1、測量學測量學 第二章第二章1 1、水準測量的原理及、水準測量的原理及S3S3水準儀的使用；水準儀的使用；2 2、五等水準測量的施測方法及成果計算；、五等水準測量的施測方法及成果計算；( (難點難點) )3 3、水準儀主要軸線應滿足的幾何條件；、水準儀主要軸線應滿足的幾何條件；4 4、水準測量中應注意的問題。、水準測量中應注意的問題。水準測量第二章水準測量2目 錄2-1 2-1 高程測量概述高程測量概述2-2 2-2 水準測量原理水準測量原理2-3 2-3 水準測量的儀器及其使用水準測量的儀器及其使用2-4 2-4 水準測量的方法水準測量的方法2-5 2-5 水準測量的成果計算水準測量的成果計算

2、2-6 2-6 水準儀的檢驗和校正水準儀的檢驗和校正2-72-7 水準測量的誤差分析水準測量的誤差分析2-8 2-8 精密水準儀與水準尺精密水準儀與水準尺2-9 2-9 電子水準儀簡介電子水準儀簡介第二章水準測量32-1 2-1 高程測量概述高程測量概述 一、高程測量一、高程測量l l高程測量：測量地面點高程的工作。l 目的：獲得未知點的高程。二、高程測量的方法二、高程測量的方法按所使用的儀器和施測方法的不同，可以分為水準測量(leveling)、三角高程測量(trigonometricleveling)、GPS高程測量(GPSleveling)和氣壓高程測量(airpressurelevel

3、ing)、攝影高程測量等。水準測量水準測量：利用水平視線來測量兩點之間的高差。此方法此方法施測施測簡單，簡單，是目前精度較高的一種高程測量方法，所以是高程測量中最所以是高程測量中最主要的方法。主要的方法。三角高程測量三角高程測量：是通過測量兩點之間的水平距離（或傾斜距離）是通過測量兩點之間的水平距離（或傾斜距離）和豎直角，然后利用三角公式計算出兩點間的高差。和豎直角，然后利用三角公式計算出兩點間的高差。此方法的精度此方法的精度受各種條件的限制，在適當?shù)臈l件下才被采用。受各種條件的限制，在適當?shù)臈l件下才被采用。氣壓高程測量氣壓高程測量:是利用大氣壓力的變化測量高差。是利用大氣壓力的變化測量高差。

4、第二章水準測量4（一）水準點（一）水準點（BM）：）：通過水準測量建立的，滿足一定精度要求的高程已知點。（二）（二）水準點的等級及埋設水準點的等級及埋設1.國家水準點國家水準點分為一、二、三、四等四個等級。一、二等為精密水準測量；三、四等為普通水準測量。2.圖根水準點（普通水準點）圖根水準點（普通水準點）為了進一步滿足工程建設和地形測圖的需要，采用某等級水準測量方法測出其高程的水準點稱為該等級水準點；3.水準點標石類型水準點標石類型：分基巖水準標石、基本水準標石、普通水準標石和墻腳水準點（墻上水準點）四種。各等水準點均應埋設永久性標石或標志，水準點的等級應注記在水準點標石或標記面上。三、水準點

5、（高程控制點）及其等級三、水準點（高程控制點）及其等級第二章水準測量5圖 水準點的形式三、四等水準點一般用混凝土標石制成，埋到凍結(jié)線以下，標石頂面設有用不銹鋼或其它不易銹蝕的材料制成的半球狀標志。圖根水準點和一些施工測量使用的水準點常采用臨時性標志,例如:木樁（樁頂釘一半圓球狀鐵釘），或大鐵釘打入地面，也可在地面上突出的堅硬巖石或房屋四周水泥面、臺階等處用紅油漆標記。第二章水準測量6（三）水準點的位置（三）水準點的位置：選在土質(zhì)堅硬、便于長期保存和使用方便的地點。埋設水準點后，應選在土質(zhì)堅硬、便于長期保存和使用方便的地點。埋設水準點后，應繪出水準點的繪出水準點的點之記點之記。第二章水準測量72

6、-2 2-2 水準測量原理水準測量原理一、基本原理一、基本原理()ABBAAHHhHabbahAB 如圖：A點是已知高程點，B點是待求高程點。則則B點高程為點高程為: A后視點后視點、a后視讀數(shù)，后視讀數(shù)，B前視點前視點、 b前視讀數(shù)前視讀數(shù)高差高差=后視讀數(shù)后視讀數(shù)前視讀數(shù)前視讀數(shù)高差的正負號反映高差的正負號反映兩點的高低；兩點的高低；高差的高差的正負號又與測量前進正負號又與測量前進的方向有關的方向有關：hAB=hBA這種先得到兩點高這種先得到兩點高差，再求高程的方差，再求高程的方法叫法叫高差法高差法。水準測量的基本原理：水準測量的基本原理：利用水準儀建立一條水平視線，借助水準尺來測定兩點間

7、的高差，再由已知點的高程推算出未知點的高程。第二章水準測量8二、儀高法測量二、儀高法測量 儀器的視線高（儀高）儀器的視線高（儀高）：H Hi i = H= HA A +a+a 待求點高程：待求點高程： H H B B = H= Hi i b = b = （H HA A +a+a） b b 中間點：中間點：在測量過程中不起傳遞高程作用的在測量過程中不起傳遞高程作用的高程待求點高程待求點。這些點上這些點上只有一只有一個前視讀數(shù)個前視讀數(shù)C,也稱也稱“中視讀數(shù)中視讀數(shù)”。圖圖2-4適用場合適用場合：根據(jù)一個后視點的高程同時測定多個未知點（：根據(jù)一個后視點的高程同時測定多個未知點（中間中間點）點）的高

8、程。的高程。常用于縱斷面測量、土石方測量。常用于縱斷面測量、土石方測量。見見圖圖2-4caHcHHAic)(中間點高程中間點高程=儀器的視線高儀器的視線高中視讀數(shù)中視讀數(shù)置鏡置鏡點：點：HP1=（HA+a1）C1;HP2=(HA+a1)-C2;HTP1=（HA+a1）b1置鏡置鏡II點：點：HP3=（HTP1+a2）C3；HTP2=（HTP1+a2）b2HP4=(HTP1+a2)-C4；第二章水準測量9在兩點間連續(xù)地多次安置儀器所進行的水準測量。在兩點間連續(xù)地多次安置儀器所進行的水準測量。測站測站：安置儀器的點：安置儀器的點;轉(zhuǎn)點轉(zhuǎn)點：(TurningPoint)常簡寫為：常簡寫為：TP，是傳

9、遞高程的點，是傳遞高程的點.三、連續(xù)水準測量三、連續(xù)水準測量在轉(zhuǎn)點上先有前視讀數(shù)后有后視讀數(shù)。在轉(zhuǎn)點上先有前視讀數(shù)后有后視讀數(shù)。假設假設A點高程已知為點高程已知為HA，各測站測得的高差為，各測站測得的高差為hi，則有：，則有：第二章水準測量10bahhbahbahbahABnnn222111hAB為為A、B兩點間測得的高差，兩點間測得的高差，則：未知點則：未知點B的高程為的高程為：ABABhHH高差的計算檢核：高差的計算檢核：ab=hAB高程的計算檢核：高程的計算檢核：HBHA=hAB。連續(xù)水準測量續(xù)第二章水準測量112-3 2-3 水準測量的儀器及其使用水準測量的儀器及其使用自動安平水準儀一

10、一、水準儀的種類、水準儀的種類微傾式水準儀電子水準儀第二章水準測量12 水準儀按儀器精度分水準儀按儀器精度分：DS05、DS1、DS3、DS10四個等級。 D、S分別是“大地測量”和“水準儀”漢語拼音的第一個字母，字母后的數(shù)字表示以mm為單位的、儀器每公里往返測高差中數(shù)的中誤差。DS05、DS1、DS3、DS10水準儀每公里往返測高差中數(shù)的中誤差分別為0.5mm、1mm、3mm、10mm。 DS05和DS1用于精密水準測量；DS3用于一般水準測量；DS10則用于簡易水準測量。二、水準尺二、水準尺用優(yōu)質(zhì)用優(yōu)質(zhì)木材木材或或合金合金制成，要求尺長穩(wěn)定，制成，要求尺長穩(wěn)定，刻劃準確?？虅潨蚀_。（一）（

11、一）雙面尺和塔尺雙面尺和塔尺1.雙面尺雙面尺多用于三、四等及以下精度的水多用于三、四等及以下精度的水準測量。準測量。2.塔尺塔尺一般尺長為一般尺長為5m，尺的底部為零點，尺的底部為零點，尺面繪有尺面繪有1cm或或5mm黑白相間的分黑白相間的分格，米和分米處注有數(shù)字。格，米和分米處注有數(shù)字。水 準 尺 的 種 類 和 尺 墊常 用 水 準 尺 有 兩 種 ： 直 尺 和 塔 尺直 尺 為 兩 面 尺 ， 塔 尺 可 以 伸 縮 ， 攜 帶 方 便 。尺 墊 用 于 轉(zhuǎn) 點 處 放 置 水 準 尺 。第二章水準測量13精密水準尺(invarlevelingstaff)是在木質(zhì)尺身的凹槽內(nèi)，引張一根

12、因瓦合金鋼帶，其中零點端固定在尺身上，另一端用彈簧以一定的拉力將其引張在尺身上。長度分劃在因瓦合金鋼帶上，數(shù)字注記在木質(zhì)尺身上，精密水準尺的分劃值有10mm和5mm兩種。(二二)精密水準尺精密水準尺(因瓦水準尺因瓦水準尺)（三（三)條碼水準尺條碼水準尺與數(shù)字水準儀配套的條碼水準尺一般為因瓦帶尺、玻璃鋼或鋁合金制成的單面或雙面尺，形式有直尺和折疊尺兩種，規(guī)格有1m、2m、3m、4m、5m幾種，尺子的分劃一面為二進制偽隨機碼分劃線(配徠卡儀器)或規(guī)則分劃線(配蔡司儀器)，其外形類似于一般商品外包裝上印制的條紋碼，用于數(shù)字水準測量；雙面尺的另一面為長度單位的分劃線，用于普通水準測量。第二章水準測量1

13、4三、尺墊三、尺墊l 尺墊是在轉(zhuǎn)點上放置水準尺用的，尺墊可使轉(zhuǎn)點穩(wěn)固，防止下沉。 l用鋼板或鑄鐵制成，一般為三角形，中央有一突出的半球體，下方有三個尖腳（見圖2-6）。 l 用時把三個尖腳踩入土中，把水準尺立在突出的圓頂上。播放水準尺墊短片第二章水準測量15圖2-7水準儀全貌四、DS3微傾式水準儀的構造及使用（一）（一）DS3微傾式水準儀的構微傾式水準儀的構造造1、物鏡、物鏡2、目鏡、目鏡3、物鏡對光螺旋、物鏡對光螺旋4、管水準器、管水準器5、圓水準器、圓水準器6、腳螺旋、腳螺旋7、制動螺旋、制動螺旋8、微動螺旋、微動螺旋9、微傾螺旋、微傾螺旋10、軸座、軸座11、三角壓板、三角壓板12、底版

14、、底版第二章水準測量16(1)作用：提供視線，讀出水準尺上的讀數(shù) 。(2)構造：由物鏡、目鏡、對光透鏡和十字絲分劃板組成。根據(jù)觀察到的物體成像情況，望遠鏡分為正像望遠鏡和倒像望遠鏡。1 1望遠鏡望遠鏡(3)視準軸（即視線）：十字絲交點與物鏡光心的連線。它是水準儀的主要軸線之一。十字絲分劃板：在直徑為約10mm的光學玻璃圓片上刻出三根橫絲和一根垂直于橫絲的豎絲； 豎絲是為了瞄準目標， 中絲（單絲或楔形絲）讀取讀數(shù)。 視距絲：上、下短絲，用于測距。播放十字絲.swf第二章水準測量17(4)(4)望遠鏡的成像原理望遠鏡的成像原理第二章水準測量18（5 5）產(chǎn)生視差的原因及消除的方法）產(chǎn)生視差的原因及

15、消除的方法視差視差：觀測者的眼睛在目鏡端上下移動時，物像與十字觀測者的眼睛在目鏡端上下移動時，物像與十字絲間有相對運絲間有相對運動的現(xiàn)象，叫十字絲視差，簡稱視差。動的現(xiàn)象，叫十字絲視差，簡稱視差。產(chǎn)生視差的原因產(chǎn)生視差的原因:尺像與十字絲分劃板不重合。尺像與十字絲分劃板不重合。視差會影響讀數(shù)的正確性，讀數(shù)之前必須消除它。消除的方法消除的方法：重新調(diào)焦重新調(diào)焦用手暫時遮住物鏡(或?qū)⑼h鏡對準天空)，旋轉(zhuǎn)目鏡調(diào)焦螺旋，使十字絲十分清晰；移去遮物鏡的手(或瞄準標尺)，旋轉(zhuǎn)物鏡調(diào)焦螺旋使目標像十分清晰。十字絲的視差.swf第二章水準測量192 2水準器（管水準器和圓水準器）水準器（管水準器和圓水準器）

16、 (1)(1)圓水準器圓水準器l 圓水準器：一個封閉的圓形玻璃容器，頂面內(nèi)壁是球面，球面中央有一圓圈。l水準器零點:圓圈圓心稱為。 l圓水準器軸:通過零點的球面法線 。l 當圓水準器氣泡居中時，圓水準器軸豎直，儀器豎軸豎直。l 圓水準器的分劃值:氣泡中心偏離零點2 mm的弧長所對圓心角的大小。DS3水準儀圓水準器分劃值一般為810/2 mm。由于它的精度較低，故只用于儀器的粗略整平。反映豎軸是否豎直，用于粗平。反映豎軸是否豎直，用于粗平。第二章水準測量20（2 2）管水準器（水準管）：）管水準器（水準管）：反映視線是否水平，用于精平。反映視線是否水平，用于精平。l l 水準管的零點水準管的零點

17、：管面上刻有間隔為管面上刻有間隔為2 mm的分劃線，分劃線的對稱的分劃線，分劃線的對稱中心中心O稱。稱。l l 水準管軸水準管軸LLl l氣泡居中氣泡居中定義定義：水準管水準管2mm的弧長所對圓心角的弧長所對圓心角，即氣泡每移動一即氣泡每移動一格時，水準管軸所格時，水準管軸所傾斜的角值。傾斜的角值。水準管分劃值的大小水準管分劃值的大小反映了儀器置平精度的高低反映了儀器置平精度的高低。水準管縱向弧線半徑水準管縱向弧線半徑R越越大，大，值越小，則水準管值越小，則水準管靈敏度靈敏度越高。越高。DS3型水準管分劃值一般為型水準管分劃值一般為20/2mm。第二章水準測量21 當當氣泡居中時，兩端氣泡的影

18、像就氣泡居中時，兩端氣泡的影像就能符合成吻合的拋物線，能符合成吻合的拋物線，它用于微傾它用于微傾式水準儀。式水準儀。 如果兩端影像錯開，則表示氣泡不如果兩端影像錯開，則表示氣泡不居中，這時可旋轉(zhuǎn)微傾螺旋使氣泡影居中，這時可旋轉(zhuǎn)微傾螺旋使氣泡影像符合，使氣泡居中。像符合，使氣泡居中。 注：左邊注：左邊氣泡影像的移動方向氣泡影像的移動方向與與微傾微傾螺旋的轉(zhuǎn)動方向一致。螺旋的轉(zhuǎn)動方向一致。圖圖2-12(3)(3)符合水準器符合水準器第二章水準測量223 3基座基座l l用于用于置平儀器置平儀器，它支撐儀器的上部使其在水平方向，它支撐儀器的上部使其在水平方向上轉(zhuǎn)動，并通過連接螺旋與三腳架連接。上轉(zhuǎn)動

19、，并通過連接螺旋與三腳架連接。l l基座主要由基座主要由軸座、腳螺旋、三角壓板和底板軸座、腳螺旋、三角壓板和底板構成。構成。 調(diào)節(jié)三個腳螺旋可使圓水準器的氣泡居中，使儀調(diào)節(jié)三個腳螺旋可使圓水準器的氣泡居中，使儀器器粗略整平粗略整平。第二章水準測量23（二）（二）DSDS3 3微傾式水準儀的使用微傾式水準儀的使用 微傾式水準儀的使用包括安置儀器、粗略整平、瞄準水準尺、精平與讀數(shù)等操作步驟。 1 1安置儀器安置儀器 l 在測站上安置三腳架，高度適中，架頭大致水平。 l 用連接螺旋將儀器牢固地連接在三腳架頭上。 2 2粗略整平（粗平）粗略整平（粗平） l 粗平概念：用腳螺旋使圓水準器的氣泡居中，使儀器豎軸大致鉛直，從而使視準軸粗略水平。 l操作：腳螺旋順時針轉(zhuǎn)動該端升高，逆時針轉(zhuǎn)動該端降低。氣泡的移動方向與左手大拇指運動的方向一致 播放圓水準器的整平.swf第二章水準測量243 3瞄準水準尺瞄準水準尺 首先要目鏡對光：對準白色目標，旋轉(zhuǎn)目鏡，使十字絲成像清晰。(1)粗略瞄準(2)物鏡調(diào)焦(3)精