1、2021/6/161 水準儀使用教程水準儀使用教程 2.1 2.1 水準測量原理水準測量原理 2.2 2.2 DSDS3 3水準儀和水準測量的工具水準儀和水準測量的工具 2.3 2.3 水準儀的操作步驟水準儀的操作步驟 2.4 2.4 普通水準測量方法普通水準測量方法 2.5 2.5 水準測量的內業計算水準測量的內業計算 2.6 2.6 水準儀的檢驗與校正水準儀的檢驗與校正 2.7 2.7 水準測量的誤差及注意事項水準測量的誤差及注意事項 2.8 2.8 其他水準儀簡介其他水準儀簡介2021/6/162 高差是確定地面點位的三要素之一，一般是高差是確定地面點位的三要素之一，一般是通過測量高差進

2、而求得點的高程。通過測量高差進而求得點的高程。 水準測量是精密測量地面點高程最主要的方法。本章重點水準測量是精密測量地面點高程最主要的方法。本章重點介紹水準測量的原理、水準儀的基本構造和使用、水準測量外介紹水準測量的原理、水準儀的基本構造和使用、水準測量外業和內業以及水準儀的檢驗與校正等內容。業和內業以及水準儀的檢驗與校正等內容。 1. 1.水準測量水準測量 2.2.三角高程測量三角高程測量 3.3.物理高程測量物理高程測量 4.GPS4.GPS高程測量高程測量高程測量可分為：高程測量可分為：2021/6/163 利用水準儀提供水平視線，讀取水準尺的讀數，測定兩點間的高差，由已知點高程推求未知

3、點高程。如圖： hAB = a b HB = HA + hAB大地水準面HibHBHAhAB前進方向高差法Hi= HA+ aHB= Hi-b視線高法AB當a b時，hAB 為正，B高于A ；當a b時， hAB 為負，B低于A。a水準測量原理水準測量原理2021/6/164 高差法：利用高差計算高程。（安置一次儀器測定一個前視點高程時采用） 視線高法：利用視線高計算高程。（安置一次儀器測定多個前視點高程時采用） 水準測量所使用的儀器、工具： 水準儀 水準尺 尺墊返回2021/6/165一、水準儀1、按水準儀的等級分 DS05、DS1、DS3、DS10、 DS20 D大地測量儀器；S水準儀 數字

4、 表示儀器的精度，即每公里往、返測得高差中數的中誤差（mm）。2、按構造分：微傾式水準儀、自動安平 水準儀、 激光水準儀和數字水準儀。水準儀的作用是提供一條水平視線； 工程測量中常使用DS3型水準儀，該儀器 標稱精度為3mm/km。DS3水準儀和水準測量工具水準儀和水準測量工具2021/6/166自動安平水準儀自動安平水準儀數字水準儀數字水準儀水準儀分類水準儀分類激光水準儀激光水準儀微微傾傾水水準準儀儀2021/6/167目鏡水準管目鏡圓水準器校正螺釘微動螺旋制動螺旋對光螺旋物鏡準星缺口水準管圓水準器三腳架腳螺旋2、DS3型水準儀的主要由望遠鏡、水準器、基座三部分組成。構造微傾螺旋2021/6

5、/168（1）望遠鏡：用來瞄準遠處的水準尺進行讀數； 由物鏡、目鏡、十字絲分劃板、調焦透鏡、 調焦螺旋組成；放大率一般為2530倍。視準軸：物鏡中心 與十字絲交點的連線。2021/6/169（2）水準器水準器的作用：整平儀器，使視準軸處于水平位置。 圓水準器 作用：粗略整平 結構：如圖所示 精度：一般為 8 10/2mm （氣泡中心偏離零點2mm 所對的圓心角）2021/6/1610 管水準器 作用：精確整平結構：如圖所示 精度：一般= 20/2mm 水準管的分劃值： 氣泡中心偏離零點2mm 所對的圓心角。 公式： 分析： R越大，越小，靈敏度越高。DS3 : R=20.6265米 =20 R

6、22021/6/1611（3）基座軸座：承托儀器上部腳螺旋：調節腳螺旋使圓水準器氣泡居中連接板：連接三腳架組成 軸座腳螺旋連接板2021/6/1612二、水準尺和尺墊1、水準尺塔尺 ：可以伸縮，一般全長3m、 5m，用于等外水準測量。雙面尺：不可伸縮，一般全長3m， 用于三、四等水準測量。2、尺墊 僅在轉點處豎立水準尺時使用， 防止點位移動和水準尺下沉。返回塔尺塔尺2021/6/1613雙面水準尺的兩面均有刻劃，一面為黑白分劃，稱為“黑面尺”（也稱主尺）；另一面為紅白分劃，稱為“紅面尺”。通常用兩根尺組成一對進行水準測量。兩根尺的黑面尺尺底尺均從零開始，而紅面尺尺底，一根從固定數值4.687m

7、開始，另一根從固定數值4.787m開始，此數值稱為零點差（或紅黑面常數差）。水平視線在同一根水準尺上的黑面與紅面的讀數之差稱為尺底的零點差，可作為水準測量時讀數的檢核。 2021/6/1614一、操作步驟1、安置儀器 高度適中、架頭大致水平，固定儀器。 2、粗略整平 目的： 使圓水準氣泡居中， 視準軸粗略水平。 方法(如圖所示)：水準儀的操作步驟水準儀的操作步驟2021/6/1615用圓水準器進行粗用圓水準器進行粗平平左手大拇指的運動方向和氣泡運動的方向一致。左手大拇指的運動方向和氣泡運動的方向一致。兩手相對轉動兩手相對轉動通過水準器零點與通過水準器零點與1、2兩腳螺旋連線的垂線上兩腳螺旋連線

8、的垂線上2021/6/16163、瞄準水準尺 目的：使目標和十字絲成像清晰。 方法： 初步瞄準（用準星對準目標） 目鏡調焦（使十字絲清晰） 物鏡調焦（使目標成像清晰） 精確瞄準（使縱絲對準目標）注意：瞄準時應消除視差。視差：當目鏡、物鏡對光不夠精細時，目標的影像 不在十字絲平面上，以致兩者不能同時被看清。消除方法：仔細進行目鏡、物鏡調焦。2021/6/16174、精確整平目的：使水準管氣泡居中，視準軸精確水平。方法：調節微傾螺旋，使氣泡影像符合。2021/6/16185、讀數 用十字絲橫絲在水準尺上按從小到大的方向讀數，讀取米、分米、厘米、毫米（估讀數）四位數字。如圖的讀數 1245，即1.2

9、45m。注意：讀數前必須精平， 精平后立即讀數。1211132021/6/1619二、一個測站的水準測量工作ABab1、安置儀器于AB之間， 立尺于A、B點上；2、粗略整平；3、瞄準A尺，精平、讀數a， 記錄1.568m；4、瞄準B尺，精平、讀數b， 記錄1.471m；5、計算：hAB = a b = 1.568-1.471=0.115m 即B點比A點高0.115m。 hBA = hAB= 0.115m，即 A點比B點低0.115m。2021/6/1620三、概念1、測站：測量儀器所安置的地點。2、水準路線：進行水準測量時所行走的路線。3、后視：水準路線的后視方向。4、前視：水準路線的前視方向

10、。5、視線高程：后視高程+后視讀數。6、視距：水準儀至標尺的水平距離。7、水準點：水準測量的固定標志。8、 水準點高程：指標志點頂面的高程。9、轉折點：水準測量中起傳遞高程作用的中間點。水準點返回2021/6/1621A、B兩點高差計算的一般公式：hAB= =nihi1 當兩點相距較遠或高差較大時，需連續安置水準儀測定相鄰各點間的高差，最后取各個高差的代數和，可得到起終兩點間的高差。B 如圖：A、B兩水準點之間，設3個臨時性的轉點。 h1 =a1-b1 h2 =a2-b2 h3 =a3-b3 h4 =a4-b4 hAB= h1+h2+h3+h4ATP1TP2TP3a1b1a2b2a3b3a4b

11、4b2b4Aniiiba1）（n為測站數普通水準測量普通水準測量2021/6/1622例：注意：為保證高程傳遞的準確性，在相鄰測站的觀測過程中，必須使轉點保持穩定（高程不變）。ATP1TP2TP32.142B1.2580.9281.2351.6641.4311.6722.074HA=123.446mHB大大 地地 水水 準準 面面前進方向2021/6/1623測測站站點號點號 水準尺讀數水準尺讀數后視（后視（a a） 前視（前視（b b）高差高差 （m m）高程高程（m m）備備注注 ATP1TP1TP2TP2TP3 TP3 B 2.142 1.258+0.884 0.928 1.235-0.

12、307 1.664 1.431 +0.233 1.672 2.074 -0.402計算計算檢核檢核 6.406 5.998測測站站點號點號 水準尺讀數水準尺讀數后視（后視（a a） 前視（前視（b b）高差高差 （m m）高程高程（m m）備備注注 ab0.4080.408 0.408123.446123.854普 通 水 準 測 量 手 簿已知124.330124.023124.2562021/6/1624一、測站檢核 目的：保證前后視讀數的正確。方法：變動儀器高法、雙面尺法1、變動儀器高法 在同一測站上變動儀器高（10cm左右），兩次測出高差；等外水準測量其差值|h | 6mm，取其平均值

13、作為最后結果。2、雙面尺法 采用黑紅面的水準尺，利用雙面的零點差檢核觀測質量。 2021/6/1625二、計算檢核 目的：檢核計算高差和高程計算是否正確。 檢核條件： 如上表所示：ABHHhbamba408. 0)998. 5406. 6（mh408. 0mHHAB408. 0446.123854.123等式條件成立，說明計算正確。2021/6/1626三、成果檢核 水準測量時，一般將已知水準點和待 測水準點組成一條水準路線； 在水準測量的施測過程中，測站檢核 只能檢核一個測站上是否存在錯誤或誤 差是否超限； 計算檢核只能發現每頁計算是否有誤； 對一條水準路線來講必須進行成果檢核。2021/6

14、/16271、水準路線的布設形式 附合水準路線（見圖1） 閉合水準路線（見圖2） 支水準路線（見圖3）BMABMB1234圖1123圖3BMA1234圖2BMA2021/6/16282、檢核的主要內容 閉合差：觀測值與理論值的差值。 高差閉合差就是高差的觀測值與理論值之差； 用fh表示，即 fh=h測 - h理限差：規范規定的的高差閉合差的允許值； 用fh允表示。 等外水準測量要求： 平地： fh允40 （mm） L水準路線的長度，單位km。 山地： fh允12 （mm） n水準路線的測站數。要求： fh fh允 Ln2021/6/16293、不同形式水準路線fh的計算 附和水準路線： h測=

15、h1+h2+h3+ + hn h理=H終 H始 fh = h測 - h理= h測-（H終 H始） 閉合水準路線： h測= h1+h2+h3+ + hn h理= 0 fh = h測 - h理= h測 支水準路線： h測= h往+ h返 h理= 0 fh = h測 - h理= h往+ h返 返回2021/6/1630一、附合水準路線的內業計算 如圖為一附合水準路線：A、B為已知水準點，HA =65.376m ， HB =68.623m點1、2、3 為待測水準點，各測段高差、測站數、距離見下圖： kmLnh0 . 18575. 1111kmLnh2 . 112036. 2222kmLnh4 . 11

16、4742. 1333kmLnh2 . 216446. 1444AB123前進方向水準測量的內業計算2021/6/1631備注測段 點名 距離 km測站數實測高差 m改正數 m改正后的高差 m高程 m1234567891234A123B1.0 8 +1.5751.2 12 +2.0361.4 14 -1.7422.2 16 +1.4465.8 50 +3.315輔助計算-0.012-0.014-0.016-0.026-0.068+1.563+2.022-1.758+1.420 +3.24765.37666.93968.96167.20368.623mmfh68mmmmfh968 . 540允km

17、L8 . 5mmLfh12附合水準測量成果計算表已知已知2021/6/16321、計算閉合差：)(ABhHHhf)376.65623.68(315. 3m068. 02、檢核：mmLfh40允mm968 . 540允hhff 故其精度符合要求。2021/6/16333、計算改正數 分配原則：按與測段距離（或測站數）成正比，并反其符號改正到各相應的高差上，得改正后高差。ihillfv按距離：按測站數：ihinnfv以第1測段為例，測段改正數為：11llfvhm012. 01)8 . 5068. 0(檢核：hfv2021/6/16344、計算改正后高差iiivhh改檢核：ABiHHh改以第1測段為

18、例，改正后的高差為：mvhh563. 1012. 0575. 1111測改5、計算高程改iiihHH1如：mhHHA939.66563. 1376.6511改檢核：mHHBB623.66(（已知）算）否則說明高程計算有誤。2021/6/1635二、閉合水準路線成果計算 1、計算閉合差： 2、檢核： 3、計算高差改正數： 閉合水準路線的計算與附合水準路線基本相同。測hfh允hhff ihillfvihinnfv 4、計算改正后高差： 5、計算各測點高程：iiivhh改改iiihHH12021/6/1636三、支水準路線成果計算11、計算閉合差：返往hhfh2、檢核：m021. 0396. 137

19、5. 1mmnfh48161212允，故精度符合要求。3、計算高差（取往、返測絕對值的平均值，其符號與往測相同）mhA386. 12)396. 1375. 1 (14、計算高程H1=186.785-1.386=185.399m(HA=186.785m)允hhff 返回AmhA357. 11（往）mhA396. 11（返）n = 16站站2021/6/1637 小地區控制測量一般采用小地區控制測量一般采用三四等水準三四等水準測量測量和和三角高程測量三角高程測量。一、三、四等水準測量一、三、四等水準測量 用于國家高程控制網加密、建立小地區首用于國家高程控制網加密、建立小地區首級高程控制。級高程控制

20、。布設形式：布設形式： 符合水準路線、結點網的形式；符合水準路線、結點網的形式； 閉合水準路線形式；水準支線。閉合水準路線形式；水準支線。2021/6/1638三、四等水準的主要技術要求三、四等水準的主要技術要求等等級級水準儀水準儀 型號型號視線視線長度長度m前后前后視距視距差差m m前后視前后視距累積距累積差差m視線離地視線離地面最低高面最低高度度m 基本分劃、基本分劃、輔助分劃輔助分劃（黑紅面）（黑紅面）讀數差讀數差mm 基本分劃、輔基本分劃、輔助分劃（黑紅助分劃（黑紅面）高差之差面）高差之差mm 等級等級水準儀水準儀 型號型號水準尺水準尺線路線路長度長度kmkm與已知與已知點聯測點聯測附

21、合成附合成 環線環線觀測次數觀測次數每千米高差每千米高差中誤差中誤差mm往返較差、附合或環線閉合差往返較差、附合或環線閉合差平地平地mm山地山地mm三三四四五五圖根圖根DS1DS3DS3DS10DS3因瓦因瓦雙面雙面雙面雙面單面單面單面單面5050161655往返各一往返各一次次往返各一次往返各一次往返各一次往返各一次往返各一往返各一次次往返各一往返各一次次往返各一次往返各一次往一次往一次往一次往一次往一次往一次往一次往一次6101520L12n6n4L20L30L40n12三三四四五五圖根圖根DS1DS3DS3DS10DS310075 10010010035大致相等大致相等6100.30.2

22、2.03.01.05.03.01.5L為往返測段、附合或環繞的水準路線長度（單位為為往返測段、附合或環繞的水準路線長度（單位為km）,n為測站數。為測站數。2021/6/1639 三四等水準測量的觀測和記錄方法三四等水準測量的觀測和記錄方法1）雙面尺法）雙面尺法后視黑面，讀取下、后視黑面，讀取下、上、中絲讀數，記入上、中絲讀數，記入（1 1）（）（2 2）（）（3 3）中；）中；前視黑面，前視黑面，讀取下、讀取下、上、中絲讀數，記入上、中絲讀數，記入（4）（）（5）（）（6）中；）中； 黑黑面面尺尺紅紅面面尺尺2021/6/16402 2）單面尺法）單面尺法 按變動儀器高法進行檢核。觀測順序為

23、按變動儀器高法進行檢核。觀測順序為“后后前前變動儀器高變動儀器高前前后后”，變高前按，變高前按三絲讀數，以后按中絲讀數。三絲讀數，以后按中絲讀數。前視紅面，讀取中絲讀數，記入（7）；后視紅面，讀取中絲讀數，記入（8）。2021/6/1641 測站計算和檢核測站計算和檢核1 1）雙面尺法計算和檢核）雙面尺法計算和檢核視距計算 前、后視距差：三等水準測量，不得超過3m，四等水準測量，不得超過5m。 前、后視距累積差：三等水準測量，不得超過6m，四等水準測量，不得超過10m。 2021/6/1642計算黑面、紅面的高差 三等水準測量，不得超過3mm，四等水準測量，不得超過5mm。式內0.100為單、

24、雙號兩根水準尺紅面零點注記之差，以米(m)為單位。 計算平均高差 同一水準尺紅、黑面中絲讀數的檢核 同一水準尺紅、黑面中絲讀數之差，應等于該尺紅、黑面的常數差K(4.687或4.787)， 三等水準測量，不得超過2mm，四等水準測量，不得超過3mm。2021/6/1643測測站站編編號號點號點號后后尺尺前前尺尺下絲下絲上絲上絲下絲下絲上絲上絲后視距后視距前視距前視距視距差視距差d(m) d(m)方向方向及尺及尺號號水準尺讀數水準尺讀數 （ m）黑面黑面紅面紅面K+黑黑-紅紅平均高平均高差差（m）備備注注K為尺為尺常數：常數：K5=4.787K6=4.687三、四等水準測量記錄（雙面尺法）三、四

25、等水準測量記錄（雙面尺法）（1）（4）（2）（5）（9）（10）（11）（12）后后前前后后-前前（3）（6）（8）（7）（15）（16）（14）（13）（17）（18）12BM.1-TP.1TP.1-TP.21.5360.94758.9+0.11.9541.37358.1-0.21.0300.44258.8+0.11.2760.69458.3-0.1后后5前前6后后-前前后后6前前5后后-前前1.2420.736+0.5066.0305.422+0.6081.6640.985+0.6796.3505.773+0.577-1+1-2+0.5070+1-1+2+0.67802021/6/1644

26、每頁校核：每頁校核： （9 9）=117.0=117.0 （10）=117.1=-0.1=-0.1=2=2站（站（1212） （3 3）+ +（8 8） =15.286=15.286 （6 6）+ +（7 7） = 12.916=+2.37=+2.37 （1515）+ +（1616） = +2.37 = +2.37 （1818）= +1.185= +1.185 2 2（18）= +2.37 總視距總視距（9 9）+ + （1010） = 234.1m = 234.1m2021/6/16452 2）單面尺法的計算校核）單面尺法的計算校核四等水準測量記錄、計算表（變更儀器高法）四等水準測量記錄、計

27、算表（變更儀器高法）測測站站編編號號1后后尺尺前前尺尺下絲下絲上絲上絲下絲下絲上絲上絲后視距后視距前視距前視距視距差視距差d(m)d(m)水準尺讀數水準尺讀數 （ m）后視后視前視前視高高 差差+ +- -平均高差平均高差備注備注（1）（4）（2）（5）（3）（6）（9）（10）（11）（12）（8）（7）（15）（14）（13）1.6811.6811.3071.3071.4941.4940.8490.8490.4730.4730.6610.6610.5410.5411.3721.37237.437.437.637.6-0.2-0.2-0.2-0.20.8310.8310.8330.833+0

28、.832+0.832（5 5）2021/6/1646一、水準儀的主要軸線及應滿足的條件 主要軸線：視準軸CC 水準管軸LL 儀器豎軸VV 圓水準器軸 幾何關系： 圓水準器軸/儀器豎軸 水準管軸/視準軸 十字絲橫絲 豎軸LL 水準儀的檢驗與校正水準儀的檢驗與校正2021/6/1647二、檢驗和校正1、圓水準器的檢驗和校正目的：使圓水準器軸/儀器豎軸檢驗： 用腳螺旋使圓水準器氣泡居中； 望遠鏡旋轉180度。 若氣泡仍居中，滿足要求； 若氣泡不居中，需進行校正。 校正： 用腳螺旋調氣泡偏離 值的一半； 用圓水準器的校正 螺旋再調一半。 2021/6/16482、十字絲橫絲的檢校和校正 目的：使十字絲橫絲 豎軸 檢驗： 精平儀器，十字絲橫絲左邊 對準墻上標志點p； 水平微動，p點在橫絲上移動， 說明十字絲橫絲位置正確； 否則需要校正。 校正： 松開十字絲的固定螺旋； 微微轉動十字絲環座， 至p點軌跡與橫絲重合； 擰緊十字絲的固定螺旋。P十字絲固定螺旋十字絲固定螺旋2021/6/16493、水準管軸的檢驗與校正 目的：使水準管軸/視準軸。 檢驗： 在平坦地面選相距80m左右A、B兩點，置水 準儀于中點C，用變動儀器高法（兩次高差之 差3mm）測定兩點之間 的高差h0=a1-b1； i角 視準軸與水準管軸之間的夾角； 前后視距相等可以消除。ABii