(同济大学测量学课讲义件)水准测量

在整平的过 程中，气泡 的移动方向 与左手大拇 指运动的方
向-致。
.
水准仪使用步骤
三、瞄准水准尺
首先进行目镜对光，即把望远镜对着明亮的背景， 转动目镜对光螺旋，使十字丝清晰。再松开制动螺旋， 转动望远镜，用望远镜筒上的照门和准星瞄准水准尺， 拧紧制动螺旋。然后从望远镜中观察;转动物镜对光 螺旋进行对光，使目标清晰，再转动微动螺旋，使竖 丝对准水准尺。
脚架长度不宜 超过自己的鼻
尖
.
水准仪使用步骤
二、粗略整平 粗平是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。
.
水准仪使用步骤
精确调平 把三个脚螺旋命名为1、2、3，将望远镜转至与1-2连线 垂直的角度上，首先调节1、2两个螺旋，使气泡在1、 2连线方向上居中（图a），再调节3螺旋，使气泡在该 方向居中即可（图b）。
.
一、测量仪器
水准测量所使用的仪器为水准仪，工具为水准尺和尺垫。 水准仪按其精度可分为DS05、DS1、DS2、DS3和DS10等
五个等级。建筑工程测量广泛使用DS3级水准仪。
.
水准仪
根据水准测量的原理，水 准仪的主要作用是提供一 条水平视线，并能照准水 准尺进行读数。
水准仪构成主要有望远镜、 水准器及基座三部分。
.
水准测量的高程计算
1.高差闭合差计算 计算闭合差及闭合差允许值，写在“路线校核”栏内；
2.高差闭合差分配和高程计算 当道线闭合差满足技术要求时，可进行闭合差分配。分 配的原则：改正数V和测站数n（或线路长度L）成正比， 与闭合差反号，即
各点高程值
.
水准测量的误差来源及消减措施
.
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5239 +0.932
-0.2
-0.2
高
K+黑
差
减红
中
数
(10)
(9)
(11)
(18)
0
-1
+1
+0.8325
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四、精密水准测量 精密水准测量一般指国家一、二等水准测量。在两相邻
测站上，应按奇、偶数测站的观测顺序进行观测：
（1）往测：奇数站为后—前—前—后； 偶数站为前—后—后—前。
A 1.6km
+2.813m
1
2
2.1km
-2.244m 1.7km
HB=49.579m +1.430m
3
2.0km
B
（二）高差闭合差的分配
vo
fh L
37 7.4
5(m m/ km)
vi vo li
（三）计算高差改正值及高程
v1 vo l1 5*1.6 8(m m) v2 vo l2 5*2.1 11(m m) v3 vo l3 5*1.7 8(m m) v4 vo l4 5*2.0 10(m m)
§2.3 水准测量的外业施 测
水准测量的等级分为： 一、二等水准测量—科学研究、提供高程起算数据 三、四等水准测量—工程建设、提供高程起算数据 等外水准测量（普通水准、图根水准）—工程建设、测图等 精度由高到低
一、水准点与水准路线 1.水准点 用水准测量的方法测定的高程控制点。 Bench Mark, 常用BM, 或 B.M.表示 分为：① 永久性 混凝土加半球形金属标志 ② 临时性 大木桩加半球形状的铁钉 水准点编号：如BM.A，并作“点之计”
Sb )
消减方法： A：校核仪器，减少残差(<20)″ B：前后视距离尽可能相等

测 次 数 往返较差、附合或 环线闭合差
/km
/m 与已知 符合或 平地 山地
点联测 环线 /mm /mm
等外
≤5
单面 DS3
100
往返各 一次
往一次 ±40
L ±12
n
a
42
五、三、 四等水准测量
1．三、四等水准测量观测的技术要求
等 级
水准 仪
视线 长度
前后 视距
差
前后视 距累积
差
视线高度
黑面、红 面
h4
3
BMB
相邻两水准点间的路线称为测段。
a
9
在一般的工程测量中，水准路线布 设形式主要有以下三种形式：
1．附合水准路线
2．闭合水准路线 3．支水准路线
a
10
1．附合水准路线
（1）附合水准路线的布设方法
从已知高程的水准点BMA出发，沿待定 高程的水准点1、2、3进行水准测量，最后附 合到另一已知高程的水准点BMB所构成的水 准路线，称为附合水准路线。
H H 3 . 6 m 5 3 3 . 1 6 m 2 8 3 . 4 6 m 5 CA
a
37
测站
测点
水准尺读数/m
后视读数
前视读数
BMA Ⅰ
TP1
2.014 1.901
1.223 1.108
TP1 Ⅱ
TP2
2.312 2.424
0.450 0.558
TP2 Ⅲ
TP3
2.077 1.955
前视点 0.450 TP2
后视点 TP1
Ⅱ
A
h1
Ⅰ
HA
h2
D＝1000m
大地a水准面

参考教材《数字侧图原理与方法》，潘正风、杨正荛、程效军 等编著，武汉大学出版社2004年8月出版 （2）实验（1/3时间）
分组进行，4人一组，选一小组长，最后实验操作考核 （3）成绩评定（综合） 平时（出勤、作业、回答问题）； 期中考试； 实验成绩； 期终考试。
16
§1-2 测量学的发展与 作用
一、测量学在人类认识地球中的作用
又 一 世 纪 后 ， 埃 拉 托 斯 特 尼（Eratosthenes） 用 在 南 、北 两 地 同 时 观 测 日 影 的办法首次推算出地球 子午圈的周长 。
18
其 想 法 很 简 单 ， 先 测 量地 面上一段( 子 午 线) 的 弧 长 l，
再 测 量 该 弧 长所 对 的 中 心角θ 。
②掌握测量仪器的检验和校正方法
（测量仪器的轴线关系、检验和校正的作业方法）
③学会控制测量、地形测量、施工放样 的基本作业方法
（外业测量、内业计算与绘图）
④建立测量误差的基本概念
（掌握测量误差的基本理论和测量误差的计算）
14
学习要求续
⑤其它要求
●野外作业：严格按照规定的作业和操作程序。 ●记 录：字迹清晰、端正，不得任意涂改
8
提要二 测量学 的基本 任务
四、测量学的基本任务
•测定 •测设 •地形图应用
9
1.测定（地面
1.测定
图纸）
测定地面现状的位置。测定的成果：
(1)数据
坐标(球面坐标、平面坐标) 、高程、 角度、距离、地面直线的方位角、坡度、 面积、 等。
(2)图
地形图、平面图、 地籍图、断面图、 沉降图，工程图等。
则 地 球 的 半 径R 就 可求 得 ：
R=l/θ 地球子午线的周长可等 于

（2） 电接触法。若液体具有导电性，则可通过控制电 路装置带动触针上下移动，在针尖与液面接触的瞬间，电路 会自动记录信号，经处理后可计算出液面的位置。该法的精 度可达0.02 mm。不足的是，触针因长期使用会被腐蚀，从 而影响测量精度。
2.1 水准测量概述
（3） 传感器法。该法是将置于液面上的浮体与位 移传感器相连，当液面高度发生变化时，浮体将带动位 移传感器升降，引起位移传感器的电量发生变化，位移 传感器将电量变化转换为液面位置的变化，从而达到测 取液面高度的目的。传感器法所使用的传感器可以是电 感式、电容式、差动变压器式及电阻式等。这种方法的 不足之处是对浮体的灵敏度及稳定性要求很高，并且仪 器不能有大的震动等。
1H1 2 H 2
若两容器内的液体相同，即ρ1=ρ2，以工作基准面为零点，则 A、B两平面的高差为
hAB a b （2-8）
式中，a、b分别为两个容器的液面到工作基准面的高度（m）。
2.1 水准测量概述
2. 液面位置的测取方法
（1） 目视法。目视法是根据容器壁上分划线的读数直 接目视读取液面的位置。由于受刻划精度及人眼分辨率的限 制，采用目视法很难达到较高的精度。
气泡移动2 mm，水准管 轴相应倾斜的角度τ称为水准管 分划值，如图所示。设水准管 的曲率半径为R，当水准气泡移 动2 mm时，有
2/R
DS3型微倾式水准仪上的 水准盒和水准管的分划值分别 为8′/2mm和20″/2 mm。水准 盒和水准管分别用于概略整平 和精密整平。
水准管分化值
2.2 水准测量的器具及其使用方法
2.1 水准测量概述
2.1.1 水准测量的原理
水准测量是利用水准仪提供的水 平视线对竖立在两点上的水准尺进行观 测，以测定两点间的高差，如果其中一 点的高程已知，那么另一点的高程即可 算出。这个方法又称为几何水准测量。

74 24
垂球对中
三 脚 架 和 垂 球
74
25
2.用光学对中器对中
光学对中器的结构：
1.反射棱镜 2.水平度盘 3.仪器纵轴
1 2
4. 5. 6. 7. 8.
对中器物镜 调焦透镜 调焦环 对中器目镜 对中器分划板
4 5 6
7 8
3
74 26
(二 )
整平
— 使仪器纵轴铅垂，水平度盘与
整平
横轴水平，竖盘位于铅垂面内,整平误差<气泡1格。
水平度盘 a c B C 水平面 b
74
1.水平角观 测原理
水平角－ 过一点到两个目标的方向线，垂直投影
到水平面上所成的夹角，0°< β < 360°
b= c - a
也可看成是包含 BA、BC 视线 的两个铅垂面之间的两面角。
A
b
a
c
3
二. 垂直角观测原理
2.垂直角观测原理
垂直角— 在同一铅垂面内，瞄准目标的倾斜视线与
α
天顶距－
水平视线的夹角(也称竖直角)。 = 0 °～ ±90 ° ，仰角为正，俯角为负。
天顶 A
视线与铅垂线 的夹角 Z
B B
ZC
ZA
C
铅 垂 线
A
水平线
Z = 0°~ 180°
74
C
4
§3-2 经纬仪的构造及度盘读数
一. 经纬仪的
等级和用途
提要二光学经纬仪 的构造 及度盘读数
74
5
经纬仪系列的技术参数和用途
光学经纬仪
T2经纬仪
提要二光学经纬仪 的构造 及度盘读数
（2秒级）
74
19

•110
•58
地球的制高点 － 珠穆朗玛峰
海拔高程 8844.43m
•110
•59
地球海面下最深处
马里亚纳海沟 － 斐查兹海渊剖面图
•高程为 －11000 m
•110
•60
大地水准面
液体受重力而形成的静止表面称为水准面
北极 P
P
自
转
E
轴
Q
E
Q
赤道
南 极 P1
P1
海洋
陆地
海洋
铅
铅
铅
垂
垂
垂
线
线
线
（ a） 地 球 自 然 表 面
WC 4
4.14
1
1
东 3.97
1
3.88
J
7
K
1
武
2
J1
3.77
S
1
2 T
上海凤凰自行车总装厂
K
2
5
1
1
2
J
1
3.80
J
川2
5
J
2
2
J
3.83
H
1
2
6
5
3.85
1
J
2
1
1
1
J
同济大学东校区
6
J
武东居委会 1 路
T T
L T
T 12
L 1
文化
T T
12
花园
T
3.70
6
路 3.60
3.50
6
3.85
1
1
1
T
T
7
12 T
3.58

结束语
当你尽了自己的最大努力时，失败也是伟大的， 所以不要放弃，坚持就是正确的。
When You Do Your Best, Failure Is Great, So Don'T Give Up, Stick To The End
感谢聆听
不足之处请大家批评指导
Please Criticize And Guide The Shortcomings
第二章 水准测量
提要一.水准测 量原理
一.高程测量概述
3.4.高程系统、等 级
2.连续安置Байду номын сангаас准仪 的测量方法
3.水准面曲率对水准测量的影响
提要二.水准测量 的方法与成果整
理
一.水准测量的仪器 与工具
2.水准仪
技术参数
二.水准仪使用
左手大拇指法
瞄准与 读数
三.水准路线测量
演讲人：XXXXXX 时 间：XX年XX月XX日
2.水准路线
四.水准测量成 果整理
水准测量成果整理算例
提要三.微倾式水准 仪的 检验与校正
一.水准仪的轴线及其 应满足的条件
对以上三个条件进行检验和校正
二.水准仪的检验与 校正
提要四 自动安平 及精密水准仪
自动安平水准仪原 图
2.自动安平补偿器 结构
Koni007自动安平水 准仪

例如从A量至B，由后尺手定向，先量整尺段， 最后量余长。
B
前 尺 手 (乙 )
A
后 尺 手 (甲 )
AB的平距：DAB = n × 尺段长 + 余长
Dn0ll
同济大学版测量学教材 第4章距离测量
7
一般量距相对精度： 往测距离－返测距离
距离概值
<
1 3000
（二）倾斜地面丈量方法
沿倾斜地面AB量得的为斜距 S，设两点间高差 为h,则用下式将其归算为平距 D：
14
关于测距时的大气温度和气压
大气的温度和气压影响其对光波的折射率，从而影响
光速和光电测距的计算,其影响与距离的长度成正比。
因此，长距离的 精密测距必须用
通风温度计
空盒气压计与通
风温度计，测定
观测当时的气温
和气压，加以改
正。一般情况下
只需温度改正。
空盒气压计
同济大学版测量学教材 第4章距离测量
15
发射光束
速计算距离：
（一）脉冲式测距
将发射光波的光强调制成高频光脉冲，再由时标振荡器
产生产生时标脉冲(周期T0)，二者都经过电子门；发射 脉冲光打开电子门，反射回来的脉冲光关闭电子门；在
开关门之间，时标脉冲计数器计数为m；则 mT0 为脉冲 光往返传播
时间 t ， 据 此可根据光
反射光脉冲
发射光脉冲
光脉冲发射器
取样棱镜
l 钢尺在温t度 时的实际长度
l0 钢尺的名义长度 k 在标准温度下，钢际 尺长 实度与名义长度数 的差
钢尺的温度线膨胀系数
t0 设定的标准温度
t 测量时的钢尺温度
同济大学版测量学教材 第4章距离测量
9

二.水准仪使用
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左手大拇指法
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瞄准与 读数
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三.水准路线测量
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2.水准路线
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四.水准测量成 果整理
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水准测量成果整理算例
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提要三.微倾式水准 仪的 检验与校正
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一准仪的轴线及其 应满足的条件
对以上三个条件进行检验和校正
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二.水准仪的检验与 校正
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提要四 自动安平 及精密水准仪
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自动安平水准仪原 图
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2.自动安平补偿器 结构
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Koni007自动安平水 准仪
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44
第一章第二章
1
第二章 水准测量
2
提要一.水准测 量原理
3
一.高程测量概述
4
3.4.高程系统、等 级
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6
2.连续安置水准仪 的测量方法
7
3.水准面曲率对水准测量的影响
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提要二.水准测量 的方法与成果整
理
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一.水准测量的仪器 与工具
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2.水准仪
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技术参数
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水准测量的精度要求与误差来源
总结词
水准测量的精度要求及误差来源分析
详细描述
水准测量的精度要求取决于测量目的和应用领域。误差来源主要包括仪器误差、人为误差、环境误差 等。为了提高测量精度，需要定期校准仪器、提高测量人员的技能水平，并选择合适的测量时间和环 境条件。
03
水准测量的实施步骤
测量前的准备工作
和设备不断得到改进和发展。
02 03
发展历程
从最初的水准仪到现代的高精度数字水准仪，水准测量的精度和效率不 断提高。同时，随着自动化和智能化技术的发展，水准测量也开始向自 动化和智能化方向发展。
未来展望
未来，随着科技的不断进步和应用领域的不断拓展，水准测量将会更加 精确、高效和智能化，为各领域的测量工作提供更好的服务。
水利工程中的水准测量
总结词
在水利工程中，水准测量主要用于确定大坝、水库等设施的高程，为水利工程的规划、设计和施工提供数据支持 。
详细描述
在水利工程中，水准测量是关键的测量工作。大坝、水库等设施的高程数据对于水利工程的规划、设计和施工至 关重要。通过水准测量，可以获取精确的高程数据，为水利工程的安全性、稳定性和功能性提供保障。同时，水 准测量还能监测水利设施的运行状态，及时发现潜在的安全隐患。
测量过程中的操作步骤
粗平
调节三脚架高度，使水准仪大 致水平。
读数
读取标尺上的读数，并记录下 来。
建立测站
选择合适的测站位置，设置三 脚架、水准仪和标尺等仪器。
精平
调节水准仪的调平螺旋，使水 准仪水平。
移动测站
将三脚架移动到下一个测站， 重复上述步骤。
测量后的数据处理与成果整理
数据处理
将各测站的读数进行整理，计算高差和水平距离等数据。

检验项目 （一）圆水准器的检验与校正：目的是使VV//L＇L＇
（二）十字丝横丝的检验与校正
（三）水准仪i角的检验与校正
1.将水准仪安置在两点间进行观测，得 到两点间正确高差为hAB。hAB=（a+△） -（b+△）=a-b。
2.为了防止错误和提高观测精度，一般 应改变仪器高观测两次，若两次高差的误 差小于3mm时，取平均数作为正确的高差 hAB。
水准测量
目录
第一节 第二节 第三节 第四节 第五节 第六节 第七节 小结
水准测量原理 水准仪与水准尺 水准仪的技术操作 普通水准测量 水准仪的检验与校正 水准仪的用途 水准测量注意事项
第一节 水准测量的原理
水准测量的基本原理是： 利用水准仪给出的水平视线， 在两点立尺得到水平读数。 已知A点高程为HA只要能求 出A点至B点的高程之差， 简称高差hAB。则B点高程 HB就可用下式计算求得：
第六节 水准仪的用途
水准仪除了通常的高程测量外还可以做： 一、距离测量
水准仪的距离测量在仪器整平完毕后瞄准测点水准尺读数，记录 上丝及下丝读数：（上丝-下丝）×100
算出来的距离仅供参考，不做正式距离使用。
二、角度测量
水准仪中部位置有刻度一圈为360°，用目镜里面的十字丝竖丝 瞄准待测夹角的一侧，记录下此时度盘对应的数值，然后再旋转至 待测夹角的另一侧读出此时读盘对应的数值，与之前读数之差就是 这个夹角的读数。（注：以上步骤需在水准仪整平的基础上进行， 可以反复观测取平均值）
ni——某一测段的测站数
（二）按测站长度进行超差闭合差调整，测段高差改正数Vi为：
Vi=-
fh L
Li
式中：∑L=——水准路线各测段的总长度，单位为km；

2 2
y A 433.570 m x P 370.000 m y P 458.000 m AB 1034848
试计算测设数据β和DAP。
例： 已知 x A 348.758 m
458.000 m 433.570 m 解： y AP arctan AP arctan 370.000 m 348.758 m x AP 485934 AB AP 1034848 485934 544914
如果替代品喂养是可以接受的可行的可以负担的可持续的并且安全的测设时是根据工程设计图纸上待建的建筑物构筑物的轴线位臵尺寸及其高程算出待建的建筑物构筑物各特征点或轴线交点与控制点或已建成建筑物特征点之间的水平角水平距离高差等测设数据然后以地面控制点为根据将待建的建构筑物的特征点在实地桩定出来以便施工
第九章
1、一般测设方法（正倒镜分中法）
已有：测站点A、后视点B 已知：水平角设计数据 测设：C方向
后视点B
测设步骤：
（1）、安置经纬仪于测站 点A，盘左瞄准后视点B， 读取水平度盘读数为L，松 开水平制动螺旋，旋转照 准部，当水平度盘读数增 加到L+ 时，在视线方向 上定出C′点；

测站点A
待定点 C′ C C〞
650.00 m 620.00 m 30.00 m
Ⅳ
建筑物的宽度 xc xa
Ⅰ
测设a点的数据（Ⅰ点与a点的纵横坐标之差）：
yⅠa
xⅠa xa x 620.00 m 600.00 m 20.00 m yⅠa ya y 530.00 m 500.00 m 30.00 m
B (xB,yB)
(xA,yA)
A

AP