第二章水準測量§2-1高程測量概述1一、高程原點我國采用黃海平均海水面作為全國高程系統(tǒng)的基準面，在青島設(shè)立驗潮站和“青島水準原點”,其高程為72.2604m這個高程基準面和水準原點稱為：

“1985國家高程基準”第二章水準測量§2-1高程測量概述1一、高程原點青島觀象山水準原點2青島觀象山水準原點23二、高程測量的方法

水準測量—用水準儀進行高差測量,是高程測量的主要方法。

三角高程測量－用經(jīng)緯儀、測距儀或全站儀測定兩點間的高差。

GNSS高程測量－用GNSS接收機，收取衛(wèi)星信號，測定點的高程。3二、高程測量的方法三角高程測量－用經(jīng)緯儀、測距儀或三、地面點的高程高程（絕對高程、海拔）-地面點到大地水準面的鉛垂距離假定高程（相對高程）-地面點到假定水準面的鉛垂距離4高差

-

兩點間的高程之差(無論絕對高程或相對高程)三、地面點的高程高程（絕對高程、海拔）-地面點到大地水準面5四、水準測量的等級

分一、二、三、四等（按精度要求或控制范圍）一等水準測量:

作為國家的高程控制,建立統(tǒng)一的高程基準,科學(xué)研究(地殼形變、地面沉降、精密測量）二等水準測量:

作為大城市的高程控制；地面沉降；精密工程測量三、四等水準測量:

作為小地區(qū)高程控制；普通工程測量；地形測量5四、水準測量的等級一等水準測量:二等水準測量:三、四等§2-2水準測量原理測量A、B

兩點間的高差h，在A、B

上豎立水準尺，用水準儀構(gòu)成一條水平視線，該視線在兩尺上取得讀數(shù)a

和b

。則A與B

的高程之差：hAB

=

a

–

b（高差

h

有正有負）如已知A點高程為HA

，則B點的高程：

HB=

HA+

hAB6§2-2水準測量原理測量A、B兩點間的高7水準測量原理當Da=Db時，水準儀至兩支水準尺等距

中間法水準測量（消除水準面曲率影響）7水準測量原理當Da=Db時，水準儀至兩支水準尺等距（消除877在山坡地段進行水準測量877在山坡地段進行水準測量779連續(xù)水準測量（連續(xù)安置水準儀的測量方法）

兩點間距離較長或高差較大時，在兩點間設(shè)若干個轉(zhuǎn)點，分段測量高差，取各分段高差的總和。hAB

=

h1

+

h2

+

….

+

hn

=

(a1-b1)+(a2-b2)+….+(an-bn)

=

a

-

b①②③④⑤h1h2h3h4h5hAB779連續(xù)水準測量（連續(xù)安置水準儀的測量方法）hAB=一.水準測量的儀器與工具10§2-3水準尺和水準儀一、水準尺和尺墊單面尺－水準尺僅一面有分劃雙面尺－(黑面,紅面，尺常數(shù)

4.687m或4.787m）用于三等以下水準測量。

塔尺－可伸縮，伸足為3米、

5米，用于一般工程測量。

尺墊－在轉(zhuǎn)點上立尺用。一.水準測量的儀器與工具10§2-3水準尺和水準儀一、水準

尺墊

—

轉(zhuǎn)點處立水準尺，用生鐵鑄成中間突起的三角形基座，防止立尺沉降，引起高程變動。1177尺墊—轉(zhuǎn)點處立水準尺，用生鐵鑄成中間突起的三角2.水準儀12二、水準儀水準儀等級(精度系列)：

S05S1S3S10

型號下標：毫米數(shù)，表示

1公里往、返測量的高差平均值的中誤差。水準儀構(gòu)造(主要部分)：望遠鏡水準器支架基座S3水準儀外型2.水準儀12二、水準儀水準儀構(gòu)造(主要部分)：S3水準儀

S3水準儀－

主要用于地形測量和普通工程測量

13望遠鏡望遠鏡水準管支架支架基座基座圓水準S3水準儀－13望遠鏡望遠鏡水準管支架支架基座基座圓水水準管的校正螺絲像片14目鏡調(diào)焦環(huán)缺口和準星物鏡調(diào)焦螺旋水平方向微動螺旋圓水準器水準管校正螺絲微傾螺旋腳螺旋氣泡符合觀察鏡水準管的校正螺絲像片14目鏡調(diào)焦環(huán)缺口和準星物鏡調(diào)焦螺旋水平S3水準儀屬于微傾式水準儀

按圓水準器初步置平儀器→旋轉(zhuǎn)微傾螺旋→管水準器氣泡居中→視線水平15微傾置平系統(tǒng)：微傾螺旋管水準器符合棱鏡水準氣泡觀察鏡圓水準器微傾螺旋管水準器符合棱鏡氣泡觀察鏡S3水準儀屬于微傾式水準儀15微傾置平系統(tǒng)：圓水準器微傾螺旋1677水準管及符合棱鏡結(jié)構(gòu)圖符合棱鏡水準管水準氣泡觀察鏡圓水準器微傾螺旋1677水準管及符合棱鏡結(jié)構(gòu)圖符合棱鏡水準管水準氣泡觀察鏡圓符合棱鏡系統(tǒng)使水準氣泡兩端成象在一起，便于觀察。若直接用肉眼觀察則因為玻璃有厚度，斜視時會產(chǎn)生視差，并要同時觀察氣泡的兩端才能判斷氣泡是否居中。用符合棱鏡系統(tǒng)觀察，可以避免上述缺點。判斷“氣泡居中”的精度約可提高一倍。17符合棱鏡的設(shè)置符合棱鏡的觀察窗口氣泡居中氣泡未居中符合棱鏡系統(tǒng)使水準氣泡兩端成象在一起，便于觀察。17符合棱鏡三、水準儀的使用安置水準儀,用連接螺旋把儀器固定在三腳架上。（一）粗平根據(jù)圓水準器氣泡，用腳螺旋粗略置平儀器；（二）瞄準將望遠鏡對準水準尺，進行目鏡和物鏡調(diào)焦，使十字絲和尺像清晰；（三）精平旋轉(zhuǎn)微傾螺旋，使水準管氣泡嚴格居中；（四）讀數(shù)按十字絲的中橫絲在水準尺上讀數(shù)。18三、水準儀的使用安置水準儀,用連接螺旋把儀器固定在三腳架上。水準尺讀數(shù)方法：

用十字絲的橫絲在水準尺上讀數(shù)：

米,分米,厘米,毫米每次讀四位數(shù),首位米數(shù)是“0”也必須讀數(shù)和記錄，例如：

0875表示是0.875米，或875毫米。19尺上讀數(shù)1575水準尺讀數(shù)方法：19尺上讀數(shù)1575水準管的校正螺絲像片20圓水準器腳螺旋（一）粗平用連接螺旋把儀器固定在三腳架上，固定兩個架腿，動第三個架腿，使三腳架架頭大致水平；轉(zhuǎn)動腳螺旋，使圓水準器的氣泡居中。水準管的校正螺絲像片20圓水準器腳螺旋（一）粗平用連接螺旋把21根據(jù)圓水準器用腳螺旋整平儀器（左手拇指法則）123321相對轉(zhuǎn)動腳螺旋1、2使氣泡向右移動轉(zhuǎn)動腳螺旋3使氣泡向前移動21根據(jù)圓水準器用腳螺旋整平儀器（左手拇指法則）123321（二）瞄準物鏡的作用：使目標成象。22目鏡的作用：使十字絲和目標象放大。十字絲固定。為了使儀器適用于不同視力的人旋轉(zhuǎn)目鏡可以使其前后移動,稱為目鏡調(diào)焦。轉(zhuǎn)動物鏡調(diào)焦螺旋，使遠近不同的目標都能成象于十字絲平面上，稱為物鏡調(diào)焦。視差：如果目標象沒有落在十字絲面上，則當觀測員的眼睛上下左右移動時，會感到目標象與十字絲之間有相對移動。這種現(xiàn)象稱為視差，視差影響瞄準的精度。重新進行目鏡調(diào)焦和物鏡調(diào)焦，使其都十分清晰，可以消除視差。（二）瞄準物鏡的作用：使目標成象。22目鏡的作用：使十字絲和視差23視差現(xiàn)象：眼睛在目鏡前上下左右微動時，十字絲與目標的像也有相對移動。視差產(chǎn)生原因：望遠鏡內(nèi)目標像與十字絲分劃板未重合。消除視差的步驟：目鏡調(diào)焦，使十字絲最清晰；物鏡調(diào)焦，使目標像最清晰，可以消除視差。十字絲與目標像重合十字絲與目標像未重合視差23視差現(xiàn)象：眼睛在目鏡前上下左右微動時，消除視差的步驟符合棱鏡系統(tǒng)把水準氣泡兩端成象在一起便于觀察。24（三）精平（用微傾螺旋使水準管氣泡符合）氣泡居中氣泡未居中微傾螺旋轉(zhuǎn)動方向用符合棱鏡系統(tǒng)觀察,能精確判斷“氣泡居中”。符合棱鏡系統(tǒng)24（三）精平（用微傾螺旋使水準管氣泡符合）氣泡

（用區(qū)格式水準尺）25（四）讀數(shù)水準尺的分劃不是線劃式而是區(qū)格式(1cm為一區(qū)格)。區(qū)格的邊緣是分劃的位置，區(qū)格內(nèi)的毫米數(shù)用“估讀”方法。水準尺讀數(shù)：1.575（1575）（用區(qū)格式水準尺）25（四）讀數(shù)水準尺的分劃不是線瞄準與讀數(shù)26

bc對水準尺的瞄準與讀數(shù)縱絲瞄準尺子中線（望遠鏡正像）

a讀數(shù)0747讀數(shù)

6254讀數(shù)1535瞄準與讀數(shù)26bc對水準尺的瞄準與讀數(shù)a讀數(shù)0747讀正像望遠鏡，在水準尺上“從下往上”讀；倒像望遠鏡，“從上往下”讀。米(m)位與分米(dm)位直讀標尺上的數(shù)字，厘米位(cm)為數(shù)格子而得，毫米(mm)位為估讀。

水準尺讀數(shù)精度關(guān)鍵在估讀的毫米位！

27倒像望遠鏡對雙面尺讀數(shù)雙面尺紅黑面讀數(shù)差為6295

-1608

=

4687，稱為“尺常數(shù)”正像望遠鏡，在水準尺上“從下往上”讀；27倒像望遠鏡28倒像望遠鏡在區(qū)格式水準尺上的各種讀數(shù)：28倒像望遠鏡在區(qū)格式水準尺上的各種讀數(shù)：29四、自動安平水準儀（一）自動安平水準儀的特點1.沒有水準管和微傾螺旋，望遠鏡和支架連成一體；2.測量時，只需根據(jù)圓水準器粗平儀器，視線的精平由補償器完成。3.操作方便，有利于觀測得的速度和精度。29四、自動安平水準儀（一）自動安平水準儀的特點1.沒有水準DSZ2自動安平水準儀30目鏡目鏡物鏡測微螺旋物鏡調(diào)焦螺旋水平方向微動螺旋測微平行玻璃板物鏡調(diào)焦螺旋圓水準器DSZ2水準儀DSZ2加裝測微器DSZ2自動安平水準儀30目鏡目鏡物鏡測微螺旋物鏡調(diào)焦螺旋水31（二）自動安平水準儀基本原理（利用重力的補償器使視線精平）補償條件：視準軸水平視準軸傾斜使水平視線經(jīng)補償器仍到達十字絲中心水平視線31（二）自動安平水準儀基本原理補償條件：視準軸水平視準軸傾ZeissReni002A精密自動安平水準儀32物鏡物鏡調(diào)焦螺旋測微螺旋操作按鈕圓水準器觀察鏡水平方向微動螺旋腳螺旋目鏡調(diào)焦螺旋ZeissReni002A精密自動安平水準儀32物鏡物

002A自動安平水準儀內(nèi)部結(jié)構(gòu)

（光學(xué)部件的光路和補償器）7733目鏡物鏡

重力補償器圓水準器測微系統(tǒng)反射鏡電池002A自動安平水準儀內(nèi)部結(jié)構(gòu)

（光學(xué)部件的光路和補34用自動安平水準儀沿山區(qū)道路進行精密水準測量34用自動安平水準儀沿山區(qū)道路進行精密水準測量§2-4水準測量的方法及成果處理一、水準點和水準路線（一）水準點永久性水準點埋設(shè)要求：地基穩(wěn)固地點隱蔽能長期保存便于觀測35代表高程的球面標志§2-4水準測量的方法及成果處理一、水準點和水準路線35代（二）水準路線1.支水準路線2.閉合水準路線3.附合水準路線36高程已知點和待定點的各種布置形式:（二）水準路線1.支水準路線36高程已知點和待定點的二、水準測量方法（一）兩次儀器高法(安置兩次儀器，高差>

10cm)已知HA，求HB，兩次測得高差：37a1ba2b2h1

=

a1

-

b1

h2

=

a2

-

b2h1-

h2

=

f

≤±5mm1容許高差之差：兩次高差取平均ABh二、水準測量方法（一）兩次儀器高法(安置兩次儀器，高差>兩次儀器高操作方法每站觀測兩次高差，以檢核觀測數(shù)據(jù)的正確性,兩次不同儀器高度的水平視線,對后視和前視水準尺讀數(shù)(改變儀器高度應(yīng)在10cm以上)兩次高差之差應(yīng)小于5mm,否則應(yīng)重測；觀測成果合格，則取兩次高差之平均數(shù)。觀測步驟（順序）：后視前視(改變儀器高）前視后視上述觀測順序簡稱為“后—前—前—后”38兩次儀器高操作方法3839測站點號水準尺讀數(shù)高差平距高差改正后高差高程后視前視1BM.A113413.4281011TP11677-0.5431554-0.543-0.5432TP114441624TP21324+0.1201508+0.116+0.118表2-2水準測量記錄(兩次儀器高法)①②③④⑤⑥⑦一站的操作程序:后視讀數(shù)前視讀數(shù)計算第一次高差計算第二次高差計算平均高差前視讀數(shù)后視讀數(shù)39測站點號水準尺讀數(shù)高差平距高差改正后高程后視前視1二、水準測量方法（二）雙面尺法用黑紅雙面水準尺，在尺子兩面讀數(shù)。

已知HA,求HB40a1b1a2b2h1=

a1-

b1h2=

a2-

b2h1-

h2

=

f

≤±5mmABh二、水準測量方法（二）雙面尺法40a1b1a2b2h1=a414142四等水準測量42四等水準測量雙面尺法操作方法讀取每一支水準尺的黑面和紅面分劃讀數(shù)，前、后視尺的黑面讀數(shù)計算出黑面高差；前、后視尺的紅面讀數(shù)計算出紅面高差，兩次高差之差應(yīng)小于±5mm；同一尺的紅黑面讀數(shù)之差應(yīng)小于尺常數(shù)±3mm；否則，該測站讀數(shù)應(yīng)重測。觀測成果合格，則取紅、黑面高差的平均數(shù)。43觀測步驟（順序）：①瞄準后視點水準尺黑面分劃→精平→讀數(shù)；②瞄準前視點水準尺黑面分劃→精平→讀數(shù)；③瞄準前視點水準尺紅面分劃→精平→讀數(shù)。④瞄準后視點水準尺紅面分劃→精平→讀數(shù)；上述觀測順序簡稱為：“后—前—前—后”雙面尺法操作方法43觀測步驟（順序）：44雙面尺法計算如下：（1）視距部分后視距離：（15）＝（1）－（2）前視距離：（16）＝（4）－（5）視線長度：（15）＜100m;

：（16）＜100m;前、后視距差：（17）＝（15）－（16）＜＝5.0m視距累積差：（18）＝本站（17）+前站（18）＜＝10.0m（2）高差部分前尺紅黑面讀數(shù)差：（9）＝（6）+K－（7）＜＝3.0mm后尺紅黑面讀數(shù)差：（10）＝（3）+K－（8）＜＝3.0mm兩尺黑面高差：（11）＝（3）－（6）兩尺紅面高差：（12）＝（8）－（7）黑面高差與紅面高差之差：(13)=(11)-(12)+/-100=(10)-(9)<=5.0mm高差中數(shù)：(14)=((11)+(12)+/-100)/244雙面尺法計算如下：（1）視距部分45式中常數(shù)100是兩水準尺紅面零點讀數(shù)之差，即4.687和4.787之差。作業(yè)時，對每一個測站，心謗腹非遵循全部計算完畢并確認符合限差要求之后，才能移動后尺尺墊并遷站，否則可能會造成全測段的重測。45式中常數(shù)100是兩水準尺紅面零點讀數(shù)之差，即4.687和46464747三、水準測量成果整理（一）高差閉合差計算0（閉合水準線路）HB–HA=

H終－H始（附合水準線路）無（支水準）支水準路線無閉合差，所以應(yīng)采用往、返觀測計算閉合差：48三、水準測量成果整理（一）高差閉合差計算0（閉合水準線路）H49A123B+2.331m1.6km+2.813m2.1km-2.244m1.7km+1.430m2.0kmHA=45.286mHB=49.579m高差閉合差計算數(shù)例:（圖2-25）高差閉合差的允許值：（L以公里為單位）49A123B+2.331m1.6km+2.813m2.1k50（二）高差閉合差的分配按水準路線測段長度為比例分配高差閉合差(改正每測段的高差觀測值)：每公里改正值(L為路線總長)測段改正值（l

i為測段長(km))50（二）高差閉合差的分配每公里改正值測段改正值（li51水準測量成果整理數(shù)例：點號距離

（km）

測得高差

（m）

改正值

（m）

改正后高差（m）

高程

（m）

BM.A

45.286

1.6

+2.331

－0.008

+2.323

BM.1

47.609

2.1

+2.813

－0.011

＋2.802

BM.2

50.411

1.7

－2.244

－0.008

－2.252

BM.3

48.159

2.0

+1.430

－0.010

+1.420

BM.BΣ

49.579

7.4

+4.330

-0.037

+4.293

表2-451水準測量成果整理數(shù)例：點號距離（km）測得§2-5水準儀的檢驗和校正水準儀的軸線：

望遠鏡視準軸水準管軸縱軸圓水準軸52一、水準儀的軸線及其應(yīng)滿足的條件：§2-5水準儀的檢驗和校正水準儀的軸線：52一、水準儀的水準儀軸線的定義:

視準軸：十字絲中心與物鏡光心的連線CC1

水準管軸：經(jīng)過水準管零點的切線L

L1

縱軸:儀器旋轉(zhuǎn)軸

V

V1

圓水準軸:經(jīng)過圓水準管球面中心的法線L'

L‘17753水準儀軸線的定義:視準軸：十字絲中心與物鏡光心的連線CC1

水準儀軸線應(yīng)滿足的條件:（1）圓水準器軸平行于儀器縱軸：

L′L′1∥

V

V1（2）十字絲的橫絲垂直于縱軸（3）水準管軸平行于視準軸：

L

L1

∥

C

C177541水準儀軸線應(yīng)滿足的條件:77541二、水準儀檢驗和校正（一）圓水準器的檢驗與校正1.圓水準器檢驗：（如何發(fā)現(xiàn)誤差？）（a）將圓水準器氣泡居中；（b）將儀器繞縱軸旋轉(zhuǎn)180度。如果氣泡仍然居中，則圓水準器軸平行儀器縱軸。否則，圓水準器軸不平行儀器縱軸。5577二、水準儀檢驗和校正（一）圓水準器的檢驗與校正5577

2.圓水準器校正

先略松固定螺絲，然后

轉(zhuǎn)動校正螺絲，使氣泡返回移動量的一半。（氣泡移動量一半代表縱軸的傾斜度。）

重復(fù)上述檢驗和校正一二次，使誤差盡可能小，

最后轉(zhuǎn)緊固定螺絲。7756圓水準器校正螺絲(4)圓水準器固定螺絲(3)2.圓水準器校正7756圓水準器校正螺絲(4)圓水準器固（二）十字絲的檢驗和校正

1.檢驗用圓水準器使縱軸垂直后，用十字絲的橫絲照準某一清晰目標P。用微動螺旋左右轉(zhuǎn)動望遠鏡,如果十字絲的橫絲一直不離開目標，則橫絲水平。否則需要校正。

2.校正松開十字絲環(huán)的固定螺絲，轉(zhuǎn)動十字絲環(huán)，使橫絲水平，轉(zhuǎn)緊固定螺絲。7757（二）十字絲的檢驗和校正1.檢驗7757水準管的校正螺絲像片5877需要校正十字絲時，逆時針轉(zhuǎn)動而卸下望遠鏡目鏡罩，即可看到十字絲校正螺絲。十字絲的校正水準管的校正螺絲像片5877需要校正十字絲時，逆時針轉(zhuǎn)動而卸（三）水準管軸平行于視準軸的檢驗和校正檢驗：在相距60～80m的A、B兩點上豎立水準尺，水準儀架于中點C，兩次測量兩點的高差作為標準值h1，把儀器移至一個端點B，再測量兩端點的高差h2

。

5977（三）水準管軸平行于視準軸的檢驗和校正檢驗：在相距60～80水準管軸不平行視準軸的校正如果h2＝h表明水準管軸不平行視準軸，引起遠尺讀數(shù)h2

有誤差。而近尺上的讀數(shù)受視準軸誤差的影響很小，因此h1是正確的。校正方法有二：6077這時水準管軸隨著傾斜，用水準管的上下校正螺絲(圖中4,5)使氣泡重新居中。11.校正水準管(方法一)轉(zhuǎn)動微傾螺旋，使望遠鏡中橫絲對準遠尺的正確讀數(shù)：2.校正十字絲(方法二)撥動十字絲上下校正螺絲使橫絲對準正確讀數(shù)。水準管軸不平行視準軸的校正如果h2＝h表明水準管軸水準管的校正螺絲像片6177用校正針撥動上下一對水準管的校正螺絲校正水準管

(方法一)水準管的校正端水準管的校正螺絲像片6177用校正針撥動校正水準管水準管的校77622134十字絲下校正螺絲十字絲上校正螺絲校正十字絲(方法二)②調(diào)整十字絲環(huán)上、下校正螺絲，使橫絲對準讀數(shù)a2′,使CC水平,從而使LL//CC。①保持水準管氣泡居中,即LL水平；卸下望遠鏡目鏡罩；十字絲環(huán)77622134十字絲下十字絲上校正十字絲(方法二)②水準儀的軸系誤差影響主要是準管軸與視準軸不平行(i角誤差)

LL

∥

CC

觀測時盡量使前后視距相等，以抵消軸系誤差。§2-7水準測量的誤差分析水準測量測量誤差主要有四種：①儀器軸系誤差影響②儀器置平誤差影響③水準儀下沉影響④水準尺傾斜和下沉影響63水準儀的軸系誤差影響§2-7水準測量的誤差分析水準測量水準儀置平誤差的影響

設(shè)水準管分劃值τ＝20″／2mm，水準氣泡偏離居中0.5格,則100m的視距引起讀數(shù)誤差：

100×0.5×20/206265＝0.005m＝±5mm

64必須精平儀器，使水準管氣泡嚴格居中。對于自動安平水準儀，必須注意補償器的自由懸掛。水準儀置平誤差的影響設(shè)水準管分劃值τ＝20″／

水準尺傾斜和下沉影響

水準尺必須豎直，水準尺在視線方向傾斜，觀測者不會發(fā)覺。視線越高，影響越大。當觀測者瞄準水準尺時，尺上的圓水準器氣泡必須居中。

水準尺下沉，使尺上讀數(shù)增大，產(chǎn)生讀數(shù)誤差。水準測量的轉(zhuǎn)點需用尺墊，尺墊必須踩實，才能避免沉降。65水準尺傾斜和下沉影響65外界環(huán)境對水準測量的影響1.日光和風(fēng)力的影響日光照射到水準儀時，使儀器部件受熱不勻，產(chǎn)生不規(guī)則膨脹，破壞儀器軸線的正常關(guān)系，使置平、讀數(shù)產(chǎn)生誤差。因此，必須撐傘防曬。2.大氣折光的影響日光照射地面，使近地空氣升溫產(chǎn)生對流，視線通過時產(chǎn)生折射，使望遠鏡中成像不穩(wěn)定。成像晃動時，應(yīng)停止觀測；視線必須高出地面0.2m以上66外界環(huán)境對水準測量的影響1.日光和風(fēng)力的影響66776777677768單進雙不進7768單進雙不進77697769第二章水準測量§2-1高程測量概述70一、高程原點我國采用黃海平均海水面作為全國高程系統(tǒng)的基準面，在青島設(shè)立驗潮站和“青島水準原點”,其高程為72.2604m這個高程基準面和水準原點稱為：

“1985國家高程基準”第二章水準測量§2-1高程測量概述1一、高程原點青島觀象山水準原點71青島觀象山水準原點272二、高程測量的方法

水準測量—用水準儀進行高差測量,是高程測量的主要方法。

三角高程測量－用經(jīng)緯儀、測距儀或全站儀測定兩點間的高差。

GNSS高程測量－用GNSS接收機，收取衛(wèi)星信號，測定點的高程。3二、高程測量的方法三角高程測量－用經(jīng)緯儀、測距儀或三、地面點的高程高程（絕對高程、海拔）-地面點到大地水準面的鉛垂距離假定高程（相對高程）-地面點到假定水準面的鉛垂距離73高差

-

兩點間的高程之差(無論絕對高程或相對高程)三、地面點的高程高程（絕對高程、海拔）-地面點到大地水準面74四、水準測量的等級

分一、二、三、四等（按精度要求或控制范圍）一等水準測量:

作為國家的高程控制,建立統(tǒng)一的高程基準,科學(xué)研究(地殼形變、地面沉降、精密測量）二等水準測量:

作為大城市的高程控制；地面沉降；精密工程測量三、四等水準測量:

作為小地區(qū)高程控制；普通工程測量；地形測量5四、水準測量的等級一等水準測量:二等水準測量:三、四等§2-2水準測量原理測量A、B

兩點間的高差h，在A、B

上豎立水準尺，用水準儀構(gòu)成一條水平視線，該視線在兩尺上取得讀數(shù)a

和b

。則A與B

的高程之差：hAB

=

a

–

b（高差

h

有正有負）如已知A點高程為HA

，則B點的高程：

HB=

HA+

hAB75§2-2水準測量原理測量A、B兩點間的高76水準測量原理當Da=Db時，水準儀至兩支水準尺等距

中間法水準測量（消除水準面曲率影響）7水準測量原理當Da=Db時，水準儀至兩支水準尺等距（消除7777在山坡地段進行水準測量877在山坡地段進行水準測量7778連續(xù)水準測量（連續(xù)安置水準儀的測量方法）

兩點間距離較長或高差較大時，在兩點間設(shè)若干個轉(zhuǎn)點，分段測量高差，取各分段高差的總和。hAB

=

h1

+

h2

+

….

+

hn

=

(a1-b1)+(a2-b2)+….+(an-bn)

=

a

-

b①②③④⑤h1h2h3h4h5hAB779連續(xù)水準測量（連續(xù)安置水準儀的測量方法）hAB=一.水準測量的儀器與工具79§2-3水準尺和水準儀一、水準尺和尺墊單面尺－水準尺僅一面有分劃雙面尺－(黑面,紅面，尺常數(shù)

4.687m或4.787m）用于三等以下水準測量。

塔尺－可伸縮，伸足為3米、

5米，用于一般工程測量。

尺墊－在轉(zhuǎn)點上立尺用。一.水準測量的儀器與工具10§2-3水準尺和水準儀一、水準

尺墊

—

轉(zhuǎn)點處立水準尺，用生鐵鑄成中間突起的三角形基座，防止立尺沉降，引起高程變動。8077尺墊—轉(zhuǎn)點處立水準尺，用生鐵鑄成中間突起的三角2.水準儀81二、水準儀水準儀等級(精度系列)：

S05S1S3S10

型號下標：毫米數(shù)，表示

1公里往、返測量的高差平均值的中誤差。水準儀構(gòu)造(主要部分)：望遠鏡水準器支架基座S3水準儀外型2.水準儀12二、水準儀水準儀構(gòu)造(主要部分)：S3水準儀

S3水準儀－

主要用于地形測量和普通工程測量

82望遠鏡望遠鏡水準管支架支架基座基座圓水準S3水準儀－13望遠鏡望遠鏡水準管支架支架基座基座圓水水準管的校正螺絲像片83目鏡調(diào)焦環(huán)缺口和準星物鏡調(diào)焦螺旋水平方向微動螺旋圓水準器水準管校正螺絲微傾螺旋腳螺旋氣泡符合觀察鏡水準管的校正螺絲像片14目鏡調(diào)焦環(huán)缺口和準星物鏡調(diào)焦螺旋水平S3水準儀屬于微傾式水準儀

按圓水準器初步置平儀器→旋轉(zhuǎn)微傾螺旋→管水準器氣泡居中→視線水平84微傾置平系統(tǒng)：微傾螺旋管水準器符合棱鏡水準氣泡觀察鏡圓水準器微傾螺旋管水準器符合棱鏡氣泡觀察鏡S3水準儀屬于微傾式水準儀15微傾置平系統(tǒng)：圓水準器微傾螺旋8577水準管及符合棱鏡結(jié)構(gòu)圖符合棱鏡水準管水準氣泡觀察鏡圓水準器微傾螺旋1677水準管及符合棱鏡結(jié)構(gòu)圖符合棱鏡水準管水準氣泡觀察鏡圓符合棱鏡系統(tǒng)使水準氣泡兩端成象在一起，便于觀察。若直接用肉眼觀察則因為玻璃有厚度，斜視時會產(chǎn)生視差，并要同時觀察氣泡的兩端才能判斷氣泡是否居中。用符合棱鏡系統(tǒng)觀察，可以避免上述缺點。判斷“氣泡居中”的精度約可提高一倍。86符合棱鏡的設(shè)置符合棱鏡的觀察窗口氣泡居中氣泡未居中符合棱鏡系統(tǒng)使水準氣泡兩端成象在一起，便于觀察。17符合棱鏡三、水準儀的使用安置水準儀,用連接螺旋把儀器固定在三腳架上。（一）粗平根據(jù)圓水準器氣泡，用腳螺旋粗略置平儀器；（二）瞄準將望遠鏡對準水準尺，進行目鏡和物鏡調(diào)焦，使十字絲和尺像清晰；（三）精平旋轉(zhuǎn)微傾螺旋，使水準管氣泡嚴格居中；（四）讀數(shù)按十字絲的中橫絲在水準尺上讀數(shù)。87三、水準儀的使用安置水準儀,用連接螺旋把儀器固定在三腳架上。水準尺讀數(shù)方法：

用十字絲的橫絲在水準尺上讀數(shù)：

米,分米,厘米,毫米每次讀四位數(shù),首位米數(shù)是“0”也必須讀數(shù)和記錄，例如：

0875表示是0.875米，或875毫米。88尺上讀數(shù)1575水準尺讀數(shù)方法：19尺上讀數(shù)1575水準管的校正螺絲像片89圓水準器腳螺旋（一）粗平用連接螺旋把儀器固定在三腳架上，固定兩個架腿，動第三個架腿，使三腳架架頭大致水平；轉(zhuǎn)動腳螺旋，使圓水準器的氣泡居中。水準管的校正螺絲像片20圓水準器腳螺旋（一）粗平用連接螺旋把90根據(jù)圓水準器用腳螺旋整平儀器（左手拇指法則）123321相對轉(zhuǎn)動腳螺旋1、2使氣泡向右移動轉(zhuǎn)動腳螺旋3使氣泡向前移動21根據(jù)圓水準器用腳螺旋整平儀器（左手拇指法則）123321（二）瞄準物鏡的作用：使目標成象。91目鏡的作用：使十字絲和目標象放大。十字絲固定。為了使儀器適用于不同視力的人旋轉(zhuǎn)目鏡可以使其前后移動,稱為目鏡調(diào)焦。轉(zhuǎn)動物鏡調(diào)焦螺旋，使遠近不同的目標都能成象于十字絲平面上，稱為物鏡調(diào)焦。視差：如果目標象沒有落在十字絲面上，則當觀測員的眼睛上下左右移動時，會感到目標象與十字絲之間有相對移動。這種現(xiàn)象稱為視差，視差影響瞄準的精度。重新進行目鏡調(diào)焦和物鏡調(diào)焦，使其都十分清晰，可以消除視差。（二）瞄準物鏡的作用：使目標成象。22目鏡的作用：使十字絲和視差92視差現(xiàn)象：眼睛在目鏡前上下左右微動時，十字絲與目標的像也有相對移動。視差產(chǎn)生原因：望遠鏡內(nèi)目標像與十字絲分劃板未重合。消除視差的步驟：目鏡調(diào)焦，使十字絲最清晰；物鏡調(diào)焦，使目標像最清晰，可以消除視差。十字絲與目標像重合十字絲與目標像未重合視差23視差現(xiàn)象：眼睛在目鏡前上下左右微動時，消除視差的步驟符合棱鏡系統(tǒng)把水準氣泡兩端成象在一起便于觀察。93（三）精平（用微傾螺旋使水準管氣泡符合）氣泡居中氣泡未居中微傾螺旋轉(zhuǎn)動方向用符合棱鏡系統(tǒng)觀察,能精確判斷“氣泡居中”。符合棱鏡系統(tǒng)24（三）精平（用微傾螺旋使水準管氣泡符合）氣泡

（用區(qū)格式水準尺）94（四）讀數(shù)水準尺的分劃不是線劃式而是區(qū)格式(1cm為一區(qū)格)。區(qū)格的邊緣是分劃的位置，區(qū)格內(nèi)的毫米數(shù)用“估讀”方法。水準尺讀數(shù)：1.575（1575）（用區(qū)格式水準尺）25（四）讀數(shù)水準尺的分劃不是線瞄準與讀數(shù)95

bc對水準尺的瞄準與讀數(shù)縱絲瞄準尺子中線（望遠鏡正像）

a讀數(shù)0747讀數(shù)

6254讀數(shù)1535瞄準與讀數(shù)26bc對水準尺的瞄準與讀數(shù)a讀數(shù)0747讀正像望遠鏡，在水準尺上“從下往上”讀；倒像望遠鏡，“從上往下”讀。米(m)位與分米(dm)位直讀標尺上的數(shù)字，厘米位(cm)為數(shù)格子而得，毫米(mm)位為估讀。

水準尺讀數(shù)精度關(guān)鍵在估讀的毫米位！

96倒像望遠鏡對雙面尺讀數(shù)雙面尺紅黑面讀數(shù)差為6295

-1608

=

4687，稱為“尺常數(shù)”正像望遠鏡，在水準尺上“從下往上”讀；27倒像望遠鏡97倒像望遠鏡在區(qū)格式水準尺上的各種讀數(shù)：28倒像望遠鏡在區(qū)格式水準尺上的各種讀數(shù)：98四、自動安平水準儀（一）自動安平水準儀的特點1.沒有水準管和微傾螺旋，望遠鏡和支架連成一體；2.測量時，只需根據(jù)圓水準器粗平儀器，視線的精平由補償器完成。3.操作方便，有利于觀測得的速度和精度。29四、自動安平水準儀（一）自動安平水準儀的特點1.沒有水準DSZ2自動安平水準儀99目鏡目鏡物鏡測微螺旋物鏡調(diào)焦螺旋水平方向微動螺旋測微平行玻璃板物鏡調(diào)焦螺旋圓水準器DSZ2水準儀DSZ2加裝測微器DSZ2自動安平水準儀30目鏡目鏡物鏡測微螺旋物鏡調(diào)焦螺旋水100（二）自動安平水準儀基本原理（利用重力的補償器使視線精平）補償條件：視準軸水平視準軸傾斜使水平視線經(jīng)補償器仍到達十字絲中心水平視線31（二）自動安平水準儀基本原理補償條件：視準軸水平視準軸傾ZeissReni002A精密自動安平水準儀101物鏡物鏡調(diào)焦螺旋測微螺旋操作按鈕圓水準器觀察鏡水平方向微動螺旋腳螺旋目鏡調(diào)焦螺旋ZeissReni002A精密自動安平水準儀32物鏡物

002A自動安平水準儀內(nèi)部結(jié)構(gòu)

（光學(xué)部件的光路和補償器）77102目鏡物鏡

重力補償器圓水準器測微系統(tǒng)反射鏡電池002A自動安平水準儀內(nèi)部結(jié)構(gòu)

（光學(xué)部件的光路和補103用自動安平水準儀沿山區(qū)道路進行精密水準測量34用自動安平水準儀沿山區(qū)道路進行精密水準測量§2-4水準測量的方法及成果處理一、水準點和水準路線（一）水準點永久性水準點埋設(shè)要求：地基穩(wěn)固地點隱蔽能長期保存便于觀測104代表高程的球面標志§2-4水準測量的方法及成果處理一、水準點和水準路線35代（二）水準路線1.支水準路線2.閉合水準路線3.附合水準路線105高程已知點和待定點的各種布置形式:（二）水準路線1.支水準路線36高程已知點和待定點的二、水準測量方法（一）兩次儀器高法(安置兩次儀器，高差>

10cm)已知HA，求HB，兩次測得高差：106a1ba2b2h1

=

a1

-

b1

h2

=

a2

-

b2h1-

h2

=

f

≤±5mm1容許高差之差：兩次高差取平均ABh二、水準測量方法（一）兩次儀器高法(安置兩次儀器，高差>兩次儀器高操作方法每站觀測兩次高差，以檢核觀測數(shù)據(jù)的正確性,兩次不同儀器高度的水平視線,對后視和前視水準尺讀數(shù)(改變儀器高度應(yīng)在10cm以上)兩次高差之差應(yīng)小于5mm,否則應(yīng)重測；觀測成果合格，則取兩次高差之平均數(shù)。觀測步驟（順序）：后視前視(改變儀器高）前視后視上述觀測順序簡稱為“后—前—前—后”107兩次儀器高操作方法38108測站點號水準尺讀數(shù)高差平距高差改正后高差高程后視前視1BM.A113413.4281011TP11677-0.5431554-0.543-0.5432TP114441624TP21324+0.1201508+0.116+0.118表2-2水準測量記錄(兩次儀器高法)①②③④⑤⑥⑦一站的操作程序:后視讀數(shù)前視讀數(shù)計算第一次高差計算第二次高差計算平均高差前視讀數(shù)后視讀數(shù)39測站點號水準尺讀數(shù)高差平距高差改正后高程后視前視1二、水準測量方法（二）雙面尺法用黑紅雙面水準尺，在尺子兩面讀數(shù)。

已知HA,求HB109a1b1a2b2h1=

a1-

b1h2=

a2-

b2h1-

h2

=

f

≤±5mmABh二、水準測量方法（二）雙面尺法40a1b1a2b2h1=a11041111四等水準測量42四等水準測量雙面尺法操作方法讀取每一支水準尺的黑面和紅面分劃讀數(shù)，前、后視尺的黑面讀數(shù)計算出黑面高差；前、后視尺的紅面讀數(shù)計算出紅面高差，兩次高差之差應(yīng)小于±5mm；同一尺的紅黑面讀數(shù)之差應(yīng)小于尺常數(shù)±3mm；否則，該測站讀數(shù)應(yīng)重測。觀測成果合格，則取紅、黑面高差的平均數(shù)。112觀測步驟（順序）：①瞄準后視點水準尺黑面分劃→精平→讀數(shù)；②瞄準前視點水準尺黑面分劃→精平→讀數(shù)；③瞄準前視點水準尺紅面分劃→精平→讀數(shù)。④瞄準后視點水準尺紅面分劃→精平→讀數(shù)；上述觀測順序簡稱為：“后—前—前—后”雙面尺法操作方法43觀測步驟（順序）：113雙面尺法計算如下：（1）視距部分后視距離：（15）＝（1）－（2）前視距離：（16）＝（4）－（5）視線長度：（15）＜100m;

：（16）＜100m;前、后視距差：（17）＝（15）－（16）＜＝5.0m視距累積差：（18）＝本站（17）+前站（18）＜＝10.0m（2）高差部分前尺紅黑面讀數(shù)差：（9）＝（6）+K－（7）＜＝3.0mm后尺紅黑面讀數(shù)差：（10）＝（3）+K－（8）＜＝3.0mm兩尺黑面高差：（11）＝（3）－（6）兩尺紅面高差：（12）＝（8）－（7）黑面高差與紅面高差之差：(13)=(11)-(12)+/-100=(10)-(9)<=5.0mm高差中數(shù)：(14)=((11)+(12)+/-100)/244雙面尺法計算如下：（1）視距部分114式中常數(shù)100是兩水準尺紅面零點讀數(shù)之差，即4.687和4.787之差。作業(yè)時，對每一個測站，心謗腹非遵循全部計算完畢并確認符合限差要求之后，才能移動后尺尺墊并遷站，否則可能會造成全測段的重測。45式中常數(shù)100是兩水準尺紅面零點讀數(shù)之差，即4.687和1154611647三、水準測量成果整理（一）高差閉合差計算0（閉合水準線路）HB–HA=

H終－H始（附合水準線路）無（支水準）支水準路線無閉合差，所以應(yīng)采用往、返觀測計算閉合差：117三、水準測量成果整理（一）高差閉合差計算0（閉合水準線路）H118A123B+2.331m1.6km+2.813m2.1km-2.244m1.7km+1.430m2.0kmHA=45.286mHB=49.579m高差閉合差計算數(shù)例:（圖2-25）高差閉合差的允許值：（L以公里為單位）49A123B+2.331m1.6km+2.813m2.1k119（二）高差閉合差的分配按水準路線測段長度為比例分配高差閉合差(改正每測段的高差觀測值)：每公里改正值(L為路線總長)測段改正值（l

i為測段長(km))50（二）高差閉合差的分配每公里改正值測段改正值（li120水準測量成果整理數(shù)例：點號距離

（km）

測得高差

（m）

改正值

（m）

改正后高差（m）

高程

（m）

BM.A

45.286

1.6

+2.331

－0.008

+2.323

BM.1

47.609

2.1

+2.813

－0.011

＋2.802

BM.2

50.411

1.7

－2.244

－0.008

－2.252

BM.3

48.159

2.0

+1.430

－0.010

+1.420

BM.BΣ

49.579

7.4

+4.330

-0.037

+4.293

表2-451水準測量成果整理數(shù)例：點號距離（km）測得§2-5水準儀的檢驗和校正水準儀的軸線：

望遠鏡視準軸水準管軸縱軸圓水準軸121一、水準儀的軸線及其應(yīng)滿足的條件：§2-5水準儀的檢驗和校正水準儀的軸線：52一、水準儀的水準儀軸線的定義:

視準軸：十字絲中心與物鏡光心的連線CC1

水準管軸：經(jīng)過水準管零點的切線L

L1

縱軸:儀器旋轉(zhuǎn)軸

V

V1

圓水準軸:經(jīng)過圓水準管球面中心的法線L'

L‘177122水準儀軸線的定義:視準軸：十字絲中心與物鏡光心的連線CC1

水準儀軸線應(yīng)滿足的條件:（1）圓水準器軸平行于儀器縱軸：

L′L′1∥

V

V1（2）十字絲的橫絲垂直于縱軸（3）水準管軸平行于視準軸：

L

L1

∥

C

C1771231水準儀軸線應(yīng)滿足的條件:77541二、水準儀檢驗和校正（一）圓水準器的檢驗與校正1.圓水準器檢驗：（如何發(fā)現(xiàn)誤差？）（a）將圓水準器