1、第第2章水准环工章水准环工1003ABhAB 大地水准面大地水准面HA（已知）（已知）HB=？abhAB=ab HB=HA+hAB 原理：是利用能原理：是利用能的仪器，测定的仪器，测定地面点间的高差，从而推算高程的一种方法地面点间的高差，从而推算高程的一种方法hAB大地水准面HB=?A连续中间水准测量hAB=h=h1+h2+=(a1 b1)+(a2 b2)+=ab水 准 仪 与 水 准 尺水准仪：水准仪：为水准测量提供水平视线的仪器。为水准测量提供水平视线的仪器。常用的水准仪常用的水准仪 精密水准仪精密水准仪 DS05 、DS1 普通水准仪普通水准仪 DS3 、DS10 一、水准仪结构DS3型
2、水准仪水准仪望远镜望远镜水准器水准器基基 座座水准仪结构目镜目镜微倾螺旋微倾螺旋物镜调焦螺旋物镜调焦螺旋物镜物镜左右微左右微动螺旋动螺旋水平制水平制动螺旋动螺旋脚螺旋脚螺旋准星准星1、望 远 镜物镜物镜调焦透镜调焦透镜十字丝分划板十字丝分划板目镜目镜2、水准器、水准器是用以指示视线水平或竖轴是否竖直的装置。是用以指示视线水平或竖轴是否竖直的装置。水准器水准器长水准管长水准管圆水准器圆水准器长水准管长水准管圆水准器圆水准器圆水准器轴圆水准器轴长水准管轴长水准管轴圆水准器圆水准器圆水准器水准管轴圆水准器水准管轴圆水准器校正螺旋圆水准器校正螺旋圆水准器的作用：粗略整平圆水准器的作用：粗略整平分划值：
3、分划值：830/2mm长长 水水 准准 管管长水准管的作用：精确整平长水准管的作用：精确整平分划值：分划值：20/2mm长水准管轴长水准管轴符合水准器符合水准器二、水 准 尺黑面起点黑面起点0.000和和0.000米米红面起点红面起点4.687和和4.787米米三、水准仪的使用 安置：安置三脚架和水准仪安置：安置三脚架和水准仪 粗平：使圆水准器气泡居中粗平：使圆水准器气泡居中 瞄准：粗瞄和精瞄瞄准：粗瞄和精瞄 精平：使长水准管气泡居中精平：使长水准管气泡居中 读数：用中丝读数读数：用中丝读数水准仪的使用安置：安置三脚架和水准仪安置：安置三脚架和水准仪水准仪的使用2、粗平：使圆水准器气泡居中、粗
4、平：使圆水准器气泡居中132312水准仪的使用3、照准：粗瞄、对光、精瞄和消除视差、照准：粗瞄、对光、精瞄和消除视差缺口缺口准星准星水平微动螺旋水平微动螺旋水平制水平制动螺旋动螺旋对光螺对光螺旋旋目镜目镜调节调节螺旋螺旋水准仪的使用4、精平：使长水准管气泡居中、精平：使长水准管气泡居中微倾螺旋微倾螺旋水准仪的使用5、读数：用中丝读数、读数：用中丝读数121.2720.712 f -组合焦距组合焦距 s-补偿器到分补偿器到分 划板的距离划板的距离 -倾斜视线倾斜视线 -水平视线偏转角水平视线偏转角 n-补偿系数补偿系数 sdK(十字丝交点）十字丝交点）水准尺水准尺水平光线水平光线倾斜视线倾斜视线
5、物镜物镜补偿器fnsfsfsfd/tantan即：即：安置一安置一“补偿器补偿器”实现自动安平的。实现自动安平的。hAB大地水准面HB=?A连续中间水准测量hAB=h=h1+h2+=(a1 b1)+(a2 b2)+=abHB=A+hABhABAB大地水准面HB=?Ah hAB水准测量校核及精度水准测量校核及精度1 1、测站校核：、测站校核：在一个测站上观测两次高差，两次高差在一个测站上观测两次高差，两次高差不符值应在允许范围内。不符值应在允许范围内。方法有变仪器高法和双面尺法。方法有变仪器高法和双面尺法。2、线路校核：线路校核：把已知高程点和待测点布设成路线，线路观把已知高程点和待测点布设成路
6、线，线路观测高差和理论高差不符值应在允许范围内。测高差和理论高差不符值应在允许范围内。线路方式主要有闭合水准路线线路方式主要有闭合水准路线 、附合水准、附合水准路线路线 、往返水准路线、往返水准路线水准路线布设形式闭合水准路线闭合水准路线附合水准路线附合水准路线支水准路线支水准路线单一水准路线单一水准路线水准网水准网水准路线布设形式附合水准路线附合水准路线 BM1BM2h=h测 -（H终-H始)水准路线布设形式2、闭合水准路线闭合水准路线BM0h=h测测水准路线布设形式3、支水准路线、支水准路线BM0h=h往往+h返返水准路线布设形式4、水准网BM3BM1BM2结点结点普通水准测量线路闭合差允
7、许值：普通水准测量线路闭合差允许值：h允允=40L mm（平坦地区）（平坦地区）L路线长度，路线长度，kmh允允=10n mm（丘陵地区）（丘陵地区）n测站数测站数水准测量的外业实施BM1TP1测站测点后视读数前视读数高差高程 校核a=b=a b=h=11BM1TP11.5630.986+0.57719.43122TP1AA1.7621.8280.0663.3252.814+0.511+0.511BM1BM2AB2+0.5114+2.79141.632H BM1=19.431 H BM2=21.121一、水准测量的内业计算步骤1、计算高差闭合差和允许闭合差计算高差闭合差和允许闭合差 附合路线附
8、合路线 fh=h 测测（H终终 H始始）闭合路线闭合路线 fh=h 测测 支水准路线支水准路线 fh=h 往往+h 返返v闭合差允许值：闭合差允许值：h允允=40L mm （平坦地区）（平坦地区）h允允=10n mm （丘陵地区）（丘陵地区）水准测量的内业计算步骤3、计算改正后高差计算改正后高差 hi i+1=hi i+1+i 4、计算各点的高程、计算各点的高程 H i+1=Hi+hi i+1 i =-f h L i /L i =-f h n i /nL 线路总长；线路总长；L i 第第 i 段长度（段长度（i=1、2、3、）n 测站测站总数；n i 为第为第 i 测段测站数。测段测站数。i
9、各测段高差改正各测段高差改正2、满足满足 h f h允允计算高差改正数计算高差改正数注：注：v与与 h 大小相等，符号相反。大小相等，符号相反。例1：水准测量的内业计算BM1BM2AB2+0.5114+2.79141.632点号站数观测值改正数改正后高差 高程0.0040.0080.0080.5152.7991.62419.43119.94622.74521.121BM1ABBM22440.5112.7911.632101.670 0.0201.690fh=1.670(21.12119.431)=20(mm)fh允允=31(mm)例：已知水准点例：已知水准点IV1的高程的高程H始始=21.45
10、3 m，IV2点的高程点的高程H终终=25.006m，求各点平差后高，求各点平差后高程。程。123n1=5h1=3.748n2=10h2=-12.365n3=6h3=11.430n4=4h4=0.715IV1IV2例2：水准测量的内业计算（1）高差闭合差的计算）高差闭合差的计算f h=h测测-（H终终-H始始）=3.528-（25.006-21.453）=-0.025 mf h允允 =10 n=50 mm ,合合 格。格。（2）高差闭合差的调整）高差闭合差的调整i =-f h n i /n 1=0.005 2=0.010 3=0.006 4=0.004检核计算：检核计算：i =-f h例例2：
11、（3）计算各点改正后的高差）计算各点改正后的高差HIV1=21.453 m H1=HIV1+h1=25.206 mH2=H1+h2=12.851 mH3=H2+h3=24.287 mHIV2=H3+h4 =25.006 m=已知高程已知高程 h1=h1+1 h2=h2+2 h3=h3+3 h4=h4+4（4）计算各点的高程）计算各点的高程例例2：二、普通水准测量实习（实验二）二、普通水准测量实习（实验二）已知：已知：H BM1=19.431 分别测定分别测定A、B、C、D四点的高程。四点的高程。BM1ABCD图书馆楼外业注意几点：水准测量实习外业记录BM1TP1测站测点后视读数前视读数高 差高
12、 程 BM11.563+0.57719.431TP10.986TP11.7620.066?A1.828校核a=b=a b=h=1122A3.3252.814+0.511+0.511水准测量的内业计算BM1BM2AB2+0.5114+2.79141.632点号站数观测值改正数改正后高差 高程0.0040.0080.0080.5152.7991.62419.43119.94622.74521.121BM1ABBM22440.5112.7911.632101.670 0.0201.690fh=1.670(21.12119.431)=20(mm)f h允=31(mm)水准仪的几何轴线有：水准仪的几何轴
13、线有：圆水准轴圆水准轴 L L0 0 L L0 0 长水准管轴长水准管轴L LL L视准轴视准轴 C C C C 竖轴竖轴 V V V V仪器竖轴圆水准器轴水准管轴视准轴水准仪的检验和校正水准仪的检验和校正水准仪满足的轴线条件水准仪满足的轴线条件v圆水准器轴圆水准器轴仪器的竖轴，即仪器的竖轴，即L L0 0L L0 0 VV VV。v水准管轴水准管轴 视准轴，即视准轴，即LL CC LL CC。（主要条件）（主要条件）v十字丝横丝十字丝横丝 竖轴竖轴VV VV。检校目的：检校目的：使仪器的各轴系满足应有的几何条件。使仪器的各轴系满足应有的几何条件。一、圆水准器的检校一、圆水准器的检校检校目的：
14、检校目的：当圆水准管气泡居中时，仪器的竖轴基本上当圆水准管气泡居中时，仪器的竖轴基本上 处于铅垂位置。处于铅垂位置。L L0 0L L0 0 VV?VV?检验方法检验方法：转动三个脚螺旋使圆水准器的气泡居中，然转动三个脚螺旋使圆水准器的气泡居中，然后将望远镜旋转后将望远镜旋转180180，如果仍然居中，说明满足，如果仍然居中，说明满足此条件。如果气泡偏离中央位置，则需校正。此条件。如果气泡偏离中央位置，则需校正。校正方法校正方法：转动脚螺旋，使气泡向中间移动偏离量的转动脚螺旋，使气泡向中间移动偏离量的一半，然后用改正针校正气泡，使其居中。一半，然后用改正针校正气泡，使其居中。检校原理二、望远镜
15、十字丝横丝的检校二、望远镜十字丝横丝的检校检校目的检校目的：当仪器的竖轴处于铅垂位置时，横丝应处于水平当仪器的竖轴处于铅垂位置时，横丝应处于水平位置。位置。横丝横丝 竖轴竖轴VV？检验方法检验方法：整平仪器，瞄准墙上的固定点，水平微动，整平仪器，瞄准墙上的固定点，水平微动，固定点是否离开十字丝横丝。如果偏离十字丝横固定点是否离开十字丝横丝。如果偏离十字丝横丝，则需校正。丝，则需校正。校正方法校正方法：拨正十字丝环。拨正十字丝环。三、长水准管的检校三、长水准管的检校检验方法检验方法：（1）在比较平坦的地面上，相距约）在比较平坦的地面上，相距约4060m左右的地左右的地方打两个木桩或放两个尺垫作为
16、固定点方打两个木桩或放两个尺垫作为固定点A和和B。检验时先将。检验时先将水准仪安置在距两点等距离处，在符合气泡居中的情况下，水准仪安置在距两点等距离处，在符合气泡居中的情况下，分别读取分别读取A、B点上的水准尺的读数点上的水准尺的读数a1和和b1，求得高差，求得高差h1=a1-b1。（。（h1不含有该项误差的影响）不含有该项误差的影响）（2）将仪器搬至）将仪器搬至B点附近（相距约点附近（相距约3米处），在符合米处），在符合气泡居中的情况下，对远尺气泡居中的情况下，对远尺A和近尺和近尺B，分别读得读数，分别读得读数a2和和b2，求得第二次高差，求得第二次高差h2=a2-b2。若。若h2=h1，说
17、明仪器的水，说明仪器的水准管平行于视准轴，无需校正。若准管平行于视准轴，无需校正。若h2 h1，则水准管轴不，则水准管轴不平行于视准轴，平行于视准轴，h2与与h1的差值大于的差值大于3mm，需要校正，需要校正。检校目的检校目的：使长水准管轴平行于视准轴，提供：使长水准管轴平行于视准轴，提供水平视线。水平视线。LL CC？Dhhi 212 =206265 检验原理检验原理D1D2h1ABii iaa1 a2a2bb1b2 x1x2D1D2h1ABii iaa1 a2a2bb1b2 x1x2Dhhi 212 =206265 检验原理检验原理校正方法校正方法:算出远尺的正确读算出远尺的正确读数数a2
18、，a2=h1+b2。转动微倾螺旋，令转动微倾螺旋，令远尺远尺A上读数恰为上读数恰为a2，此时视线已水平，而符此时视线已水平，而符合气泡不居中，用校正合气泡不居中，用校正针拨动水准管上、下两针拨动水准管上、下两校正螺丝，使气泡居中，校正螺丝，使气泡居中，这时水准管轴就平行于这时水准管轴就平行于视准轴。视准轴。校正方法校正方法 松上紧下 松下紧上水准测量的水准测量的误差来源误差来源及及注意事项注意事项1、仪器误差：、仪器误差：I角误差角误差 前后视距尽量相等前后视距尽量相等 调焦误差调焦误差 前后视距尽量相等前后视距尽量相等 水准尺零点误差水准尺零点误差 每个测段安排每个测段安排成偶数站成偶数站水准测量的水准测量的误差来源误差来源及及注意事项注意事项2、观测误差：、观测误差：整平误差整平误差 视线不要太长视线不要太长 照准误差照准误差 视线不要太长视线不要太长 估读误差估读误差 视线不要太长视线不要太长 水准尺倾斜误差水准尺倾斜误差 安置圆水准器安置圆水准器3、外界条件影响、外界条件影响 仪器垂直位移仪器垂直位移 后前前后后前前后 尺垫垂直位移尺垫垂直位移 往返观测往返观测 地球曲率地球曲率 前后视距尽量相等前后视距尽量相等 大气垂直折光大气垂直折光 前后视距尽量相等前后视距尽量相等水准测量的水准测量的误差来源误差来源及及注意事项注意事项
