第5章高程測量01水準(zhǔn)測量原理02水準(zhǔn)儀及其使用三角高程測量05水準(zhǔn)測量方法03水準(zhǔn)測量誤差分析04一、高程測量水準(zhǔn)測量原理01測定地面點高程的工作稱為高程測量水準(zhǔn)測量三角高程測量大地水準(zhǔn)面ABHAHBhABvBhABiAABSαS·sinα大地水準(zhǔn)面HAHB二、水準(zhǔn)測量原理水準(zhǔn)測量原理01水平視線水平視線利用幾何圖形關(guān)系——矩形對邊相等：實質(zhì)是用水準(zhǔn)尺量取豎直方向的長度。大地水準(zhǔn)面ABHAHBhAB一、水準(zhǔn)儀水準(zhǔn)儀及其使用02根據(jù)水準(zhǔn)測量原理測量地面兩點間高差的儀器。工具：水準(zhǔn)尺和尺墊（或尺樁）水準(zhǔn)儀的種類（按發(fā)展歷程分）微傾式光學(xué)水準(zhǔn)儀自動安平光學(xué)水準(zhǔn)儀電子（數(shù)字）水準(zhǔn)儀水準(zhǔn)儀的種類（按等級分）工程水準(zhǔn)儀精密水準(zhǔn)儀一、水準(zhǔn)儀水準(zhǔn)儀及其使用02我國水準(zhǔn)儀的名稱和等級水準(zhǔn)儀一般用拼音字母“DS”表示，并按其野外“每公里往返測高差中數(shù)的偶然中誤差”這一精度指標(biāo)劃分四個等級。型號DS05DS1DS3DS10每千米往返測高差中數(shù)偶然中誤差≤0.5mm≤1mm≤3mm≤10mm主要用途一等水準(zhǔn)測量及地震監(jiān)測二等及其他精密水準(zhǔn)測量三、四等及一般工程水準(zhǔn)測量一般工程水準(zhǔn)測量蘇光AL20/2.5mm蘇光DSZ2-FS1/0.7mm蘇光DSZ05/0.5mm蘇光電子EL100/1.5mm一、水準(zhǔn)儀水準(zhǔn)儀及其使用02水準(zhǔn)儀的基本結(jié)構(gòu)微傾式光學(xué)水準(zhǔn)儀望遠(yuǎn)鏡基座—腳螺旋圓水準(zhǔn)器、水準(zhǔn)管—微傾螺旋調(diào)焦螺旋—光學(xué)透鏡制動、微動螺旋一、水準(zhǔn)儀水準(zhǔn)儀及其使用02水準(zhǔn)儀的基本結(jié)構(gòu)光學(xué)自動安平水準(zhǔn)儀望遠(yuǎn)鏡基座—腳螺旋圓水準(zhǔn)器、自動安平補(bǔ)償器調(diào)焦螺旋—光學(xué)透鏡制動、微動螺旋一、水準(zhǔn)儀水準(zhǔn)儀及其使用02水準(zhǔn)儀的基本結(jié)構(gòu)電子水準(zhǔn)儀望遠(yuǎn)鏡基座—腳螺旋圓水準(zhǔn)器、視準(zhǔn)軸補(bǔ)償器調(diào)焦螺旋、微動螺旋電子光路讀數(shù)系統(tǒng)顯示窗、操作面板、數(shù)據(jù)卡一、水準(zhǔn)儀水準(zhǔn)儀及其使用02微傾式水準(zhǔn)儀的符合水準(zhǔn)管一、水準(zhǔn)儀水準(zhǔn)儀及其使用02望遠(yuǎn)鏡結(jié)構(gòu)—物鏡、目鏡：凸透鏡—調(diào)焦透鏡：凹透鏡—十字絲分劃板視準(zhǔn)軸十字絲中心與物鏡光學(xué)中心的連線放大率用前視角用后視角中絲上下絲—視距絲豎絲一、水準(zhǔn)儀水準(zhǔn)儀及其使用02望遠(yuǎn)鏡視差像平面與十字絲分劃板不重合一、水準(zhǔn)儀水準(zhǔn)儀及其使用02望遠(yuǎn)鏡視差消除視差的方法轉(zhuǎn)動目鏡調(diào)焦螺旋，使十字絲十分清晰轉(zhuǎn)動物鏡調(diào)焦螺旋，使目標(biāo)像十分清晰上、下（或左、右）移動眼睛，如果目標(biāo)像與十字絲之間已無相對移動，則視差已消除否則，重新進(jìn)行物鏡、目鏡調(diào)焦，直至目標(biāo)像與十字絲無相對移動為止一、水準(zhǔn)儀水準(zhǔn)儀及其使用02電子水準(zhǔn)儀的望遠(yuǎn)鏡條形碼標(biāo)尺探測標(biāo)尺圖像以模擬的視頻信號輸出測定調(diào)焦透鏡的位置計算概略視距值監(jiān)視補(bǔ)償器在測量時的功能是否正常將經(jīng)由物鏡進(jìn)入望遠(yuǎn)鏡的光分離成紅外光和可見光兩個部分一、水準(zhǔn)儀水準(zhǔn)儀及其使用02電子水準(zhǔn)儀的望遠(yuǎn)鏡條形碼標(biāo)尺探測標(biāo)尺圖像以模擬的視頻信號輸出測定調(diào)焦透鏡的位置計算概略視距值監(jiān)視補(bǔ)償器在測量時的功能是否正常將經(jīng)由物鏡進(jìn)入望遠(yuǎn)鏡的光分離成紅外光和可見光兩個部分二、水準(zhǔn)儀的使用水準(zhǔn)儀及其使用02水準(zhǔn)儀的安置安置水準(zhǔn)儀打開三腳架，調(diào)節(jié)腳架腿長度，使腳架頭大致水平，將水準(zhǔn)儀固定在腳架頭上；固定兩條腿的位置，一手握住第三條腿并前、后或左、右移動，使氣泡移至中心附近粗平瞄準(zhǔn)：使十字絲和目標(biāo)的成像清晰，消除視差精平（自動安平無）讀數(shù)粗平精平二、水準(zhǔn)儀的使用水準(zhǔn)儀及其使用02粗平根據(jù)圓水準(zhǔn)器用腳螺旋整平儀器（左手拇指法則）123321使氣泡向右移動使氣泡向前移動二、水準(zhǔn)儀的使用水準(zhǔn)儀及其使用02用微傾螺旋使水準(zhǔn)管氣泡符合符合棱鏡系統(tǒng)把水準(zhǔn)氣泡兩端成象在一起便于觀察。用符合棱鏡系統(tǒng)觀察，判斷“氣泡居中”的精度可以提高。

精平二、水準(zhǔn)儀的使用水準(zhǔn)儀及其使用02照準(zhǔn)十字絲橫絲能卡住標(biāo)尺上的刻畫線即可注意消除視差二、水準(zhǔn)儀的使用水準(zhǔn)儀及其使用02普通水準(zhǔn)尺的讀數(shù)中絲讀數(shù)用來計算高差上下絲讀數(shù)用來計算視距中絲上下絲—視距絲下絲：1500mm中絲：1596mm上絲：1689mmS=K

●

l；K=100

l

=

上絲讀數(shù)-下絲讀數(shù)或l

=下絲讀數(shù)-上絲讀數(shù)二、水準(zhǔn)儀的使用水準(zhǔn)儀及其使用02電子水準(zhǔn)尺的讀數(shù)目前電子水準(zhǔn)儀采用的自動電子讀數(shù)方法有以下三種：相關(guān)法：如Leica公司的NA3002/3003

電子水準(zhǔn)儀幾何法：如蔡司廠的DiNi10/20相位法：如拓普康公司的DL-101C/102C由于不同廠家生產(chǎn)的電子水準(zhǔn)儀采用的讀數(shù)原理不同，所用水準(zhǔn)尺的條碼編碼也就不一樣。因此，不同廠家間的水準(zhǔn)尺不能互換使用。一、水準(zhǔn)測量的基本方法水準(zhǔn)測量方法03???-=-=-++-=nnnnnABbabababah11111)()()(LABABhHH+=轉(zhuǎn)點設(shè)置的臨時立尺點，作為傳遞高程的過渡點測站每安置一次儀器稱為一個測站二、普通水準(zhǔn)測量每一測站，觀測員用中絲讀取后前水準(zhǔn)尺黑面讀數(shù)至毫米，上下絲讀數(shù)后算出視距直接報給記錄員視距數(shù)值由第N

測站搬遷至第N

+1測站時，第N

測站水準(zhǔn)尺的前尺不動變?yōu)榈贜

+1測站的后尺，第N

測站后尺向前移動變?yōu)榈贜+1測站的前尺水準(zhǔn)測量方法03二、普通水準(zhǔn)測量普通水準(zhǔn)測量手簿觀測：王×

記錄：李×測自

Ⅳ3005

至Ⅳ3018時間：2017年11月12日測站點號視距/m后視前視高差高程/m備注+-1Ⅳ3005轉(zhuǎn)點2轉(zhuǎn)點1013101轉(zhuǎn)點4轉(zhuǎn)點102565472749896797703470306083323681631262415160694-1284-2318-068345.21542.61341.604+1674普通水準(zhǔn)測量的記錄水準(zhǔn)測量方法03三、三（四）等水準(zhǔn)測量一測站的觀測順序此觀測程序可簡稱：

后前前后或黑黑紅紅

照準(zhǔn)后視標(biāo)尺黑面，進(jìn)行視距絲、中絲讀數(shù)照準(zhǔn)前視標(biāo)尺黑面，進(jìn)行中絲、視距絲讀數(shù)照準(zhǔn)前視標(biāo)尺紅面，進(jìn)行中絲讀數(shù)照準(zhǔn)后視標(biāo)尺紅面，進(jìn)行中絲讀數(shù)四等水準(zhǔn)測量每測站觀測順序也可用：后后前前

或

黑紅黑紅水準(zhǔn)測量方法03三、三（四）等水準(zhǔn)測量三、四等水準(zhǔn)測量的記錄三（四）等水準(zhǔn)測量觀測手簿測自Ⅲ201至

Ⅲ207

2007

年

11

月

12

日天氣：

晴成像：清晰時刻始

08

時

05

分末

11

時

42

分測站編號后視上絲前視上絲方向及尺號標(biāo)尺讀數(shù)K+黑–

紅高差中數(shù)備考下絲下絲后距前距黑面紅面視距差d∑

d（1）（5）后（3）（8）（10）（2）（6）前（4）（7）（9）（12）（13）后–前（16）（17）（11）（14）（15）水準(zhǔn)測量方法03三、三（四）等水準(zhǔn)測量三、四等水準(zhǔn)測量的記錄15711197138405510739036352396171-10+137.4-0.237.6-0.2+0833+09322121174737.4-0.12196182137.5-0.319342008-007466216796-01750-1+11914153937.5-0.22055167837.7-0.517261866-014065136554-00410-1+1+0832.5-0074.5-0140.5水準(zhǔn)測量方法03三（四）等水準(zhǔn)測量觀測手簿測自Ⅲ201至

Ⅲ207

2007

年

11

月

12

日天氣：

晴成像：清晰時刻始

08

時

05

分末

11

時

42

分測站編號后視上絲前視上絲方向及尺號標(biāo)尺讀數(shù)K+

黑–紅高差中數(shù)備考下絲下絲后距前距黑面紅面視距差d∑d1后47前46后-前2后46前47后-前3后

47前

46后-前三、三（四）等水準(zhǔn)測量三、四水準(zhǔn)測量作業(yè)限差一個測站上等級儀器類型標(biāo)準(zhǔn)視線長度后前視距差后前視距差累計黑紅面讀數(shù)差黑紅面所測高差之差檢測間歇點高差之差三等S375m2.0m5.0m2.0mm3.0mm3.0mm四等S3100m3.0m10.0m3.0mm5.0mm5.0mm一條水準(zhǔn)路線等級儀器類型檢測間歇點高差較差往返測段高差較差閉合或附合水準(zhǔn)路線閉合差平原山區(qū)三等S33.0mm四等S35.0mmK

表示線路或測段長度，單位：km；L表示附合路線（或環(huán)線）長度，單位：km。水準(zhǔn)測量方法03一、儀器誤差水準(zhǔn)測量誤差分析04水準(zhǔn)管軸與視準(zhǔn)軸不平行的誤差水準(zhǔn)管軸與視準(zhǔn)軸不平行所引起的水準(zhǔn)測量誤差。二者不平行在垂直面上投影的交角，稱為角誤差。角誤差的影響與距離成正比，只要觀測時注意使前、后視距離相等，便可消除或減弱此項誤差的影響。在水準(zhǔn)測量中，對視距差及其累計做限差要求即為減弱角誤差對觀測高差的影響。水準(zhǔn)尺誤差由于水準(zhǔn)尺刻劃不準(zhǔn)確、尺長變化、彎曲等因素的影響，會影響水準(zhǔn)測量的精度和可靠性。因此，水準(zhǔn)尺須經(jīng)過檢驗才能使用。至于水準(zhǔn)標(biāo)尺的零點差，可在一水準(zhǔn)測段中使測站為偶數(shù)的方法予以消除。二、觀測誤差水準(zhǔn)測量誤差分析04視差影響當(dāng)存在視差時，十字絲平面與水準(zhǔn)尺影像不重合，若眼睛觀察的位置不同，便讀出不同的讀數(shù)，因而也會產(chǎn)生讀數(shù)誤差。所以，在觀測時應(yīng)注意消除視差的影響。觀測誤差主要有水準(zhǔn)管氣泡居中誤差、讀數(shù)誤差、視差影響和水準(zhǔn)尺傾斜影響等。下面僅介紹視差影響和水準(zhǔn)尺傾斜影響。水準(zhǔn)尺傾斜誤差水準(zhǔn)尺傾斜將使尺上讀數(shù)增大。消除或減弱水準(zhǔn)尺傾斜影響的辦法是在水準(zhǔn)尺上安裝圓水準(zhǔn)器，確保尺子鉛垂。如果尺子上的水準(zhǔn)器不起作用，應(yīng)用“搖尺法”進(jìn)行讀數(shù)。一、三角高程測量原理三