第二章 水準測量二

難點水準測量記錄與計算。水準測量原理高程、高差水準測量原理高程、高差水準測量的基本原理abhAB前進方向大地水準面HB（待定）水平視線HA（已知）AB計算待定點高程的方法

1.高差法A、B兩點間高差hAB為：高差=后視讀數(shù)-前視讀數(shù)待定點B高程HB為：

2.視線高法

水準儀的水平視線高程Hi:

待定B點高程HB:有時安置一次儀器須測算出較多點的高程，可先求出水準儀的視線高程，然后再分別計算各點高程。

在實際工作中常常會碰到以下等情況：ab原因:兩點地勢起伏較大ba原因:兩點相距較遠前后視距長>

80m解決方法:

在兩點間設(shè)轉(zhuǎn)點,安置多次儀器,進行連續(xù)觀測。如圖示

轉(zhuǎn)點：傳遞高程的臨時立尺點。如圖中、等測站：安置儀器的地方。解決方法:

在兩點間設(shè)轉(zhuǎn)點,安置多次儀器,進行連續(xù)觀測。如圖示得出：各測站所得高差：……結(jié)論：

水準測量原理是利用水準儀提供的水平視線，借助于帶有分劃的水準尺，直接測定地面上兩點間的高差，然后根據(jù)已知點高程和測得的高差,推算出未知點高程。因此，視線必須水平，是水準測量中要牢牢記住的操作要領(lǐng)。

水準測量儀器與工具水準儀、水準尺和尺墊水準儀微傾式水準儀主要由望遠鏡、水準器和基座組成。為了能精確地提供水平視線，在儀器構(gòu)造上安置了一個能使望遠鏡上下作微小運動的微傾螺旋，所以稱微傾式水準儀。DS3水準儀物鏡；物鏡調(diào)焦螺旋；水平微動螺旋；水平制動螺旋； 微傾螺旋； 腳螺旋； 管水準氣泡觀察窗； 管水準器；圓水準器泡；圓水準器校正螺絲；目鏡；準星；

照門；基座.S3型微傾式水準儀組成望遠鏡視準軸：十字絲中心(或稱十字絲交點)和物鏡光心的連線視準軸

十字絲分劃板是用來準確瞄準目標用的，中間一根長橫絲稱為中絲，與之垂直的一根絲稱為豎絲，在中絲上下對稱的兩根與中絲平行的短橫絲稱為上、下絲（又稱觀距絲）。在水準測量時，用中絲在水準尺上進行前、后視讀數(shù)，用以計算高差，用上、下絲在水準尺上讀數(shù)，用以計算水準儀至水準尺的距離（視距）。S3型微傾式水準儀組成望遠鏡視準軸：十字絲中心(或稱十字絲交點)和物鏡光心的連線視差及視差的消除

當(dāng)望遠鏡瞄準目標后，眼睛在目鏡處上下左右作少量的移動，發(fā)現(xiàn)十字絲和目標有著相對的運動。視差及視差的消除S3型微傾式水準儀組成望遠鏡視準軸：十字絲中心(或稱十字絲交點)和物鏡光心的連線視差及視差的消除

當(dāng)望遠鏡瞄準目標后，眼睛在目鏡處上下左右作少量的移動，發(fā)現(xiàn)十字絲和目標有著相對的運動。水準器S3型微傾式水準儀組成望遠鏡視準軸：十字絲中心(或稱十字絲交點)和物鏡光心的連線視差及視差的消除

當(dāng)望遠鏡瞄準目標后，眼睛在目鏡處上下左右作少量的移動，發(fā)現(xiàn)十字絲和目標有著相對的運動。水準器基座水準尺是與水準儀配合進行水準測量的工具。水準尺分為直尺、折尺和塔尺。雙面水準尺的分劃，一面是黑白相間的稱黑色面（主尺），黑面分劃尺底為零，另一面是紅白相間的稱紅色面（輔助尺），紅面刻劃尺底為一常數(shù)：4687mm或4787mm。尺墊是供支承水準尺和傳遞高程所用的工具。中央突起放水準尺作用：固穩(wěn)防動傳遞高程應(yīng)用兩點地勢起伏較大兩點相距較遠微傾式水準儀的使用粗平微傾式水準儀的使用粗平照準微傾式水準儀的使用粗平照準精平微傾式水準儀的使用粗平照準精平讀數(shù)

自動安平水準儀

自動安平水準儀不需要水準管和微傾螺旋，只有一個圓水準器，安置儀器時，只要使圓水準器的氣泡居中后，借助一種“補償器”的特別裝置，使視線自動處于水平狀態(tài)。自動安平水準儀正面自動安平水準儀反面自動安平水準儀后面自動安平水準儀反面自動安平水準儀正面永久性水準點臨時性水準點水準測量方法與成果處理水準點和水準路線1.水準點用水準測量方法測定的高程控制點。水準點記為BM(BenchMark),用“

”符號表示。。根據(jù)水準點的重要程度及使用時間可把水準點分為：（1）永久性水準點關(guān)鍵詞語：永久保存，固定標志，國家等級（2）臨時性水準點關(guān)鍵詞語：臨時使用，簡易標志

（3）水準點的“點之記”

便于以后使用查找，需繪制說明點位的平面圖，稱之為點之記。燭光小區(qū)BM5靈雨寺街三豐路78.56m136.78m88.66m鑫豐市場農(nóng)大2.水準路線

在水準點之間進行水準測量所經(jīng)過的路線，稱為水準路線。按照已知高程的水準點的分布情況和實際需要，水準路線的布設(shè)形式有：

（1）附合水準路線（2）閉合水準路線（3）支水準路線

從一個已知水準點BM1開始，沿各待測高程C、D、E等點進行水準測量，最后又回到另一水準點BM2，這種水準路線稱為附合水準路線

結(jié)論:

各站所測高差之和的理論值應(yīng)等于由兩已知水準點的高程計算出的高差，即：

（1）附合水準路線BM1(已知)BM2(已知)h1h2h3h4CDE（2）閉合水準路線

從一個已知水準點BM3開始，沿各待測高程點1、2、3等點進行水準測量，最后又回到原水準點BM3，這種水準路線稱為閉合水準路線

BM3（已知）h1h2h3h4h51234提出問題：結(jié)論：各站所測高差之和理論值應(yīng)為零。

（3）支水準路線

從已知高程的水準點BM1出發(fā)，進行待定高程水準點A的水準測量，這種既不閉合又不附合的水準路線，稱為支水準路線。BM1Ah往h返

由于支水準路線不具檢校功能，因此要進行往返測量，以資檢核。水準測量方法在進行連續(xù)水準測量時，如果任何一測站的后視讀數(shù)或前視讀數(shù)有錯誤，都將影響所測高差的正確性。 在每一測站的水準測量中，為了能及時發(fā)現(xiàn)觀測中的錯誤，通常采用兩次儀器高法或雙面尺法進行觀測，以檢核高差測量中可能發(fā)生的錯誤，這種檢核稱測站檢核。兩次儀器高法立尺，尺中間安置水準儀，粗平照準后視尺，精平，讀數(shù)照準前視尺，精平，讀數(shù)計算高差變動儀器高（升或降大于10cm）再觀測高差互差不大于±5mm時，取平均值水準測量記錄表（兩次儀器高法）測站點號水準尺讀數(shù)(mm)高差(m)平均高差(m)高程(m)備注后視前視1BMA1134

13.428

TP1

1677-0.543

BMA1011

(0.000)

TP1

1554-0.543-0.543

2TP11444

TP2

1325+0.119

TP11624

(0.003)

TP2

1508+0.116+0.118

3TP21822

TP3

0876+0.946

TP21710

(0.000)

TP3

0764+0.946+0.946

4TP31820

TP4

1435+0.385

TP31923

(0.002)

TP4

1540+0.383+0.384

5TP51.422

BMD

1.308+0.114

TP51.604

(0.002)

BMD

1.488+0.116+0.11514.448檢核計算∑15.51413.475+2.039+1.020

雙面尺法（黑面、紅面）：用雙面尺，每尺均讀黑、紅面讀數(shù) 立尺，尺中間安置水準儀，粗平瞄準后視尺黑面，精平，讀數(shù)瞄準前視尺黑面，精平，讀數(shù)瞄準前視尺紅面，精平，讀數(shù)瞄準后視尺紅面，精平，讀數(shù)黑面：以零開始刻劃紅面：一尺從4687開始刻劃，另一尺從4787開始水準測量的成果處理檢核水準路線的高差閉合差fh是否超限高差閉合差的計算公式：附合水準路線：

fh=∑h均測–

（H終–H始）閉合水準路線：

fh=∑h均測支水準路線：

fh＝h均往測+h均返測

校核方法：如果fh≤fh容，說明外業(yè)觀測成果合格，否則須進行重測。對于不同等級的水準測量其fh容是不同的,以等外水準為例fh容=±40√Lmm或12√nmm,前者適用于平原地區(qū),后者適用于山區(qū).

水準測量成果計算附合水準路線測量成果計算⑴高差閉合差的計算fh=Σh測-(HB-HA)=-9.811-(32.509-42.365)=+0.045m=+45mm按山地及圖根水準精度計算閉合差容許差為：fh容=±12n1/2=±12×241/2=±58mm|fh|<|fh容|，符合圖根水準測量技術(shù)要求。32.509⑵閉合差調(diào)整閉合差的調(diào)整是按與距離或與測站數(shù)成正比例反符號分配到各測段高差中。第i測段高差改正數(shù)按下式計算：式中：n——路線總測站數(shù)；ni——第i段測站數(shù)；

L——路線總長；Di——第i段距離。由式(2-1)算出第一段(A～1)的改正數(shù)為：(2-1)(2-2)其他各測段改正數(shù)按式(2-1)算出后列入表中。改正數(shù)的總和與高差閉合差大小相等符號相反。每測段實測高差加相應(yīng)的改正數(shù)便得到改正后的高差。⑶計算各點高程用改正后的高差，由已知水準點A開始，逐點算出各點高程，列入表中。由計算得到的B點高程應(yīng)與B點的已知高程相等，以此作為計算檢核。

總測站數(shù)實測高差高差閉合差閉合差容許按2-1、2-2計算調(diào)整值實測高差加改正數(shù)A點已知高程B點已知高程42.365+改正后高差32.509微傾式水準儀的檢驗與校正水準儀有以下主要軸線：視準軸、水準管軸、儀器豎軸和圓水準器軸，以及十字絲橫絲。各軸線間應(yīng)滿足的幾何條件是:圓水準器軸應(yīng)平行于儀器豎軸(L′L′∥VV)；十字絲的橫絲應(yīng)垂直于儀器豎軸；水準管軸應(yīng)平行于儀器視準軸(LL∥CC)。圓水準器儀器旋轉(zhuǎn)180°(1)檢驗方法檢驗合格不合格需校正1、圓水準器的檢驗與校正：目的是使VV∥L′L′

（2）校正方法（1）檢驗方法MMM檢驗合格不合格,需校正二、十字絲橫絲的檢驗與校正（2）校正方法（1）檢驗方法

1）在C點處安置水準儀，用變動儀器高法，連續(xù)兩次測出A、B兩點的高差，若兩次高差之差不超過3mm，則取兩次高差的平均值hAB作為最后結(jié)果。a1b1x1x1iiABCDAC=80~100mDAC=DBC2）在離B點大約3m左右的D點處安置水準儀，精平后讀得B點尺上的讀數(shù)為b2,然后，瞄準A點水準尺，讀出中絲的讀數(shù)a2。ABia2b2a2′xD1~3m三、水準管軸應(yīng)平行于儀器視準軸

（水準儀i角檢驗與校正）根據(jù)上述b2和高差hAB算出A點尺上視線水平時的應(yīng)讀讀數(shù)為：如果a2′與a2相等，表示兩軸平行。否則存在i角，其角值為：水準測量誤差及其消減方法儀器誤差儀器校正后的殘余誤差

水準尺誤差觀測誤差水準管氣泡居中誤差讀數(shù)誤差視差影響

水準尺傾斜影響水準尺傾斜將使尺上讀數(shù)增大外界條件的影響儀器下沉：采用“后、前、前、后”的觀測程序，可減弱其影響。尺墊下沉大氣折光的影響溫度對儀器的影響注意事項測量過程中應(yīng)盡量用目估或步測保持前、后視距基本相等。儀器腳架要踩牢，觀測速度要快，以減少儀器下沉。估數(shù)要準確，讀數(shù)時要仔細對光，消除視差。檢查塔尺相接處是否嚴密。保證扶尺豎直。記錄要原始，字跡整齊、清楚，端正。讀數(shù)時，記錄員要復(fù)誦，以便核對。測量者要嚴格執(zhí)行操作規(guī)程，工作要細心，加強校核。基本要求：明確水準測量原理，水準儀的組成部分及其名稱、功能、作用及使用。掌握普通水準測量外業(yè)和內(nèi)業(yè)工作。重點水準測量原理，水準測量方法與成果處理。

難點水準測量記錄與計算。本章小結(jié)本