1、 水準測量的原理：是借助水準儀提供的水平視線，通過讀取豎立在兩點上的水準尺的讀數，來測定地面兩點之間的高差，然后根據其中一點的已知高程推算出未知點的高程。 所以，水準測量的實質就是測量高差水準測量的實質就是測量高差。 如圖所示，地面上有A和B兩點，設A點的高程HA為已知。在A，B兩點上各豎立一根水準尺，并在中間安置一臺水準儀，利用水準儀提供的水平視線，分別在A，B兩點的水準尺上讀取讀數a，b，那么，A，B兩點的高差hAB為hAB=a-b 前進方向為AB，A為后視點，B為前視點，a為后視讀數，b為前視讀數，則高差高差=后視讀數前視讀數后視讀數前視讀數Hi=HA+a=HB+b HB - HA=a

2、- b=hABHB=HA+hAB HB=HA+(a - b)HB=Hi - bHiHBHAhABba 未知點B的高程HB為：HB=HA+hAB 將hAB=a-b帶入后得：HB=HA+(a - b) 上式是直接利用高差計算高程的方法，稱為高差法高差法。 水準儀的水平視線高程為Hi=HA+a=HB+b 由此可得B點高程為HB=HA+(a - b)=Hi - b 上式是利用水準儀的水平視線來計算B點高程的，稱為視線高程法視線高程法。 當安置一次儀器需要測出多個前視點的高程時，應用視線高程法計算比較簡便。比如在園林場地平整測量中，就經常采用該方法。 水準儀按結構可分為：微傾水準儀、自動安平水準儀、激光

3、水準儀和數字水準儀。 水準儀按精度分為：DS05，DS1，DS3，DS10 D和S分別為“大地測量”和“水準儀”的漢語拼音的第一個字母；數字表示儀器的精度指標，即每千米往返測高差平均值的中誤差的毫米數。 園林測量中一般用DS3和DS10水準儀。 本節主要介紹用AL25A型自動安平水準儀配合水準尺進行水準測量。粗瞄器目鏡及目鏡對光螺旋十字絲分劃板調整螺釘護蓋物鏡物鏡對光螺旋水平微動螺旋水平度盤腳螺旋底板(一)照準裝置包括望遠鏡及控制裝置。1.物鏡2.物鏡對光螺旋3.目鏡4.目鏡對光螺旋5.粗瞄器6.水平微動螺旋7.十字絲分劃板8.分劃板調整螺釘護蓋望遠鏡：作用：瞄準目標、讀取讀數包括：1物鏡、2

4、目鏡、3調焦透鏡、4十字絲分劃板、5物鏡對光螺旋、6目鏡對光螺旋十字絲分劃板為一圓形平板玻璃，上面刻有相互垂直的細線，豎的細線稱為縱絲，中間水平長橫線稱為橫絲(也叫中絲)。縱絲用以精確瞄準目標，橫絲用來讀取水準尺上的讀數。視距絲用于視距測量。轉動目鏡對光螺旋可使十字絲清晰，轉動物鏡對光螺旋可使目標成像清晰。望遠鏡視準軸C-C：物鏡光心與十字絲交點的連線。觀測時的水平視線就是視準軸水平時的延長線。(二)整平裝置 整平裝置能使水準儀獲得水平視線。 1.水準器(1)圓水準器(2)反光鏡(反光棱鏡)(3)圓水準器調整螺釘（4）管水準器（5）微傾螺旋 2.基座(1)腳螺旋(3個)(2)底板(3)水平度盤

5、 3.自動安平補償器交叉彈性吊絲懸掛梯形棱鏡反光鏡及圓水準器水平度盤指標線(一)水準尺 水準尺一般用優質木材、鋁合金或玻璃鋼等伸縮性小、不易變形的材料制成。常用的水準尺有： 1.塔尺：一般由兩節或三節套接而成，全長有3m和5m兩種，尺的底部為零點。塔尺可以伸縮，便于攜帶。但是塔尺的尺面寬度越往上端越窄，野外風力大時較易彎曲，且接頭處容易損壞，影響了尺長及測量精度，一般用于等外水準測量。 2.板尺:通常是長度為3m的雙面尺，尺的一面稱為黑面尺，另一面稱為紅面尺。雙面尺應兩根配對使用。黑面尺的低端起始讀數都為0m，而紅面尺的起始數字，一根為4.687m，一根為4.787m。(二)尺墊 尺墊一般由鑄

6、鐵或鐵板制成，中間有一個突起的圓頂，下部有三個尖腳。 在水準測量時，將水準尺立于尺墊的圓頂上，可以防止水準尺下沉。 尺墊也可作為轉點的標志。 轉點：在水準測量中選定的臨時立尺點，起傳遞高程的作用，這些點稱為轉點。 DS3型水準儀的操作步驟：安置儀器，粗略整平，瞄準，精平與讀數安置儀器，粗略整平，瞄準，精平與讀數。 AL25A型自動安平水準儀的操作步驟：安置儀器，粗平，瞄準，讀數。 (一)安置儀器打開三腳架，旋松腳架伸縮螺旋，伸開支腳到適當長度，旋緊伸縮螺旋，目估架頭大致水平，穩定地架設到地面上。如果是松軟的土地，需要踩實三腳架的尖腳。從儀器箱中取出水準儀放于架頭上，適當旋緊中心連接螺旋，將儀器

7、與三腳架連接起來。 (二)粗略整平簡稱粗平，即旋轉腳螺旋使圓水準器氣泡居中，使儀器豎軸豎直。操作方法如下：(1)如果氣泡在中線的左側，用雙手按箭頭所指方向同時旋轉腳螺旋和，使氣泡向中間移動到圓水準器中線的位置。如果氣泡在中線的右側，則雙手的旋轉方向相反。(2)氣泡到達第二圖所示位置后，用左手按所指方向旋轉腳螺旋，使氣泡居中(進入圓水準器中間的小圓圈)。如果氣泡在第二圖中紅色虛線圓的位置，則左手旋轉的方向相反。圓水準器調整螺釘 要點：在粗平的過程中，氣泡移動的方向與左手大拇指轉動腳螺旋的方向一致。 用雙手操作兩個腳螺旋時，應同時向內或同時向外旋轉，這樣可加快氣泡的移動速度。 粗平后，應通過反光鏡

8、查看氣泡的位置，如不在中心，則需旋轉腳螺旋進行調整。(三)瞄準水準尺1.目鏡調焦。將望遠鏡轉向明亮處，轉動目鏡對光螺旋，使十字絲清晰。2.粗略瞄準。轉動望遠鏡，利用粗瞄器瞄準水準尺。3.物鏡調焦。轉動物鏡對光螺旋，使水準尺成像清晰。4.精確瞄準。轉動水平微動螺旋，使十字絲的縱絲(豎絲)貼近水準的邊緣或中央。5.消除視差。視差 當觀測者的眼睛在目鏡端上下微動時，十字絲與目標影像有相對移動的現象稱為視差。 產生的原因：目標的像與十字絲分劃板不重合。 消除的辦法：先把目鏡調焦螺旋調好，使十字絲清晰；然后反復調整物鏡對光螺旋。(四)精平與讀數 精平時，轉動微傾螺旋，使符合水準氣泡兩個半邊氣泡吻合在一起

9、。 讀數時，應讀取十字絲橫絲與水準尺相交處的讀數，并從下向上，從小到大讀取，直接讀米、分米、厘米，估讀到毫米。一、目的熟悉水準儀的構造，初步掌握水準儀的使用方法。二、內容熟悉DS3水準儀的構造，主要部件的名稱、作用及操作方法。練習水準儀的安置、粗平、瞄準和讀數及高差計算的方法。三、儀器及工具DS水準儀1臺，水準尺1支，記錄表格及筆。四、方法提示安置儀器后，對照實物說明各部件的名稱、作用及使用方法。按照操作步驟進行，安置、粗平、瞄準、精平、讀數。選擇A、B兩點，讀取后視及前視讀數，記錄讀數并計算高差。1.搬動儀器安置于另一位置，A、B兩點位置不變，反復練習。五、注意事項水準尺要保持豎直，尺面要對

10、正儀器。要消除視差，讀取橫絲讀數，不要誤讀上絲或下絲。六、上交資料1.每人上交一份實訓報告。hAB=a-b為科學研究、工程建設及測繪地形圖的需要，我國已在全國范圍內建立了統一的高程控制點，組成了高程控制網，并分成一、二、三、四共4個等級。以精度來說，一等最高，四等最低，低一級受高一級控制。由于這些高程控制點的高程都是用水準測量的方法測定的，所以高程控制點也稱為水準點，以BM表示。為進一步滿足園林工程勘測設計與施工和滿足小范圍地形測量的需要，以國家水準測量的三、四等水準點為起始點，再實施的水準測量稱為普通水準測量，也稱為等外水準測量。一、一個測站的水準測量工作(一)測站水準測量工作在水準測量中，

11、把安置水準儀的位置稱為測站。1.安置儀器。盡量將儀器安置在兩點中間，到兩點距離大致相等。2.粗略整平。3.瞄準水準尺。4.讀數與記錄。5.高差與高程計算。【例2-1】假設HA=178.572m，觀測得a=1.860m，b=1.413m，求B點的高程HB。解： hAB=a-b=1.860-1.413=0.447m HB=HA+hAB=178.572+0.447=179.019m(二)測站校核的方法對每一站觀測的數據進行校核，稱為測站校核。測站校核的常用方法有雙儀高法和雙面尺法。1.雙儀高法。在同一測站上，用不同的儀器高度兩次測定高差，兩次儀器高度差大于10cm。當兩次所測得的高差之差不超出8mm

12、時，符合精度要求，取兩次高差的平均值作為該測站高差的結果，若超限則應重測。2.雙面尺法。在同一測站上儀器高度不變，分別用水準尺的黑、紅面各自測出兩點之間的高差。若黑、紅面算得的高差之差不超出8mm，則取兩次高差的平均值作為該測站的觀測結果，否則應重測。二、復合水準測量在水準測量工作中，由于地面兩點間距離較遠或高差較大，安置一次儀器無法測出其高差，必須分段連續施測若干測站，把各站測得的高差累加取其代數和，才能得出兩點間的高差，最后再由已知點高程推算出待測點的高程，這種水準測量方法稱為復合水準測量。轉點：在水準測量中選定的臨時立尺點，起傳遞高程的作用，這些點稱為轉點，用TP表示。假設共安置了n次儀

13、器，每安置一次儀器可測得一個高差hi，那么h1 = a1 b1h2 = a2 b2=hn = an bnh1+h2+hn=(a1+a2+an)(b1+b2+bn)hAB = h = a b【例2-2】下圖是某一測段復合水準測量的觀測實例示意圖。設A點高程HA=48.268，求B點高程HB。將A點高程和圖中數據填入計算表中。49.73149.26949.5990.554h=+0.909ma- b=+0.909mH終-H始=+0.909m0.5541.463b=6.982a=7.89149.1771.4230.8691.5470.1321.6791.3640.3301.6941.4120.3731

14、.78548.8961.23648.2680.6281.864檢核計算BMB44332211高程已知BMA+前視后視備注高程/m高差/m水準尺讀數/m點號測站普通水準測量手簿路線名稱：BMA-BMB 儀器型號：DS3 日期：年月月 天氣：晴觀測者： 記錄者： 檢核計算者： 計算無誤 測站校核只能校核一個測站多測得的高差是否符合精度要求，對于一條水準路線來說，還不能證明它的總精度符合要求。隨著測站數的增加和誤差的積累，可能會使整體誤差超限。因此還必須對整個水準路線的成果進行校核。 水準測量誤差的容許范圍(即精度要求)以fh容表示，如果測量的誤差小于容許誤差，則精度符合要求，否則需要查明原因，重新

15、觀測。 對于普通水準測量： f fh容容=40 mm (一般使用于平地觀測) f fh容容=12 mm (一般使用于山地觀測)其中L為水準路線長度的公里數，n為測站數。Ln 1.附合水準路線：從已知的高程點出發，沿待測高程點進行水準測量，最后連測到(附合到)另一已知高程點上，這種路線稱為附合水準路線。 2.閉合水準路線：從已知水準點A出發，沿著環形路線測定待測點高程，最后又回到起始水準點A上，這種路線稱為閉合水準路線。 3.支水準路線：由已知水準點A開始，沿路線測定待測點的高程后，既沒有回到起始水準點，也沒有附合到其他已知水準點上，這種路線稱為支水準路線。1.計算高差閉合差如果觀測過程中沒有誤

16、差：h理=H終-H始由于測量誤差的存在，實測的高差總和h測不等于理論值h理，其差值稱為高差閉合差fh。fh= h測h理=h測(H終-H始)若高差閉合差在容許范圍內，即| fh | fh容 |，就可以進行閉合差的調整，然后計算高程。2.高差閉合差的調整和高程計算在同一條水準路線上，可認為觀測條件基本相同，各測站所產生的誤差是相等的，因此在調整閉合差時，應將閉合差以相反的符號，按與測站數或距離成正比分配到各測段的高差中，以Vhi表示各測段高差的改正數，則Vhi = 或Vhi =將各測段的高差加上改正數(保留三位小數)，得到改正后的高差，然后按改正后的和起點已知高程，即可推算出待測點的高程。ihnn

17、fihDDf【例2-3】下圖為附合水準路線，BMA，BMB為兩個已知水準點，高程分別為HA=53.837m，HB=59.216m，各測段所測高差和距離均注于圖上，求1，2，3點的高程。解：將圖中的觀測數據填入表中，然后進行計算。59.19757.705+5.379-1.492+1.511-0.106-0.025-0.032+5.485-1.467+1.5438.21.92.5-0.027-2.443+7.830-0.022+7.8521.751.367-2.4702.1附合水準路線成果整理計算表59.216BMB23 fh=h測-(H終-H始)=5.485m-5.379m=+0.106m fh

18、容=40L mm=408.2 mm=115mm=0.115m 因|fh|fh容|，故符合精度要求。輔助計算1高程已知高程已知53.837BMA備注高程/m改正后高差改正數觀測高差測站距離/km點號閉合水準路線高差的總和理論上應等于0，即h理=0。高差閉合差為 fh= h測h理=h測在閉合水準路線中，高差閉合差容許值的計算、閉合差的調整、待測點高程的計算和方法，與附合水準路線相同?！纠?-4】右圖為閉合水準路線，BMA是已知水準點，其高程為HA=60.382m，求1，2，3點的高程。解：將圖中數據填入計算表內，然后進行計算。59.36157.7440-4.617+5.638+0.040+0.01

19、1+0.007-0.040-4.628+5.63122647+0.013+5.480-6.514+0.009-6.523565.875+5.493閉合水準路線成果整理計算表60.382BMA23 fh=h測=-0.040m fh容=12n mm=0.01222 m=0.056m 因|fh|fh容|，故符合精度要求。輔助計算1高程已知高程已知60.382BMA備注高程/m改正后高差改正數觀測高差測站數距離點號為了對支水準路線進行校核，必須對各段高差進行往測與返測。理論上，往測高差綜合h往與返測高差h返，應當絕對值相等符號相反，即|h往|=|h返|如果往、返測高差的代數和不為0，便產生了高差閉合差

20、，即 fh = |h往|h返|。當| fh | fh容 |時，則分段取往返測高差絕對值的平均值，符號以往測高差為準，以此作為該測段改正后的高差，再推算各待測點高程。【例2-5】下圖為一條支水準路線，已知HA=149.869m，求1，2，3點的高程。支水準路線成果整理計算表一、水準測量的誤差水準測量的誤差主要來源于儀器結構的不完善，觀測者感覺器官的鑒別能力有限，以及外界自然條件的影響等方面。(一)儀器誤差1.儀器校正后的殘余誤差水準儀在出廠前雖然經過嚴格的檢驗和校正，然仍然存在著殘余誤差，如視準軸與水平方向可能會殘留一個微小的傾角。因此在觀測時，盡可能使前、后視距離相等，就可減少或消除該項誤差。

21、2.水準尺的誤差水準尺刻劃不準確、彎曲變形、尺底磨損或使用過程中粘上較厚的泥土等，都會給讀數帶來誤差。因此，應對水準尺進行檢驗，質量差的尺子不能用于測量。(二)觀測誤差1.整平誤差水準器氣泡的居中與否完全憑肉眼觀察。2.讀數誤差水準尺的毫米數是目估讀取的，人眼的分辨力有限。此項誤差與望遠鏡的放大倍數和距離長度有關。3.視差的影響存在視差時，眼睛與目鏡的相對位置不同，讀數也不同，從而產生讀數誤差，因此讀數前必須消除視差。4.水準尺傾斜的影響水準測量中，水準尺前后左右傾斜時的讀數總是大于尺子豎直時的正確讀數，且視線高程越高，產生的讀數誤差也越大。(三)外界條件的影響所帶來的誤差1.儀器、水準尺下沉

22、的影響儀器安置在土質松軟的地面上時，會發生緩慢下沉，致使在一個測站內，儀器水平視線高程慢慢變小，使前視讀數變小。因此測量時應選擇堅實的地面，并縮短觀測時間。儀器由一站讀完前視讀數到下一站讀取后視讀數之前，如果水準尺發生下沉，則下一站的后視讀數會增大。因此要使用尺墊或選擇堅實地面立尺，或采用往返測兩次高差絕對值的平均值作為觀測值。2.地球曲率及大氣折光的影響大地水準面為一曲面，只有當水準儀的視線與之平行時，才能測出兩點間的真正高差，而水準儀的視線是水平的，因此地球曲率對讀數有影響。靠近地面的空氣由于存在溫度差，空氣密度不同，當光線通過密度不同的空氣時，光線會發生折射。減少誤差的方法：一是觀測時前、后視距離要相等，二是視線要高出地面0.3m以上。3.溫度的影響溫度的變化不僅引起大氣折光的變化，而且當烈日照射水準管時，由于受熱不勻，氣泡會向溫度高的方向移動。因此在進行測量時要撐傘遮住儀器，以免陽光直射。二、水準測量中的注意事項水準測量工作連續性強，稍有疏忽就容易出錯，只要有一個環節出現問題，就可能造成結果的錯誤，無論是觀測者，立尺者還是記錄者，都必須十分認真、密切配合，以保證觀測質量。1.水準儀整平后，手不要按在腳架上。每次讀數前后都要檢查水準器氣泡是否居中。2.在待測點和已知高程點上不能放置尺墊；未讀后視讀數之前，不得碰動后視尺