分划误差、尺面弯曲误差、尺长误差等。误差、尺面弯曲误差、尺长误差等。l两种可控制误差：两种可控制误差：指由于使用、磨损等原因，水准尺底面与其分划零点不完全一致而指由于使用、磨损等原因，水准尺底面与其分划零点不完全一致而产生的差值。产生的差值。将水准路线中各测段的测站数设置为偶数，即可自行抵消将水准路线中各测段的测站数设置为偶数，即可自行抵消零点差的影响。零点差的影响。如图如图4-274-27所示，在倾斜标尺上所示，在倾斜标尺上读数总是比正确的标尺读数大，且视线
46、高度愈大，读数总是比正确的标尺读数大，且视线高度愈大，误差愈大。误差愈大。使用安装有圆水准器的水准使用安装有圆水准器的水准尺，并注意在测量工作中认真扶尺，使尺竖直，减尺，并注意在测量工作中认真扶尺，使尺竖直，减小标尺竖立不直产生的读数误差。小标尺竖立不直产生的读数误差。574.6.3 4.6.3 整平误差整平误差 水准测量是利用水平视线测定高差的，如果仪器没有精确整平，则倾水准测量是利用水平视线测定高差的，如果仪器没有精确整平，则倾斜的视线将使标尺读数产生误差：斜的视线将使标尺读数产生误差：如图如图4-284-28所示，设水准管的分划值为所示，设水准管的分划值为2020，如果气泡偏离半格（即，
47、如果气泡偏离半格（即i i1010），则当距离为），则当距离为50m50m时，时，2.4mm2.4mm；当距离为；当距离为100m100m时，时，4.8mm4.8mm；误差；误差随距离的增大而增大。因此，在读数前必须使附合水准气泡精确吻合。随距离的增大而增大。因此，在读数前必须使附合水准气泡精确吻合。Di584.6.4 4.6.4 读数误差的影响读数误差的影响l产生原因：产生原因：十字丝视差；十字丝视差；估读毫米数不准确。估读毫米数不准确。l误差控制措施：误差控制措施：消除十字丝视差：消除十字丝视差：可通过重新调节目镜和物镜调焦螺旋加以消除；可通过重新调节目镜和物镜调焦螺旋加以消除；降低估读误
48、差：降低估读误差：因估读误差与望远镜的放大率、视距长度有关，所以因估读误差与望远镜的放大率、视距长度有关，所以对于各等级水准测量所用仪器的望远镜放大率和最大视距都有对于各等级水准测量所用仪器的望远镜放大率和最大视距都有，视距愈，视距愈长，读数误差愈大，等外水准测量中，要求望远镜放大率在长，读数误差愈大，等外水准测量中，要求望远镜放大率在2020倍以上时，视线长倍以上时，视线长不超过不超过150m150m。594.6.5 4.6.5 仪器和标尺升沉误差仪器和标尺升沉误差 在水准测量时，由于仪器、水准尺的重量和土壤的弹性会使仪器及尺垫下沉或上升，将使在水准测量时，由于仪器、水准尺的重量和土壤的弹性
49、会使仪器及尺垫下沉或上升，将使读数减小或增大而引起观测误差。具体分为两类：读数减小或增大而引起观测误差。具体分为两类：仪器下沉（或上升）引起的误差：仪器下沉（或上升）引起的误差：，可以，可以。标尺下沉（或上升）引起的误差：标尺下沉（或上升）引起的误差：若往测与返测标尺下沉量相同，则由于误差符号相同，而往测与返测高差符号相反，因此，若往测与返测标尺下沉量相同，则由于误差符号相同，而往测与返测高差符号相反，因此，可以可以。604.6.6 4.6.6 大气折光的影响大气折光的影响l引起水准误差的大气折光影响：引起水准误差的大气折光影响：因大气层密度不同，对光线产生折射，使视线产因大气层密度不同，对光
50、线产生折射，使视线产生弯曲，从而使水准测量生弯曲，从而使水准测量。视线离地面愈近，视线愈长，大气折光影响愈大。视线离地面愈近，视线愈长，大气折光影响愈大。l消减影响的措施：消减影响的措施：只能采取缩短视线，并使视线离地面有一定的高度及前、后视的距只能采取缩短视线，并使视线离地面有一定的高度及前、后视的距离相等的方法，来离相等的方法，来。l规范规定：规范规定：三、四等水准测量三、四等水准测量上、中、下三丝都能读数，二等精密水准测量则上、中、下三丝都能读数，二等精密水准测量则下丝读数不小于下丝读数不小于0.3 m0.3 m。61第七节第七节 自动安平水准仪和激光扫平仪自动安平水准仪和激光扫平仪 自
