1、精選優(yōu)質(zhì)文檔傾情為你奉上精選優(yōu)質(zhì)文檔傾情為你奉上專心專注專業(yè)專心專注專業(yè)精選優(yōu)質(zhì)文檔傾情為你奉上專心專注專業(yè)第一編 測繪學(xué)基礎(chǔ)第1章 緒論1.1 測繪學(xué)的任務(wù)和作用測繪學(xué)是以地球形狀、大小及地球表面上的各種地物（如房屋、道路、河流、橋梁等）的幾何形狀和地貌（如高山、丘陵、盆地、平原等）的形態(tài)為研究對象，并研究如何將地面上的各種地物、地貌測繪成圖及將設(shè)計、規(guī)劃在圖紙上的各種建筑物放樣于實地的有關(guān)理論與方法的一門科學(xué)。其作用在于為人們了解自然、改造自然提供各種有效數(shù)據(jù)及圖紙，幫助人們把改造自然的種種想法付諸于實際，從而實現(xiàn)人們的宏偉藍圖。隨著人類社會的不斷發(fā)展，人們對測繪學(xué)也不斷提出新的課題，因而

2、測繪學(xué)也相繼產(chǎn)生了較多的分支學(xué)科。地形測量學(xué)：是研究小區(qū)域地面點的位置（平面位置x，y及H高程），并將地球表面局部地區(qū)的地物、地貌及有關(guān)信息按一定比例尺測繪成圖的一門學(xué)科。是測繪專業(yè)的一門技術(shù)基礎(chǔ)課。通過對地形進行測繪可以得到各種不同比例尺的地形圖，以供科學(xué)研究、國防和工程建設(shè)、規(guī)劃設(shè)計等使用，同時也為GIS提供有效數(shù)據(jù)。大地測量學(xué)：是以大區(qū)域或整個地球為研究對象，其基本任務(wù)是建立國家大地控制網(wǎng)，測定地球形狀、大小和研究地球重力場的理論、技術(shù)和方法。通過大地測量可取得不同等級控制點的有關(guān)成果，一方面為科學(xué)研究提供有效數(shù)據(jù)，另一方面也是其它學(xué)科的基礎(chǔ)性工作。工程測量學(xué)：是以各種工程（工業(yè)廠房建設(shè)

3、、鐵路建設(shè)、隧道及地下工程建設(shè)、水利工建設(shè)及城市規(guī)劃建設(shè)等）為研究對象。為各種工程的勘探設(shè)計、施工放樣、竣工驗收和工程監(jiān)測、保養(yǎng)等方面提供理論及方法的一門學(xué)科。通過工程測量可將人們設(shè)計在圖紙上的各種工程放樣于實地并保證工程按設(shè)計圖紙施工。攝影測量：是利用攝影相片來研究地表形狀及大小的一門學(xué)科。隨著遙感技術(shù)的不斷發(fā)展，其應(yīng)用范圍越來越廣。除上述學(xué)科外測繪學(xué)還包括礦山測量學(xué)、制圖學(xué)、海洋測量學(xué)、地籍測量學(xué)等許多學(xué)科。在國民經(jīng)濟建設(shè)和國防建設(shè)中，測繪工作常被人們稱為尖兵，這是因為測繪工作是一切大型工程建設(shè)、設(shè)計、施工的前導(dǎo)性工作。如在公路、鐵路的建設(shè)過程中，要選擇最經(jīng)濟、合理的路線，要計算填挖的土方

4、量、隧道長度、橋涵的孔徑大小（其與計算匯水面積有關(guān)）等都離不開相應(yīng)的圖紙。在城市建設(shè)中，如規(guī)劃、設(shè)計有關(guān)道路、房屋、上、下水管線、電力線、供暖管線等相關(guān)設(shè)施也都離不開相應(yīng)的圖紙。而在具體施工階段又要將規(guī)劃設(shè)計的內(nèi)容按要求落于實地，更離不開測繪工作。可以說測繪工作是一切大型工程建設(shè)、規(guī)劃、設(shè)計不可缺少的基礎(chǔ)性工作。由于我國幅員遼闊，又正處于高速發(fā)展階段，因此測繪工作十分繁重，這就要求我們每一位測繪工作者對待測繪工作要兢兢業(yè)業(yè)，不畏艱辛，為把我國建設(shè)成為高度發(fā)達的社會主義強國做出自己應(yīng)有的貢獻。1.2測繪學(xué)的發(fā)展概況測繪學(xué)是一門發(fā)展歷史悠久的科學(xué)。在我國各個歷史時期都有關(guān)于測量方面的史料記載，如在

5、公元前七世紀前后的管子、西漢初期的地形圖及駐軍圖、東漢時期的靈憲、魏晉時期的海島算經(jīng)、西晉時期的制圖六體、禹貢地域圖、地形方丈圖、唐代時期的海內(nèi)華夷圖、宋代時期的華夷圖、禹跡圖、天下州縣圖、清代時期的皇輿全圖等。 世界各國測繪科學(xué)的發(fā)展主要是在十七世紀初逐步發(fā)展起來的。在十七世紀望遠鏡發(fā)明以后，各種測量儀器在結(jié)構(gòu)上有了質(zhì)的變化，在精度上有了大幅的提高，為測繪科學(xué)帶來了一次飛躍。自十九世紀末航空攝影測量出現(xiàn)以后，又使測繪增添了新的方法。在八十年代以后，隨著計算機、測距儀、電子經(jīng)緯儀、全站儀、GPS（GRS-RTK技術(shù)）繪圖機及測繪成圖軟件的出現(xiàn)，為測繪科學(xué)又帶來了一次飛躍。如在地形圖測繪方面：在

6、數(shù)據(jù)的采集和成圖速度與質(zhì)量上都有了質(zhì)的飛躍，使自動化成圖得以實現(xiàn)。加之國內(nèi)各種成圖軟件（如清華三維的的EPSW電子平板、上海數(shù)維的WALK、南方公司的CASS）的日益成熟，使地形測量的作業(yè)模式發(fā)生了根本性變化。如電子平板的作業(yè)模式可以實現(xiàn)現(xiàn)場實時成圖。全站儀+草圖+計算機、GPS-RTK+草圖+計算機的作業(yè)模式也可以實現(xiàn)地形測量的內(nèi)外業(yè)一體化。隨著GIS的出現(xiàn)，對地形測量與成圖又提出了更高的要求，不但要有準確的平面圖，而且要配有相應(yīng)的數(shù)字地圖，不但要有豐富的信息，而且要為使用部門對圖形及數(shù)據(jù)的管理提供各種有效的數(shù)據(jù)，使地形測量又增加了新的內(nèi)涵。我國目前已經(jīng)加入了WTO，這使得我國的大多數(shù)測繪部

7、門在不遠的將來都將具有更先進的測量設(shè)備，因此我們每一位測繪工作者，特別是在校學(xué)習(xí)的大學(xué)生，更應(yīng)該掌握這些先進設(shè)備的使用和新的相關(guān)理論以適應(yīng)社會的需要同時推動我國的測繪事業(yè)不斷向前發(fā)展。第2章 測量學(xué)的基本知識 地球的形狀、大小和地面點位的確定2.1.1地球的形狀和大小在地球表面既有高山、有盆地，又有陸地、海洋?？梢哉f地球表面是一個極不規(guī)則的曲面，但就整個地球而言，海洋面積約占地球表面的71%，而陸地僅占29%。因此假設(shè)有一個靜止的水面，將其向陸地延伸，從而形成一個封閉的曲面，該曲面稱為水準面。由于地球的自轉(zhuǎn)運動，地球上任何一質(zhì)點同時受到地球引力與離心力的作用，兩者的合力就是我們所說的重力，重力

8、的方向線稱為鉛垂線。鉛垂線是測量工作的基準線。水準面是受地球重力影響而形成的，是一個處處與重力方向垂直的連續(xù)曲面，并且是一個重力場的等位面。與水準面相切的平面稱為水平面。水準面可高可低，因此符合上述特點的水準面由無數(shù)多個，我們把其中與平均海水面相吻合并向大陸、島嶼內(nèi)延伸而形成的閉合曲面，稱為大地水準面。大地水準面是測量工作的基準面。大地水準面所包圍的地球形體，稱為大地體。由于地球引力的大小與其內(nèi)部質(zhì)量分布有關(guān)，而地球內(nèi)部質(zhì)量的分布又不均勻，從而引起地面點的鉛垂線產(chǎn)生了不規(guī)則的變化，因此大地水準面實際上是一個有一定起伏的不規(guī)則曲面，如果在這個復(fù)雜的曲面上進行數(shù)據(jù)處理就非常困難。為了解決這個問題，

9、在測繪工作中常選用一個非常接近大地水準面、并且可用數(shù)學(xué)式表達的幾何形體來代替地球的形狀作為測量計算工作的基準面，此幾何形體通常稱為地球橢球體。地球橢球體是一個橢圓繞其短軸旋轉(zhuǎn)而成的形體，地球橢球體又稱旋轉(zhuǎn)橢球體。其旋轉(zhuǎn)軸與地球自轉(zhuǎn)軸重合，其表面稱為旋轉(zhuǎn)橢球面，又稱為參考橢球面。地球表面、大地水準面、參考橢球面的關(guān)系見圖2-1。參考橢球面是測量工作的基準面，若對參考橢球面的數(shù)學(xué)式加 圖 2-1入地球重力異常變化參數(shù)的改正，便得到大地水準面的近似的數(shù)學(xué)式。但在實際工作中，我們是以大地水準面作為測量的基準面，以鉛垂線為基準線，因此在大范圍測量時需進行轉(zhuǎn)化。但在小范圍測量，對測量成果要求不要高時可以不

10、必轉(zhuǎn)化。 旋轉(zhuǎn)橢球體由長半徑a(或短半徑b)和扁率所決定，見圖2-2，其中扁率為：=（a-b）/a每個國家為了整理測量數(shù)據(jù)的方便，都各自采用最適合于本國范圍的地球橢球元素，即確定橢球體與大地體之間的相互關(guān)系，又稱參考橢球體定位。如圖2-3所示，為 圖 2-2 圖 2-3確定大地水準面與參考橢球面的相對關(guān)系，可在適當(dāng)?shù)攸c選擇一點M，設(shè)想使參考橢球體和大地體相切，切點M位于M點的鉛垂線方向上。這時，參考橢球面的法線與該點對大地水準面的鉛垂線相重合，并使橢球的短軸與地球自轉(zhuǎn)軸平行。我國目前所采用的參考橢球體為1980年國家大地測量參考系，其原點在山西省涇陽縣永樂鎮(zhèn)，稱為國家大地原點。采用的橢球元素值

11、為：a=mb=m=1：298.257因地球扁率很小，當(dāng)測區(qū)不大時，可以把地球看作圓球，其半徑為：R=6371km2.1.2 地面點位的確定測量工作的基本任務(wù)就是確定地面點的空間位置。確定一個點的空間位置必須有三個量才能確定。在測量學(xué)中，地面點的位置是以點的坐標（該點在投影面上的投影位置）和高程（該點到大地水準面的鉛垂距離）表示。2.1.2.1 地理坐標系地理坐標按坐標所依據(jù)的基準線和基準面的不同以及求坐標方法的不同又可分為天文地理坐標和大地地理坐標兩種。天文地理坐標天文地理坐標又稱天文坐標，是表示地面點沿鉛垂線方向投影到大地水準面上的位置。即天文地理坐標是以大地水準面位基準面，以鉛垂線為基準線

12、，用天文經(jīng)度和天文緯度表示。如圖2-4所示，N為地球北極，S 為 圖 2-4南極。NS為地球的自轉(zhuǎn)軸（簡稱地軸）。通過地球中心O且與地軸垂直的平面，稱為赤道面。它與地球表面的交線，稱為赤道。平行于赤道面的平面與地球表面的交線，稱為平行圈或緯圈。通過地軸的平面，稱為子午面。它與地球表面的交線，稱為子午線或子午圈。子午面有許多個，其中通過原格林尼治天文臺的子午面稱為起始子午面（或稱首子午面）。 地面一點P的天文經(jīng)度是指過該點的鉛垂線與地軸所組成的子午面與首子午面所夾的兩面角。天文緯度是指過該點的鉛垂線與赤道面所夾的角度。見圖2-4所示。經(jīng)度和緯度的值是用天文測量方法測定。大地地理坐標大地地理坐標又

13、稱大地坐標。把地面上的點沿著橢球面法線方向投影到橢球面上并用經(jīng)緯度來（L、B）表示其位置的坐標系叫大地坐標系。如圖2-5所示，地表任意一點沿橢球面法線（與旋轉(zhuǎn)橢球面垂直的直線，此法線不通過橢球中心點O）方向投影，其投影點所在的大地子午面與首子面（即過格林尼治天文臺的子午面）之間所夾的的兩面角L就是該點的大地經(jīng)度；法線與赤道面間的夾角B就是該點的大地緯度。地球表面任意一點的位置都可以用其大地經(jīng)度L與緯度B及大地高（MM/）表示。大地坐標系是以橢球面為基準面，以法線為基準線。但在實際測量工作中則是以大地水準面作為基準面，以鉛垂線作為基 圖 2-5準線（即天文坐標系），兩坐標系存在著轉(zhuǎn)換關(guān)系。在普通

14、測量中，由于精度要求不高，因此在計算時可不必轉(zhuǎn)換。 不論大地經(jīng)度L還是天文經(jīng)度，都要從起始子午面算起。在原格林尼治以東的點從起始子午面向東計，由0到180，稱為東經(jīng)；在原格林尼治以西的點從起始子午面向西計，由0到180稱為西經(jīng)。不論大地緯度B還是天文緯度，都從赤道面算起。在赤道以北的點的緯度由赤道面向北計，由0到90，稱為北緯；在赤道以南的點的緯度由赤道面向南計，由0到90，稱為南緯。 2.1.2.2 獨立平面直角坐標系在研究小范圍（半徑不大于10km的范圍）地表形狀與大小時，可以用通過測區(qū)中心a的切平面來代替曲面，如圖2-6所示。這樣一來，地面點在投影面上的位置就可以用平面直角坐標來確定。測

15、繪工作中所采用的平面直角坐標系如圖2-7所示。規(guī)定南北方向為縱軸，記為x軸，軸向北為正，向南為負；東西方向為橫軸，并記為 y軸，y軸向東為正，向西為負。與數(shù)學(xué)上所使用的直角坐標系相比其不同處在于：平面直角坐標系中象限按順時針方向編號，x軸與y軸互換，其目的是為了定向方便。將數(shù)學(xué)中的公式直接應(yīng)用到測量計算中，不需作任何變更。地面上某點P的位置在平面直角坐標系中的位置可用xp和yp來表示。坐標系的原點O一般選在測區(qū)的西南角（見圖2-6），使測區(qū)內(nèi)各點的坐標值均為正值。 圖 2-6 圖 2-72.1.2.3 高斯克呂格平面直角坐標系大范圍測量時，不能把地球表面看作是平面，但在球面上進行計算又很不方便

16、。為解決這一問題，高斯提出了將球面轉(zhuǎn)換為平面的投影方法，即高斯投影。其投影方法是在分帶基礎(chǔ)上進行的，分帶方法有兩種：一種自首子午線起由西向東，經(jīng)差每隔6作為一帶，全球共劃分為60帶。帶號從起始子午面線開始，用阿拉伯?dāng)?shù)字表示。位于各帶中央的子午線稱為該帶的中央子午線（或稱主子午線），如圖2-8所示，第一個6帶的中央子午線的經(jīng)度為3，任意一個帶中央子午線經(jīng)度6，可按下式計算：6=6N-3式中N為投影帶號。我國境內(nèi)6帶最西的一帶帶號為13，最東的一帶帶號為23。圖 2-8高斯投影的方法是：設(shè)想用一截面為橢圓的圓柱，使之與地球橢球上的某一帶的中央子午線相切并使橢圓柱的軸與地球橢球的軸相互垂直如圖2-9

17、所示。利用正形投影的方法（保角映射）將該帶投影到橢球柱面上，然后沿過橢球柱的南北兩極的母線剪開，并展成平面。投影后中央子午線與赤道為互相垂直的直線，以中央子午線為X軸，赤道為Y軸，兩軸的交點為坐標原點，組成高斯平面直角坐標系統(tǒng)，如圖2-10所示。投影后，中央子午線長度保持不變，其余任意兩點間的長度都有變形，而且距中央子午線越遠變形越大，變形過大將影響所測地形圖的精度，也影響圖紙的使用。6帶投影 圖 2-9 高斯平面直角坐標的投影后，其邊緣部分的變形能滿足1：25000或更小比例尺測圖的精度，當(dāng)進行1：10000或更大比例尺測圖時，要將投影帶變窄，以限制投影帶邊緣位置的長度變形。可采用3帶或1.

18、5分帶投影法。采用3帶投影時，另一種為自東經(jīng)130的子午線起由西向自東，經(jīng)差每隔3作為一帶，全球共劃分為120個帶，如圖2-8所示。每帶中央子午線的經(jīng)度可按下式計算： 3=3n式中n為3帶的帶號。 圖 2-10在坐標系內(nèi)，規(guī)定x軸向北為正，y軸向東為正。由于我國位于北半球，x坐標總為正 ，y坐標有正有負，如圖2-10（a）中ya=+m,yb=-m。為避免y坐標出現(xiàn)負值，同時考慮到6帶中央子午線在赤道上到邊界最遠不超過334km,因此我國規(guī)定將每帶的縱軸（X軸）向西平移500公里，以確保y坐標都為正值。如圖2-10（b）所示，坐標縱軸x西移后，ya=+=m，yb=-=m。為了能根據(jù)橫坐標確定某點

19、位于哪一個6帶內(nèi)，則在橫坐標值前冠以帶的編號。例如A點位于22帶內(nèi)，則其橫坐標值為m。在y坐標值上加了500km和帶號后的橫坐標值稱為通用值，沒有加500km和帶號的原橫坐標值稱為自然值。從測繪部門收集來的坐標資料都為通用值，有時為了使用上的方便要換算成自然值。2.1.2.4 地面點的高程確定地面點的空間位置，除了確定其在投影面上的投影位置外，還要確定其高程。地面點到大地水面的鉛垂距離，稱為該點的絕對高稱，或稱海拔。圖2-11中的HA和HB即為A點和B點的絕對高程。由于海水受潮汐和風(fēng)浪的影響，海水面的高低時刻在變化，是個動態(tài)的曲面。我國在青島設(shè)立驗潮站，長期觀察和記錄黃海海水面的高低變化，取其

20、平均值作為大地水準面的位置（即為高程起算基準面，在大地水準面上高稱為零），并在青島建立了水準原點。目前，我國采用“1985年高程基準”，青島水準原點的高程為72.260m，全國各地的高程都以它為基準進行測算。但1987年以前使用的是1956年高程基準，水準原點高程為72.289m。利用舊的高程測量成果時，要注意高程基準的統(tǒng)一和換算。圖 2-11在局部地區(qū)，如果無法知道絕對高程而引用絕對高程又有困難時，可采用假定高程系統(tǒng)，即采用任意假定的水準面為高程起算面。地面點到假定水準面的垂直距離，稱為假定高程或相對高程。圖2-11中A、B兩點的假定高程分別為和。地面兩點間的絕對或假定高程之差稱為高差，用h

21、表示。A、B兩點高差為： 兩點間的高差與高程起算面無關(guān)。2.2 用水平面代替水準面的限度由于水準面是一個曲面，曲面上的圖形投影到平面上就會產(chǎn)生一定的變形，然而地球半徑很大，當(dāng)測區(qū)較小時，這種變形會就很小，可以用平面代替水準面，但隨著測區(qū)的增大，這種變形也隨之增大。因此在多大范圍內(nèi)可以用水平面代替水準面而且這種變形引起的誤差又不會超過測繪和制圖誤差的容許范圍就是我們要討論的問題。2.2.1 利用水平面代替水準面對距離的影響如圖2-12所示，S為大地水準面上的一段弧長，L為過A點切線長，若以L代替S，則在距離上產(chǎn)生的誤差為S，S=L-S 則 （2-1）因很小將按臺勞級數(shù)展開取前兩項 圖 2-12

22、=+ （2-2）又因為 = （2-3）將（2-2）和（2-3）式代入（2-1）式得： S= 或 表2-1 水平面代替水準面距離誤差和相對誤差 距離/102550100距離誤差S/0.812.8102.7821.2相對誤差S/ S1/1/1/490001/12000由上表可見，在10的范圍內(nèi)以水平面代替水準面對距離影響很小。2.2.2 用水平面代替水準面對高差的影響如圖2-12所示，用水平面代替水準面對高差的影響為h（R+h）2=R2 +L2h=因h與R相比很小，故可以寫成：，取R=6371，代入此式并列出下表： 表2-2 用水平面代替曲面對高差的影響值S/m100200300500100020

23、005000H/0.080.30.72831196由于上表可見,以水平面代替水準面,對高程影響較為顯著.因此在進行高程測量時應(yīng)考慮此影響。2.2.3 用水平面代替水準面對水平角的影響由球面三角學(xué)的有關(guān)知識可知，一球面多邊形的各角之和與其在平面上的投影的各角之和大一個球面角超的值，球面角超的計算公式為：式中為一弧度所對應(yīng)的秒值（），為一弧度所對應(yīng)的秒值（），P為多邊形的面積，為多邊形的面積，R為地球半徑。 表2-3P10km2100 km2400 km2 由上表可知，當(dāng)面積在100 km2以內(nèi)時，以平面代替水準面對角度的影響很小，因此在一般的測量中可不必考慮。2.3 測圖的基本原理與測量工作概述

24、2.3.1 測圖的基本原理如圖2-13所示，當(dāng)測區(qū)較小時，投影面可被看作平面，地面上A、B、C、D各點沿鉛垂線投向P平面，得其投影為A、B、C、D，將其投影后的圖形按比例縮繪到圖紙上，如果把測區(qū)內(nèi)的地物點和地貌點分別投影到P平面上并按比例尺縮繪。用地物點繪制地物，根據(jù)地貌點的高程和地性線勾繪等高線表示地貌，就可得到相應(yīng)的地形圖。2.3.2測圖比例尺圖 2-13我們把地面兩點在圖上的距離與其實際平距之比稱為測圖比例尺。同時我們把地圖上0.1所對應(yīng)的實際距離稱為比例尺精度。如1：1000地形圖的比例尺精度為0.1。 2.3.3 測量工作概述 1.控制測量 測量工作要遵循“先控制、后碎部”、“從整體

25、到局部”的作業(yè)程序。如圖2-14，如果我們要將這幾個建筑物測于圖上，首先根據(jù)測區(qū)的情況選擇A、B、C、D、E、F這些有控制意義的點，對這些點進行統(tǒng)一布設(shè)、觀測、計算，并在這些點（我們稱這些點為控制點）的基礎(chǔ)上進行碎部測量，便可測得地物點（如建筑物的角點）。因為這些地物點是在統(tǒng)一布設(shè)的控制點上測得的，因此這些地物點的精度也較為均勻，并能滿足其應(yīng)有的精度要求。2.碎部測量碎部測量就是在控制測量的基礎(chǔ)上，利用各種測量方法將測區(qū)內(nèi)的地物點和地貌點測于圖上的過程。（在后面有關(guān)章節(jié)中將詳細介紹）。圖2-14第3章 水準儀及水準測量3.1 水準測量3.1.1 水準測量概述水準測量的目的是為了測出一系列點的高

26、程，以供測圖和施工放樣等使用。水準測量按精度可分為四個等級。一、二等水準測量主要用于科學(xué)研究，同時也是三、四等水準測量的起算依據(jù)。三、四等水準測量主要用于國防建設(shè)、經(jīng)濟建設(shè)和地形測量的高程起算。為了進一步滿足工程建設(shè)和地形測量的要求，可以在三、四等的基礎(chǔ)上，布設(shè)工程水準測量和圖根水準測量，通常稱之為普通水準測量。3.1.2 水準測量的原理如圖3-1所示，A、B為地面兩點。欲求兩點之間的高差，可在兩點間設(shè)置水準儀，因水準儀的視軸可利用管水準器將其調(diào)至于水平位置，即平行大地水準面，同時在A,B兩點鉛垂豎立水準尺，并讀取讀數(shù)a,b則： HA+a=HB+bHB-HA=hAB=a-b 式中HA、HB 、

27、a、b、hAB分別為A點高程、B點高程、水準儀橫絲與A尺，B尺的交點處的讀數(shù)及A、B兩點間的高差。如果水準測量的前進方向是由A到B，則A尺稱為后視尺，a為后視尺讀 圖3-1數(shù)，B尺為前視尺，b為前視尺讀數(shù)。若 ab，hAB正，表明HBHA，反之HAHB。3.1.3連續(xù)水準測量如圖3-2所示，當(dāng)兩點相距較遠或高差較大時，一測站無法測得兩間點的高差，因此中間需設(shè)若干轉(zhuǎn)點，并進行連續(xù)水準測量才能測得兩點間的高差。 注：為消除或削弱地球曲率及水準儀i角對水準測量的影響，因此每站應(yīng)盡可能將水準儀置于前后兩水準尺的正中間，使前后視距近似相等。在整個水準路線的測量中還應(yīng)調(diào)整前后視距，使前后視距的和近似相等。

28、 圖32 3.2水準儀及相關(guān)工具3.2.1 水準儀水準儀按精度可分為DS05、DS1、DS3、等幾種。“D”和“S”分別是“大地”和“水準儀”的漢語拼音的第一個字母。05、1、3為每公里水準往返測量高差中數(shù)的中誤差，單位為毫米，其中S3是普通水準測量常用的儀器。其結(jié)構(gòu)如圖3-3所示。其中主要部件有望遠鏡、管水準器、圓水準器、支架、基座等。圖 3-3各部件的用途：基座：連接腳架與照準部。腳螺旋：用于整平儀器。圓水準器：用于判定整平程度。制動螺旋：用于制動照準部以便精確瞄準水準尺。微動螺旋：在制動的基礎(chǔ)上微轉(zhuǎn)照準部以便精確瞄準水準尺。管水準器：用于判定視準軸整平程度。微傾螺旋：可使管水準器精確整平

29、。粗瞄準器：用于粗略瞄準水準尺。望遠鏡：用于瞄準目標。望遠鏡調(diào)焦螺旋：可使水準尺的像清晰地落在十字分劃版上。目鏡調(diào)焦螺旋：可使十字分劃板的像清晰地呈現(xiàn)在人的視場中.目前測繪儀器的望遠鏡一般為內(nèi)調(diào)焦望遠鏡，放大倍率在20倍以上。其物鏡中心與十字絲焦點的連線稱為視準軸。望遠鏡十字分劃板上有一根豎絲和三根橫絲，其中長橫絲稱為中絲，上、下兩根短絲為視距絲，視距絲主要用于測定儀器和水準尺的距離，即S=KL，K為視距常數(shù)，一般為100，L為上、下絲讀數(shù)之差。在水準測量時，利用望遠鏡瞄準水準尺，必須使水準尺的實像落在十字分劃板上。如果兩者不重合，當(dāng)觀測者的眼睛上、下相對目鏡移動時，水準尺的像與十字絲之間就會

30、產(chǎn)生相對移動，這種現(xiàn)象稱為視差。視差對水準測量有一定影響，因此必須消除之。消除視差的方法為：首先調(diào)整目鏡調(diào)焦螺旋，使十字絲保持清晰；然后瞄準水準尺，調(diào)整望遠鏡調(diào)焦螺旋，使物像清晰。3.2.2 水準器水準器分為圓水準器和管水準器兩種。圓水準器用于粗平；管水準器用于精平（使水準軸精確處于水平位置）。管水準器管水準器是由玻璃圓管制成，其內(nèi)壁磨成一定半徑的圓弧，如圖3-4a所示，圓弧半徑80m200m不等。管內(nèi)注滿酒精或乙醚，加熱封閉冷卻后，管內(nèi)形成空隙為液體的蒸汽所充滿，即為水準氣泡。在水準管表面刻有2mm間隔的分劃線，如圖3-4b所示，分劃線與水準管的圓弧中點O成對稱，O點稱為水準管的零點，通過零

31、點作圓弧的切線LL，稱為水準管軸。當(dāng)氣泡的中點與水準管的零點重合時，稱為氣泡居中。通常根據(jù)氣泡兩端距水準管兩端刻劃的格數(shù)相等的方法來判斷氣泡居中。水準管上兩相鄰分劃線間的圓 圖 3-4?。ɑ￠L2mm）所對的圓心角，稱為水準管分劃值，如圖3-4a所示。其計算公式為：=式中為，R為水準管圓弧半徑，以mm為單位。S3型水準儀的水準管分劃值為20。水準管的整平精度與性能又稱為水準管的靈敏度，它主要取決于水準管的分劃值。分劃值愈小，靈敏度愈高；反之，靈敏度則低。除此之外，水準管的靈敏度還與管內(nèi)壁研磨質(zhì)量、液體性質(zhì)和氣泡長度等因素有關(guān)。圓水準器圓水準器為一密封的圓形玻璃和裝嵌在金屬框內(nèi)，如圖3-5所示。其

32、上壁磨成球面，半徑約為0.52米，球面中心叫圓水準器零點，過零點的球面法線LL稱為圓水準器軸。同水準管一樣，盒內(nèi)裝有酒精或乙醚。球面上以零點為圓心，刻有一小圓圈，用于判斷氣泡是否居中。當(dāng)氣泡居中時，圓水準軸就處于鉛垂位置。圓水準器的分劃值一般為810。分劃值大，靈敏度低，用于粗略整平儀器，可是水準儀的縱軸大至處于鉛垂位置，便于用微傾螺旋使水準管的氣泡精確居中。圖 3-53.2.2 水準尺、尺墊 水準尺和尺墊是水準測量的配套工具。水準尺一般為木材和玻璃鋼制成，長度從25不等。根據(jù)其構(gòu)造可分為直尺（有單面分劃、雙面分劃）、折尺、塔尺。雙面水準尺的一面為黑白分劃，稱為“黑面尺”，另一面為紅白分劃，稱

33、為“紅面尺”。黑面尺尺底從零開始注記，紅面尺的尺底從某一數(shù)值（4687mm或4787mm）開始注記，稱為零點差。水平視線在同一把水準尺上的紅、黑面讀數(shù)之差稱為尺底的零點差，可作為水準測量時讀數(shù)的檢核。尺墊的用途主要是在轉(zhuǎn)點處放置水準尺用，為防止觀測過程中水準尺下沉而影響讀數(shù)，水準尺下沉。一般用生鐵鑄成，呈三角形，下面有三個腳尖，以便踩入土中，保持穩(wěn)定。面中央有一突起的半球體，作為豎立水準尺和標志轉(zhuǎn)點之用。3.2.3 腳架目前水準儀腳架主要是木制腳架，其作用主要是支撐水準儀。3.3 水準儀的使用使用水準儀時，首先根據(jù)觀測者的身高和地形調(diào)節(jié)架腿的高度，并將架腿的三個腳尖踩入土中，使其穩(wěn)定。然后將水

34、準儀從儀器箱中取出，放在三腳架頭上，立即將三腳架的連接螺旋旋入儀器基座的螺孔內(nèi)，以防儀器從腳架頭上摔下來。用水準儀進行水準測量的操作程序為： 粗平瞄準精平讀數(shù)分述如下： 1. 粗平粗平就是利用基座上的腳螺旋使圓水準氣泡居中，為精平奠定基礎(chǔ)。2. 瞄準利用水準儀的準星瞄準水準尺，再利用水平制動和水平微動精確瞄準水準尺、調(diào)焦、使影像清晰，同時消除視差。3. 精平如圖3-6，精平就是利用管水準器微傾螺旋，使管水準器氣泡精確居中。4. 讀數(shù)讀數(shù)就是在瞄準、精平的基礎(chǔ)上，將十字中絲與水準尺的影像重合處的刻劃值讀出來。由于普通水準尺一般注記的最小單位為5，因此米、分米、厘米都可準確讀出，而在5內(nèi)的毫米數(shù)就

35、需要估讀，四者相加即為最后讀數(shù)。 圖 3-63.4 水準測量的施測3.4.1 水準點的建立水準點就是通過水準測量得到的高程固定點。水準測量一般在水準點間進行。水準點一般分為永久點和臨時點。永久點的建立和結(jié)構(gòu)可見圖3-7。臨時點一般可用木樁，并用鐵釘釘于其上作為水準測量的基準點。圖3-73.4.2 水準路線的種類1. 單一水準路線如圖3-8所示：單一水準路線，可分為三種。即附合水準路線（從一個已知點到另一個已知點）、閉合水準路線（從一個已知點出發(fā)又回到該已知點）和支水準路線（從一個已知點出發(fā)到一個未知點），支水準路線一般需往返測量。圖中： 表示已知點，表示待定點，表示水準測量的前進方向。附合水準

36、路線（a） 閉合水準路線（b） 支水準路線（c） 圖3-82. 水準網(wǎng)如圖3-9所示，若干個單一水準路線相互連接構(gòu)成網(wǎng)狀的水準路線稱為水準網(wǎng)。 (a) (b) 圖3-93.4.3 水準路線的擬定在進行水準測量之前應(yīng)選擇合理的水準路線，以確保水準測量的順利進行，此項工作做的好壞直接影響到水準測量的速度和成果的精度。因此必須做好此項工作。水準路線擬定工作主要包括以下幾項內(nèi)容：水準路線的選擇：擬定水準路線首先要收集該地區(qū)的小比例尺地形圖及測區(qū)已有的水準測量資料（水準點的精度、高程、高程系統(tǒng)、施測年份及施測單位等）。通過踏勘了解水準點保存情況，根據(jù)施工要求及測量的基本原則（由高級到低級），在地形圖上擬

37、定水準路線并通過實際考察確定其可行性。一般水準路線都沿道路進行布設(shè)，并應(yīng)選擇路線短且坡度小的路線作為水準路線，以保證有足夠的精度滿足施工的要求。確定水準點位置：水準點位置的選擇一般根據(jù)施工的要求、現(xiàn)場實際情況及擬定的水準路線確定。同時進行埋石工作。水準路線設(shè)計結(jié)束后，應(yīng)繪制一份水準路線布設(shè)圖并標明水準點位置、等級及編號。3.4.4 水準測量的方法為了使水準測量每測站都有檢核，因此水準測量一般常采用兩次儀器高法和雙面尺法進行施測。1. 兩次儀器高法所謂兩次儀器高法就是在水準測量中的每一測站均需設(shè)置兩次儀器高（高度更換應(yīng)在10以上）。因此就可以得到兩個高差（h1、h2），如果沒有誤差的影響，兩者就

38、應(yīng)相等,即：h1=a1- b1，h2= a2- b2 ，h1=h2但因測量誤差不可避免，因此h1和h2時常不等，在普通水準測量中，如果兩者互差小于6，就認為這一測站合格，并取平均值h= （h1+ h2）/2作為這一測站的高差。一測站觀測的順序一般為：后-前-前-后。表3-1 水準測量記錄（雙儀高法） 測站點號水準尺讀數(shù)高差H/平均高差高程備注后視前視+-1A1541HA =150.1251652TP.11451+0.0901560+0.092+0.0912TP.112431451TP.21369-0.1261577-0.126-0.1263TP.214581569TP.31371+0.0871

39、484+0.085+0.0864TP.315241635B1324+0.2001431+0.204+0.202HB=150.378后=12073前=11567 (后-前)/2=0.253h=0.5060.379+-0.1260.253 2. 雙面尺法雙面尺法水準測量不但可以用于普通水準測量，也可以用于三、四等水準測量。在測量的過程中，儀器高保持不變，這樣可以加快觀測速度，但同時要分別讀取前后尺的黑、紅面刻劃的讀數(shù)。在每儀測站上，儀器經(jīng)過粗平后，其觀測程序為：（1）.照準后視水準尺黑面刻劃-精平-讀數(shù)（按下絲、上絲、中絲讀數(shù)）；（2）.照準前視水準尺黑面刻劃-精平-讀數(shù)（按下絲、上絲、中絲讀數(shù)）

40、；（3）.照準前視水準尺紅面刻劃-精平-讀數(shù)（按中絲讀數(shù)）；（4）.照準后視水準尺紅面刻劃-精平-讀數(shù)（按中絲讀數(shù)）。這樣的觀測順序簡稱為后（黑）-前（黑）-前（紅）-后（紅）。一般在一套雙面水準尺中，由于兩根雙面水準尺的黑、紅面零點注記相差100mm（也有兩根尺子的零點是相同的），此時紅面尺計算高差與黑面尺計算高差相差100mm。在每一測站上進行高差檢核時，應(yīng)在紅面高差中加或減100mm后再與黑面高差相比較，兩者之差不應(yīng)超過一定的限值。有的測量規(guī)范規(guī)定測站上：黑面讀數(shù)+常數(shù)與紅面之差不超過4mm；后、前兩尺黑面讀數(shù)算出的高差與紅面讀數(shù)算出的高差之差不得超過6mm。如果符合要求，則取其平均值計

41、入平均高一欄內(nèi)。否則，首先檢查計算，若計算無錯誤，應(yīng)立即重測。如果兩根水準尺的零點差相同，則由紅面讀數(shù)計算所得的高差不需加或減100mm。雙面尺法水準測量記錄及計算方法請見表3-2。表3-2 水準測量記錄（雙面尺法）測站編號后尺下絲前尺下絲方向及尺號標尺讀數(shù)K + 黑減紅高差中數(shù)備注上絲上絲后視距前 距黑面紅面視距差dd（1）(5)后(3)(8)(10)K1=4687K2=4787（2）(6)前(4)(7)(9)（12）(13)后-前(16)(17)(11)（14）(15)11551167213916078012311354152163071320318-0130-229-1-0129.5+0

42、.2+0.221758231614406227011221670199366782638646-0553-0451-2-0552-0.8-0.6 = 1 * GB3 測站計算與校核高差部分： (9)=(4)+ k-(7) (10)=(3)+ k-(8) (11)=(10)-(9)式中（10）及（9）分別為后、前水準尺的黑紅面讀數(shù)之差，（11）為黑紅面所測高差之差。K為兩水準尺紅黑面零點的差數(shù)：表3-2中 K1=4687;K2=4787. (16)=(3)-(4) (17)=(8)-(7)式中(16)，（17）分別為黑，紅面所測高差。由于兩把尺的紅、黑面零點差不同，因此黑面高差（16）并不等于紅

43、面高差（17），兩者應(yīng)相差100，即:（11）=（16）100-（17）。作為測站計算檢核： (11)=(10)-(9) （11）=（16）100-（17）若兩次計算的（11）相等說明計算正確。視距部分： （12）=（1）-（2） （13）=（5）-（6） （14）=（12）-（13） （15）=本站（14）+前站（15）（12）為后視距。（13）為前視距。（14）為前后視距差，如規(guī)定為10m，（15）為前后視距累積差，如規(guī)定不超過50m。故在觀測過程中要注意（14）項的正負號，使累計值不要超過限值。 = 2 * GB3 觀測結(jié)束后的計算與檢核高差部分：h黑=（3）-（4）=（16） （10）

44、=（3）+k-（8）h紅=（8）-（7）=（17） （9）=（4）+k-（7）h中=（h黑+ h紅）h黑,h紅分別為一測段黑、紅面所測得高差；h中為高差中數(shù)。視距部分：末站（15）=（12）-（13）總視距=（12）+（13）注：水準測量應(yīng)注意測站校核，在記錄員未宣布本測站合格時，后視尺不能動。另外要偶數(shù)站進站，以消除水準尺的零點差。如果遷站后發(fā)現(xiàn)本測站不合應(yīng)從水準點或間歇點起重測。水準測量有關(guān)限差請見表3-3。 表3-3 水準測量的有關(guān)技術(shù)要求 項目等級沿線水準點間距KM儀器工具觀測次數(shù)視線最大長度/前后視較差/前后視累計差/基本分劃或黑紅面讀數(shù)的差/基本分劃黑紅面或兩次高差的差/檢測間歇點

45、高差的差/附合或環(huán)線閉合差/一等S05型因瓦水準尺往返各一次300.51.51.5L二等13S1型因瓦水準尺往返各一次50130.40.61.04L三等3S1型因瓦水準尺往一次75361.01.53.012LS3型雙面水準尺往返各一次1002.03.0四等3S3型雙面水準尺往一次1005103.05.05.020L3.4.5 水準測量的成果整理因水準測量的目的就是為了求出待定高程點的合理高程。因此應(yīng)對水準測量的數(shù)據(jù)進行計算整理，消除閉合差（閉合差：觀測值與重復(fù)觀測值或與已知點的已知高程不符值，用fh表示），最后求得待定高程點的合理高程。1. 高差閉合差（fh）的計算（1）附和水準路線的閉合差f

46、h如圖3-10所示，因附和水準路線的兩個端點為已知點， A、B兩點間的高差理論值為hAB =HB-HA，而測量值為h，兩者之間存在著一定的差值即閉合差。fh=h-（HB-HA）=h-hAB 圖3-10（2）閉合水準路線的閉合差fh如圖3-8（b）所示,閉合水準路線從A點出發(fā)有回到A點，高差理論值應(yīng)為0，因此其閉合差fh=h。（3）支線水準路線的閉合差fh如圖3-8(c)所示,支線水準路線需往返測量（實際為閉合路線的一個特例）。h往+h返的理論值應(yīng)為0。因此閉合差為fh=h往+h返。在普通水準測量中，高差閉合差的容許值可按下式確定。即（）。L以公里為單位。或（），式中n為測站數(shù)。前式一般應(yīng)用于平

47、地水準測量，后式一般用于山地水準測量。等級水準測量的有關(guān)限差可見表3-3。2. 高差閉合差的分配和待定高程點的高程計算當(dāng)fhfh容時fh的分配一般采用與水準路線長度或測站數(shù)成正比反號分配的原則進行，即一段水準路線應(yīng)分配的閉合差為Vhi：Vhi= 或 Vhi=如圖3-7fh =(h1+h2+h3+h4)-(HB-HA) 則H1=HA+h1+ Vh1式中 Vh1=閉合水準路線與支水準路線的計算可參照附和水準路線的計算進行。 3.5 水準儀的檢驗與校正水準儀經(jīng)過長期使用或經(jīng)過運輸震動之后，其各軸線之間應(yīng)滿足的條件很可能被破壞，在水準測量作業(yè)時就會產(chǎn)生儀器誤差，給水準測量成果的精度帶來一定的影響，因此

48、在作業(yè)前應(yīng)對其進行檢驗。如果各軸線之間關(guān)系不滿足要求，應(yīng)對其進行校正，使之符合要求。3.5.1 水準儀各軸線應(yīng)滿足的條件如圖3-11所示，L為管水準器的水準軸，L為圓水準器的水準軸，S為望遠鏡的視準軸，V為儀器的旋轉(zhuǎn)軸（也稱豎軸）。在進行水準測量時，圓水準器氣泡居中，保證儀器豎軸處于鉛垂位置，使照準部無論轉(zhuǎn)到任何方向，通過調(diào)節(jié)管水準器的微傾螺旋都可以使管水準器氣泡居中，同時，視準軸處于水平位置。由此可見，水準儀的豎軸應(yīng)平行圓水準器的水準 圖3-11軸；視準軸應(yīng)平行管水準器的水準軸。另外當(dāng)儀器豎軸處于鉛垂位置時，十字絲分 劃板中的橫絲應(yīng)處于水平位置，以便于讀數(shù)，因此橫絲應(yīng)垂直于儀器豎軸。 綜上所

49、述，水準儀應(yīng)滿足下列條件：1. 圓水準器的水準軸應(yīng)平行于豎軸（LV）；2. 管水準器的水準軸應(yīng)平行于視準軸（LS）；3. 橫絲應(yīng)垂直于豎軸。3.5.2 水準儀的檢驗與校正1. 圓水準器的水準軸平行于豎軸的檢驗與校正（1）檢驗方法如圖3-12 所示，首先用腳螺旋使圓水準器的氣泡居中，此時，水準軸處于鉛垂位置，然后將儀器照準部旋轉(zhuǎn)180，若氣泡仍然居中，說明儀器豎軸也處于鉛垂位置，則LV，否則說明兩者不平行，需要校正。 （2）校正方法從圖3-11可以看出，若圓水準器的水平軸不平行豎軸，（設(shè)兩線間的夾角為），在一側(cè)經(jīng)整平的圓水準器繞豎軸旋轉(zhuǎn)180后（旋轉(zhuǎn)過程中豎軸的位置沒有改變），氣泡不再居中，圓水

50、準器的水準軸與鉛垂線之間的夾角為2（即氣泡偏移的角度）。校正時可用圓水準器下面的三根校正螺絲，使氣泡 回調(diào)偏離量的一半。此時，圓水準器的水準軸平行 于豎軸。然后，用腳螺旋使氣泡居中，重復(fù)以上檢驗 圖3-12與校正過程直至兩軸線滿足要求。2. 十字絲橫絲垂直于豎軸的檢驗與校正（1）檢驗方法將水準儀整置水平，豎軸則處于鉛垂位置，并使管水準器的氣泡居中。此時，視準軸處于水平位置。若橫絲垂直豎軸，說明橫絲也處于水平位置。以橫絲與視準軸組成一平面，此平面即為水平面。當(dāng)此水平面繞鉛垂的豎軸旋轉(zhuǎn)時，與此平面重合的任意一點都不會脫離此平面。因此檢驗時，可在遠處找一明顯且于十字絲交點重合的一目標，然后制動照準部

51、，轉(zhuǎn)動水平微動螺旋，在望遠鏡中觀察目標點是否偏離橫絲。若目標點一直沿橫絲移動，說明橫絲垂直于豎軸，否則說明橫絲不垂直豎軸，需要校正。（2）校正方法首先用螺絲刀松開十字絲分劃板座的三個固定無頭螺釘(南京1002廠生產(chǎn)的S3水準儀,固定螺絲裸露在外,北光產(chǎn)的S3水準儀的十字絲分劃板座有外罩,需將外罩旋下才能看到)，旋轉(zhuǎn)十字絲分劃板座,使橫絲與目標點重合。重復(fù)以上檢驗與校正過程,直至使目標點始終在橫絲上移動,才算合格。3. 視準軸平行管水準器的水準軸的檢驗與校正（1）檢驗方法如圖3-13所示，若兩軸線不平行，設(shè)其夾角為 i。在一較為平坦的地面上，選取兩點，A、B（SAB=80M）釘上木樁，在AB直線

52、上選取C、D兩點，C點位于AB直線的正中間， D點距A點約3m左右檢驗時，首先將水準。儀置于C點，用雙儀法或雙面尺法測量A、B 兩點高差為hAB，因C點 距A、B兩點等距，i角對在兩尺上的讀數(shù)影響相同，因此所測高差hAB為A、B兩點的真實高差，即：hAB=（a1+x）-（b1+x）=a1-b1 然后將水準儀移至D點，對兩尺進行讀數(shù)a2/（因儀器至A尺很近，i對讀數(shù)影響很小，a2/非常接近正確讀數(shù)a2。即a2/a2），b2/算出高差hAB/。若hAB/與hAB很接近說明i角很小，b2/=b2。h0(h為i角對高差的影響值)。在測量中，一般要求i小于20，i角計算公式如下：h= -b2 - b2=

53、 b2=- tgi=h/SAB因h很小，因此i角可按下式求得，即： 圖3-132、校正方法如圖3-10所示，若用管水準器微傾螺旋使橫絲卡在b2處，則視準軸處于水平位置。b2=- 但此時管水準器氣泡不再居中（水準軸也不處于水平位置），利用管水準器的上下兩個校正螺絲，使氣泡居中，水準軸同時處于水平位置，則SL。注：雖然對i角進行了校正，但完全使SL是很難的。因此在進行水準測量時，應(yīng)盡可能置水準儀與前后尺等距位置，以消除殘余i角對水準測量的影響。3.6 水準測量的主要誤差來源及減弱措施引起水準測量誤差來源很多，但總體概括起來有以下幾個方面：1.儀器誤差；2.人員誤差；3.外界環(huán)境因素引起的誤差。下面

54、對由這幾方面引起的誤差加以簡單討論。3.6.1儀器誤差1.i角的殘余誤差 雖然在作業(yè)前對儀器的i角進行了檢驗和校正，但總有一定的i角殘余誤差。它對水準測量也會產(chǎn)生一定的影響。但要想削弱其對水準測量的影響，在進行水準測量時，應(yīng)盡可能將水準儀置于兩水準尺正中間。2.水準管氣泡的居中誤差在進行水準測量時，在讀數(shù)前必須將管水準器的氣泡嚴格居中，以確保視準軸精確地處于水平位置。但由于管水準器中的液體與管內(nèi)壁總有一定的摩擦。因此影響氣泡的居中程度。另一方面，由于受到測量人員眼睛分辨率的限制，在判斷氣泡嚴格居中的程度上也總有一定的誤差（屬于人員誤差）。兩者對測量的影響以前者為主。一般兩者綜合對氣泡居中的影響

55、為0.1，它在讀數(shù)上引起的誤差為：m居中=式中：為管水準器的分劃值，=(即1弧度所對應(yīng)的秒值)，S為儀器至水準尺的距離。若采用符合水準器精度可提高一倍，即m居中=若當(dāng) S=80 m 、=20時m居中=兩水準尺零點誤差的影響 從理論上講，水準尺的零分劃線應(yīng)正好與尺底面重合。但事實上由于制造質(zhì)量和長期使用的原因 ，兩者往往不相重合。水準尺底面與零分劃線不重合，稱為水準尺零點誤差。而這種零點誤差對于兩根水準尺往往又是不相等的。假如后視水準尺A的零點誤差為a，前視水準尺B的零點誤差為b，則一個測站的正確高差為： h1=(a1+ a)-(b1+b)=(a1-b1)+( a - b) 由此可見，兩水準尺的

56、零點誤差不相同時，對本站高差是有影響的。當(dāng)進行下一個測站時，BA水準尺變成了后視尺，A水準尺變成了前視尺，其高差為： h2=(a2+ b)-(b2+a)=(a2-b2)+( b - a)由此可見，兩水準尺的零點誤差對于這兩站的影響是大小相等、符號相反。根據(jù)這一規(guī)律，規(guī)范要求每測段要以偶數(shù)站告終，其目的就是為了在累加的高差中消除此項誤差的影響。3.6.2 人員誤差 1.估讀誤差由于觀測人員的生理條件限制，在對毫米位進行估讀時，總會產(chǎn)生一定的誤差，其與水準尺在望遠鏡內(nèi)所成的象的大小有關(guān)，即與望遠鏡的放大倍率及儀器至水準尺的距離有關(guān)。一般用放大率為20倍的望遠鏡、水準尺至儀器的距離小于50米時，厘米

57、間隔的象可在1毫米以上，而十字絲經(jīng)目鏡放大后在人眼明視距上約為0.1毫米，因此可以估讀厘米間隔的十分之一，即毫米位。2.水準尺傾斜誤差根據(jù)水準測量的基本原理可知，在水準測量時，水準尺必須豎直。如果水準尺前后傾斜，觀測人員在望遠鏡的視場中不會發(fā)現(xiàn)。從而使讀數(shù)總是偏大，給水準測量帶來一定的影響。因此要求扶尺人員必須將水準尺扶直，使其處于鉛垂位置。 3.6.3 外界環(huán)境因素引起的誤差1.儀器和尺子的升沉誤差在水準測量時，儀器和尺子還會出現(xiàn)上升和下沉的現(xiàn)象。下沉是因為儀器和尺子本身具有一定的重量，加之地面松軟造成的；上升是因為土壤具有一定的彈性造成的。削弱這種誤差的方法為：(1)盡可能將儀器和尺子置于

58、堅實的地面上，踩實尺墊和儀器的腳架；(2)加快觀測速度；(3)在每一測站觀測時都采用“后，前，前，后”的觀測順序進行觀測。2.大氣折光的影響由于空氣中的溫度不均勻，因此在光線通過時就會產(chǎn)生折射，使視線不為一條直線，尤其是在晴天陽光的照射下，靠近地面的空氣溫度較高、密度較小、視線越靠近地面折射越大。因此在測量規(guī)范中規(guī)定了在各級水準測量視線距地面的最小高度。除上述原因外，還有許多外界因素也會對水準測量造成影響。如日光、風(fēng)力等，對這些因素也可以采用相應(yīng)的措施將其削弱。如給儀器打傘以防日光的照射等。第4章 經(jīng)緯儀、水平角測量及三角高程測量4.1 經(jīng)緯儀的種類及DJ6經(jīng)緯儀的構(gòu)造4.1.1 經(jīng)緯儀的種類

59、常用光學(xué)經(jīng)緯儀按精度分有DJ07、DJ1、DJ2、DJ6等幾種。D，J分別為“大地測量”和“經(jīng)緯儀”的漢語拼音的第一個字母，076為該儀器一測回方向觀測值的中誤差，單位為秒。4.1.2 DJ6光學(xué)經(jīng)緯儀的構(gòu)造如圖4-1所示，其主要部件有基座、水平度盤、照準部。圖 4-1各部件的用途：（1）腳螺旋：利用腳螺旋可將儀器整置水平，使水平度盤處于水平狀態(tài)，使豎軸處于鉛垂?fàn)顟B(tài)。（2）中心鎖緊螺旋：將照準部與基座鎖定為一體。（3）復(fù)測扳手：用于復(fù)測法測角時鎖定度盤；測回法測角時對度盤讀數(shù)。（4）水平制動與水平微動：水平制動用于照準部的制動，在此基礎(chǔ)上可利用水平微動轉(zhuǎn)動照準部從而精確地瞄準目標。（5）圓準器

60、、管水準器：用于判定儀器的粗平與精平程度。（6）望遠鏡制動與微動：用于制動望遠鏡，并在此基礎(chǔ)上可用微動使望遠鏡的橫絲精確地卡在目標的豎向某一位置。（7）反光鏡：利用反光鏡可使光線有效地進入經(jīng)緯儀的光學(xué)系統(tǒng)中以便讀數(shù)。(8)讀數(shù)窗顯微鏡：用于放大水平、豎直度盤的讀數(shù)。(9)水平度盤、豎直度盤：用于水平角與豎直角的測量。(10)豎盤指標水準管：利用其可將豎直指標調(diào)整于鉛垂位置，以便測量豎直角。(11)望遠鏡：用于瞄準目標。圖4-2 圖4-3DJ6經(jīng)緯儀讀數(shù)方法主要有兩種：一種是利用測微尺讀數(shù)裝置進行讀數(shù)。如圖4-2，此種經(jīng)緯儀估讀的最小單位為6；另一種DJ6經(jīng)緯儀是利用平行玻璃測微器讀數(shù)裝置進行讀