第二章本章講解內(nèi)容：1．掌握水準(zhǔn)測量原理、水準(zhǔn)儀和水準(zhǔn)尺的使用。2．了解水準(zhǔn)儀的構(gòu)造。3．熟練掌握五等水準(zhǔn)測量方法。4．熟練掌握單一水準(zhǔn)線路測量成果的計(jì)算5．理解微傾式水準(zhǔn)儀的檢驗(yàn)和校正方法6．掌握水準(zhǔn)測量誤差及其消減方法7．了解精密水準(zhǔn)儀和水準(zhǔn)尺8．了解自動(dòng)安平水準(zhǔn)儀和激光掃平儀3/23/20231第二章水準(zhǔn)測量第二章水準(zhǔn)測量重點(diǎn)講授

水準(zhǔn)測量的原理，

DS3水準(zhǔn)儀的構(gòu)造及使用，五等水準(zhǔn)測量施測方法及成果計(jì)算，水準(zhǔn)測量誤差及其消減方法。3/23/20232第二章水準(zhǔn)測量水準(zhǔn)測量是目前高程測量中最常用、精度最高的測量方法。高程測量：測量地面點(diǎn)高程的工作。高程測量的方法有：

水準(zhǔn)測量三角高程測量GPS衛(wèi)星測高氣壓高程測量引言3/23/20233第二章水準(zhǔn)測量水準(zhǔn)測量原理示意圖3/23/20235第二章水準(zhǔn)測量2.1水準(zhǔn)測量的原理計(jì)算高差——例題

已知：HA=34.248m,a=2.145m,b=1.684m，求B點(diǎn)高程。解：1、高差法

hAB=a-b=0.461mHB=HA+hAB

=34.248+0.461=34.709m2、儀高法

Hi=HA+a＝34.248+2.145＝36.393m

HB=Hi-b＝36.393-1.684＝34.709m3/23/20236第二章水準(zhǔn)測量2.2水準(zhǔn)儀和水準(zhǔn)尺1、DS3型水準(zhǔn)儀構(gòu)造2、水準(zhǔn)尺和尺墊3、水準(zhǔn)儀的使用3/23/20237第二章水準(zhǔn)測量2.2.1DS3型水準(zhǔn)儀構(gòu)造3/23/20239第二章水準(zhǔn)測量3/23/202310第二章水準(zhǔn)測量望遠(yuǎn)鏡1－物鏡2－目鏡3－十字絲分劃板4－分劃板護(hù)罩5－對(duì)光透鏡6－物鏡對(duì)光螺旋7－分劃板固定螺絲8－十字絲2.2.1DS3型水準(zhǔn)儀構(gòu)造3/23/202311第二章水準(zhǔn)測量水準(zhǔn)器水準(zhǔn)管上每2mm弧長所對(duì)的圓心角稱為水準(zhǔn)管分劃值，設(shè)以表示，分劃值愈小，水準(zhǔn)管的靈敏度也愈高。2.2.1DS3型水準(zhǔn)儀構(gòu)造3/23/202313第二章水準(zhǔn)測量水準(zhǔn)器水準(zhǔn)管分劃值ζ=2/R*ρ

R為地球半徑,以mm為單位,ρ=206265管水準(zhǔn)器:一般S1、S3型水準(zhǔn)儀的水準(zhǔn)管分劃值分別為10″/2mm及20″／2mm，用于精平。圓水準(zhǔn)器:一般圓水準(zhǔn)器的分劃值約為8′~10′,用于粗平。2.2.1DS3型水準(zhǔn)儀構(gòu)造3/23/202314第二章水準(zhǔn)測量2.2.1DS3型水準(zhǔn)儀構(gòu)造

水準(zhǔn)器符合水準(zhǔn)器:可提高水準(zhǔn)管氣泡居中精度和速度。轉(zhuǎn)動(dòng)微動(dòng)螺旋,使氣泡兩端影像吻合,氣泡居中。3/23/202315第二章水準(zhǔn)測量2.2.2水準(zhǔn)尺和尺墊水準(zhǔn)尺按材料可分為：木質(zhì)、鋁合金、玻璃鋼。

按形式分為：塔尺、折尺、直尺。按刻劃面分為：單面尺和雙面尺。雙面尺通常一面為黑色另一面為紅色。兩根尺黑面的起始讀數(shù)為零，紅面的起始讀數(shù)則分別為4.687m和4.787m。3/23/202317第二章水準(zhǔn)測量2.2.2水準(zhǔn)尺和尺墊尺墊：在轉(zhuǎn)點(diǎn)處放置水準(zhǔn)尺，使用時(shí)，將尺墊踏實(shí)，水準(zhǔn)尺立于突起的半球頂部。3/23/202318第二章水準(zhǔn)測量尺墊的使用3/23/202319第二章水準(zhǔn)測量2.2.3水準(zhǔn)儀的使用安置水準(zhǔn)儀打開三腳架并使其高度適中，目估使架頭大致水平，然后將三腳架尖踩入土中，將水準(zhǔn)儀用中心螺旋固定于三腳架頭上。3/23/202321第二章水準(zhǔn)測量2.2.3水準(zhǔn)儀的使用粗略整平用腳螺旋將圓水準(zhǔn)器的氣泡調(diào)整居中。

左手拇指規(guī)則：“左手拇指旋轉(zhuǎn)腳螺旋的運(yùn)動(dòng)方向，就是氣泡移動(dòng)的方向”3/23/202322第二章水準(zhǔn)測量2.2.3水準(zhǔn)儀的使用瞄準(zhǔn)水準(zhǔn)尺1、目鏡對(duì)光2、瞄準(zhǔn)水準(zhǔn)尺，擰緊制動(dòng)螺旋3、精確瞄準(zhǔn)4、消除視差3/23/202323第二章水準(zhǔn)測量2.2.3水準(zhǔn)儀的使用瞄準(zhǔn)水準(zhǔn)尺（關(guān)于視差）后果：視差將影響觀測結(jié)果的準(zhǔn)確性，必須消除。

消除視差方法:仔細(xì)反復(fù)進(jìn)行目鏡和物鏡調(diào)焦。3/23/202325第二章水準(zhǔn)測量2.2.3水準(zhǔn)儀的使用精確整平（精平）調(diào)整微傾螺旋，使氣泡兩端的影像符合。3/23/202326第二章水準(zhǔn)測量第二章水準(zhǔn)測量2.3水準(zhǔn)測量方法1、水準(zhǔn)點(diǎn)2、水準(zhǔn)測量實(shí)施3、水準(zhǔn)測量檢核3/23/202329第二章水準(zhǔn)測量2.3.1水準(zhǔn)點(diǎn)用水準(zhǔn)測量方法測定的高程控制點(diǎn)。水準(zhǔn)點(diǎn)的標(biāo)定：鋼制、砼制、道釘、木樁。

3/23/202330第二章水準(zhǔn)測量2.3.2水準(zhǔn)測量實(shí)施水準(zhǔn)測量通常是從一個(gè)已知高程的水準(zhǔn)點(diǎn)開始，按照一定的水準(zhǔn)路線，引測出所需各點(diǎn)的高程。兩點(diǎn)距離較近時(shí)，設(shè)站一次進(jìn)行測量兩點(diǎn)相距較遠(yuǎn)或高差較大時(shí)，在中間設(shè)立若干轉(zhuǎn)點(diǎn)，A、B兩點(diǎn)間的高差是各高差之和。3/23/202331第二章水準(zhǔn)測量2.3.2水準(zhǔn)測量實(shí)施水準(zhǔn)測量實(shí)施h1=a1-b1h2=a2-b2……h(huán)n=an-bnhAB=∑h=

∑a-∑bB點(diǎn)高程為：HB=HA+hAB=HA+∑a-∑b

轉(zhuǎn)點(diǎn)：作為傳遞高程的過渡點(diǎn)，稱為轉(zhuǎn)點(diǎn)。3/23/202332第二章水準(zhǔn)測量例：水準(zhǔn)測量方法2.3.2水準(zhǔn)測量實(shí)施3/23/202333第二章水準(zhǔn)測量三項(xiàng)檢核：

水準(zhǔn)測量記錄手簿表日期2003年6月12日儀器型號(hào)DS3儀器編號(hào)32654班級(jí)交02組別4觀測者：XXX記錄者：XXX點(diǎn)號(hào)水準(zhǔn)尺讀數(shù)(m)高差h(m)高程H(m)備注后視(a)前視(b)+－A1.8521.18129.053(已知)TP11.5360.67130.2340.921TP21.6240.61531.1551.012TP30.7130.61232.167-0.921TP41.2141.63431.246-1.598B2.81229.648∑6.9396.3443.114-2.5193/23/202334第二章水準(zhǔn)測量2.3.3水準(zhǔn)測量檢核測站檢核（1）變動(dòng)儀高法（2）雙面尺法（3）倒立尺法成果檢核

3/23/202335第二章水準(zhǔn)測量2.3.3水準(zhǔn)測量檢核測站檢核（1）變動(dòng)儀高法立尺，尺中間安置水準(zhǔn)儀，粗平照準(zhǔn)后視尺，精平，讀數(shù)照準(zhǔn)前視尺，粗平，讀數(shù)計(jì)算高差變動(dòng)儀器高（升或降大于10cm）再觀測，高差互差不大于±5mm時(shí)，取平均值

3/23/202336第二章水準(zhǔn)測量2.3.3水準(zhǔn)測量檢核測站檢核（2）雙面尺法（黑面、紅面）：

用雙面尺，每尺均讀黑、紅面讀數(shù)立尺，尺中間安置水準(zhǔn)儀，粗平瞄準(zhǔn)后視尺黑面，精平，讀數(shù)瞄準(zhǔn)前視尺黑面，精平，讀數(shù)瞄準(zhǔn)前視尺紅面，精平，讀數(shù)瞄準(zhǔn)后視尺紅面，精平，讀數(shù)

黑面：以零開始刻劃；紅面：一尺從4687開始刻劃，另一尺從4787開始。紅黑面計(jì)算高差理論上相差0.1m。（3）倒立尺法

3/23/202337第二章水準(zhǔn)測量2.3.3水準(zhǔn)測量檢核成果檢核1、水準(zhǔn)路線布設(shè)形式：（1）附合水準(zhǔn)路線；（2）閉合水準(zhǔn)路線；（3）支水準(zhǔn)路線。2、各種水準(zhǔn)路線形式見下頁各圖：3/23/202338第二章水準(zhǔn)測量2.3.3水準(zhǔn)測量檢核成果檢核（1）附合水準(zhǔn)路線3/23/202339第二章水準(zhǔn)測量2.3.3水準(zhǔn)測量檢核成果檢核：(2)閉合水準(zhǔn)路線3/23/202340第二章水準(zhǔn)測量2.3.3水準(zhǔn)測量檢核成果檢核：（3）支水準(zhǔn)路線3/23/202341第二章水準(zhǔn)測量左圖為青島觀象山－國家水準(zhǔn)原點(diǎn)。右圖為國家水準(zhǔn)網(wǎng)示意圖引言3/23/202342第二章水準(zhǔn)測量2.3.3水準(zhǔn)測量檢核成果檢核方法：高差閉合差fh＝觀測值-理論值＝∑h測-∑h理

產(chǎn)生原因：測量中存在各種誤差。高差閉合差限差fh容用來衡量成果的精度。若|fh|≤|fh容|，則成果符合精度要求，可進(jìn)行高差閉合差的調(diào)整與高程計(jì)算；否則檢查原因，返工重測。3/23/202343第二章水準(zhǔn)測量2.3.3水準(zhǔn)測量檢核成果檢核方法：單一水準(zhǔn)路線的高差閉合差如下表：圖根水準(zhǔn)測量四等水準(zhǔn)測量平地山地水準(zhǔn)路線支水準(zhǔn)附合水準(zhǔn)閉合水準(zhǔn)fh水準(zhǔn)測量高差閉合差容許值fh容見下表3/23/202344第二章水準(zhǔn)測量第二章水準(zhǔn)測量2.4水準(zhǔn)測量成果計(jì)算1、高差閉合差計(jì)算2、閉合差調(diào)整3、計(jì)算改正后高差4、各點(diǎn)高程計(jì)算3/23/202345第二章水準(zhǔn)測量2.4水準(zhǔn)測量成果計(jì)算高差閉合差計(jì)算根據(jù)上表計(jì)算fh和fh容，若|fh|≤|fh容|，繼續(xù)下一步計(jì)算，否則，外業(yè)返工。閉合差調(diào)整調(diào)整方法按距離或測站數(shù)成正比反符號(hào)分配，改正數(shù)用vi表示。

vi=-(fh/∑L)·Li或vi=-(fh/∑n)·ni校核：∑(vi)=-fh3/23/202346第二章水準(zhǔn)測量2.4水準(zhǔn)測量成果計(jì)算計(jì)算改正后高差改正后高差：(hi)=hi+vi

檢核：∑(hi)=∑h理各點(diǎn)高程計(jì)算由已知點(diǎn)開始，依次根據(jù)Hi+1＝Hi+（hi,i+1)計(jì)算出各點(diǎn)高程。校核：計(jì)算得到的終點(diǎn)高程與已知終點(diǎn)高程相等。3/23/202347第二章水準(zhǔn)測量2.4水準(zhǔn)測量成果計(jì)算示例

3/23/202348第二章水準(zhǔn)測量=0.045m=45mm附合水準(zhǔn)路線高差閉合差調(diào)整與高程計(jì)算

點(diǎn)號(hào)測站數(shù)測得高差(m)高差改正數(shù)(m)改正后高差(m)高程(m)備注A6-2.515-0.011-2.52642.365(已知)139.8396-3.227-0.011-3.238236.6014+1.378-0.008+1.370337.9718-5.447-0.015-5.462B32.509(已知)∑24-1.826-0.045-9.8563/23/202349第二章水準(zhǔn)測量第二章水準(zhǔn)測量2.5微傾式水準(zhǔn)儀的檢驗(yàn)與校正3/23/202350第二章水準(zhǔn)測量2.5微傾式水準(zhǔn)儀的檢驗(yàn)與校正各軸線保證水準(zhǔn)儀提供水平視線的幾何條件:圓水準(zhǔn)器軸應(yīng)平行于儀器的垂直軸L’L’//VV水準(zhǔn)管軸應(yīng)平行于望遠(yuǎn)鏡的視準(zhǔn)軸LL//VV望遠(yuǎn)鏡十字絲橫絲應(yīng)垂直于儀器的垂直軸

水準(zhǔn)儀軸線(如圖):3/23/202351第二章水準(zhǔn)測量圓水準(zhǔn)器軸平行于儀器的垂直軸的檢驗(yàn)校正檢驗(yàn)方法：旋轉(zhuǎn)腳螺旋使圓水準(zhǔn)氣泡居中，之后將儀器水平旋轉(zhuǎn)180°，氣泡仍居中則正常，否則需要校正。校正方法：旋轉(zhuǎn)腳螺旋使圓水準(zhǔn)氣泡向中心位置移動(dòng)偏離距離的一半，然后再用校正針調(diào)整圓水準(zhǔn)器下面的三個(gè)校正螺釘，使氣泡居中。

2.5微傾式水準(zhǔn)儀的檢驗(yàn)與校正3/23/202352第二章水準(zhǔn)測量圓水準(zhǔn)器軸平行于儀器的垂直軸的檢驗(yàn)校正2.5微傾式水準(zhǔn)儀的檢驗(yàn)與校正3/23/202353第二章水準(zhǔn)測量水準(zhǔn)管軸平行于望遠(yuǎn)鏡的視準(zhǔn)軸的檢驗(yàn)校正

檢驗(yàn)方法：在高差不大的地面上選擇相距約80米的兩點(diǎn)A、B，將水準(zhǔn)尺放置在此點(diǎn)上，將水準(zhǔn)儀安置在A、B中點(diǎn)處，用變儀高法測出A、B高差，兩次高差小于3mm為合格，取其均值hAB作為結(jié)果。將儀器搬至距A點(diǎn)2－3米處，再測量A、B點(diǎn)高差得h’AB。依幾何原理得：i″=（hAB-h’AB)*ρ″/DAB，若i小于20″，則儀器合格，否則需校正。2.5微傾式水準(zhǔn)儀的檢驗(yàn)與校正3/23/202354第二章水準(zhǔn)測量3/23/202355第二章水準(zhǔn)測量水準(zhǔn)管軸平行于望遠(yuǎn)鏡的視準(zhǔn)軸的檢驗(yàn)校正

檢驗(yàn)方法：先計(jì)算B尺水平視線的正確讀數(shù)：b0’＝a’-hAB儀器在A點(diǎn)附近不動(dòng)，調(diào)節(jié)微傾螺旋，使中絲在B尺上的讀數(shù)移到b0’，這時(shí)視準(zhǔn)軸處于水平位置，但氣泡不居中。用撥針動(dòng)兩上校正螺絲，使氣泡居中。再重測量，直到i值小于20"為止。2.5微傾式水準(zhǔn)儀的檢驗(yàn)與校正iii.b’baa’bo’BA3/23/202356第二章水準(zhǔn)測量望遠(yuǎn)鏡十字絲橫絲垂直于儀器垂直軸的檢驗(yàn)

檢驗(yàn)方法：瞄準(zhǔn)一固定點(diǎn)，轉(zhuǎn)微動(dòng)螺旋使儀器水平旋轉(zhuǎn)，若點(diǎn)始終沿橫絲移動(dòng)，則水平；否則需校正。

校正方法：松開十字絲固定螺釘，轉(zhuǎn)動(dòng)目鏡筒，使十字絲水平，再固定螺釘。2.5微傾式水準(zhǔn)儀的檢驗(yàn)與校正3/23/202357第二章水準(zhǔn)測量第二章水準(zhǔn)測量2.6水準(zhǔn)測量誤差及其消減方法3/23/202358第二章水準(zhǔn)測量誤差產(chǎn)生的三因素：儀器誤差（1）儀器殘余誤差（2）水準(zhǔn)尺誤差觀測誤差（1）水準(zhǔn)管氣泡居中誤差（2）讀數(shù)誤差（3）視差影響（4）水準(zhǔn)尺傾斜誤差外界條件影響。2.6水準(zhǔn)測量誤差及其消減方法3/23/202359第二章水準(zhǔn)測量儀器誤差儀器殘余誤差水準(zhǔn)管軸不平行于視準(zhǔn)軸的殘余誤差。消除方法：使前后視距相等。水準(zhǔn)尺誤差尺長度變化，刻劃誤差－對(duì)水準(zhǔn)尺進(jìn)行檢定。零點(diǎn)誤差－采取偶數(shù)站法或前后視使用同一尺。2.6水準(zhǔn)測量誤差及其消減方法3/23/202360第二章水準(zhǔn)測量觀測誤差水準(zhǔn)管氣泡居中誤差與水準(zhǔn)管分劃值、視線長成正比。

消減方法：限制視線長度。讀數(shù)誤差與視線長成正比，與望遠(yuǎn)鏡放大率成反比。

消減方法：限制視線長度。視差影響操作中仔細(xì)調(diào)焦，避免出現(xiàn)視差。水準(zhǔn)尺傾斜誤差與尺傾斜角度及尺上讀數(shù)成正比。

盡量將尺立直。Δb=b’(1-cosθ)2.6水準(zhǔn)測量誤差及其消減方法θb’3/23/202361第二章水準(zhǔn)測量外界條件影響儀器下沉選擇堅(jiān)實(shí)地面作測站或利用雙面尺“后前前后”觀測程序尺墊下沉轉(zhuǎn)點(diǎn)選擇堅(jiān)實(shí)地面并踏實(shí)。地球曲率儀器架設(shè)在兩尺中央。大氣折光儀器架設(shè)在兩尺中央。溫度的影響為儀器架傘，觀測時(shí)間2.6水準(zhǔn)測量誤差及其消減方法3/23/202362第二章水準(zhǔn)測量第二章水準(zhǔn)測量2.7精密水準(zhǔn)儀和水準(zhǔn)尺3/23/202363第二章水準(zhǔn)測量儀器部分

光學(xué)測微器可將1cm劃分100倍，直接讀數(shù)0.1mm望遠(yuǎn)鏡孔徑40mm，放大率40倍。水準(zhǔn)管分劃值6－10"/2mm。水準(zhǔn)尺部分銦鋼水準(zhǔn)尺：受溫度影響變形量最小?？虅澗雀?。2.7精密水準(zhǔn)儀和水準(zhǔn)尺3/23/202364第二章水準(zhǔn)測量2.8自動(dòng)安平水準(zhǔn)儀補(bǔ)償器工作原則：為了使儀器的視線恢復(fù)至水平位置，補(bǔ)償器按以下兩種工作原則設(shè)計(jì)：自動(dòng)補(bǔ)償原則自動(dòng)安平原則

3/23/202365第二章水準(zhǔn)測量2.8自動(dòng)安平水準(zhǔn)儀自動(dòng)補(bǔ)償原則當(dāng)望遠(yuǎn)鏡傾斜時(shí)，儀器內(nèi)部的補(bǔ)償器K使水平視線在望遠(yuǎn)鏡分劃板上所成的像點(diǎn)位置折向望遠(yuǎn)鏡十字絲中心Z，從而使十字絲中心發(fā)出的光線在通過望遠(yuǎn)鏡物鏡中心后成為水平視線。3/23/202366第二章水準(zhǔn)測量自動(dòng)安平原則當(dāng)視準(zhǔn)軸稍有傾斜時(shí)，儀器內(nèi)部的補(bǔ)償器使得望遠(yuǎn)鏡十字絲中心z自動(dòng)移向水平視線位置，從而使望遠(yuǎn)鏡視準(zhǔn)軸與水平視線重合，從而可以讀出視線水平時(shí)的讀數(shù)。2.8自動(dòng)安平水準(zhǔn)儀3/23/202367第二章水準(zhǔn)測量第二章水準(zhǔn)測量2.9電子水準(zhǔn)儀3/23/202368第二章水準(zhǔn)測量2.9電子水準(zhǔn)儀電子水準(zhǔn)儀的基本原理

3/23/202369第二章水準(zhǔn)測量條碼水準(zhǔn)尺圖2－352.9電子水準(zhǔn)儀3/23/202370第二章水準(zhǔn)測量DINI12電子水準(zhǔn)儀2.9電子水準(zhǔn)儀3/23/202371第二章水準(zhǔn)測量2.9電子水準(zhǔn)儀DINI12電子水準(zhǔn)儀——特點(diǎn)介紹精度高每公里往返測中誤差0.3mm先進(jìn)的感光讀數(shù)系統(tǒng)感應(yīng)可見白光即可測量測量僅需讀取條碼尺30cm范圍3/23/202372第二章水準(zhǔn)測量DINI12電子水準(zhǔn)儀——特性介紹新設(shè)測量快捷鍵集成弧型提手可多角度觀測的水準(zhǔn)氣泡2.9電子水準(zhǔn)儀3/23/202373第二章水準(zhǔn)測量DINI12電子水準(zhǔn)儀——特性寬大圖形液晶顯示屏可輸入字母和數(shù)字標(biāo)配2M內(nèi)存的PCMCIA數(shù)據(jù)存儲(chǔ)卡2.9電子水準(zhǔn)儀3/23/202374第二章水準(zhǔn)測量2.9電子水準(zhǔn)儀DINI12電子水準(zhǔn)儀——特性多種水準(zhǔn)導(dǎo)線測量模式并具平差功能全新、快速高程放樣功能可進(jìn)行:角度、面積、坐標(biāo)等測量快速的測量時(shí)間<3秒低電耗設(shè)計(jì),一個(gè)電池可使用3天工作溫度：-20℃—+50℃重量輕，僅3.5公斤3/23/202375第二章水準(zhǔn)測量2.9電子水準(zhǔn)儀電子水準(zhǔn)儀器——工作原理電子水準(zhǔn)其實(shí)與光學(xué)水準(zhǔn)沒有多少不同的地方。在光學(xué)水準(zhǔn)中用到的許多原理和方法在電子水準(zhǔn)中任然需要用到。電子水準(zhǔn)工作原理：利用儀器里的十字絲瞄準(zhǔn)的電子圖象感應(yīng)器（CCD）。當(dāng)您按下了Measure測量鍵時(shí)，儀器就會(huì)把您瞄準(zhǔn)并調(diào)焦好的尺子上的條碼圖片來一個(gè)快照，然后把她和儀器內(nèi)存中的同樣的尺子條碼圖片進(jìn)行比較和計(jì)算。這樣，一個(gè)尺