1、第二章 水准测量高程测量测定地面上点的高程的工作.高程测量的方法水准测量、三角高程测量.2.1 水准测量原理一. 水准测量原理1. 水准测量的基本思想是: 利用水准仪提供的一条水平视线来测定地面上两点之间的高差,再用其中一个已知点的高程和测定的高差,求出另外一个待测点的高程。2. 水准测量测定高差的原理如图所示上图中的 是无法直接量取的，如何解决？ABh而上图中的 和 的长度是可以量取的，关ab键是如何获得一条空间的水平视线？hAB(a-b)二.计算高程的方法1. 高差法HB HA+hABHA+(a-b) （高程控制测量）2. 视线高法HB(HA+a)-b (高程放样)2.2 DS3 微倾水准
2、仪的构造与使用仪器：水准仪 DS3（D大地测量，S水准仪，下标 05、1、3、10 数字代表仪器的测量精度。 ）工具：水准尺、尺垫一. DS3 微倾水准仪的结构.三个脚螺旋粗平6.制动螺旋粗瞄4. 微动螺旋精瞄3.目镜调焦螺旋11. 物镜调焦螺旋(对光螺旋)2. 微倾螺旋精平51. 望眼镜. 组成: 物镜、目镜、调焦透镜、十字丝分划板. 望眼镜的视准轴(视线)cc 物镜的光心与 十字丝交点的连线 . 视差十字丝和目标像都很清晰,而当眼睛微微上下或左右移动时, 十字丝和目标像有相对移动的现象。视差产生的原因：由于目标成像未正好落在十字丝分划板上解决办法：反复调节目镜调焦螺旋和物镜物镜调焦螺旋。2
3、 水准器 【1】圆水准器（作用:用于粗略置平仪器）酒精和乙醚的混合液，加热后密封。【2】水准管（作用:用于精确置平仪器）符合水准器的优点是观察方便,目估精度高3基座轴座、脚螺旋、三角压板、和底板。二、水准尺和尺垫三、水准仪的使用安置仪器-粗平-瞄准(消除视差)- 精平-读数1、安置仪器首先选择合适的地方安置仪器，把三角架腿伸出，调节到适中高度，固定伸缩螺旋，张开三角架，使架头大致水平，用中心螺旋将水准仪固定在三角架架头上。2、粗略整平调节脚螺旋使圆水准气泡居中。3、瞄准水准尺（1）目镜调焦将望远镜对向明亮背景，调节目镜调焦螺旋，使十字丝成像清晰。（2）粗略瞄准转动望远镜，使瞄准器或准星的连线对
4、准水准尺，旋紧水平制动螺旋。（3）精确瞄准旋转物镜调焦螺旋，使水准尺成像清晰，然后转动水平微动螺旋，使十字丝纵丝对准水准尺中央或稍偏一点。（4）消除视差精确瞄准后，眼睛在目镜前上下微动，若发现十字丝横丝在水准尺上的位置也随之移动，这种现象称为视差。原因：水准尺通过物镜组所成的影像与十字丝平面不重合。消除方法：反复仔细地调节物镜和目镜调焦螺旋，直到眼睛上下移动时读数不再改变。4、精确整平和读数通过望远镜左边的符合水准器观察窗观看气泡影像，调节微倾螺旋，使符合气泡吻合，一旦吻合，立刻从望远镜内读取中丝读数。2.3 普通水准测量一水准测量的方法1. 水准点（Bench Mark）用水准测量方法测定的
5、高程控制点称为水准点，记为 BM。按照水准测量的等级分为一、二、三、四等水准点。水准点的标志 永久性 临时性点之记水准点埋设之后绘制的点位平面略图。3. 水准测量的实施两点间加设的若干临时立尺点，用来传递高程，这样的点称为转点，用TP（turning point）表示。高差=后视读数前视读数 11hab22.nnhabBAHh注意：1.视线高不能变 2.尺子不能移位3.已知点和待定点不能放尺垫（4.交替用尺 5.偶数站可消除尺子的零点差）4. 水准测量记录水准尺读数点号后视 前视 高差 备注A 1928 1099TP1 2372 08291693TP2 2268 0679TP3 1118115
6、0检核： hab5. 水准路线在水准点之间进行水准测量所经过的路线称为水准路线。水准路线一般布设成以下几种形式： 闭合水准路线 hfh理测 测附合水准路线()hfhH理测 测 终 始支水准路线 hfh返往二水准测量的检核方法及精度要求1.测站检核 两次仪器高法（检校仪器） 双面尺法（四等以上）2.路线检核3精度要求普通水准测量的允许高差闭合差一般规定： 平坦区域 （ 为水准路线的长度，40hfLm容单位千米） 山地区域 （ 为水准路线的测站12hfN容总数）若高差闭合差 超过容许值 ，说明测量hfhf容成果没有达到精度要求，必须重测。三水准测量内业成果计算野外测量工作结束后，应对水准测量手簿进
7、行检查，并计算出各测段的高差。检查无误后，再根据各测段的高差，计算出高差闭合差。若闭合差在规定的范围内，则进行闭合差调整。最后计算出各待测点的高程。1、闭合差的计算观测值与理论值（或已知数据）之间的不符值，统称为闭合差。(高差闭合差 )hf(hhfhHf理测 测 终 始理测 测 返往附 合 水 准 路 线 闭 合 水 准 路 线支 水 准 路 线 2、限差平坦区域 40hfLm容（ 为水准路线的长度，单位千米）L山地区域 12hfNm容（ 为水准路线的测站总数）3、高差改正数的计算为某一段的测站数hiifvnN为某一段的路线长度hiiflLl改正数计算的原则：反号、按测站数或路线长度的比例分配
8、。4、计算改正后的高差iihv5、计算高程 1iiiH6、计算实例按普通水准测量要求施测某附合水准路线观测成果， BM A 和 BM B 为已知高程水准点，箭头为水准测量前进方向，路线上方的数字为测得的两点间的高差，路线下方数字为该段路线的长度，试计算待定点 1，2，3 点的高程。（1）计算高差闭合差 hf=4.330-（49.579-45.286）()hBAfH=0.037m（2）计算高差闭合差限差 hf容407.4109mhfL容，可以分配闭合差hf容注意：1. 表格式样2检核3. 保留小数位的位数4. 按“4 舍 6 入，5 前单进双舍”的规则进行凑整。7.作业：P39四、水准测量的误差
9、来源及注意事项水准测量的误差主要来源于仪器误差、观测误差和外界条件的影响。1、仪器误差（1）水准管轴与望远镜视准轴不平行引起的误差。中间法可以消除或减弱该误差。（2）水准尺误差尺长误差、分划误差和零点误差。前两项靠检定，后一项用设置偶数站来消除或用一把水准尺。2、观测误差（1）水准管气泡居中误差。（2）读数误差，注意消除视差。（3）水准尺倾斜误差。3、外界条件的影响（1）仪器下沉。（2）尺垫下沉。（3）地球曲率和大气折光的影响。中间法可消除或减弱。（4）温度的影响。2.4 水准仪的检验与校正为了保证水准仪能提供一条水平视线和提高作业的速度，水准仪必须满足以下条件：（1）圆水准器轴 平行于仪器的
10、竖轴 LV（仪器的旋转轴） 。（2）十字丝横丝垂直于仪器的竖轴 。（3）水准管轴 平行于望远镜的视准轴。C一、 圆水准器轴平行于仪器竖轴的检验 与校正检验方法:安置好水准仪后,用脚螺旋使圆水准器气泡居中,然后将望眼镜旋转 180,如果气泡仍然居中,条件满足;如果气泡不居中,条件不满足;需要校正。 校正：调整圆水准器下面的三个校正螺丝，使气泡向居中位置移动偏离长度的一半，使 与 VV 平行，然后再用脚螺旋使L气泡居中，使竖轴 VV 处于竖直状态。由于校正时一次难以做到准确无误，因此需要反复检验、校正，直到仪器旋转到任何位置，圆水准器气泡皆居中为止。二、 十字丝横丝垂直于竖轴的检验与校 正检验方法
11、：安装仪器后，先将横丝的一端对准一个明显的点状目标 P（图 a） ，固定制动螺旋后，转动微动螺旋，如果目标 P始终不离开横丝（图 b） ，说明条件满足，如果目标 P 偏离了横丝（c、d 图） ，则表示条件不满足，需要校正。校正方法：（和仪器结构有关）旋下目镜十字丝环护罩，松开十字丝分划板座的固定螺丝，按横丝倾斜的反方向轻轻转动十字丝分划板座，使 P 点到横丝的距离为原偏离距离的一半，再进行检验。此项检校也需反复进行至符合要求为止。然后将固定螺丝拧紧，旋上护罩。三、 水准管轴 LL 平行于视准轴 CC（ 角i误差）的检验与校正设视准轴不平行于水准管轴，它们的夹角为 i，并规定水准管轴水平时，视准
12、轴向上倾斜，i 角为正，由此引起的读数误差 x 亦为正。若 i=0，当水准管轴水平时，则视准轴也处于水平位置，满足水准测量基本原理的要求。本项检验的目的，就是检验 i 角是否超过规定要求。( DS 3：i20)检验方法:1.如下图，在较平坦地面选定相距约 80m 的两固定点 A 和 B,将水准仪安置于 A B 中点 C 处，用变动仪器高法，连续两次测出 A、B 两点的高差，若两次高差之差不超过 3mm（三等要求） ，则取两次高差的平均值 h 作为最后结果。由于前、后视距离相等，i 角对前、后水准尺读数的影响 x 相同，则高差将不受其影响。即 hAB1=(a1-x)-(b1-x) =a1-b1升
13、降后: hAB1 =(a1 -x)-(b1 -x) =a1 -b1若h AB1- hAB1 3mm;h AB=（h AB1+ hAB1 ）22.然后将仪器安置于距 B 点约 3m 左右处，读取 B 点尺上读数为 b2，A 点尺上读数为a2.因仪器离 B 点很近， i 角对读数 b2 影响很小，可以忽略不计。则根据 b2和高差 hAB计算出 A 点尺上水平视线的读数 a2。hAB = a2- b 2a2= h AB + b2当 a2= a 2(视准轴与水准管轴平行，i=0)当 a2 a 2(视线向上倾斜,i0)当 a2 a 2(视线向下倾斜,i0)tani= (a2 - a2)(80+3)（实测）DS3级水准仪：i20校正方法： 用微倾螺旋使中丝对准读数 a2，这时视准轴处于水平状态，但水准管气泡偏离。再用拨针调整水准管一端上、下两个校正螺丝，使气泡居中。 此项检验校正也要反复进行，直到达到要求为止。两轴不平行所引起的误差对水准测量影响很大，因此校正时要认真仔细，校正后要将校正螺丝旋紧，再次检查水平读数和气泡，看其是否变动。作业：P39 第 11 题
