項目四水準測量主要內(nèi)容水準測量原理水準測量的儀器和工具水準測量的方法水準路線高差閉合差的調(diào)整與高程計算水準儀的檢驗與校正水準測量誤差產(chǎn)生的原因及消減方法

4-1水準測量原理

要求：測量A，B兩點間的高差h思路：在A，B點上豎立標尺（水準尺），用水準儀構(gòu)筑一條水平視線該視線在兩尺上截得讀數(shù)

a（后視讀數(shù)）和b（前視讀數(shù)）則高差h=a-b注：高差h有正有負高程計算的方法高差法

視線高法水準測量的施測方法測站：架設(shè)水準儀的地方轉(zhuǎn)點：用來傳遞高程的點。轉(zhuǎn)點應放置尺墊。HB=HA+h1+h2+----+hn=HA+

h=HA+a-b測段：兩相鄰水準點之間稱為一個測段。4-2水準測量的儀器和工具

水準儀的構(gòu)造：水準儀主要由望遠鏡、水準器及基座三部分構(gòu)成

水準儀的構(gòu)造——望遠鏡望遠鏡的作用：提供一條瞄準目標的視線；將遠處的目標放大，提高瞄準和讀數(shù)的精度。成像原理放大率：28倍十字絲分劃板十字絲交點與物鏡光心的連線，稱為視準軸或視線。水準測量是在視準軸水平時，用十字絲的中絲截取水準尺上的讀數(shù)。水準器分圓形和管形兩種管水準器（水準管）刻劃線對稱中點處的切線就是水準管軸。當氣泡兩端與O點對稱時，稱為“氣泡居中”，即水準管軸水平。圓水準器同心圓圓心處的球面法線是圓水準器軸?！皻馀菥又小奔磮A水準器軸垂直，儀器豎軸基本處于鉛垂位置。水準器是用來指示視準軸是否水平或儀器豎軸是否豎直的裝置。

9水準儀的構(gòu)造——水準器圓水準器軸水準管分劃值是相鄰分劃線之間的弧所對的圓心角。設(shè)弧長為2毫米，曲率半徑為R毫米，則分劃值為：DS3型水準儀上的水準管，其分劃值不大于20"／2mm。分劃值越小，靈敏度越高。管水準器用來指示視準軸是否水平，用于儀器的精確整平。為了提高水準管氣泡居中的精度，水準儀多采用符合水準管

符合棱鏡系統(tǒng)把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。轉(zhuǎn)動微傾螺旋，使氣泡的半像吻合，此時，水準管氣泡居中。觀察窗圓水準器分劃值當氣泡不居中時，氣泡中心偏移零點2mm，軸線所傾斜的角值，稱為圓水準器的分劃值，一般為8′/2mm-10′/2mm。由于它的精度較低，故只用于儀器的概略整平。轉(zhuǎn)動三個腳螺旋可使圓水準器氣泡居中?；⑺疁食吆统邏|

基座的作用是支撐儀器并與三腳架連接。轉(zhuǎn)動三個腳螺旋可使圓水準器氣泡居中。水準尺用不易變形且干燥的優(yōu)質(zhì)木材制成；要求尺長穩(wěn)定，分劃準確。常用的水準尺有塔尺和雙面尺兩種。雙面水準尺多用于三、四等水準測量。其長度有2m和3m兩種，且兩根尺為一對。兩根尺的黑面均由零開始；而紅面，一根尺由4.687m開始，另一根由4.787m開始。尺墊用生鐵鑄成，上方突起的半球形頂點放置水準尺，以防下沉；尺墊放在轉(zhuǎn)點上，起標志轉(zhuǎn)點之用。水準儀的使用

安置：打開三腳架并使高度適中，目估使架頭大致水平。用連接螺旋把儀器固定在三腳架上粗平：旋轉(zhuǎn)三個腳螺旋，使圓水準器的氣泡居中。瞄準：轉(zhuǎn)動儀器，利用望遠鏡外殼上的缺口和準星粗略瞄準目標；轉(zhuǎn)動目鏡對光螺旋，使十字絲清晰，轉(zhuǎn)動物鏡對光螺旋進行對光，使目標清晰，注意消除視差。再轉(zhuǎn)動微動螺旋，精確瞄準目標，即：使豎絲對準水準尺的中間稍偏一點以便讀數(shù)。精平：用微傾螺旋使水準管氣泡居中。讀數(shù)：用十字絲的橫絲在水準尺上取“讀數(shù)”（先取毫米數(shù)，然后取米，分米，厘米數(shù)。每次取四位數(shù)，“0”也是必須記錄的數(shù)字。）粗平（左手拇指法則）17瞄準

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錯動。這種現(xiàn)象稱為視差。視差影響瞄準的精度。消除的方法：是重新仔細地進行物鏡對光，直到眼睛上下移動，讀數(shù)不變?yōu)橹埂?/p>

普通水準尺自動安平水準儀是一種不用符合水準器和微傾螺旋，只用圓水準器進行粗平，然后借助自動補償器直接讀得水平視線讀數(shù)的水準儀。自動安平水準儀的原理:

視準袖巳傾斜了一個角,為使經(jīng)過物鏡光心的水平光線能通過十字絲交點，可采用以下方法,即在光路中裝置—個“補償器”,使光線偏轉(zhuǎn)一個角而通過十字絲交點A。由于α、β角都很小,若成立,則能達到“補償”的目的。

21自動安平水準儀精密水準儀

我國將精度等級為DS05、DS1的水準儀稱為精密水準儀。右圖是我國江蘇靖江測繪儀器廠生產(chǎn)的DS1水準儀。

精密水準儀的構(gòu)造由望遠鏡、水準器和基座三大部分組成。其與DS3型水準儀的主要區(qū)別在于：

1、水準管分劃值較小，一般設(shè)計為10"/2mm；

2、望遠鏡亮度好，放大率較大，不小于40倍；

3、儀器整體結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，受溫度變化的影響??；

4、為了提高讀數(shù)精度，精密水準儀上還設(shè)有光學測微器讀數(shù)系統(tǒng)。精密水準儀——精密水準尺精密水準尺通常在木質(zhì)尺身的槽內(nèi),引張一根因瓦合金帶,在帶上刻有分劃,數(shù)字注記在木尺上。根據(jù)不同的刻劃注記方法，精密水準尺分為基輔分劃尺和奇偶分劃尺兩種。電子水準儀

電子水準儀，又稱數(shù)字水準儀。優(yōu)點：速度快，精度高，讀數(shù)客觀，使用方便，可以自動記錄存儲測量數(shù)據(jù)。與普通水準儀的不同點：望遠鏡中裝置了一個由光敏二極管構(gòu)成的行陣探測器，采用數(shù)字圖象識別處理系統(tǒng)，并配有條碼水準標尺。

如圖為德國蔡司廠生產(chǎn)的DiNi數(shù)字水準儀，該儀器高程測量精度為每公里往返誤差0.3mm/km,最小顯示讀數(shù)0.01mm。一、水準點水準點：用水準測量方法測定的高程控制點。水準點有永久性和臨時性兩種。

4-3水準測量的方法二、水準路線1、附合水準路線2、閉合水準路線3、支水準路線兩相鄰水準點之間稱為一個測段。三、普通水準測量方法HB=HA+h1+h2+----+hn=HA+

h=HA+a-b1、兩次儀器高法已知HA，求HBh1=a1-b1h2=a2-b2若h1-h2≤±5mm

則取兩次高差的平均值作為該測站的高差a2a1b2四、水準測量的校核方法（一）測站校核校核每一站觀測的結(jié)果是否正確。b1水準測量記錄（兩次儀器高法）312.雙面尺法已知HA，求HBh黑=a1-b1H紅=a2-b2h黑-h紅≤±5mm

32a1b1水準測量記錄（雙面尺法）（二）水準路線校核附合水準路線：由于誤差的存在，產(chǎn)生高差閉合差：閉合差不應超過允許值，否則，就不符合規(guī)定要求，必須重測。

普通水準測量高差閉合差允許值：閉合水準路線：

高差閉合差：

支水準路線：

常用往返測的高差進行比較，即：不允許超過限差，否則，須重測。

（二）水準路線校核

4-4水準路線高差閉合差的調(diào)整與

高程計算（一）附合水準路線高差閉合差的調(diào)整（二）閉合水準路線高差閉合差的調(diào)整（二）支水準路線高差閉合差的調(diào)整（一）附合水準路線高差閉合差的調(diào)整

1、計算高差閉合差

2、高差閉合差的調(diào)整原則：將閉合差反號，按與距離或測站數(shù)成正比的原則進行調(diào)整。HB=32.509m已知已知改正數(shù)湊整到毫米，余數(shù)強制分配到長測段中已知距離的附和水準路線計算(二)閉合水準路線成果計算

與附合水準路線不同之處是終點和起點是同一點，

因此：

∑h理=0

fh=∑h測

-∑h理=∑h測

其余計算與附合水準路線相同。閉合水準路線：（三）支水準路線高差閉合差的調(diào)整支水準路線閉合差的調(diào)整方法是：取往測和返測高差絕對值的平均值作為兩點的高差值，其符號與往測相同，然后根據(jù)起點高程和各段平均高差推算各測點的高程。

4-5水準儀的檢驗與校正

一、水準儀的主要軸線：望遠鏡視準軸（視線）水準管軸儀器要求這兩個軸平行。從而可以借助水準器把視線置平豎軸圓水準器軸豎軸與圓水準器軸平行,達到使儀器粗平的目的。二、水準儀應滿足的條件水準儀應滿足的條件：）圓水準器軸平行儀器豎軸）十字絲的橫絲水平（橫絲垂直于豎軸））水準管軸與視準軸平行三、水準儀檢驗與校正

（一）圓水準器軸平行于儀器豎軸的檢驗與校正1、檢驗：先調(diào)腳螺旋使圓水準器氣泡居中，然后將儀器繞縱軸旋轉(zhuǎn)180度。如果氣泡仍然居中，則水準器軸平行儀器豎軸。否則，需要校正。2、校正：調(diào)腳螺旋使氣泡向居中位置移動偏離量的一半，這時，圓水準器的豎軸基本豎直，然后調(diào)整圓水準器下面的三個校正螺絲，使氣泡居中。校正工作一般都難于一次完成，需反復進行直至儀器旋轉(zhuǎn)到任何位置圓水準器氣泡皆居中時為止。

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（二）十字絲的橫絲垂直于豎軸的檢驗與校正1、檢驗：安置好儀器后，用十字絲橫絲的一端照準某一清晰目標。用水平微動螺旋轉(zhuǎn)動望遠鏡，如果十字絲的橫絲一直不離開目標，則無誤差。否則要校正。2、校正：松開十字絲的固定螺絲，轉(zhuǎn)動十字絲，使其滿足條件，最后旋緊松開的固定螺絲。47（三）水準管軸不平行視準軸檢驗：在較平坦的地面上，選定相距約80米的兩點A、B，儀器架于中點，用兩次儀器高法測量兩端點的高差，若兩次高差之差不超過3mm,則取平均值hAB作為最后的結(jié)果。由于距離相等，兩軸不平行的誤差x可在高差計算中自動消除，故hAB值不受視準軸誤差的影響。

安置儀器于B點附近約3米左右，精平后讀得B點水準尺上的讀數(shù)為b2，因儀器離B點很近，兩軸不平行引起的讀數(shù)誤差可忽略不計。故根據(jù)b2和A、B兩點的正確高差hAB算出A點尺上應有讀數(shù)為

然后，瞄準A點水準尺，讀出水平視線讀數(shù)a2‘

，如果a2與a2’相等，說明兩軸平行，否則當a2-a2‘>3mm時，需校正。

或計算i角值，對于DS3型微傾水準儀，i值不得大于20″，如果超過，則需校正。

4849水準管軸不平行視準軸校正：轉(zhuǎn)動微傾螺旋使中絲對準A點尺上正確讀數(shù)a2,此時視準軸處于水平位置，但管水準氣泡必然偏離中心。用撥針撥動水準管一端的上、下兩個校正螺絲，使氣泡居中。

4-6水準測量誤差產(chǎn)生的原因及消減方法水準測量誤差來源于儀器誤差、觀測誤差和外界條件的影響三個方面。一、儀器及工具誤差

1．儀器校正后的殘余誤差

i角校正殘余誤差，這種影響與距離成正比，只要觀測時注意前、后視距離相等，可消除或減弱此項誤差的影響。

2．水準尺誤差

由于水準尺刻劃不準確，尺長變化、彎曲等影響，水準尺必須經(jīng)過檢驗才能使用。標尺的零點差可在一水準段中使測站為偶數(shù)的方法予以消除。

3.調(diào)焦誤差 將儀器安置于距前、后視尺等距離處，避免此誤差的產(chǎn)生。

二、觀