2.1水准测量原理及使用的仪器和工具

水准测量之一原理仪器和工具水准测量是一种测量地面高程的方法，广泛应用于建筑、道路、桥梁等工程中。

水准测量主要包括直接水准测量和间接水准测量两种方法。

直接水准测量是通过观测水平仪的读数来获取地面高程差，而间接水准测量则是通过测量高差的方法来计算高程差。

在进行水准测量时，需要使用一系列的仪器和工具来确保测量的准确性和精度。

直接水准测量的原理是利用水平仪的气泡在测量过程中保持在中心位置，通过观测气泡的位置来判断地面的高低。

水平仪是水准测量的主要仪器之一，它通常由一个具有水平刻度的圆盘和一个被液体填充的圆筒组成。

观测水准仪时，需要调整水平仪的气泡位置，将其调整到中心位置上，然后读取刻度，以获得地面的高程。

在进行水准测量时，还需要使用水准桶、水准尺和三脚架等工具来辅助测量。

水准桶是储存液体用于填充水平仪的圆筒的容器，通常使用玻璃或塑料材料制成。

水准尺是用来测量地面高程差的工具，通常由一系列刻度组成，可以直接读取地面的高程。

三脚架是用来固定水准仪的支架，可以使水准仪保持水平，确保测量的准确性。

间接水准测量的原理是通过测量高差来计算地面的高程差。

在进行间接水准测量时，需要使用水准仪、测距仪和水平仪等仪器来辅助测量。

水准仪是用来测量高差的主要仪器，它通常由一个具有水平刻度的圆盘和一个可移动的望远镜组成。

通过观测水准仪上的刻度和目标点上的刻度，可以计算出地面的高程差。

测距仪是用来测量距离的仪器，通常使用激光或电波等技术来测量目标点的距离。

水平仪是用来辅助测量水准仪的水平状态，确保测量的准确性。

除了以上提到的仪器和工具外，还需要使用标杆、尺子和标志物等辅助工具来进行水准测量。

标杆通常是一个由金属或木材制成的直线杆，用来标示目标点的位置。

尺子用来测量标杆上的刻度，以计算出地面的高程差。

标志物通常是一个具有明显标记的物体，用来标示目标点的位置。

总之，水准测量是一种测量地面高程的方法，它使用了一系列的仪器和工具来确保测量的准确性和精度。

4、 精平 用微倾螺旋 使水准管气泡居中 （符合气泡符合） 5、读数 用十字丝的 横丝在水准尺上读 数（先默估毫米数， 然后米，分米，厘 米数。每次读四位 数，“0”也 是必须 记录的数字。）
14
2.粗平
——目的是使仪器竖轴铅直 用连接螺旋把仪器固定在三脚 架上，固定两个脚架，动第三 个脚架，使三脚架架头大致水 平;转动脚使螺旋圆水准器的气 泡居中
由已知点BM1——已知点BM2
3．支水准路线(spur leveling line)
由已知点BM1——某一待定水准点A。
25
图形：水准路线布设形式
1.闭合水准路线
1
2
3.支水准路线
1
2
BM
3 4
BM
BM2
3
2 1
26
2.附合水准路线 BM1
二、一个测站的水准测量工作
1、安置仪器于AB之间，
立尺于A、B点上； 2、粗略整平； 3、瞄准A尺，精平、读数a， 记录1.568m；
7、水准点：水准测量的固定标志。
8、 水准点高程：指标志点顶面的高程。
水准点
9、转点：水准测量中起传递高程作用的中间点。
返回
28
四、连续水准测量
当两点相距较远或高差较大时，需连续安置水准仪测 定相邻各点间的高差，最后取各个高差的代数和，可得到 起终两点间的高差。
如图：A、B两水准点之间，设3个临时性的转点。 h1 =a1-b1 、 h2 =a2-b2 、 h3 =a3-b3 h4 =a4-b4 、 hAB= h1+h2+h3+h4
第二章 水准测量
§2.1 水准测量原理
一.基本原理
利用水准仪提供 的“水平视线”， 测量两点间高差， 从而由已知点高程 推算出未知点高程。

水准仪
水准测量的 仪器和工具
水准尺
DS3级 微倾式水准仪 双面水准尺
构造的名称
构造的操作 方法及作用
读数
尺垫
课后练习
教材《建筑工程测量》P25 ： 2-4、水准仪上的圆水准器与符合水准 器各起什么作用？当圆水准器气泡居中时， 符合水准器的气泡是否也吻合？为什么？
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DS3级微倾式水准仪
圆水准器
管水准器
水准器有圆水准器和管水准器两种。圆水准器为带气泡的 圆柱形玻璃管。调节三个脚螺旋可使圆水准器中的气泡居中。 管水准器为带气泡的管状玻璃管。转动微倾螺旋，可使符合水 准器中的气泡吻合，即可使管水准器的气泡居中。
DS3级微倾式水准仪
符合水准器观测镜
玻璃有厚度， 若直接用肉眼观察， 斜视时会产生视差。 用符合棱镜系统观 察，可以避免上述 缺点。
水准测量的仪器和工具
水准测量的原理是借助水准仪提供的水平视线，配合水准 尺测定地面上两点间的高差，然后根据已知点的高程来推算未 知点的高程。
水准仪
微 倾 式 水 准 仪
自动安平水准仪
电子水准仪
激 光 水 准 仪
激光水准仪
微倾式水准仪
微倾式水准仪按精密程度 可分为DS05、DS1、DS3等级 别；其中D、S分别表示“大 地测量”和“水准仪”的汉语 拼音的第一个字母，下标数字 表示仪器的精度。如DS3级微 式倾水准仪，表示该级别仪器 进行水准测量时，每1千米往、 返测量，高差中数误差在 ±3mm以内。
水准尺
水准尺的分划不 是线划式而是区格式 的。每隔1厘米涂有 黑白（或红白）相间 的分格，即1格为1厘 米，每1分米处注有 数字。每个E有5厘米 长， E底边延伸处为 该段0点处 。读数直 接读米和分米，再数 厘米格，最后估读毫 米。读数遵循“从小 到大”的原则。

第二节 水准测量仪器及其使用
• 水准仪按结构可分为：微倾水准仪、自动安平水 准仪、激光水准仪和数字水准仪。 • 水准仪按精度分为：DS05，DS1，DS3，DS10 • D和S分别为“大地测量”和“水准仪”的汉语拼 音的第一个字母；数字表示仪器的精度指标，即 每千米往返测高差平均值的中误差的毫米数。 • 园林测量中一般用DS3和DS10水准仪。 • 本节主要介绍用AL25A型自动安平水准仪配合水 准尺进行水准测量。
第三节 普通水准测量的方法
一、一个测站的水准测量工作 (一)测站水准测量工作 在水准测量中，把安置水准仪的位置称为测站。 1.安置仪器。尽量将仪器安置在两点中间，到两点距离大致相等。 2.粗略整平。 3.瞄准水准尺。 4.读数与记录。 5.高差与高程计算。 【例2-1】假设HA=178.572m，观测得a=1.860m， b=1.413m，求B点的高程HB。 解： hAB=a-b=1.860-1.413=0.447m HB=HA+hAB=178.572+0.447=179.019m
视差
• 当观测者的眼睛在目镜端上下微动时，十字丝与目标影像 有相对移动的现象称为视差。 • 产生的原因：目标的像与十字丝分划板不重合。 • 消除的办法：先把目镜调焦螺旋调好，使十字丝清晰；然 后反复调整物镜对光螺旋。
三、水准仪的使用
(四)精平与读数 • 精平时，转动微倾螺旋，使 符合水准气泡两个半边气泡 吻合在一起。 • 读数时，应读取十字丝横丝 与水准尺相交处的读数，并 从下向上，从小到大读 取，直接读米、分米、 厘米，估读到毫米。
二、复合水准测量
普通水准测量手簿
路线名称：BMA-BMB 仪器型号：DS3 日期：××年××月××月 天气：晴
测站

第2章 水准测量重点提示：介绍了高程测量的常用方法，重点讲述了水准测量的原理、方法，介绍了水准仪的构造，讲述了水准仪的使用、水准测量的实施过程、水准测量的测站校核、路线校核及数据处理、介绍了水准仪的检验和校正方法、简要分析了水准测量误差的来源。

地球表面是高低起伏很不规则的。

要确定地面点的空间位置，除了确定其平面位置外，还要确定其高程。

为了测定地面点高程而进行的测量工作叫做高程测量。

根据测量原理和使用仪器与施测方法的不同，高程测量的方法主要有水准测量、三角高程测量和物理高程测量三种。

水准测量是利用水准仪提供的水平视线，分别在地面两点垂直竖立的水准标尺上读取读数，推算出两点间的高差，进而求得待定点的高程的方法。

水准测量的精度较高，是精确测定地面点高程的主要方法，但工作量较大且受地形条件限制；三角高程测量是利用仪器在测站点上测定仪器中心至照准点的垂直角，量取测站点仪器高和照准点觇标高，若已知两点间的水平距离，根据三角学原理推算出两点间的高差，进而求得待定点的高程的方法。

三角高程测量的精度低于水准测量，仅作为高程测量的辅助方法，但其作业简单，布设灵活，是一种测定地面点高程的常用方法。

物理高程测量是根据地球的物理性质，利用仪器来确定地面点高程的方法。

物理高程测量主要有两种方法：一种是根据大气气压随地面点高程的不同而变化的规律(即高程愈大，大气压力愈小的原理)，用气压计测定出待定点高程的方法。

称为气压测高法;另一种方法是根据重力加速度随地面点高程的不同而变化的规律(即高程愈大，重力加速度愈小的原理)，利用重力仪测定两点间重力变化量来确定高差，进而推算出待定点高程的方法，称为重力测高法。

物理高程测量的精度最低，但仪器简单，施测方便，一般仅用于勘查工作，本教材不予介绍。

高程控制主要通过水准测量的方法建立，而在地形起伏大、直接利用水准测量方法较困难的地区建立低精度的高程控制网以及图根高程控制网时，可采用三角高程测量的方法建立。

简述水准测量的基本原理及其对仪器的要求水准测量是测量地面高差的技术，通常用于测量道路、铁路、桥梁等工程建设中。

在进行水准测量时，需要用到一些基本原理和适合的仪器。

下面将分步骤阐述水准测量的基本原理及其对仪器的要求。

一、水准测量的基本原理水准测量的基本原理是通过测量两个点之间垂直线的长度来确定这两个点之间的高差。

简单来说，在水平平面上，测量尺与目标点之间的垂直距离即为该目标点的高程。

二、水准测量的步骤水准测量包括如下的几个步骤：1.设立测站点：首先需要选择一个基准点，控制其高程为0。

在基准点的周围设立若干目标点，以便测量。

2.观测目标点高程：使用水准仪观测目标点的高程，以确定目标点与基准点之间的高差。

水准仪是一种测量仪器，可通过记录光学尺或光电尺的读数来测量目标点的高度。

3.纪录数据：水准测量过程中，需要准确记录仪器读数，以便后续数据处理和比较。

4.计算结果：最后，需要对所有观测结果进行处理和分析，以确定目标点之间的高差。

三、水准仪的要求水准仪是进行水准测量的关键仪器，它对测量结果的准确性和精度有着至关重要的影响。

因此，水准仪需要具备一些特定的要求，如下：1.高精度测量：水准仪需要以至少1mm的精度进行高精度测量。

2.稳定性：水准仪需要具备足够的稳定性，以确保测量不受外界环境影响而出现误差。

3.高效能：水准仪需要具备快速和高效的测量、读数和处理能力，以便在短时间内完成大量测量任务。

4.可靠性：水准仪需要具备较高的可靠性，以确保在长时间使用的过程中，仪器不会出现故障。

总之，水准测量是一项需要高精度和高可靠性的测量技术，需要使用适合的水准仪来完成。

对水准仪的要求越高，测量结果的精度和准确性就会越高。

尺垫：半球形顶部用来竖立水准尺，并标志转点 位置。
水准仪的使用
安置——粗平——瞄准——精平——读数
安置：安置三脚架，放置水准仪 粗平：借助圆水准器的气泡居中，使仪器竖轴大致铅垂 ，从而视准轴粗略水平。 瞄准：瞄准水准尺，转动目镜对光螺旋，使十字丝清晰 。 转动物镜对光螺旋进行对光，使目标清晰 精平：调节微倾螺旋，使气泡两端的像吻合，使水准仪 的视准轴精确水平 读数：十字丝的中丝在尺上读数
( a 1.103m, b 1.431m)
计算B点高程
Hi H A a 1.235 m 1.103m 2.338 m H B Hi b 2.338 m 1.431m 0.907 m
2.3 水准测量的仪器及使用
– 水准测量使用的仪器：水准仪 – 水准测量使用的工具包括：水准尺、尺垫、三
-0313 +0102 -0715
4.2 水准路线检核
高差闭合差
对于水准路线，由于测量误差的存在，实测高差之和不 等于理论值（真值），两者之差称作高差闭合差
高差真值之和 h理 H BMB H BMA 实测高差之和 h测 H BMB H BMA
高差闭合差 fh h测 h理
4.2 水准路线检核
脚架
水准仪的类型
– 水准仪按其构造分为：光学水准仪、自动安平水准仪 和数字水准仪
– 水准仪按其所能达到的精度分为：DS05、DS1、DS3 、DS10、DS20等5种等级。
“D”和“S”表示中文“大地”和“水准仪” ，通常在书写时可省 略字母“D”， “05”、“1”、“3”及“10”等数字表示该类仪器的精度。每公里 高差中误差
1.304
BMB
1.134
BMA
1.677 1.444 1.324

望远镜 物镜
微倾螺旋
望远镜制 动螺旋 望远镜微
基座底板
动螺旋
DS3微倾式水准仪
DS3主要由望远镜、水准器及基座 三部分组成。
1、望远镜(telescope)
物镜 目镜 对光透镜 十字丝（上、中、下丝）
——精确瞄准远处目标并对水准尺进行读数。
目镜的作用：放大，人眼经过目镜，可以看 到目标的小实像与十字丝一起放大了的虚像。 十字丝的作用：提供照准目标的标准。玻璃 片上的上、下短丝称为视距丝。水准测量就 是当视线水平时，用中间横丝截取水准尺读 数。 视准轴：十字丝中央交点和物镜光心的连线 （水准仪四条轴线之一） 竖轴：望远镜底部与基座相连的轴的中心线。 （水准仪四条轴线之一）
（四）精确整平
1、方法：如图所示，调节微倾螺旋，使水准 管气泡成像抛物线符合。 2、每次读数之前都要重新使气泡符合。 3、说明：自动安平水准仪（compensator level），不需进行精平。
（五）读数
精平后，用十字丝的中丝在水准尺上读数。
1．方法：米、分米看尺面上的注记，厘米数
尺面上的格数，毫米估读。
BMB
BMA
注意： （1）起始点只有后视读 数，结束点只有前视读 数，中间点既有后视读 数又有前视读数。 （2） ， 只表明计算无误，不表 明观测和记录无误。
四.水准测量成果整理步骤
（一）计算高差闭合差(closing error)
公式： f h h测 h理
故对于闭合水准路线，有：
f h h测 h理 h测
图形：水准路线布设形式
1.闭合水准路线
1 2
3.支水准路线
1
2
BM
3
BM
4
BMB

第二章水准测量导语：复习第一章有关确定点的三要素和测量的三项基本工作，引出高程测量的概念。

重点：1、水准测量原理2、水准测量的仪器、工具及其使用3、水准测量的方法4、水准测量原成果计算.难点：水准测量成果计算。

教学要求：掌握：1、水准测量仪器及工具的使用方法2、水准测量的施测及计算方法3、规范水准测量的记录格式理解：水准测量原理应用：水准测量施测内容：高程测量常用方法:水准测量三角高程测量气压高程测量水准测量因其测量精度最高,所以在国家控制测量和工程勘测及施工测量中被广泛采用§2.1水准测量原理原理:利用水准仪提供的水平视线测定已知点和未知点间的高差,求出未知点高程的方法。

H B =HA+a-b, H=a-bH B =HA+hAB前进方向注: a—后视读数：后视方向的读数b—前视读数: 前视方向的读数测量前进的方向称为前视方向 (已知点—未知点)§2.2水准测量的仪器和工具本节重点:1、DS3水准仪的构造2、水准尺及其使用一、DS3微倾式水准仪的构造照准部:望远镜、水准器基座1、望远镜:物镜、目镜、调焦透镜、十字丝分划板.十字丝分划板:竖丝、横丝是为瞄准目标和读数用的.在横丝的上、下还有对称的两根短横丝,用来测量距离,称为视距丝.视准轴:十字丝交点与物镜光心的连线.物体在目镜中看到的是放大的、倒立的虚象.2、水准器①圆水准器:粗平圆水准器的主要功能是当圆水准气泡居中时,表明圆水准器轴处于铅垂位置,望远镜大致水平。

②管水准器:精平管水准器的主要功能是当水准器气泡居中是,表明管水准器轴处于水平位置,从此判断望远镜的视线是否处于水平位置.衡量水准器精确程度的指标:水准管分划值。

一般管水准器20”/2mm，圆水准器8~10’/2mm。

水准管分划值:水准管上2mm圆弧所对的圆心角“て”て越小,精度越高.水准管轴:管水准器水准管内圆弧中点的水平切线.圆水准管轴: 管水准器内圆圈中点与球心的连线.为了使管水准器精确水平，加一组棱镜系统，称为复合水准器。

水准测量原理第一节水准测量原理§2-1 水准测量原理利用水准仪提供水平视线，读取水准尺的读数，测定两点间的高差，可由已知点高程推求未知点高程。

如图：当a > b时，hAB 为正，B高于A ；当a < b时，hAB 为负，B低于A。

高差法：利用高差计算高程。

（安置一次仪器测定一个前视点高程时采用）视线高法：利用视线高计算高程。

（安置一次仪器测定多个前视点高程时采用）水准测量所使用的仪器、工具：水准仪水准尺尺垫第二节水准测量的仪器与工具§2-2 水准测量的仪器与工具1、水准仪的等级DS05、DS1、DS3、DS10、DS20D—大地测量仪器S—水准仪数字—表示仪器的精度，即每公里往、返测得高差中数的中误差（mm）。

水准仪的作用是提供一条水平视线；工程测量中常使用DS3型水准仪，该仪器的标称精度为：±3mm/km。

一、DS3型微倾式水准仪的构造主要由望远镜、水准器、基座三部分组成。

（1）望远镜：用来瞄准远处的水准尺进行读数；结构：由物镜、目镜、十字丝分划板、调焦透镜、调焦螺旋组成；放大率一般为25~30倍。

视准轴：物镜中心与十字丝交点的连线。

（2）水准器水准器的作用：整平仪器，使视准轴处于水平位置。

①圆水准器作用：粗略整平结构：如图所示精度：一般为8＇~ 10＇/2mm（气泡中心偏离零点2mm所对的圆心角）②管水准器作用：精确整平结构：如图所示精度：一般τ= 20″/2mm水准管的分划值τ：气泡中心偏离零点2mm(1格)所对的圆心角。

公式：分析：R越大，τ越小，灵敏度越高。

DS3 : R=20.6265米τ=20″符合水准器作用：调整水准仪观测视线处于水平状态的精密整平装置。

构成：由一个管水准器和一个棱镜组构成。

应用原理：利用光学反射原理，使水准气泡A端半影像按1、2、3、4 的方向反映在显示窗上，B 端半影像从另一个棱镜开始按A端同样方式反映在显示窗上。

（3）基座轴座：承托仪器上部组成脚螺旋：调节脚螺旋使圆水准器气泡居中连接板：连接三脚架二、水准尺和尺垫1、尺垫仅在转点处竖立水准尺时使用，作用: 防止点位移动和水准尺下沉。

在安置一次仪器需求出几 个点的高程时，视线高法 比高差法方便，因而视线 高法在地形测量和施工测 量中被广泛采用。
2.2 水准仪的基本结构及其使 用
一、水准仪的初步认识
普通水准仪
自动安平水准仪
电子水准准仪
二、水准仪的基本部件 水准仪是指能够提供水平视线的仪器，主要由望远
上式表明待定点高程测量实际上为两相邻点之间的 高差测量。高程测量的实质就是高差测量。
当根据一个已知高程的后视点，同时测定多个未知点 高程时，可利用仪器的视线高程 H i 计算：
Hi HA a HB Hi b
视线高法 利用视线高测未知点高程示意图
视线高法
←b1
1 a
←b2
BM
2
←b3 3
例1：
双面尺的一面用黑白相间刻画，称为黑面尺或主尺， 另一面用红白相间刻画称为红面尺或副尺。
黑面尺起始读数为零，红面尺的起始读数分别为 4.687m和4.787m。双面尺必须成对使用。
直尺、折尺和和塔尺
2、尺垫
当两个水准点之间距离较远或高差较大，直接测定 两点高差有困难时，应在中间设立若干个中间点（转 点），以传递高差。尺垫的作用是在转点处放置水准尺， 踩入土中，可防止水准尺下沉。
安置一台能提供水平视线的水准仪，在A、B两点上分
别竖立带刻划的水准尺，根据水准仪的水平视线，在A
点尺上读数，记为 a
为 b 。如下图
，在B点尺上读数，记
hAB H B H A a b
水准测量沿点A到点B方向进行。如果A点为已知高
程点，则在 A点的水准尺读数 a 称为后视读数， B点
为欲求高程的点，B点的水准尺读数 b 称为前视读数。 高差 等于后视读数减去前视读数。即有：hAB

BMA
TP2
TP3
TP1
前进方向
普通水准测量记录表
标尺读数（m） 测点 后 视 前视 + – 高 差 高 程 （m） 50.000 1.268 0.672 0.583 0.753 ZD2 ZD3 0.863 1.219 51.336 50.583 备 注
A
ZD1
1.851 1.425
HA=50.000m


b
i
施测方法
§2-3
水准测量的实施及成果整理
二、水准测量的实施 施测方法
h4=+0.385 h5=+0.118
h1=-0.543
1.422 1.304 1.820 1.435 h3=+0.946 h2=+0.120 1.822 0.876 TP4
BMB
1.134 1.677 1.444 1.324
0.718
1.581 0.346 5.358 3.867 2.209 0.718 0.873 50.618 51.491
B
Σ
计算 检核
∑a–∑b=5.358 – 3.867=1.491 ∑h=2.209 – 0.718=1.491 HB – HA=51.491 – 50.000=1.491 HB – HA=∑h=∑a – ∑b (计算无误)

b B Hi hab H B
大地水准面
A
HA
§2-1.水准测量原理
水平视线
前进方向 前视尺
如图， 已知HA， 求HB？
后视尺

A HA
大地水准面
b
B HB
hAB
（1）高差法：根据水准仪提供的水平视线在A点水准尺上读数 为a（后视读数），B点水准尺上读数为b（前视读数），则

《土建工程测量》
2.5 水准测量的检核方法
1. 计算检核：
一测站观测1次时：
a b h HB H A h
a b h
2
一测站观测2次时：
2. 测站检核：
(1)变动仪器高法：
在同一测站上用两次不同的仪器高度，测得两次
高差进行校核，即第一次测得高差之后，改变仪器高 度重新安置，再测一次。两次测量高差之差不大于 8mm（对等外水准测量）。
2.6水准测量内业：附合水准路线高程的计算（附图）
点号 BM1 1 2 3 测站数 高 观测值 ＋8.364 －1.433 －2.745 ＋4.661 ＋8.847 差 改正值 －0.014 －0.005 改正后的高差 高程 39.833 48.183 46.745 43.993
☆用圆水准器进行粗平☆
通过水准器零点与1、2 两脚螺旋连线的垂线上
两手相对转动
《土建工程测量》
左手大拇指的运动方向和气泡：先旋转脚螺旋①，使气泡a 向刻划圆圈移动，实际移到b处 第2步：再用两手转脚螺旋②、③， 使气泡居中。 反复操作使气泡完全居中。
脚螺旋
(2)闭合水准路线
从水准点BMA出发，沿 环线逐站进行水准测量，经 过各高程待定点，最后返回 BMA点，称为闭合水准路线。
限差同符合水准路线。
f h hi
(3)支水准路线 若从一水准点出发，既没有 符合到另一水准点，也没有闭合 到原来的水准点，就称其为支水 准路线。
A 返 测 往 测 P
f h往 对于支水准路线其高差闭合差的计算公式为 ： h《土建工程测量》h返
｛
圆水准器 管水准器（精平用） 《土建工程测量》
（粗平用）
水准管

2.1 概述
一、几个基本概念 3、高程测量方法
水准测量 三角高程测量 GPS高程测量 （水准仪） （经纬仪） （GPS接收机）
水准测量
三角高程测量
GPS高程测量
第二章 高程测量
2.1 概述
3、高程测量方法
水准测量 ——是利用水平视线来测量两点间的高差。由于水准测量 的精度较高，所以是高程测量中最主要的方法。 三角高程测量 ——是测量两点间的水平距离或斜距和竖直角(即倾斜角)， 然后利用三角公式计算出两点间的高差。三角高程测量
一般精度较低，只是在适当的条件下才被采用。
GPS高程测量 ——是利用GPS测量技术直接测定地面点的大地高，精度可 达厘米级。应用越来越广泛。
第二章 高程测量
2.1 概述
二、水准测量用途：
测定地形的高低起伏变化
测设建筑物的标高、场地平整
测定沟、渠、道路、管线、地质构造的断面图 监测建筑物的下沉变形
高 差 高 程 （m） 50.000 0.583 0.753 0.718 50.583 51.336 50.618 0.873
标尺读数（m）
后 视
普 通 水 准 测 量 记 录 表
备
注
前视
+
–
1.851 1.425 1.268 0.863 0.672 1.219 1.581
HA=50.000m
TP1 TP2 TP3
二、水准尺
单面尺——两面注 记一致（0起点，基 本分划不同） 0.411 5.096.
双面尺— 校核读数 •黑面尺底为零 •红面尺底不为零 •1根为4.687 •1根为4.787 •双面尺必须成对使用
黑面尺 红面尺
第二章 高程测量

红 面 ： 一 尺 从 4687 开 始 刻 划 ， 另 一 尺 从 4787 开 始，故红黑面计算高差理论上相差0.1m。
双面尺法可以同时进行两项检核： 1）同一根水准尺黑面读数（加常数后）与红面
读数之差，不超过3mm。 2）在普通水准测量中，如两尺测得高差之差不
超过5mm，取平均值作为该站观测高差，否则 重新观测。
（2）圆水准器 圆水准器分划值较大，精度比较低，
主要用来进行粗平。
2.2.1.3 基座
由轴座、脚螺旋和连接板组成。主要 起固定仪器和调平仪器的作用。
2.2.2 水准尺及尺垫
2.2.2.1 水准尺
直尺：单面尺和双面尺。单面尺尺底为零，其分划为黑 白刻划。双面尺：一面黑白相间刻划：黑面尺或主尺， 另一面红白相间刻划：红面尺或副尺。
（2）改变仪器高法
• 立尺，尺中间安置水准仪，粗平
• 照准后视尺，精平，读数 • 照准前视尺，精平，读数 • 计算高差 • 变动仪器高（升或降大于10cm）再观测
高差互差不大于±5mm，则取平均值， 否则重新观测。
（3）双面尺法 用双面尺，每尺均读黑、红面读数 • 立尺，尺中间安置水准仪，粗平 • 瞄准后视尺黑面，精平，读数 • 瞄准前视尺黑面，精平，读数 • 瞄准前视尺红面，精平，读数 • 瞄准后视尺红面，精平，读数 黑面：以零开始刻划
2.1 水准测量原理
水准测量是利用仪器提供的一条水平视 线，借助水准尺，测定地面上两点之间 的高差，由已知点高程推算待求点高程 的工作。
2.1 水准测量原理
已知HA,求HB？ 测量并计算高差：hAB=a-b 水准测量由已知向未知方向前进．
后视尺
前视尺
水平视线
计算高程的方法有两种： 一是高差法，即由高差计算高程： HB=HA+hAB=HA+（a-b） HA，HB为后视点高程和前视点高程；a, b为后视 读数和前视读数。

准星
目镜调焦螺旋
照门
目镜
物镜调焦螺旋
目镜调焦螺旋 视准轴 目镜 十字丝分划板 竖丝 十字丝分划板是刻有十字丝的透明玻璃板，由 横丝（水平丝）和竖丝（纵丝）组成，且相互垂直。 十字丝的作用是瞄准目标，横丝用于读取水准尺读 数。十字丝分划板上下两根短丝称为视距丝（分上 丝、下丝），用于测量距离。 物镜光心与十字丝交点的连线称为望远镜的视 准轴，即视线。 十字丝 横丝 物镜调焦螺旋 物镜
小结
构造的名称 水准仪 DS3级 微倾式水准仪 构造的操作 方法及作用 水准测量的 仪器和工具 水准尺 双面水准尺 读数
尺垫
课后练习
教材《建筑工程测量》P25 ： 2-4、水准仪上的圆水准器与符合水准 器各起什么作用？当圆水准器气泡居中时， 符合水准器的气泡是否也吻合？为什么？
• 本节课到处结束，请同 学们认真巩固本节课知 识，提前预习第二章第 三节水准仪的使用； • 观看录像水准仪的构造
尺垫仅在转点处竖立水准尺时使21小结水准测量的仪器和工具水准仪水准尺构造的名称构造的操作方法及作用ds微倾式水准仪双面水准尺22课后练习教材建筑工程测量p2524水准仪上的圆水准器与符合水准器各起什么作用
水准测量的 仪器和工具
辉县市职专 罗仕超
高程测量的方法有很多种， 其中，水准测量是高程测量中最 常用的方法。 水准测量所使用的仪器为水 准仪，工具有水准尺和尺垫。
DS3级微倾式水准仪
DS3级微倾式水准仪水准仪主要由望远镜、水准器 和基座三部分组成。 望远镜
水准器
基座
望远镜
望远镜由物镜、物镜调焦 螺旋、目镜、目镜调焦螺旋、 7 十字丝分划板等组成。望远镜 物镜 的作用是准确瞄准目标并在水 准尺上进行读数。 望远镜通过准星和照门可 以粗略瞄准目标。 物镜的作用是将目标在望 远镜内成像，转动物镜调焦螺 旋能使成像清晰。 目镜是一个放大镜，能将 物像和十字丝同时放大，转动 目镜调焦螺旋可使十字丝清晰。

（1）望远镜
视准轴CC：十字丝交点与物镜中心的连线
目镜及目镜调焦 放大率一般为25~30倍

能够看清远近不同
作 的物体； 用 能够精确照准目标

在标尺上精确读数

【物镜＋对光透镜】：将照准目标成像在十字丝面上，
成 形成一个倒立缩小的实像。 像 【目镜】：将物镜所成的实像连同十字丝的影像放大成虚像。
目标影像不在十字丝平面上，当眼睛在目镜端上下微微移 动时，若发现十字丝与目标影像有相对运动，存在视差现象。
【产生视差原因】
目标的像平面与十字丝平面不重合。
【视差消除方法】
仔细进行目镜、物镜调焦。
4. 精平
使水准管气泡居中，视准轴精确水平 【操作方法】
转动微倾螺旋
符合水准器 放大镜

目镜
如果仪器用符合水准器，使气泡两端的影像吻合。 如果使用普通的水准管，则气泡居中。
二、水准尺
提供刻划
L
图
L 返回
三、尺垫
防止水准尺下沉和点位移动
1、水准仪的等级
D—大地测
量仪器
水准仪系 列型号
每km往返 测高差中数 偶然中误差
DS05
≤0.5mm
DS1
≤1mm
DS3
≤3mm
DS10
≤10mm
S—水准仪
数字 —仪 主要用途 国家一等 国家二等 国家三、四 一般工程 器的精度， 水准测量 水准测量 等水准测量 水准测量 即每公里往、 地震监测 其他精密 一般工程水 水准测量 准测量 返测得高差 中数的中误 差（mm） 工程测量中广泛使用的是DS3级水准仪。
粗平的操作方法示意图
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