1、水准测量基本原理（教案）水准测量基本原理课型：讲授教学目的与要求：了解高程测量常用的方法。理解水准测量基本原理。掌握高差法、仪高法及连续水准测量计算未知点高程的方法。教学重点、难点：重点：水准测量基本原理。高差法、仪高法及连续水准测量计算未知点高程的方法。 难点：水准测量基本原理。采用教具：多媒体课件复习、提问1、高程的定义、高差的定义。第一讲 水准测量基本原理一、高程测量（测定地面点高程）的方法高程是确定地面点位置的要素之一，在工程建设的设计、施工与管理等阶段都具有十分重要的作用。测定地面点高程的工作称为高程测量。按所使用的仪器和施测方法分：水准测量、三角高程测量、气压高程测量和 GPS 高
2、程测量。二、水准测量基本原理水准测量不是直接测定地面点的高程，而是测出两点间的高差。即在两个点上分别竖立水准尺，利用水准测量的仪器提供一条水平视线，瞄准并在水准尺上读数，求得两点间的高差，从而由已知点高程推求未知点高程。如图 1-1 所示，设已知 点高程为 ，用水准测量方法求未知AAH点 的高程 。在 、 两点中间安置水准仪，并在 、 两点上分BBHB别竖立水准尺，根据水准仪提供的水平视线在 点水准尺上读数为 ，a在 点的水准尺上读数为 ，则 、 两点间的高差为： bABbhAB图 1-1 水准测量原理设水准测量是由 点向 点进行，如图 1-1 中箭头所示，则规AB定 点为后视点，其水准尺读数
3、 为后视读数； 点为前视点，其水AaB准尺读数 为前视读数。由此可见，两点之间的高差一定是“后视b读数”减“前视读数” 。如果 ，则高差 为正,表示 点比 点bABhA高；如果 ，则高差 为负，表示 点比 点低。aABh在计算高差 时，一定要注意 的下标 的写法： 表示ABABh点至 点的高差， 则表示 点至 点的高差，两个高差应该是ABBA绝对值相同而符号相反，即： BAh 测得 、 两点间高差 后，则未知点的高程 为：ABhBH（1-1） )(baHAB水准测量：水平视线（水准仪）+水准尺待定点与已知点高差+已知点高程未知点高程。三、推导以下几种计算未知点高程的公式：1、高差法（由一点求另
4、一点）：直接利用高差计算未知点高程。 bahAB（后视读数前视读数） ； ABhH2、视线高法（仪高法，由一点求多点）：由仪器视线高程 Hi计算未知点 B 点高程。H A为 A 点的高程， 为水准尺读数， 为待求ab高程点水准尺读数。 biB注意事项：区别仅在与计算方法不同；视线必须水平；水准仪安置的高度对测算地面点高程或高差无影响。举例 1：设 A 点高程为 101.352m，当后视读数为 1.154m，前视读数为 1.328m 时，问高差是多少，待测点 B 的高程是多少？ 分析：高差为后视读数减去前视读数，B 点高程可用仪高法或高差法，高差已求，故用后者。解：h AB=1.154-1.32
5、8=-0.174mHB=HA+hAB=101.352-0.174=101.178m举例 2：已知 HA=417.502m，a=1.384m，前视 B1，B 2，B 3各点的读数分别为：b 1=1.468m，b 2=0.974m，b 3=1.384m，试用仪高法计算出B1，B 2，B 3点高程。分析：仪高法先求视线高程，再按分别减去各前视读数，求得高程。解：i=H A+a=417.502+1.384=418.886mHB1=i-b1=418.886-1.468=417.418mHB2=i-b2=418.886-0.974=417.912mHB3=i-b3=418.886-1.384=417.50
6、2m3、连续水准测量计算高差在实际水准测量中， 、 两点间高差可能较大或相距较远，不AB可能安置一次（一测站）水准仪即能测定两点间的高差。此时可在沿 点至 点的水准路线上增设若干个必要的临时立尺点，称为转AB点，根据水准测量原理依次连续地在两个立尺点中间安置水准仪来测定相邻各点间高差，最后取各个测站高差的代数和，即求得两点间的高差值，这种方法称为连续水准测量。如图 1-2 所示，欲求 ，在 点至 点水准路线上增设 个临ABh 1n时立尺点（转点） ，安置 次水准仪，依次连续地测定相邻1nTP两点间高差 ，即1hn11bah22 nnbah则 （1-2） ABh21式中， 为后视读数之和， 为前
7、视读数之和，则未知点的ab高程为： ABABHa()图 1-2 连续水准测量A、B 两点间水准路线上增设的转点起着传递高程的作用。为了保证高程传递的正确性，在连续水准测量过程中，不仅要选择土质稳固的地方作为转点位置（宜安放尺垫） ，而且在相邻测站的观测过程中，要保持转点（尺垫）稳定不动；同时要尽可能保持各测站的前后视距大致相等；还要尽可能通过调节前、后视距离保持整条水准路线中的前视视距之和与后视视距之和相等，这样有利于消除（或减弱）地球曲率和仪器某些误差对高差的影响。课堂小结：这次课我们重点学习了水准测量原理，在此基础上我们学习了高差法和仪高法及连续水准测量计算高差的方法，大家要理解高程高差是物体本身固有的，不因我们测量与计算方法的改变而改变。下节课咱们讲解水准仪的使用，希望同学们在课后对 DS3 水准仪的构造做一个了解。
