水準(zhǔn)儀與高程測(cè)量

1、第二章水準(zhǔn)儀與高程測(cè)量第一節(jié)水準(zhǔn)測(cè)量的原理確定地面點(diǎn)高程的測(cè)量工作， 稱為高程測(cè)量。高程測(cè)量又是測(cè)量三項(xiàng)基本工作之一。 根據(jù) 使用儀器和施測(cè)方法的不同， 高程測(cè)量可分為水準(zhǔn)測(cè)量、 三角高程測(cè)量和氣壓高程測(cè)量。 用水 準(zhǔn)儀測(cè)量高程，稱為水準(zhǔn)測(cè)量，它是高程測(cè)量中最常用、最精密的方法。水準(zhǔn)測(cè)量的原理：水準(zhǔn)測(cè)量是利用一條水平視線，并借助水準(zhǔn)尺，來測(cè)定地面兩點(diǎn)間的高差， 這樣就可由已知點(diǎn)的高程推算出未知點(diǎn)的高程。測(cè)定待測(cè)點(diǎn)高程的方法有高差法和儀高法兩種。1 .高差法如圖2-1所示，若已知A點(diǎn)的高程Ha，欲測(cè)定B點(diǎn)的高程Hb。在A、B兩點(diǎn)上豎立兩 根尺子，并在 A、B兩點(diǎn)之間安置一架可以得到水平視線的儀器

2、。假設(shè)水準(zhǔn)儀的水平視線在 尺子上的位置讀數(shù)分別為 A尺（后視）讀數(shù)為 a , B尺（前視）讀數(shù)為b ，則A、B兩點(diǎn)之 間的高程差（簡稱高差 hAB ）為于是B點(diǎn)的高程H B為(2-1)(2-2)(2-3)hAB 二 a -bH B - H A hABH b =Ha hAB =Ha ab這種利用高差計(jì)算待測(cè)點(diǎn)高程的方法, 水準(zhǔn)儀。稱高差法。這種尺子稱為水準(zhǔn)尺,所用的儀器稱為水準(zhǔn)尺14#水準(zhǔn)儀2 .儀高法由式2-3可以寫為水鹿尺Io大地水準(zhǔn)面V .圖2-1 水準(zhǔn)測(cè)量原理H b =(H A a) -b(2-4)#如圖2-2所示，即Hb二已_b上式中Hi是儀器水平視線的高程，常稱為儀器高程或視線高程。

3、儀高法是，計(jì)算一次儀高， 就可以測(cè)算出幾個(gè)前視點(diǎn)的高程。即放置一次儀器，可以測(cè)出數(shù)個(gè)前視點(diǎn)的高程。綜上所述，高差法和儀高法都是利用水準(zhǔn)儀提供的水平視線測(cè)定地面點(diǎn)高程。必須注意 前視與后視的概念一定要清楚，不能誤解為往前看或往后看所得的水準(zhǔn)尺讀數(shù)。 兩點(diǎn)間高差hAB是有正負(fù)的，計(jì)算高程時(shí)，高差應(yīng)連其符號(hào)一并運(yùn)算。在書寫hAB時(shí)，注意h的下標(biāo)，hAB是表示B點(diǎn)相對(duì)于A點(diǎn)的高差；hBA則表示是A點(diǎn)相對(duì)于B點(diǎn)的高差。hAB 與hBA的絕對(duì)值相等，但符號(hào)相反。大地水準(zhǔn)面圖2-2儀高法水準(zhǔn)測(cè)量第二節(jié)水準(zhǔn)儀使用水準(zhǔn)測(cè)量所使用的儀器為水準(zhǔn)儀，工具為水準(zhǔn)尺和尺墊。水準(zhǔn)儀按其精度可分為 DS05、DS1、DS3和

4、DS10等四個(gè)等級(jí)。工程測(cè)量廣泛使用DS3級(jí)水準(zhǔn)儀，因此，本章著重介紹這類儀器。一、水準(zhǔn)儀的結(jié)構(gòu)根據(jù)水準(zhǔn)測(cè)量的原理，水準(zhǔn)儀的主要作用是提供一條水平視線，并能照準(zhǔn)水準(zhǔn)尺進(jìn)行讀數(shù)。因此，水準(zhǔn)儀構(gòu)成主要有望遠(yuǎn)鏡、水準(zhǔn)器及基座三部分。如圖2-3所示。圖2-3 DS3微傾式水準(zhǔn)儀及其構(gòu)造1 .望遠(yuǎn)鏡DS3水準(zhǔn)儀望遠(yuǎn)鏡主要由物鏡、目鏡、對(duì)光透鏡和十字絲分劃板所組成。物鏡和目鏡多采 用復(fù)合透鏡組，十字絲分劃板上刻有兩條互相垂直的長線，豎直的一條稱豎絲，橫的一條稱為中絲，是為了瞄準(zhǔn)目標(biāo)和談取讀數(shù)用的。 在中絲的上下還對(duì)稱地刻有兩條與中絲平行的短橫線， 是用來測(cè)定距離的， 稱為視距絲。十字絲分劃板是由平板玻璃圓

5、片制成的，平板玻璃片裝在分劃板座上，分劃板座固定在望遠(yuǎn)鏡筒上。 irriimiiirB rmwwmm圖2-4 望遠(yuǎn)鏡構(gòu)造稱為視準(zhǔn)軸或視線。水準(zhǔn)測(cè)量是在視準(zhǔn)軸水平時(shí)，用十字十字絲交點(diǎn)與物鏡光心的連線，絲的中絲截取水準(zhǔn)尺上的讀數(shù)。對(duì)光凹透鏡可使不同距離的目標(biāo)均能成像在十字絲平面上。再通過目鏡，便可看清同時(shí)放圖2-5望遠(yuǎn)鏡成像原理大了的十字絲和目標(biāo)影像。 從望遠(yuǎn)鏡內(nèi)所看到的目標(biāo)影像的視角與肉眼直接觀察該目標(biāo)的視角 之比，稱為望遠(yuǎn)鏡的放大率。DS3級(jí)水準(zhǔn)僅望遠(yuǎn)鏡的放大率一般為28倍。2 水準(zhǔn)器水準(zhǔn)器是用來指示視準(zhǔn)軸是否水平或儀器豎軸是否豎直的裝置。有管水準(zhǔn)器和圓水準(zhǔn)器兩種。管水準(zhǔn)器用來指示視準(zhǔn)軸是否水

6、平；圓水準(zhǔn)器用來指示豎軸是否豎直。(1) 圓水準(zhǔn)器圓水準(zhǔn)器頂面的內(nèi)壁是球面，其中有圓分劃圈，圓圈的中心為水準(zhǔn)器的零點(diǎn)。 通過零點(diǎn)的球面法線為圓水準(zhǔn)器軸線，當(dāng)圓水準(zhǔn)器氣泡居中時(shí)，該軸線處于豎直位置。當(dāng)氣泡不居中時(shí)， 氣泡中心偏移零點(diǎn)2mm，軸線所傾斜的角值，稱為圓水準(zhǔn)器的分劃值，由于它的精度較低， 故只用于儀器的概略整平。(2) 管水準(zhǔn)器又稱水準(zhǔn)管，是一縱向內(nèi)壁磨成圓弧形的玻璃管，管內(nèi)裝酒精和乙醚的混合液，加熱融封冷卻后留有一個(gè)氣泡。由于氣泡較輕，故恒處于管內(nèi)最高位置。如圖2-7所示。水準(zhǔn)管上一般刻有間隔為 2mm的分劃線，分劃線的中點(diǎn) 0 ,稱為水準(zhǔn)管零點(diǎn)。通過零點(diǎn)作水準(zhǔn)管圓弧的切線， 稱為水

7、準(zhǔn)管軸。當(dāng)水準(zhǔn)管的氣泡中點(diǎn)與水準(zhǔn)管零點(diǎn)重合時(shí)，稱為氣泡居中；這時(shí)水準(zhǔn)管軸工人處于水平位置。水準(zhǔn)管圓弧2mm所對(duì)的圓心角稱為水準(zhǔn)管分劃值。安裝在DS3級(jí)水準(zhǔn)儀上的水準(zhǔn)管，其分劃值不大于20 /2mm。圖2-8水準(zhǔn)管分劃圖2-9符合水準(zhǔn)器微傾式水準(zhǔn)儀在水準(zhǔn)管的上方安裝一組符合棱鏡， 通過符合棱鏡的反射作用，使氣泡兩端 的像反映在望遠(yuǎn)鏡旁的符合氣泡觀察窗中。 若氣泡兩端的半像吻合時(shí)，就表示氣泡居中。若氣 泡的半像錯(cuò)開，則表示氣泡不居中，這時(shí)，應(yīng)轉(zhuǎn)動(dòng)微傾螺旋，使氣泡的半像吻合。(3) 基座基座的作用是連接螺旋使儀器的上部并與三腳架連接。它主要由軸座、腳螺旋、底板和三 角壓板構(gòu)成。二、水準(zhǔn)尺和尺墊水準(zhǔn)尺

8、是水準(zhǔn)測(cè)量時(shí)使用的標(biāo)尺。其質(zhì)量好壞直接影響水準(zhǔn)測(cè)量的精度。因此，水準(zhǔn)尺需用不易變形且干燥的優(yōu)質(zhì)木材制成；要求尺長穩(wěn)定，分劃準(zhǔn)確。常用的水準(zhǔn)尺有塔尺和雙面尺兩種。塔尺多用于等外水準(zhǔn)測(cè)量，其長度有2m和5m兩種，用兩節(jié)或三節(jié)套接在一起。尺的底部為零點(diǎn)，尺上黑白格相間，每格寬度為1cm,有的為0.5cm,每一米和分米處均有注記。 雙面水準(zhǔn)尺多用于三、四等水準(zhǔn)測(cè)量。其長度有2m和3m兩種，且兩根尺為一對(duì)。尺的兩面均有刻劃，一面為紅白相間稱紅面尺；另一面為黑白相間，稱黑面尺(也稱主尺)，兩面的刻劃均為1cm，并在分米處注字。兩根尺的黑面均由零開始；而紅面，一根尺由4.687m開始至 6.687m 或 7

9、.687m，另一根由 4.787m 開始至 6.787m 或 7.787m。如圖 2-10。18尺墊是在轉(zhuǎn)點(diǎn)處放置水準(zhǔn)尺用的， 它用生鐵鑄成，一般為三角形，中央有一突起的半球體, 下方有三個(gè)支腳。用時(shí)將支腳牢固地插入土中， 以防下沉，上方突起的半球形頂點(diǎn)作為豎立水 準(zhǔn)尺和標(biāo)志轉(zhuǎn)點(diǎn)之用。#圖2-10 水準(zhǔn)尺第三節(jié)水準(zhǔn)儀的使用一、水準(zhǔn)儀的基本操作程序水準(zhǔn)儀的基本操作程序包括安置儀器、粗略整平、瞄準(zhǔn)水準(zhǔn)尺、精平和讀數(shù)等操作步驟。 分述如下：1 安置水準(zhǔn)儀打開三腳架并使高度適中，目估使架頭大致水平，檢查腳架腿是否安置穩(wěn)固，腳架伸縮 螺旋是否擰緊，然后打開儀器箱取出水準(zhǔn)儀，置于三腳架頭上用連接螺旋將儀器

10、牢固地固連在 三腳架頭上。2 .粗略整平過程中,圖2-12粗略整平過程粗平是借助圓水準(zhǔn)器的氣泡居中，使儀器豎軸大致鉛垂，從而視準(zhǔn)軸粗略水平。在整平的首先進(jìn)行目鏡對(duì)光， 即把望遠(yuǎn)鏡對(duì)著明亮的背景，轉(zhuǎn)動(dòng)目鏡對(duì)光螺旋， 使十字絲清晰。再松開制動(dòng)螺旋，轉(zhuǎn)動(dòng)望遠(yuǎn)鏡，用望遠(yuǎn)鏡筒上的準(zhǔn)星瞄準(zhǔn)水準(zhǔn)尺，擰緊制動(dòng)螺旋。然后從望遠(yuǎn)鏡中觀察；轉(zhuǎn)動(dòng)物鏡對(duì)光螺旋進(jìn)行對(duì)光，使目標(biāo)清晰，再轉(zhuǎn)動(dòng)微動(dòng)螺旋，使豎絲對(duì)準(zhǔn)水準(zhǔn)尺。當(dāng)眼睛在目鏡端上下微微移動(dòng)時(shí)，若發(fā)現(xiàn)十字絲與目標(biāo)影像有相對(duì)運(yùn)動(dòng)，這種現(xiàn)象稱為視差。產(chǎn)生視差的原因是目標(biāo)成像的平面和十字絲平面不重合。由于視差的存在會(huì)影響到讀數(shù)的正確性，必須加以消除。消除的方法是重新仔細(xì)地進(jìn)行

11、物鏡對(duì)光，直到眼睛上下移動(dòng)， 讀數(shù)不變?yōu)橹?。此時(shí)，從目鏡端見到十字絲與目標(biāo)的像都十分清晰。4 精平與讀數(shù)眼睛通過位于目鏡左方的符合氣泡觀察窗看水準(zhǔn)管氣泡，右手轉(zhuǎn)動(dòng)微傾螺旋，使氣泡兩端先估讀毫米數(shù)，然后報(bào)卻把兩項(xiàng)操作視為一只有這樣，才能取得準(zhǔn)的像吻合，即表示水準(zhǔn)儀的視準(zhǔn)軸已精確水平。這時(shí)，即可用十字絲的中絲在尺上讀數(shù)?，F(xiàn)在的水準(zhǔn)儀多采用倒像望遠(yuǎn)鏡，因此讀數(shù)時(shí)應(yīng)從小往大， 即從上往下讀。出全部讀數(shù)。精平和讀數(shù)雖是兩項(xiàng)不同的操作步驟，但在水準(zhǔn)測(cè)量的實(shí)施過程中,個(gè)整體；即精平后再讀數(shù)，讀數(shù)后還要檢查管水準(zhǔn)氣泡是否完全符合。 確的讀數(shù)。20圖2-14視窗中水準(zhǔn)尺讀數(shù)第四節(jié) 水準(zhǔn)測(cè)量的方法一、水準(zhǔn)點(diǎn)(Be

12、nch Mark )和水準(zhǔn)測(cè)量路線1.水準(zhǔn)點(diǎn)為了統(tǒng)一全國的高程系統(tǒng)和滿足各種測(cè)量的需要，測(cè)繪部門在全國各地埋設(shè)并測(cè)定了很多高程點(diǎn)，這些點(diǎn)稱為水準(zhǔn)點(diǎn)(Bench Mark)，簡記為BM。水準(zhǔn)測(cè)量通常是從水準(zhǔn)點(diǎn)引測(cè)其 它點(diǎn)的高程。水準(zhǔn)點(diǎn)有永久性和臨時(shí)性兩種。國家等級(jí)水準(zhǔn)點(diǎn)一般用石料或鋼筋混凝土制成， 深埋到地面凍結(jié)線以下。在標(biāo)石的頂面設(shè)有用不銹鋼或其它不易銹蝕材料制成的半球狀標(biāo)志。 有些水準(zhǔn)點(diǎn)也可設(shè)置在穩(wěn)定的墻腳上，稱為墻上水準(zhǔn)點(diǎn)。*標(biāo)帶理豪圖2-15永久性水準(zhǔn)點(diǎn)埋設(shè)圖2-16 臨時(shí)性水準(zhǔn)點(diǎn)建筑工地上的永久性水準(zhǔn)點(diǎn)一般用混凝土或鋼筋混凝土制成，臨時(shí)性的水準(zhǔn)點(diǎn)可用地面上突出的堅(jiān)硬巖石或用大木樁打入地

13、下，校頂釘以半球形鐵釘。埋設(shè)水準(zhǔn)點(diǎn)后，應(yīng)繪出水準(zhǔn)點(diǎn)與附近固定建筑物或其它地物的關(guān)系圖，在圖上還要寫明水準(zhǔn)點(diǎn)的編號(hào)和高程， 稱為點(diǎn)之記，以便于日后尋找水準(zhǔn)點(diǎn)位置之用。 水準(zhǔn)點(diǎn)編號(hào)前通常加 BM 字樣，作為水準(zhǔn)點(diǎn)的代號(hào)。2 .水準(zhǔn)路線在一系列水準(zhǔn)點(diǎn)間進(jìn)行水準(zhǔn)測(cè)量所經(jīng)過的路線，稱為水準(zhǔn)路線，形式主要有閉合水準(zhǔn)路線、附合水準(zhǔn)路線和支水準(zhǔn)路線。是為了避免在測(cè)量成果中存在錯(cuò)誤，保證測(cè)量成果能達(dá)到一定精度要求。布設(shè)時(shí)要根據(jù)測(cè)區(qū)的實(shí)際情況和作業(yè)要求，布設(shè)成某種形式的水準(zhǔn)路線。1) 閉合水準(zhǔn)路線水準(zhǔn)路線形式221、2、3進(jìn)行水準(zhǔn)測(cè)量，最后1、2、3進(jìn)行水準(zhǔn)測(cè)量，最后如圖2-17(a)所示，從水準(zhǔn)點(diǎn)BM a出發(fā)，

14、沿各待定高程點(diǎn) 又回到原出發(fā)水準(zhǔn)點(diǎn)，這種形成環(huán)形的路線，稱為閉合水準(zhǔn)路線。2) 附合水準(zhǔn)路線如圖2-16(b)所示，從水準(zhǔn)點(diǎn)BM a出發(fā)，沿各待定高程點(diǎn)又符合到另一個(gè)水準(zhǔn)點(diǎn) BMb。這種在兩個(gè)已知水準(zhǔn)點(diǎn)之間布設(shè)的路線，稱為附合水準(zhǔn)路線。3) 支水準(zhǔn)路線如圖2-16(C)所示，從水準(zhǔn)點(diǎn) BM a出發(fā)，沿各待定高程點(diǎn) 1、2進(jìn)行水準(zhǔn)測(cè)量。這種從一 個(gè)已知水準(zhǔn)點(diǎn)出發(fā)， 而另一端為未知點(diǎn)的路線，即不自行閉和，也不符合到其它水準(zhǔn)點(diǎn)上，稱為支水準(zhǔn)路線。二、水準(zhǔn)測(cè)量的實(shí)施當(dāng)欲測(cè)的高程點(diǎn)距水準(zhǔn)點(diǎn)較遠(yuǎn)或高差很大時(shí)，就需要連續(xù)多次安置儀器以測(cè)出兩點(diǎn)的高 差。(一) 高差法如圖2-18所示，已知A點(diǎn)的高程HA=43

15、.150m,欲測(cè)B點(diǎn)高程HB ,在AB線路上增加1、 2、3、4、等中間點(diǎn)，將 AB高差分成若干個(gè)水準(zhǔn)測(cè)站。其中間點(diǎn)僅起傳遞高程的作用， 稱為轉(zhuǎn)點(diǎn)(Turning Point )，簡寫為TP。轉(zhuǎn)點(diǎn)無固定標(biāo)志，無需算出高程。每安置一次儀器，便可測(cè)得一個(gè)高差，即hr =印一b|h2 =a2 _b2 hn =an bn將各式相加，得則B點(diǎn)的高程為(2-5)觀測(cè)、記錄與計(jì)算見表2-1 o表2-1高差法水準(zhǔn)測(cè)量手簿測(cè)點(diǎn)后視讀數(shù)（m）前視讀數(shù)（m）高差（m）高程（m）備注BM A1.52543.150已知水準(zhǔn)點(diǎn)0.628TR1.3930.89743.7780.132TF21.4321.26143.910-

16、0.083TP30.8341.51543.827-0.523B1.37543.304計(jì)算校核工后=5.184工前=5.030咅=0.154H 終一H 始=0.154計(jì)算無誤龍后工前=0.154（二）儀高法儀高法測(cè)高程的施測(cè)與高差法基本相同。如圖2-18所示，在相鄰兩測(cè)站之間有了中間點(diǎn)1、2、3與4、5，它們是待測(cè)的高程點(diǎn)，而不是轉(zhuǎn)點(diǎn)。在測(cè)站I，除了讀出TPi點(diǎn)上的前視讀數(shù)，還要讀出中間點(diǎn)1、2、3的讀數(shù)；在測(cè)站H ，要讀出TR點(diǎn)上的后視讀數(shù)，以及讀出中間 點(diǎn)4、5的讀數(shù)。儀高法的計(jì)算方法與高差法不同，須先計(jì)算儀器視線高程Hi，再推算前視點(diǎn)和中間點(diǎn)高程。記錄與計(jì)算見表 2-2相應(yīng)欄。為了減少高程

17、傳遞誤差，觀測(cè)時(shí)應(yīng)先觀測(cè)轉(zhuǎn)點(diǎn)，后觀測(cè)中間點(diǎn)。23圖2-19儀高法連續(xù)水準(zhǔn)測(cè)量表2-2儀高法水準(zhǔn)測(cè)量手簿測(cè)站測(cè)點(diǎn)后視讀數(shù)（m）視線咼（m）前視讀數(shù)（m）高程（m）備注轉(zhuǎn)點(diǎn)中間點(diǎn)BM11.63022.96521.335I11.58521.38021.31221.65331.40521.560TR0.51522.1701.31021.655n41.05021.12050.93521.235B1.73220.438計(jì)算檢核龍后=2.145X后-工前=-0.897工前=3.042 （不包括中間點(diǎn)）H 終一H 始=20.43821.335 =0.897三、水準(zhǔn)測(cè)量的檢核1 .計(jì)算檢核B點(diǎn)對(duì)A點(diǎn)的高差等于各

18、轉(zhuǎn)點(diǎn)之間高差的代數(shù)和，也等于后視讀數(shù)之和減去前視讀數(shù)之 和，因此，此式可用來作為計(jì)算的檢核。但計(jì)算檢核只能檢查計(jì)算是否正確，不能檢核觀測(cè)和記錄時(shí)是否產(chǎn)生錯(cuò)誤。2 .測(cè)站檢核B點(diǎn)的高程是根據(jù) A點(diǎn)的已知高程和轉(zhuǎn)點(diǎn)之間的高差計(jì)算出來。若其中測(cè)錯(cuò)任何一個(gè)高 差，B點(diǎn)高程就不會(huì)正確。因此，對(duì)每一站的高差，都必須采取措施進(jìn)行檢核測(cè)量。1） 雙儀器高法同一測(cè)站用兩次不同的儀器高度 （兩次不同的儀器高度相差10cm以上），測(cè)得兩次高差以相互比較進(jìn)行檢核。兩次所測(cè)高差之差對(duì)于等外水準(zhǔn)測(cè)量容許值為_6mm ,對(duì)于四等水準(zhǔn)測(cè)量容許值為 _5mm。超出此限差，必須重測(cè)，在此限差內(nèi)，可取兩次所測(cè)高差之差的平均值作為該

19、站的觀測(cè)高差。2） 雙面尺法儀器高度不變，立在前視點(diǎn)和后視點(diǎn)上的水準(zhǔn)尺分別用黑面和紅面各進(jìn)行 一次讀數(shù)，測(cè)得兩次高差，相互進(jìn)行檢核。兩次所測(cè)高差之差的限差同雙儀器高法。3 成果檢核測(cè)站檢核只能檢核一個(gè)測(cè)站上是否存在錯(cuò)誤或誤差超限。由于溫度、風(fēng)力、大氣折光、尺墊下沉和儀器下沉等到外界條件引起的誤差，尺子傾斜和估讀的誤差，以及水準(zhǔn)儀本身的誤差等，雖然在一個(gè)測(cè)站上反映不很明顯，但隨著測(cè)站數(shù)的增多使誤差積累，有時(shí)也會(huì)超過規(guī)定的限差。因此為了正確評(píng)定一條水準(zhǔn)路線的測(cè)量成果精度，應(yīng)進(jìn)行整個(gè)水準(zhǔn)路線的成果檢核。成果檢核的方法，因水準(zhǔn)路線布設(shè)形式的不同，主要有理論上閉合水準(zhǔn)路線各段實(shí)測(cè)高差代數(shù)和值應(yīng)等于零，即

20、理=0。2) 符合水準(zhǔn)路線檢核理論上附合水準(zhǔn)路線各段實(shí)測(cè)高差代數(shù)和值應(yīng)等于兩端已知高程的差值，即Th理=H終一H始。3) 支水準(zhǔn)路線檢核支水準(zhǔn)路線本身沒有檢核條件，通常是用往、返水準(zhǔn)路線測(cè)量方法進(jìn)行路線檢核。理論上往測(cè)高差與返測(cè)高差應(yīng)大小相等，方向相反，即回往| =|功返。上述三種路線成果檢核的具體計(jì)算方法在下節(jié)水準(zhǔn)測(cè)量的內(nèi)業(yè)計(jì)算中詳述。第五節(jié) 水準(zhǔn)測(cè)量的內(nèi)業(yè)水準(zhǔn)測(cè)量外業(yè)工作結(jié)束后，要檢查手簿，再計(jì)算各點(diǎn)間的高差。 經(jīng)檢核無誤后，才能進(jìn)行計(jì)算和調(diào)整高差閉合差。最后計(jì)算各點(diǎn)的高程。否則應(yīng)查找原因予以糾正，必要時(shí)應(yīng)返工重測(cè)。 下面將根據(jù)水準(zhǔn)路線布設(shè)的不同形式，舉例說明計(jì)算的方法、步驟。一、閉合水準(zhǔn)

21、路線成果計(jì)算如圖2-20所示，閉合水準(zhǔn)路線 BM a、1、2、3、4,各段觀測(cè)數(shù)據(jù)及起點(diǎn)高程均注于圖中, 現(xiàn)以該閉合水準(zhǔn)路線為例，將成果計(jì)算的步驟介紹如下，并將計(jì)算結(jié)果列入表2-3中。圖2-20 閉合水準(zhǔn)測(cè)量表2-3閉合水準(zhǔn)路線成果計(jì)算測(cè)量編號(hào)測(cè)點(diǎn)距離 (km)實(shí)測(cè)高差(m)高差改正數(shù)(m)改正后高差(m)高程(m)備注1BM A1.1+3.2410.005+3.24627.015已知130.26120.7-0.6800.003-0.677229.58430.9-2.8800.004-2.876與已知高程 相符326.70840.8-0.1550.004-0.151426.55751.3+0.

22、4520.006+0.458BMA27.0154.8-0.022+0.0220輔助計(jì)算fh測(cè)=-0.022m容IfJ =40十L mm =4oJ 4.8mm = 87mmfh容精度合格(一)高差閉合差閉合水準(zhǔn)路線各段高差的代數(shù)和理論上應(yīng)等于零，即 h 理=0由于存在著測(cè)量誤差，必然產(chǎn)生高差閉合差fh - Fh測(cè)（2-6）（二）高差閉合差容許值高差閉合差可用來衡量測(cè)量成果的精度，等外水準(zhǔn)測(cè)量的高差閉合差容許值規(guī)定為 平地花容=二40 . L mmL為水準(zhǔn)路線長度以公里計(jì)山地fh容=二12、n mmn為測(cè)站數(shù)本例中，由于，fh fh容，則精度合格，可進(jìn)行高差閉合差的調(diào)整。（三）閉合差的調(diào)整在同一條

23、水準(zhǔn)路線上， 假設(shè)觀測(cè)條件是相同的， 可認(rèn)為各站產(chǎn)生的誤差機(jī)會(huì)是相同的，故閉合差的調(diào)整按與測(cè)站數(shù)（或距離）成正比反符號(hào)分配的原則進(jìn)行即Vi =fhn(R)26#高差閉合差的調(diào)整原則是1 調(diào)整數(shù)的符號(hào)與高差閉合差 fh符號(hào)相反;2 調(diào)整數(shù)值的大小是按測(cè)段長度或測(cè)站數(shù)成正比例的分配;3 .調(diào)整數(shù)最小單位為o.ooim 。（四）咼程計(jì)算各測(cè)段實(shí)測(cè)高差加上相應(yīng)的改正數(shù)，便得到改正后的高差。以上計(jì)算過程，見表2-3中。:、附合水準(zhǔn)路線成果計(jì)算（一）高差閉合差的計(jì)算fh=_（HB _Ha）（二） 高差閉合差容許值同閉合水準(zhǔn)路線（三） 閉合差的調(diào)整同閉合水準(zhǔn)路線（四） 高程計(jì)算同閉合水準(zhǔn)路線甌 I =47.

24、040m圖2-21符合水準(zhǔn)測(cè)量表2-4符合水準(zhǔn)路線成果計(jì)算測(cè)量編號(hào)測(cè)點(diǎn)距離（m）實(shí)測(cè)高差（m）高差改正數(shù)（m）改正后高差（m）高程（m）備注1BMi120+0.534-0.0020.53247.040已知A47.572咼程相符2200-0.166-0.004-0.170B47.4023490+0.193-0.010+0.183C47.5854370+0.234-0.0080.226D47.8115410+1.028-0.0091.019BM248.83015901.823-0.0331.790輔助計(jì)算fh =Eh 測(cè)一壬壓里=Th理 （H 終一H 始）=1.8231.790 =+0033m 仏

25、容=40Lmm =40j159mm =50mm fh| fh容精度合格三、支線水準(zhǔn)路線成果計(jì)算（一）高差閉合差如圖2-22所示，已知水準(zhǔn)點(diǎn) A的高程為45.396m，往、返測(cè)站各為15站，圖中箭頭表 示水準(zhǔn)測(cè)量往返測(cè)方向。理論上往測(cè)高差h往與返測(cè)高差返應(yīng)大小相等，方向相反。/A=45.396m圖2-22支線水準(zhǔn)測(cè)量 由于存在著測(cè)量誤差，必然產(chǎn)生高差閉合差，即f h = h往h返本例中 fh =h往-h返 =1.332+（ -1.350）=-0.018m。（二）高差閉合差容許值fh容 = 12丘=12 J15 =46mm 由于，fh|v|fh容，則精度合格，可進(jìn)行高差閉合差的調(diào)整。（三）改正后高

26、差計(jì)算支水準(zhǔn)路線，取各測(cè)段往測(cè)和返測(cè)高差絕對(duì)值的平均值即為改正后高差,其符號(hào)以往測(cè)高差符號(hào)為準(zhǔn)。即:1.332 1.3502=1.341m（四）計(jì)算待定點(diǎn)咼程HH a hA1（改）=45.936 1.341 =46.737m注意：支水準(zhǔn)路線在計(jì)算閉合差容許值時(shí)，路線總長度L或測(cè)站總數(shù)n只按單程計(jì)算。第六節(jié)微傾式水準(zhǔn)儀的檢驗(yàn)與校正一、水準(zhǔn)儀應(yīng)滿足的條件根據(jù)水準(zhǔn)測(cè)量原理，水準(zhǔn)儀必須提供一條水平視線，才能正確地測(cè)出兩點(diǎn)間高差。因此, 水準(zhǔn)儀應(yīng)滿足的幾何條件是：1圓水準(zhǔn)器軸LL 應(yīng)平行于儀器的豎軸 VV ；2 .十字絲的中絲(橫絲)應(yīng)垂直于儀器的豎軸；3 .水準(zhǔn)管軸LL平行于視準(zhǔn)軸CC 。flewA-

27、 血iHls姑29#圖2-23 水準(zhǔn)儀主要軸線二、檢驗(yàn)與校正1 .圓水準(zhǔn)軸平行于儀器豎軸的檢驗(yàn)與校正檢驗(yàn) 如圖2-24所示，用腳螺旋使圓水準(zhǔn)器氣泡居中，將儀器繞豎軸旋轉(zhuǎn)180如果氣泡不居中，表明圓水準(zhǔn)軸不平行于豎軸，而離開零點(diǎn)弧長所對(duì)應(yīng)的圓心角為兩倍的。校正 調(diào)整圓水準(zhǔn)三個(gè)校正螺絲，使氣泡向居中位置移動(dòng)偏離量的一半。校正工作一般都難于一次完成，需反復(fù)進(jìn)行直至儀器旋轉(zhuǎn)到任何位置圓水準(zhǔn)器氣泡皆居中時(shí)為止。如圖2-25(fi)(e)圖2-24圓水準(zhǔn)器的檢驗(yàn)與校正is總m圖2-25圓水準(zhǔn)器的校正螺釘2 .十字絲橫絲應(yīng)垂直于儀器豎軸的檢驗(yàn)與校正檢驗(yàn) 安置儀器后，先將橫絲一端對(duì)準(zhǔn)一個(gè)明顯的點(diǎn)狀目標(biāo)P,固定

28、制動(dòng)螺旋，轉(zhuǎn)動(dòng)微動(dòng)螺旋，如果標(biāo)志點(diǎn) P不離開橫絲，說明橫絲垂直于豎軸，否則需要校正，如圖2-26所示。校正 如圖2-27所示，用螺絲刀松開分劃板座固定螺絲，轉(zhuǎn)動(dòng)分劃板座，改正偏離量的 一半。圖2-26十字絲橫絲的檢驗(yàn)圖2-27十字絲的校正裝置3 .視準(zhǔn)軸平行于水準(zhǔn)管軸的檢驗(yàn)校正檢驗(yàn) 如圖2-28所示，在C處安置水準(zhǔn)儀，從儀器向兩側(cè)各量40米，定出等距離的 A、B兩點(diǎn)，打木樁或放置尺墊標(biāo)志之。1 ）在C處用變動(dòng)儀高法，測(cè)出 A、B兩點(diǎn)的高差。若兩次測(cè)得的高差之差不超過3 mm ,則取其平均值hAB作為最后結(jié)果。由于距離相等，兩軸不平行的誤差巾可在高差計(jì)算中自動(dòng)消除，故h值不受視準(zhǔn)軸誤差的影響。2

29、）安置儀器于 A點(diǎn)附近的A處，離A點(diǎn)約3米左右，精平后讀得 A點(diǎn)水準(zhǔn)尺上的讀數(shù) 為a2,因儀器離A點(diǎn)很近，兩軸不平行引起的讀數(shù)誤差可忽略不計(jì)。故根據(jù)a2和A、B兩點(diǎn)的正確高差h算出B點(diǎn)尺上應(yīng)有讀數(shù)為b2 =豈 - hAB然后，瞄準(zhǔn)B點(diǎn)水準(zhǔn)尺，讀出水平視線讀數(shù)b2，如果b2與0相等，說明兩軸平行，否則存在i角，其值為DAB 對(duì)于DS3級(jí)微傾水準(zhǔn)儀，i值不得大于20 。校正 轉(zhuǎn)動(dòng)微傾螺旋使中絲對(duì)準(zhǔn) A點(diǎn)尺上正確讀數(shù)b應(yīng)，此時(shí)視準(zhǔn)軸處于水平位置，但管 水準(zhǔn)氣泡必然偏離中心。用撥針撥動(dòng)水準(zhǔn)管一端的上、下兩個(gè)校正螺絲，使氣泡的兩個(gè)半象符 合。如圖2-29所示。31#圖2-28管水準(zhǔn)器軸的檢驗(yàn)圖2-29管

30、水準(zhǔn)器軸的校正上松卡當(dāng)#第七節(jié)水準(zhǔn)測(cè)量的誤差分析一、儀器誤差1 儀器校正后的殘余誤差i角校正殘余誤差，這種影響與距離成正比，只要觀測(cè)時(shí)注意前、后視距離相等，可消除 或減弱此項(xiàng)的影響。2 .水準(zhǔn)尺誤差由于水準(zhǔn)尺刻劃不準(zhǔn)確， 尺長變化、彎曲等影響，水準(zhǔn)尺必須經(jīng)過檢驗(yàn)才能使用。標(biāo)尺的零點(diǎn)差可在一水準(zhǔn)段中使測(cè)站為偶數(shù)的方法予以消除。二、觀測(cè)誤差1 .水準(zhǔn)管氣泡居中誤差設(shè)水準(zhǔn)管分劃值為 ,，居中誤差一般為).151 ，采用符合式水準(zhǔn)器時(shí)，氣泡居中精度可 提高一倍，故居中誤差為2 .讀數(shù)誤差讀數(shù)誤差是指在水準(zhǔn)尺上估讀毫米數(shù)的誤差，與人眼的分辨能力、 望遠(yuǎn)鏡的放大倍率以及視線長度有關(guān)。放大倍率愈大、儀器到水

31、準(zhǔn)尺的距離愈短，則讀數(shù)誤差愈小。不同等級(jí)的水準(zhǔn) 測(cè)量對(duì)儀器望遠(yuǎn)鏡的放大倍率及視線長度都有相應(yīng)的規(guī)定。3 .視差影響當(dāng)視差存在時(shí)，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(huì)產(chǎn)生讀數(shù)誤差。4 水準(zhǔn)尺傾斜影響如果讀數(shù)時(shí)水準(zhǔn)尺傾斜，將使水準(zhǔn)尺上讀數(shù)增大。當(dāng)尺的傾斜角為3尺上讀數(shù)為2m時(shí), 將產(chǎn)生2.7mm的誤差.因此，立尺人應(yīng)認(rèn)真將尺扶直。三、外界條件的影響1 儀器下沉后、前、前、后”的觀測(cè)程序，可采用往返觀測(cè)，取平均值的方法可由于儀器下沉，使視線降低，從而引起高差誤差。采用 減弱其影響。2 尺墊下沉如果在轉(zhuǎn)點(diǎn)發(fā)生尺墊下沉，將使下一站后視讀數(shù)增大。 以減弱其影響

32、。3 .地球曲率及大氣折光影響用水平視線代替大地水準(zhǔn)面地尺上讀數(shù)產(chǎn)生的誤差為C，則3圖2-30 地球曲率的影響如果前視水準(zhǔn)尺和后視水準(zhǔn)尺到測(cè)站的距離相等，則在前視讀數(shù)和后視讀數(shù)中含有相同 的。這樣在高差中就沒有這誤差的影響了。因此，放測(cè)站時(shí)要爭(zhēng)取前后視相等”接近地面的空氣溫度不均勻， 所以空氣的密度也不均勻。光線在密度不勻的介質(zhì)中沿曲線傳布。這稱為 大氣折光”總體上說，白天近地面的空氣溫度高，密度低，彎曲的光線凹面向 上；晚上近地面的空氣溫度低，密度高，彎曲的光線凹面向下。 接近地面的溫度梯度大大氣折光的曲率大，由于空氣的溫度不同時(shí)刻不同的地方一直處于變動(dòng)之中。所以很難描述折光的規(guī)律。對(duì)策是避

33、免用接近地面的視線工作，盡量抬高視線，用前后視等距的方法進(jìn)行水準(zhǔn)測(cè)量除了規(guī)律性的大氣折光以外， 還有不規(guī)律的部分：白天近地面的空氣受熱膨脹而上升， 較 冷的空氣下降補(bǔ)充。 因此，這里的空氣處于頻繁的運(yùn)動(dòng)之中， 形成不規(guī)則的湍流。 湍流會(huì)使視 線抖動(dòng)，從而增加讀數(shù)誤差。對(duì)策是夏天中午一般不做水準(zhǔn)測(cè)量。 在沙地，水泥地湍流強(qiáng) 的地區(qū)，一般只在上午 10點(diǎn)之前作水準(zhǔn)測(cè)量。高精度的水準(zhǔn)測(cè)量也只在上午10點(diǎn)之前進(jìn)行。4 溫度對(duì)儀器的影響溫度會(huì)引起儀器的部件漲縮，從而可能引起視準(zhǔn)軸的構(gòu)件（物鏡，十字絲和調(diào)焦鏡）相對(duì) 位置的變化，或者引起視準(zhǔn)軸相對(duì)與水準(zhǔn)管軸位置的變化。 由于光學(xué)測(cè)量儀器是精密儀器， 不 大

34、的位移量可能使軸線產(chǎn)生幾秒偏差，從而使測(cè)量結(jié)果的誤差增大。不均勻的溫度對(duì)儀器的性能影響尤其大。例如從前方或后方日光照射水準(zhǔn)管，就能使氣泡趨向太陽”水準(zhǔn)管軸的零位置就改變了。溫度的變化不僅引起大氣折光的變化,而且當(dāng)烈日照射水準(zhǔn)管時(shí)，由于水準(zhǔn)管本身和管內(nèi)液體溫度升高，氣泡向著溫度高的方向移動(dòng),影響儀器水平，產(chǎn)生氣泡居中誤差， 觀測(cè)時(shí)應(yīng)注意撐傘遮陽。第八節(jié)自動(dòng)安平水準(zhǔn)儀自動(dòng)安平水準(zhǔn)儀亦稱補(bǔ)償器水準(zhǔn)儀，它的構(gòu)造特點(diǎn)是沒有水準(zhǔn)管和微傾螺旋，而是利用自動(dòng)安平補(bǔ)償器代替水準(zhǔn)管微傾螺旋，即使望遠(yuǎn)鏡筒傾斜，視準(zhǔn)軸仍水平。補(bǔ)償器一般有兩種，一種是懸掛的十字絲板；另一種是懸掛的棱鏡組。如圖2-31所示為前一種，十字絲懸吊在望遠(yuǎn)鏡筒上，吊點(diǎn)位于物鏡的光心。 所以鏡筒內(nèi)的視準(zhǔn)軸永遠(yuǎn)處于鉛垂位置，兩片反光鏡的夾角嚴(yán)格等于450,能把視準(zhǔn)軸