中南大學(xué)土木工程測量課件 第02章水準(zhǔn)測量原理

1、第二章 水準(zhǔn)測量內(nèi)容提要：2 21 1 水準(zhǔn)測量概述水準(zhǔn)測量概述2 22 2 水準(zhǔn)測量原理水準(zhǔn)測量原理2 23 3 微傾式水準(zhǔn)儀和水準(zhǔn)尺微傾式水準(zhǔn)儀和水準(zhǔn)尺2 24 4 水準(zhǔn)測量的方法水準(zhǔn)測量的方法2 25 5 微傾式水準(zhǔn)儀的檢驗(yàn)和校正微傾式水準(zhǔn)儀的檢驗(yàn)和校正 2 26 6 水準(zhǔn)測量的誤差分析水準(zhǔn)測量的誤差分析 高程測量概念（高程測量概念（Height Measurement） 根據(jù)已知點(diǎn)高程，測定該點(diǎn)與未知點(diǎn)的高差，根據(jù)已知點(diǎn)高程，測定該點(diǎn)與未知點(diǎn)的高差，然后計(jì)算出未知點(diǎn)的高程的方法。然后計(jì)算出未知點(diǎn)的高程的方法。第二章第二章 水準(zhǔn)測量水準(zhǔn)測量高程測量的方法分類高程測量的方法分類1 1、水準(zhǔn)

2、測量、水準(zhǔn)測量(leveling)(leveling)2 2、三角高程測量、三角高程測量(trigonometric leveling)(trigonometric leveling)3 3、氣壓高程測量、氣壓高程測量(air pressure leveling)(air pressure leveling)4 4、GPSGPS測量。測量。(GPS leveling)(GPS leveling) 水準(zhǔn)點(diǎn)水準(zhǔn)點(diǎn)(Bench Mark) 通過水準(zhǔn)測量方法獲得其高程的高程控制點(diǎn)，稱為通過水準(zhǔn)測量方法獲得其高程的高程控制點(diǎn)，稱為水準(zhǔn)點(diǎn)，一般用水準(zhǔn)點(diǎn)，一般用BM表示。有永久性和臨時性兩種。表示。有永久性

3、和臨時性兩種。一一. .基本原理基本原理 利用水準(zhǔn)儀提供的利用水準(zhǔn)儀提供的“水平視線水平視線”，測量兩點(diǎn)間高差，從，測量兩點(diǎn)間高差，從而由已知點(diǎn)高程推算出未知點(diǎn)高程。而由已知點(diǎn)高程推算出未知點(diǎn)高程。2-2 水準(zhǔn)測量原理A后視點(diǎn)后視點(diǎn) a后視讀數(shù)后視讀數(shù)B前視點(diǎn)前視點(diǎn) b前視讀數(shù)前視讀數(shù)大地水準(zhǔn)面大地水準(zhǔn)面A BHA水平視線水平視線水水準(zhǔn)準(zhǔn)尺尺水水準(zhǔn)準(zhǔn)尺尺ab前進(jìn)方向前進(jìn)方向 hABHB=HA+hABBAABHHhbahAB1 1、距離較近時：、距離較近時：hAB=h1+ h2+ hn =(a a1 1-b-b1 1)+(a)+(a2 2-b-b2 2)+)+(a+(an n-b-bn n) =

4、 a-a- b b2 2、距離較遠(yuǎn)或高差較大時高差計(jì)算：、距離較遠(yuǎn)或高差較大時高差計(jì)算： 若若A A、B B 兩點(diǎn)間布設(shè)一些過渡點(diǎn)（兩點(diǎn)間布設(shè)一些過渡點(diǎn)（轉(zhuǎn)點(diǎn)轉(zhuǎn)點(diǎn)）1 1、2 2、3 3，將其分為，將其分為n n段，則用水準(zhǔn)儀分別測得各段高差為段，則用水準(zhǔn)儀分別測得各段高差為h h1 1， h h2 2 h hn n，則有：，則有：HA大地水準(zhǔn)面前進(jìn)方向nIAa1h11b1a2II2h22bIIIaBABhHBhnnb2 23 3 微傾式水準(zhǔn)儀和水準(zhǔn)尺微傾式水準(zhǔn)儀和水準(zhǔn)尺 按按精度精度分為分為： DS05 DS1 DS3 DS10 D D指大地測量指大地測量 S S指水準(zhǔn)儀指水準(zhǔn)儀 數(shù)字?jǐn)?shù)字1

5、、3等指每公里往返高差測量中誤差等指每公里往返高差測量中誤差 按按儀器構(gòu)造儀器構(gòu)造分為分為： 微傾式水準(zhǔn)儀微傾式水準(zhǔn)儀 自動安平水準(zhǔn)儀自動安平水準(zhǔn)儀 激光水準(zhǔn)儀激光水準(zhǔn)儀 電子水準(zhǔn)儀電子水準(zhǔn)儀 一、水準(zhǔn)儀一、水準(zhǔn)儀DS3級微傾式水準(zhǔn)儀的構(gòu)造水準(zhǔn)儀的三個組成部分：水準(zhǔn)儀的三個組成部分： 望遠(yuǎn)鏡、水準(zhǔn)器、基座望遠(yuǎn)鏡、水準(zhǔn)器、基座1、望遠(yuǎn)鏡（、望遠(yuǎn)鏡（telescope）物鏡物鏡 目鏡目鏡調(diào)焦透鏡調(diào)焦透鏡 十字絲分劃板十字絲分劃板 視準(zhǔn)軸：視準(zhǔn)軸：物鏡光心與十字絲分劃板中心的連線。物鏡光心與十字絲分劃板中心的連線。 十字絲分劃板是用來準(zhǔn)確瞄準(zhǔn)目標(biāo)用的，中間一根長十字絲分劃板是用來準(zhǔn)確瞄準(zhǔn)目標(biāo)用的，中

6、間一根長橫絲稱為橫絲稱為中絲中絲，與之垂直的一根絲稱為，與之垂直的一根絲稱為豎絲豎絲，在中絲，在中絲上下對稱的兩根與中絲平行的短橫絲稱為上下對稱的兩根與中絲平行的短橫絲稱為上、下絲上、下絲（又稱（又稱觀距絲觀距絲）。）。 十字絲分劃板十字絲分劃板 水準(zhǔn)器用于置平儀器。水準(zhǔn)器有管水準(zhǔn)器水準(zhǔn)器用于置平儀器。水準(zhǔn)器有管水準(zhǔn)器(bubble tube)和圓水準(zhǔn)器和圓水準(zhǔn)器(circular bubble)兩種。兩種。u圓水準(zhǔn)器圓水準(zhǔn)器(circular bubble) ：用于整平。：用于整平。u水準(zhǔn)管水準(zhǔn)管(bubble tube) ： 用于精平。用于精平。2、水準(zhǔn)器、水準(zhǔn)器(bubble) 管水準(zhǔn)器

7、管水準(zhǔn)器由玻璃圓管制成，其內(nèi)壁磨成一定半徑R的圓弧，如圖2-7所示。將管內(nèi)注滿酒精或乙醚，加熱封閉冷卻后，管內(nèi)形成的空隙部分充滿了液體的蒸汽，稱為水準(zhǔn)氣泡。因?yàn)檎羝谋戎匦∮谝后w，所以，水準(zhǔn)氣泡總是位于內(nèi)圓弧的最高點(diǎn)。v符合氣泡對中符合氣泡對中水準(zhǔn)管(a)(b)(c)泡氣影像(2) 圓水準(zhǔn)器圓水準(zhǔn)器v圓水準(zhǔn)器的分劃值，是頂蓋球面圓水準(zhǔn)器的分劃值，是頂蓋球面上上2mm弧長所對應(yīng)的圓心角值，弧長所對應(yīng)的圓心角值，水準(zhǔn)儀上圓水準(zhǔn)器的角值為水準(zhǔn)儀上圓水準(zhǔn)器的角值為8至至15(R=0.460.86m)。v圓水準(zhǔn)器用于粗略整平儀器。圓水準(zhǔn)器用于粗略整平儀器。v制造水準(zhǔn)儀時，使圓水準(zhǔn)器軸平制造水準(zhǔn)儀時，使圓

8、水準(zhǔn)器軸平行于儀器豎軸。旋轉(zhuǎn)基座上的三行于儀器豎軸。旋轉(zhuǎn)基座上的三個腳螺旋使圓水準(zhǔn)氣泡居中時，個腳螺旋使圓水準(zhǔn)氣泡居中時，圓水準(zhǔn)器軸處于豎直位置，從而圓水準(zhǔn)器軸處于豎直位置，從而使儀器豎軸也處于豎直位置。使儀器豎軸也處于豎直位置。3、基座、基座 基座的作用是支承儀器的上部，用中心螺旋將基座連接到三腳架上?；饕奢S座、腳螺旋、底板和三角壓板構(gòu)成。二、水準(zhǔn)尺和和尺墊v水準(zhǔn)尺水準(zhǔn)尺(leveling staff) 水準(zhǔn)尺分為直尺、塔尺和折尺，其中直尺又分單面分劃和雙面分劃兩種。v尺墊尺墊(staff plate) 放在轉(zhuǎn)點(diǎn)上，以防水準(zhǔn)尺下沉。三、微傾式水準(zhǔn)儀的使用三、微傾式水準(zhǔn)儀的使用操作程序：

9、操作程序：聯(lián)結(jié)聯(lián)結(jié)粗平粗平瞄準(zhǔn)瞄準(zhǔn)精平精平讀數(shù)讀數(shù) 首先打開三腳架，安置三腳架要求高度適當(dāng)、架頭大致水平并牢固穩(wěn)妥，在山坡上應(yīng)使三腳架的兩腳在坡下一腳在坡上。然后把水準(zhǔn)儀用中心連接螺旋連接到三腳架上，取水準(zhǔn)儀時必須握住儀器的堅(jiān)固部位，并確認(rèn)已牢固地連結(jié)在三腳架上之后才可放手。 粗平即粗略整平儀器。旋轉(zhuǎn)腳螺旋粗平即粗略整平儀器。旋轉(zhuǎn)腳螺旋使圓水準(zhǔn)氣泡居中，儀器的豎軸大使圓水準(zhǔn)氣泡居中，儀器的豎軸大致鉛垂，使望遠(yuǎn)鏡的視準(zhǔn)軸大致水致鉛垂，使望遠(yuǎn)鏡的視準(zhǔn)軸大致水平。平。v（1 1）不論圓水準(zhǔn)氣泡在任何位置，）不論圓水準(zhǔn)氣泡在任何位置，先用任意兩個腳螺旋使氣泡移到通先用任意兩個腳螺旋使氣泡移到通過圓水準(zhǔn)

10、器零點(diǎn)并垂直于這兩個腳過圓水準(zhǔn)器零點(diǎn)并垂直于這兩個腳螺旋連線的方向上，如圖（螺旋連線的方向上，如圖（a a）所示，）所示，如此可使儀器在這兩個腳螺旋連線如此可使儀器在這兩個腳螺旋連線的方向處于水平位置。的方向處于水平位置。 a a123v（2）然后單獨(dú)用第三個腳螺旋使氣泡居中，如圖（）然后單獨(dú)用第三個腳螺旋使氣泡居中，如圖（b）所示）所示如此使原兩個腳螺旋連線的垂線方向亦處于水平位置，從而如此使原兩個腳螺旋連線的垂線方向亦處于水平位置，從而使整個儀器整平。如仍有偏差，可重復(fù)以上兩步操作。使整個儀器整平。如仍有偏差，可重復(fù)以上兩步操作。 b b123圖形：粗平的操作方法示意圖 c c123旋轉(zhuǎn)腳

11、螺旋方向與圓水準(zhǔn)氣泡移動方向的旋轉(zhuǎn)腳螺旋方向與圓水準(zhǔn)氣泡移動方向的規(guī)律規(guī)律是：是： 左手拇指法則，或右手食指法則：左手拇指法則，或右手食指法則：(1)先旋轉(zhuǎn)兩個腳螺旋，然后旋轉(zhuǎn)第三個腳螺旋；先旋轉(zhuǎn)兩個腳螺旋，然后旋轉(zhuǎn)第三個腳螺旋；(2)旋轉(zhuǎn)兩個腳螺旋時必須作相對地轉(zhuǎn)動，即旋轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn)兩個腳螺旋時必須作相對地轉(zhuǎn)動，即旋轉(zhuǎn)方向應(yīng)相反。方向應(yīng)相反。(3)氣泡移動的方向始終和左手大拇指移動的方向氣泡移動的方向始終和左手大拇指移動的方向一致。一致。1 1方法：方法：先用準(zhǔn)星器粗瞄，再用微動螺旋精瞄。先用準(zhǔn)星器粗瞄，再用微動螺旋精瞄。2 2、步驟、步驟v瞄準(zhǔn)水準(zhǔn)尺的操作由目鏡對光、粗瞄、物鏡對光、精瞄四個瞄準(zhǔn)

12、水準(zhǔn)尺的操作由目鏡對光、粗瞄、物鏡對光、精瞄四個步驟組成，同時應(yīng)注意消除視差。步驟組成，同時應(yīng)注意消除視差。v（1 1）目鏡對光：將望遠(yuǎn)鏡對向明亮處，轉(zhuǎn)動目鏡調(diào)焦螺旋，）目鏡對光：將望遠(yuǎn)鏡對向明亮處，轉(zhuǎn)動目鏡調(diào)焦螺旋，使十字絲清晰；使十字絲清晰；v（2 2）粗瞄：松開照準(zhǔn)部的制動螺旋，利用望遠(yuǎn)鏡上的準(zhǔn)星）粗瞄：松開照準(zhǔn)部的制動螺旋，利用望遠(yuǎn)鏡上的準(zhǔn)星從外部瞄準(zhǔn)水準(zhǔn)尺，再旋緊制動螺旋；從外部瞄準(zhǔn)水準(zhǔn)尺，再旋緊制動螺旋；v（3 3）物鏡對光：旋轉(zhuǎn)物鏡調(diào)焦螺旋使尺像清晰，也就是使）物鏡對光：旋轉(zhuǎn)物鏡調(diào)焦螺旋使尺像清晰，也就是使尺像落到十字絲平面上。尺像落到十字絲平面上。v（4 4）精瞄：旋轉(zhuǎn)微動螺旋

13、使十字絲的豎絲對準(zhǔn)水準(zhǔn)尺。）精瞄：旋轉(zhuǎn)微動螺旋使十字絲的豎絲對準(zhǔn)水準(zhǔn)尺。視視 差差v概念：概念：眼睛在目鏡端上下移動時，十字絲與目標(biāo)像有相對運(yùn)眼睛在目鏡端上下移動時，十字絲與目標(biāo)像有相對運(yùn)動。動。v產(chǎn)生原因產(chǎn)生原因：目標(biāo)像平面與十字絲平面不重合。目標(biāo)像平面與十字絲平面不重合。v消除方法：消除方法：反復(fù)交替調(diào)節(jié)目鏡和物鏡對光螺旋。反復(fù)交替調(diào)節(jié)目鏡和物鏡對光螺旋。存在視差存在視差存在視差存在視差沒有視差沒有視差. 精平后，用十字絲的中絲在水準(zhǔn)尺上讀數(shù)。精平后，用十字絲的中絲在水準(zhǔn)尺上讀數(shù)。1 1方法：方法：用十字絲中間的橫絲讀取水準(zhǔn)尺的讀數(shù)。從用十字絲中間的橫絲讀取水準(zhǔn)尺的讀數(shù)。從尺上可直接讀出米

14、、分米和厘米數(shù)，并估讀出毫米數(shù)，尺上可直接讀出米、分米和厘米數(shù)，并估讀出毫米數(shù)，每個讀數(shù)必須有四位數(shù)。每個讀數(shù)必須有四位數(shù)。 米、分米看尺面上的注記，厘米數(shù)尺面上的格數(shù)，米、分米看尺面上的注記，厘米數(shù)尺面上的格數(shù)，毫米估讀。毫米估讀。2 2規(guī)律：規(guī)律：讀數(shù)在尺面上由小到大的方向讀。故儀器若讀數(shù)在尺面上由小到大的方向讀。故儀器若成倒像的，從上往下讀；若成正像，即從下往上讀。成倒像的，從上往下讀；若成正像，即從下往上讀。 實(shí)驗(yàn)一實(shí)驗(yàn)一 S3水準(zhǔn)儀的認(rèn)識與使用水準(zhǔn)儀的認(rèn)識與使用 v任務(wù)：任務(wù)：v 熟悉水準(zhǔn)儀的結(jié)構(gòu)及操作方法v 每人測二組數(shù)據(jù)，計(jì)算h判斷高低。v方法：方法：v 兩人立尺相距大約50m

15、，兩人操作水準(zhǔn)儀,水準(zhǔn)儀立在兩尺的中間，測完兩組數(shù)據(jù)之后互換。v注意事項(xiàng)：注意事項(xiàng)：v （1）服從老師安排，遵守實(shí)驗(yàn)室紀(jì)律；v （2）領(lǐng)儀器時組長簽名；v （3）注意儀器安全，裝箱要到位，上鎖；v （4）立尺時o點(diǎn)在下；v （5）儀器與尺墊不要放在松軟的地上，以防誤差過大。實(shí)驗(yàn)二實(shí)驗(yàn)二 兩點(diǎn)高差往返測量兩點(diǎn)高差往返測量 一、問題：一、問題：兩點(diǎn)相矩較遠(yuǎn)，需多兩點(diǎn)相矩較遠(yuǎn)，需多站連續(xù)觀測站連續(xù)觀測二、要求：二、要求：1、掌握水準(zhǔn)測量的方、掌握水準(zhǔn)測量的方法法 2、正確選擇轉(zhuǎn)點(diǎn)、正確選擇轉(zhuǎn)點(diǎn)三、測法：三、測法： 1、實(shí)驗(yàn)任務(wù)、實(shí)驗(yàn)任務(wù)任選任選AB兩點(diǎn)（注意位置），求兩點(diǎn)（注意位置），求B點(diǎn)點(diǎn)高程高

16、程 （假定）（假定） 往測：往測：2站，返測站，返測2站，站，閉合路閉合路線。線。返往閉合差hhfh)2(返往允許閉合差hhFh)3(2、觀測方法 BMABMB1.4441.324TP2h2=+0.120h2=+0.1201.8220.876TP3h3=+0.946h3=+0.9461.8201.435TP4h4=+0.385h4=+0.3851.4221.304h h5 5=+0.118=+0.118前進(jìn)方向1.1341.677TP1h1=-0.543h1=-0.543 (2) (2) 先瞄準(zhǔn)后視尺，讀取后視讀數(shù)值先瞄準(zhǔn)后視尺，讀取后視讀數(shù)值a a1 1，并記，并記入入五等水準(zhǔn)測量記錄表中五

17、等水準(zhǔn)測量記錄表中。 再照準(zhǔn)前視尺，讀取再照準(zhǔn)前視尺，讀取前視讀數(shù)值前視讀數(shù)值b b1 1，并記入記錄表中。至此完成了普通，并記入記錄表中。至此完成了普通水準(zhǔn)測量水準(zhǔn)測量一個測站一個測站的觀測任務(wù)。的觀測任務(wù)。 (4)(4)將儀器搬遷到第將儀器搬遷到第站，把第站，把第站的后視尺移站的后視尺移到第到第站的轉(zhuǎn)點(diǎn)站的轉(zhuǎn)點(diǎn)ZDZD2 2上，把上，把原第原第站前視變成第站前視變成第站站的后視的后視。按。按(2)(2)步驟測出第步驟測出第站的后、前視讀數(shù)值站的后、前視讀數(shù)值a a2 2、b b2 2，并記入記錄表中。，并記入記錄表中。 (5)(5)重復(fù)上述步驟測至終點(diǎn)重復(fù)上述步驟測至終點(diǎn)B B為止。為止。

18、 (1)(1)將水準(zhǔn)尺置于已知后視高程點(diǎn)將水準(zhǔn)尺置于已知后視高程點(diǎn)A A和前視轉(zhuǎn)點(diǎn)和前視轉(zhuǎn)點(diǎn)ZDZD1 1中間中間的的站。站。 (3)(3)確認(rèn)記錄準(zhǔn)確后，計(jì)算出確認(rèn)記錄準(zhǔn)確后，計(jì)算出A A點(diǎn)和點(diǎn)和ZDZD1 1之間的高差。之間的高差。到此，完成第一個測站的工作到此，完成第一個測站的工作 。 四、記錄與計(jì)算四、記錄與計(jì)算468. 0229. 3)ba468. 0079. 0)h468. 0000.160)ABHH 計(jì)算檢核0.0790.5473.2293.697160.4680.0791.703B0.5471.5261.624ZD1已知A點(diǎn)高程=160.000160.0002.073A+備注高

19、程高 差前視讀數(shù)后視讀數(shù)測點(diǎn)v計(jì)算檢核v精度評定： （合格）v計(jì)算高程v（如數(shù)據(jù)不合格，又無時間返工，可以采用其他組的合格數(shù)據(jù)填寫實(shí)驗(yàn)報告）hhhFhhfmmF返往122返往hhHHAB五 注意事項(xiàng)：1、視距50m2、前后視距大致相等（不一定在兩立尺點(diǎn)的連線上）3、高程點(diǎn)（A，B）不能放尺墊，轉(zhuǎn)點(diǎn)必須放尺墊，往返測轉(zhuǎn)點(diǎn)為不同點(diǎn)4、用中絲讀數(shù)，不要誤用上下絲5、尺子用黑面，不要立倒了，注意扶尺的正確姿勢6、每次讀數(shù)前要精平，每站粗平只需一次7、不要把實(shí)驗(yàn)手薄弄了草，嚴(yán)禁涂改。 一、水準(zhǔn)路線(leveling line) 1 1閉合水準(zhǔn)路線閉合水準(zhǔn)路線(closed leveling line)(

20、closed leveling line) 由已知點(diǎn)由已知點(diǎn)BM1BM1已知點(diǎn)已知點(diǎn)BM1BM12 2附合水準(zhǔn)路線附合水準(zhǔn)路線(annexed leveling line)(annexed leveling line) 由已知點(diǎn)由已知點(diǎn)BM1BM1已知點(diǎn)已知點(diǎn)BM2BM23 3水準(zhǔn)支線水準(zhǔn)支線(spur leveling line)(spur leveling line) 由已知點(diǎn)由已知點(diǎn)BM1BM1某一待定水準(zhǔn)點(diǎn)某一待定水準(zhǔn)點(diǎn)A A。 2 24 4 水準(zhǔn)測量的方法水準(zhǔn)測量的方法圖形：水準(zhǔn)路線布設(shè)形式3. 3. 水準(zhǔn)支線水準(zhǔn)支線BMBM 1 1 2 2 1 1BMBM 2 2 3 3 4 41

21、.1.閉合水準(zhǔn)路線閉合水準(zhǔn)路線2.2.附合水準(zhǔn)路線附合水準(zhǔn)路線BM1BM1BM2BM2 1 1 2 2 3 3二、水準(zhǔn)測量的施測（外業(yè)）二、水準(zhǔn)測量的施測（外業(yè)） 1、觀測方法 BMABMB1.4441.324TP2h2=+0.120h2=+0.1201.8220.876TP3h3=+0.946h3=+0.9461.8201.435TP4h4=+0.385h4=+0.3851.4221.304h h5 5=+0.118=+0.118前進(jìn)方向1.1341.677TP1h1=-0.543h1=-0.543注意事項(xiàng)：v 兩次儀器高法：高差之差兩次儀器高法：高差之差h-h5mm2、記錄與計(jì)算468.

22、0229. 3)ba468. 0079. 0)h468. 0000.160)ABHH 計(jì)算檢核0.0790.5473.2293.697160.4680.0791.703B0.5471.5261.624ZD1已知A點(diǎn)高程=160.000160.0002.073A+備注高程高 差前視讀數(shù)后視讀數(shù)測點(diǎn)三、水準(zhǔn)測量成果的檢核三、水準(zhǔn)測量成果的檢核1、 測站檢核測站檢核（1） 雙儀器高法雙儀器高法 在每一測站上用兩次不同儀器高度的水平視線在每一測站上用兩次不同儀器高度的水平視線(改變儀器高度應(yīng)在改變儀器高度應(yīng)在10cm以上以上)來測定相鄰兩點(diǎn)間的高差；來測定相鄰兩點(diǎn)間的高差； 如果兩次高差觀測值不相等，

23、對圖根水準(zhǔn)測量，其差的絕對值應(yīng)小如果兩次高差觀測值不相等，對圖根水準(zhǔn)測量，其差的絕對值應(yīng)小于于5mm，否則應(yīng)重測。，否則應(yīng)重測。（2）雙面尺法）雙面尺法 用雙面尺法進(jìn)行水準(zhǔn)測量就是同時讀取每一把水準(zhǔn)尺的黑面和紅面用雙面尺法進(jìn)行水準(zhǔn)測量就是同時讀取每一把水準(zhǔn)尺的黑面和紅面分劃讀數(shù)，然后由前后視尺的黑面讀數(shù)計(jì)算出一個高差，前后視尺的紅分劃讀數(shù)，然后由前后視尺的黑面讀數(shù)計(jì)算出一個高差，前后視尺的紅面讀數(shù)計(jì)算出另一個高差，以這兩個高差之差是否小于某一限值來進(jìn)行面讀數(shù)計(jì)算出另一個高差，以這兩個高差之差是否小于某一限值來進(jìn)行檢核。檢核。 在每一測站上儀器高度不變，這樣可加快觀測的速度。立尺點(diǎn)和水在每一測站

24、上儀器高度不變，這樣可加快觀測的速度。立尺點(diǎn)和水準(zhǔn)儀的安置同兩次儀器高法。準(zhǔn)儀的安置同兩次儀器高法。2、水準(zhǔn)路線的檢核(3) 水準(zhǔn)支線：水準(zhǔn)支線： fhh往往 h返返 fhh往往 h返返 (2)閉合水準(zhǔn)路線：閉合水準(zhǔn)路線： fh=h(1)附合水準(zhǔn)路線：附合水準(zhǔn)路線： fh=h （H終終 H始始）實(shí)測值減去對應(yīng)的理論值稱為高程閉合差，用實(shí)測值減去對應(yīng)的理論值稱為高程閉合差，用fh表示表示 閉合差的大小反映了水準(zhǔn)測量成果的精度。在各種不同閉合差的大小反映了水準(zhǔn)測量成果的精度。在各種不同性質(zhì)的水準(zhǔn)測量中，都規(guī)定了高程閉合差的限值即性質(zhì)的水準(zhǔn)測量中，都規(guī)定了高程閉合差的限值即容許高容許高程閉合差程閉合

25、差，用，用Fh表示。表示。 一般水準(zhǔn)測量的容許高程閉合差為：一般水準(zhǔn)測量的容許高程閉合差為： 鐵路線路水準(zhǔn)測量的容許高程閉合差則為：鐵路線路水準(zhǔn)測量的容許高程閉合差則為：mmnFmmLFhh1240山地平地mmnFmmLFhh830四.高程閉合差的分配和高程的計(jì)算1、計(jì)算高程閉合差、計(jì)算高程閉合差(closing error) 理測hhFh公式：公式：測理測hhhFh故對于閉合水準(zhǔn)路線，有：故對于閉合水準(zhǔn)路線，有：)(始終測理測HHhhhFh對于附合水準(zhǔn)路線，有：對于附合水準(zhǔn)路線，有：返往理測hhhhFh對于水準(zhǔn)對于水準(zhǔn) 支線，有：支線，有：2、分配高程閉合差 適用于山區(qū)適用于平原區(qū)容容nFL

26、Fhh1240 分配原則分配原則 分配公式分配公式 （3 3）計(jì)算各待定點(diǎn)高程）計(jì)算各待定點(diǎn)高程ihiLLfvihinnfv五.水準(zhǔn)測量成果整理實(shí)例 1213BM1 BM2、BM3 BM41213BM1BM2BM3BM41.6+5.3311.8+2.4412.1+1.4241.7-1.7872.0-1.714水準(zhǔn)路線的高程計(jì)算水準(zhǔn)路線的高程計(jì)算 mmHHhfh46)438.205087.211(695. 5)(起終mmLFh912 .93030hhFf輔 助計(jì) 算+5.649-46+5.6959.2211.08713-1.724-10-1.7142.0212.811BM4-1.795-8-1.

27、7871.7214.606BM3+1.413-11+1.4242.1213.193BM2+2.432-9+2.4411.8210.761BM1205.438+5.323-8+5.3311.612654321高程(m)改正后高差(m)改正數(shù)(mm)高差(m)距離(km)點(diǎn)號2-52-5普通水準(zhǔn)儀的檢驗(yàn)與校正普通水準(zhǔn)儀的檢驗(yàn)與校正u圓水準(zhǔn)軸圓水準(zhǔn)軸LL LL 豎軸豎軸VVVVu橫絲橫絲VVVVu水準(zhǔn)管軸水準(zhǔn)管軸LLLL視準(zhǔn)軸視準(zhǔn)軸CCCCCCLLVVLL一、水準(zhǔn)儀的軸線應(yīng)滿足的條件二.水準(zhǔn)儀的檢驗(yàn)和校正1、圓水準(zhǔn)器的檢驗(yàn)與校正、圓水準(zhǔn)器的檢驗(yàn)與校正（1 1）目的：）目的：使圓水準(zhǔn)軸平行于儀器的豎軸

28、使圓水準(zhǔn)軸平行于儀器的豎軸 （2 2）檢驗(yàn)：）檢驗(yàn)：氣泡居中后，再將儀器繞豎軸氣泡居中后，再將儀器繞豎軸旋轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn)180，看氣泡是否居中。，看氣泡是否居中。（3 3）校正：）校正：用三個腳螺旋使氣泡向中央移用三個腳螺旋使氣泡向中央移動一半動一半, 再用三個再用三個“校正螺旋校正螺旋”，使氣泡，使氣泡居中。居中。 （4 4）檢驗(yàn)原理：）檢驗(yàn)原理：圓水準(zhǔn)器的校正圓水準(zhǔn)器的校正2、十字絲橫絲的檢驗(yàn)與校正 （1 1）目的：）目的：使十字絲的橫絲垂直于豎軸，這樣，當(dāng)使十字絲的橫絲垂直于豎軸，這樣，當(dāng)儀器粗略整平后，橫絲基本水平，用橫絲上任儀器粗略整平后，橫絲基本水平，用橫絲上任意位置截取的讀數(shù)均相同。意位

29、置截取的讀數(shù)均相同。 （2 2）檢驗(yàn)：）檢驗(yàn)：整平后，用橫絲的一端對準(zhǔn)一固定點(diǎn)整平后，用橫絲的一端對準(zhǔn)一固定點(diǎn)P，轉(zhuǎn)動微動螺旋，看轉(zhuǎn)動微動螺旋，看P點(diǎn)是否沿著橫絲移動。點(diǎn)是否沿著橫絲移動。 （3 3）校正：）校正：旋下目鏡處十字絲環(huán)外罩，轉(zhuǎn)動左右旋下目鏡處十字絲環(huán)外罩，轉(zhuǎn)動左右2個個“校正螺絲校正螺絲”。 （4 4）檢驗(yàn)原理：）檢驗(yàn)原理：若橫絲垂直于豎軸，橫絲的一端若橫絲垂直于豎軸，橫絲的一端照準(zhǔn)目標(biāo)后，當(dāng)望遠(yuǎn)鏡繞豎軸旋轉(zhuǎn)時，橫絲在照準(zhǔn)目標(biāo)后，當(dāng)望遠(yuǎn)鏡繞豎軸旋轉(zhuǎn)時，橫絲在垂直于豎軸的平面內(nèi)移動，所以目標(biāo)始終與橫垂直于豎軸的平面內(nèi)移動，所以目標(biāo)始終與橫絲重合。絲重合。 十字絲橫絲的檢驗(yàn)與校正 3

30、、水準(zhǔn)管的檢驗(yàn)和校正 （1 1）目的：）目的：使水準(zhǔn)管軸平行于視準(zhǔn)軸，則當(dāng)水準(zhǔn)管使水準(zhǔn)管軸平行于視準(zhǔn)軸，則當(dāng)水準(zhǔn)管氣泡符合時，視準(zhǔn)軸處于水平位置。氣泡符合時，視準(zhǔn)軸處于水平位置。 （2 2）檢驗(yàn)：）檢驗(yàn)： 在平坦的地面上選擇相距在平坦的地面上選擇相距40-60m40-60m的的A A、B B兩點(diǎn)，兩點(diǎn)，在兩點(diǎn)打入木樁或放置尺墊。在兩點(diǎn)打入木樁或放置尺墊。 將水準(zhǔn)儀安置在兩點(diǎn)中間進(jìn)行觀測，得到兩點(diǎn)將水準(zhǔn)儀安置在兩點(diǎn)中間進(jìn)行觀測，得到兩點(diǎn)間的正確高差間的正確高差h h=a=a1 1-b-b1 1。 再將水準(zhǔn)儀安置再將水準(zhǔn)儀安置ABAB的延長線方向上靠近的延長線方向上靠近B的的點(diǎn)點(diǎn) ，再次測量再次測

31、量A、B兩點(diǎn)之間的高差，必須仍把兩點(diǎn)之間的高差，必須仍把A點(diǎn)作為后視點(diǎn)，故所測高差為點(diǎn)作為后視點(diǎn)，故所測高差為h=a2-b2 。 22bahv如果 h=h=h，說明在測站所得的高差也是正確的，這也說明在測站觀測時視準(zhǔn)軸是水平的，水準(zhǔn)管軸平行于視準(zhǔn)軸 。v如果 hh h，說明存在 i角誤差 。AIA( )a( )bia1aiBhI1b2iIhBIIa2Ax2bSSSSihhhba2220iSSSxA（3 3）校正）校正 方法有二種：求遠(yuǎn)尺的正確讀數(shù)求遠(yuǎn)尺的正確讀數(shù) a22= =a a2 2- -x xA A 校正水準(zhǔn)管校正水準(zhǔn)管 a a、先旋轉(zhuǎn)微傾螺旋使讀數(shù)改正至、先旋轉(zhuǎn)微傾螺旋使讀數(shù)改正至a2

32、 2 ，此時，此時，CCCC水平，但水平，但LLLL不水平不水平 b b、調(diào)節(jié)水準(zhǔn)管一端的校正螺旋使氣泡復(fù)合（須反復(fù)操作）、調(diào)節(jié)水準(zhǔn)管一端的校正螺旋使氣泡復(fù)合（須反復(fù)操作） 校正十字絲校正十字絲可用于自動安平水準(zhǔn)儀可用于自動安平水準(zhǔn)儀 撥動十字絲上下兩個撥動十字絲上下兩個“校正螺絲校正螺絲”，使橫絲對準(zhǔn)，使橫絲對準(zhǔn)(a(a2 2)。實(shí)習(xí):水準(zhǔn)儀檢校u實(shí)習(xí)目的實(shí)習(xí)目的: :使學(xué)生掌握水準(zhǔn)儀檢驗(yàn)的項(xiàng)目及方法。使學(xué)生掌握水準(zhǔn)儀檢驗(yàn)的項(xiàng)目及方法。u儀器設(shè)備儀器設(shè)備: :每組自動安平水準(zhǔn)儀每組自動安平水準(zhǔn)儀2 2臺、水準(zhǔn)尺臺、水準(zhǔn)尺2 2把。把。u實(shí)習(xí)任務(wù)實(shí)習(xí)任務(wù): :每組完成水準(zhǔn)儀的圓水準(zhǔn)器、十字絲橫

33、絲、水準(zhǔn)管每組完成水準(zhǔn)儀的圓水準(zhǔn)器、十字絲橫絲、水準(zhǔn)管平行于視準(zhǔn)軸（平行于視準(zhǔn)軸（i i角）三項(xiàng)檢驗(yàn)。角）三項(xiàng)檢驗(yàn)。u說明說明: :進(jìn)行進(jìn)行i i角檢驗(yàn)時，要求用兩次儀器高法來測量，以保證角檢驗(yàn)時，要求用兩次儀器高法來測量，以保證精度，才能把儀器誤差與觀測誤差區(qū)分開來。精度，才能把儀器誤差與觀測誤差區(qū)分開來。v實(shí)驗(yàn)報告：實(shí)驗(yàn)報告：v （1 1）目估偏離量目估偏離量v （2 2）判斷是否偏離）判斷是否偏離v （3 3）填寫數(shù)據(jù)，）填寫數(shù)據(jù)，a a1 1.b.b1 1,h,a,h,a2 2,b,b2 2,h,S,S,h,S,S，并計(jì)算，并計(jì)算i i ， a2 2 ,2-6水準(zhǔn)測量誤差及注意事項(xiàng) 來

34、源有：儀器誤差、操作誤差、來源有：儀器誤差、操作誤差、 外界條件影響外界條件影響一、儀器誤差1、視準(zhǔn)軸與水準(zhǔn)管軸不平行引起的誤差2、 調(diào)焦引起的誤差3、 水準(zhǔn)尺的誤差1、視準(zhǔn)軸不平行于水準(zhǔn)管軸引起的誤差（i角誤差）影響： （單尺讀數(shù)） 一站高差： 多站高差點(diǎn)（i不變）：消減：每測站保持前后視距相等，或前后視距累積和相等id taniddtan21IAia1?iB?hI1bSiddtan212、調(diào)焦引起的誤差v調(diào)焦透鏡不沿著平行于光軸的直線移動v影響引起視準(zhǔn)軸變化i角產(chǎn)生變化v消除保持前后視距相等（不必調(diào)整）（一人觀測）1122tantanidid3、水準(zhǔn)尺v該劃不準(zhǔn)確，零點(diǎn)誤差，尺彎變形等v影

35、響高差越大，影響越大，具有累積性質(zhì)v消除檢驗(yàn)標(biāo)尺（偶數(shù)站）1 1、氣泡居中誤差（氣泡沒有嚴(yán)格符合）、氣泡居中誤差（氣泡沒有嚴(yán)格符合）v影響影響偶然性質(zhì)偶然性質(zhì) 視線越長，影響越大視線越長，影響越大v消減消減認(rèn)真檢查氣泡符合（慣性）限制視線長度認(rèn)真檢查氣泡符合（慣性）限制視線長度50m50m2 2、估讀誤差（估讀、估讀誤差（估讀mmmm不準(zhǔn)）不準(zhǔn)）v影響影響視差，估讀能力（放大倍率）視差，估讀能力（放大倍率）v消除消除注意消除視差，對稱比較注意消除視差，對稱比較 （偶然性質(zhì)）（偶然性質(zhì)）3 3、水準(zhǔn)尺傾斜誤差：（扶尺沒有扶正）、水準(zhǔn)尺傾斜誤差：（扶尺沒有扶正）v影響影響讀數(shù)偏大，視線越高，影響越大讀數(shù)偏大，視線越高，影響越大v在高差中可抵消部分在高差中可抵消部分v消減消減尺上裝水準(zhǔn)器，正確扶尺姿勢尺上裝水準(zhǔn)器，正確扶尺姿勢v搖尺法讀數(shù)，前后仰俯讀最小數(shù)搖尺法讀數(shù)，前后仰俯讀最小數(shù) 二、觀測誤差sm 1 . 0三、外界三、外界條件影響的誤差條件影響的誤差 儀器下沉、尺墊下沉、地球曲率、大氣折光、氣溫和風(fēng)力。儀器下沉、尺墊下沉、地球曲率、大氣折光、氣溫和風(fēng)力。 1、儀器下沉和標(biāo)尺尺墊下沉的影響v影響與土質(zhì)有關(guān)，與時間長短有關(guān)v儀器下沉：后視t 前視 前視變小v搬站t尺墊下沉 后視變大 高差偏大v消減