02 第2章 水准测量.pptx

第1页：第2章水准测量的目的

第2章水准测量目的：1测定地面两点间高差2求出未知点高程

本页含图片内容，源文件未能提取图中文字，建议对照原课件图片补充本页要点说明。

第2页：第2章水准测量的内容

2

• 水准测量原理
• 水准测量仪器和工具及其技术操作
• 水准测量的实施
• DS3型水准仪的检验与校正
• 水准测量误差分析
• 三、四等水准测量
• 其他水准测量仪器第2章水准测量

第3页：高程测量概述

一、概述

• 水准测量是高程测量中的一种。
• 高程测量分为水准测量、三角高程测量和GPS高程测量。
• 设定大地水准面为高程基准面，统一了全国的高程系统。（该面上任一点，其高程为零）

第4页：大地水准面的确定

二、大地水准面的确定我国在青岛设立验潮站和大地原点

本页含图片内容，源文件未能提取图中文字，建议对照原课件图片补充本页要点说明。

第5页：水准测量的原理

第一节水准测量的原理利用水准仪提供的一条水平视线，对竖立在两地面点的水准尺上分别进行瞄准和读数，（后视读数a、前视读数b）以测定两点间的高差，（hAB）再根据已知点的高程（HA）推算未知点的高程（HB）。

第6页：水准测量原理图

一、水准测量原理图

本页含图片内容，源文件未能提取图中文字，建议对照原课件图片补充本页要点说明。

第7页：高差测量公式

二、高差测量公式

• 高差定义：两点的高程之差
• 测量公式：
• 未知点高程：

本页含图片内容，源文件未能提取图中文字，建议对照原课件图片补充本页要点说明。

第8页：高差正负号的规定

三、高差正负号的规定根据高差测量公式：高差hAB=后视读数a-前视读数b规定：当a>b时，高差hAB为正；当a

第9页：高差与高程计算例题

高差与高程计算例题

已知 M 点高程 H_M=68.259m，观测 M、D 两点高差，M 点读数 1.567m，D 点读数 1.879m。

• h_MD = 1.567 − 1.879 = −0.312m
• H_D = 68.259 + (−0.312) = 67.947m
• h_DM = 1.879 − 1.567 = +0.312m

第10页：水准仪的型号与精度

第二节水准测量的仪器和工具水准仪分为气泡式水准仪和自动安平水准仪型号有DS05、DS1、DS3型D大地测量，S水准仪，数字下标05表示水准仪的精度（每公里高差中数的中误差）

第11页：水准尺和尺垫

一、水准尺和尺垫

本页含图片内容，源文件未能提取图中文字，建议对照原课件图片补充本页要点说明。

第12页：水准尺的零点差

121、零点差

• 水准尺有黑红两面（双面尺）黑面——基本分划（尺底为0）红面——辅助分划（尺底为某一数值）一般有4687和4787几种
• 红黑两面尺底部读数差——零点差（尺常数）

第13页：水准尺的读数

132、读数一般在水准尺上读四位数最后一位毫米数是估读的

本页含图片内容，源文件未能提取图中文字，建议对照原课件图片补充本页要点说明。

第14页：水准仪的构造

二、水准仪的构造

• 1.水准仪DSO5、DS1、DS3
• 主要有照准部和基座二大部分

本页含图片内容，源文件未能提取图中文字，建议对照原课件图片补充本页要点说明。

第15页：水准仪构造图

二、水准仪的构造

本页含图片内容，源文件未能提取图中文字，建议对照原课件图片补充本页要点说明。

第16页：望远镜与水平视线

161、望远镜

水平视线——视准轴水平时的视线

本页含图片内容，源文件未能提取图中文字，建议对照原课件图片补充本页要点说明。

第17页：视差与消除视差

视差与消除视差

视差

原因调焦不完善（图像没有完全成像在十字丝分划板上）

消除视差

先调目镜—使十字丝清晰再调物镜—使目标成像清晰

第18页：水准器

182、水准器（水准管和圆水准器）

本页含图片内容，源文件未能提取图中文字，建议对照原课件图片补充本页要点说明。

第19页：水准仪的主要轴线

193、水准仪的主要轴线①视准轴(cc)、②管水准轴(LL)、③竖轴(vv)、④圆水准轴(L’L’)。

第20页：水准仪轴线的几何条件

• 204、水准仪轴线应满足的几何条件①视准轴平行于水准管轴LL∥cc；
• ②圆水准轴平行于纵轴L’L’∥vv；
• ③十字丝的中丝与竖轴vv互相垂直。

第21页：水准仪的使用

第三节水准仪的使用首先将水准仪固连在三角架上，三角架顶部大致水平

本页含图片内容，源文件未能提取图中文字，建议对照原课件图片补充本页要点说明。

第22页：操作程序

一、操作程序粗平—瞄准—精平—读数

本页含图片内容，源文件未能提取图中文字，建议对照原课件图片补充本页要点说明。

第23页：粗平操作示意

本页源文件仅提取到页码数字，实际内容为粗平操作的图片示意。建议对照原课件图片补充本页要点说明（粗平：旋转脚螺旋使圆水准气泡居中）。

第24页：瞄准

242、瞄准

• 用微动螺旋使十字丝靠近水准尺上分划
• 瞄准时注意消除视差

本页含图片内容，源文件未能提取图中文字，建议对照原课件图片补充本页要点说明。

第25页：精平

253、精平

• 借助于水准管气泡居中使视准轴处于精确水平位置，得到水平视线（注：自动安平水准仪无此步骤）
• 自动安平水准仪工作原理：通过圆水准器气泡居中，使纵轴大致铅垂，视准轴大致水平，通过补偿器，使瞄准水准尺的视线严格水平。

第26页：读数

264、读数读四位数，估读到毫米

本页含图片内容，源文件未能提取图中文字，建议对照原课件图片补充本页要点说明。

第27页：测站、测点与水准路线

几个基本概念

1.测站

水准仪所摆设的位置称为测站。

2.测点

水准尺所摆设的位置称为测点。

3.水准路线

连续若干测站水准测量工作构成的高差观测路线。

第28页：水准测量的实施方法

第四节水准测量的实施方法

• 1.水准点与水准路线
• 2.水准面曲率对高差测量的影响
• 3.连续水准测量
• 4.普通水准测量的观测与记录方法
• 5.四等水准测量的观测与记录方法

第29页：水准点

一、水准点水准点是埋设稳固并通过水准测量测定其高程的点，有永久性和临时性两种。

本页含图片内容，源文件未能提取图中文字，建议对照原课件图片补充本页要点说明。

第30页：水准路线与测段

二、水准路线在水准点之间进行水准测量所经过的路线，两个水准点之间的一段路线成为“测段”，根据水准点的分布情况，水准路线有以下几种布设形式：

第31页：闭合水准路线

311、闭合水准路线从某一已知高程点A出发，沿待定点1，2，3，进行水准测量，最后再回到A点。注：各测段高差的总和，在理论上应等于零，可以作为观测正确性的检核。即：Σh理= 0

第32页：附合水准路线

322、附合水准路线从某一已知高程点A出发，沿待定点1，2，3，进行水准测量，最后附合到另一已知高程点B。注：各测段高差的总和，在理论上应等于两端已知点的高差，可以作为观测正确性的检核。即：Σh理= HB-HA

第33页：支水准路线

333、支水准路线从某一已知高程点A出发，沿待定点1，2，3，进行水准测量，其路线既不闭合，也不附合。注：支水准路线因缺少检核，应进行往返观测，各测段往测高差总和，在理论上应等于返测高差总和，可以作为观测正确性的检核。即：（Σh往+Σh返）理= 0

第34页：水准面曲率对高差的影响

三、水准面曲率对高差测量的影响如图，用水平面代替水准面；给水准尺读数带来的影响为aa’、bb’正确高差应为：hAB=(a’-aa’)-(b’-bb’)=(a’-b’)-(aa’-bb’)所以，应采用“中间法水准测量”

第35页：连续水准测量与转点

四、连续水准测量两点间距离较远或高差较大时，一个测站（即安置一次仪器）不能测定其高差，中间可加设若干个临时立尺点—转点(作用传递高程)，最后取各测站的高差代数和，得到起终两点间的高差。hAB=Σh =h1+h2+h3+h4

第36页：国家水准测量的等级

五、水准测量的实测方法国家水准测量的等级：

• 一等水准
• 二等水准（一、二等水准为国家精密水准）
• 三等水准
• 四等水准
• 等外水准（普通水准）

第37页：两次仪器高法

37１、两次仪器高法在连续水准测量中，用两次不同的高度安置水准仪来测定两点间的高差，据此检查观测和读数是否正确。（高差之差应满足≤５mm）观测程序：后—前—前—后（黑面）

第38页：两次仪器高法记录表

水准测量记录（两次仪器高法）

测站 A 的前视点为 TP1；两次测得高差之差为 2mm，满足不超过 5mm 的限差要求。表中读数按原表 mm 记录，高差换算为 m。

第39页：普通水准测量记录表

普通水准测量记录表

计算检核：Σa − Σb = 5.358 − 3.867 = 1.491；Σh = 1.491；H_B − H_A = 51.491 − 50.000 = 1.491，计算无误。

原表标尺读数以 mm 记录（如 1851），本表已换算为 m 并保留三位小数。

第40页：普通水准测量记录2

普通水准测量记录2

本页含图片内容，源文件未能提取图中文字，建议对照原课件图片补充本页要点说明。

第41页：双面尺法

41２、双面尺法保持仪器高度不变，用黑、红两面尺分别观测两点间高差（黑面高差和红面高差），据此检查观测和读数是否正确。（高差之差应满足≤５mm）观测程序：后—前—前—后黑—黑—红—红

第42页：双面尺法记录表

水准测量记录（双面尺法）

黑面高差 = 1869 − 1212 = +0.657m，红面高差 = 6558 − 5897 = +0.661m，两者之差 4mm，满足不超过 5mm 的限差要求，取平均 +0.659m。红面读数含尺常数 K（4687 或 4787），源文字中前视红面读数残缺，本表按 5897 还原，建议对照原图核对。

第43页：实验一 水准仪的认识

实验一、水准仪的认识

1.水准仪的认识（粗平）2.读数练习（视差、尺常数）3.闭合水准高差测量（双面尺法）Σh理= 0

第44页：四等水准测量

六、四等水准测量采用双面尺法进行观测，为提高观测精度，每一测站观测需满足如下技术要求：

第45页：四等水准测量示意图

四等水准测量示意图四等水准测量观测程序：后—前—前—后黑—黑—红—红

本页含图片内容，源文件未能提取图中文字，建议对照原课件图片补充本页要点说明。

第46页：四等水准测量记录表

四等水准测量记录

本页为四等水准测量记录手簿，栏目包括上丝、下丝、后距、前距、视距差 ΣD、方向及尺号、黑面与红面读数、K＋黑－红、平均高差以及各项限差（如 ≤3、≤5、≤10、≤100）。示例测站为 TP2|TP3 与 TP3|TP4，其中 TP2|TP3 测站黑面高差 −0.501、红面高差 −0.399，平均高差 −0.500。

源文字中上下丝、黑红面读数与限差数字相互粘连，无法安全拆分出完整表格，本页表格未作结构化还原，需对照原课件图片人工补全。

第47页：实验二 四等水准测量

实验二、四等水准测量闭合水准路线，每人一个测站Σh理= 0

本页含图片内容，源文件未能提取图中文字，建议对照原课件图片补充本页要点说明。

第48页：水准测量的成果整理

第五节水准测量的成果整理内容：（整理前应先进行测量记录的复核）一、高差闭合差二、高差改正数计算（高差闭合差的分配）三、待定点的高程计算

第49页：高差闭合差

一、高差闭合差闭合差f＝观测值－理论值高差闭合差fh＝Σh测-Σh理

本页含图片内容，源文件未能提取图中文字，建议对照原课件图片补充本页要点说明。

第50页：高差闭合差的计算

501、高差闭合差的计算①闭合水准路线fh=Σh测②附合水准路线fh=Σh测-（H终-H始）③支水准路线fh=（Σh往+Σh返）测

第51页：高差闭合差的容许值

• 512、高差闭合差的容许值高差闭合差是水准测量存在观测误差的反映，在规定范围内，则认为精度合格，否则应返工重测。规定：
• 平原地区
• 山地或丘陵地区（每公里测站数超过16站）

第52页：高差闭合差的分配

二、高差闭合差的分配

本页含图片内容，源文件未能提取图中文字，建议对照原课件图片补充本页要点说明。

第53页：改正数计算方法

每公里改正数计算fh=Σh测= +6 mm每公里改正数v=-fh/ΣSv=-6mm/6km=-1mm/km每测段高差改正数vi=v×Si分配:反号与距离（或测站数）成正比分配需用改正后高差计算待定点的高程!

第54页：附合水准成果整理例题

例题1（附合水准）

辅助计算：Σh_测 = +3.315m，Σh_理 = H_B − H_A = +3.247m，f_h = +68mm，f_h容 = ±40√5.8 = ±96mm，精度合格。

第55页：附合水准内业计算页眉

552025年2月6日星期四湖北工业大学土木学院工程管理系55例：附合水准测量内业计算

第56页：附合水准测量内业计算表

例：附合水准测量内业计算

辅助计算：Σa_i − Σb_i = 6470 − 5765 = 705 = Σh_i；H_B − H_A = 41.390 − 40.685 = 0.705，计算无误。

原表标尺读数以 mm 记录，本表换算为 m；各测站高差与高程已按后视减前视逐站推算核对。

第57页：支水准成果整理例题

例题2（支水准）

• f_h =（Σh_往 + Σh_返）_测 = −1.375 + 1.396 = +0.021m
• 满足精度要求时，高差取往返测平均值
• H₁ = H_A + h_A1 = 86.785 − 1.386 = 85.399m

第58页：水准仪的检验与校正项目

五、水准仪的检验与校正

• 圆水准器轴应平行于仪器的垂直轴L’L’//VV
• 水准管轴应平行于望远镜的视准轴LL//VV
• 望远镜十字丝横丝应垂直于仪器的垂直轴

第59页：圆水准器轴的检验校正

圆水准器轴平行于仪器的垂直轴的检验校正检验方法：旋转脚螺旋使圆水准气泡居中，之后将仪器水平旋转180°，气泡仍居中则正常，否则需要校正。

第60页：水准管轴平行视准轴的检校

水准管轴平行于望远镜的视准轴的检验校正i角误差

本页含图片内容，源文件未能提取图中文字，建议对照原课件图片补充本页要点说明。

第61页：i角对读数的影响

612025年2月6日星期四湖北工业大学土木学院工程管理系61望远镜的视准轴与水准管的水准轴不平行i角对读数的影响向上倾斜i角的符号为正仪器居中

第62页：i角对高差的影响

622025年2月6日星期四湖北工业大学土木学院工程管理系62望远镜的视准轴与水准管的水准轴不平行i角对高差的影响向上倾斜i角的符号为正

第63页：水准管校正

水准管校正

本页含图片内容，源文件未能提取图中文字，建议对照原课件图片补充本页要点说明。

第64页：十字丝横丝的检验

望远镜十字丝横丝垂直于仪器垂直轴的检验检验方法：瞄准一固定点，转微动螺旋使仪器水平旋转，若点始终沿横丝移动，则水平；否则需校正。

第65页：水准尺的检验与校正

水准尺的检验与校正水准尺分划面弯曲差（矢距）的测定对普通水准尺，应有：f<8mm否则，应进行改正：△l=(8f2)/3l其中l为水准尺尺长

本页含图片内容，源文件未能提取图中文字，建议对照原课件图片补充本页要点说明。

第66页：水准尺分划正确性检验

水准尺分划正确性检验

• 每米分划间隔正确性检验
• 水准尺红面与黑面零点差（尺常数K）的测定
• 一对水准尺黑面零点差的测定

第67页：水准测量误差及其预防

672.5水准测量误差及其预防

• 一、仪器误差：
• 1.视准轴与管水准轴不平行误差：
• 2.水准标尺的误差：
• 3.望远镜调焦机构隙动差：
• 二、操作误差:
• 1.管水准器气泡居中误差。
• 2.标尺瞄准误差。
• 3.水准标尺的倾斜误差。
• 三、外界环境影响：
• 1.地球曲率的影响。
• 2.大气折射的影响。
• 3.温度的影响。
• 4.仪器标尺升沉的影响。

第68页：消除与减少误差的方法

消除减少误差方法：

• 1)检验校正水准仪，i角小(DS3少于20″)，摈弃不合格标尺。
• 2)一测站前、后视距尽量相等，视距差符合规定。
• 3)测站观测只一次对光。
• 4)做好精平。
• 5)限制视距长度。
• 6)立尺直、稳。
• 7)避阳光直晒，最宜阴天观测，视线高出地面0.3米。
• 8)往返测。

第69页：精密水准仪的特点

692.6精密水准仪

• 一、精密水准仪特点：
• 1)设有精密可靠的测微设施。
• 读数可精确到0.01mm。
• (1)标尺稳定性能好，刻划精密。
• (2)水准仪设有平板测微器。
• (3)望远镜十字丝板采用楔形十字丝分划。
• 2)精确整平的灵敏度高。
• 3)抗干扰能力强。

第70页：精密水准仪图

本页源文件仅提取到页码数字，实际内容为精密水准仪（或平板测微器）的图片示意。建议对照原课件图片补充本页要点说明。

第71页：电子水准仪

二、电子水准仪

• 1.采用条纹编码的标尺长度注记方式。
• 2.采用摄像技术，对标尺测量进行摄像观测。
• 3.自动实现图象的数字化处理以及观测数据的测站显示、检核、运算等。

第72页：电子水准仪图

电子水准仪

本页含图片内容，源文件未能提取图中文字，建议对照原课件图片补充本页要点说明。

第73页：第二章小结

第二章小结1水准测量的原理2水准仪及水准尺3高差的测量方法（普通、四等）4计算高程

第74页：作业1 闭合水准

作业1 (闭合水准)已知M点高程，各测段观测高差和测站数如图所示，求D、K、T的高程。

第75页：作业2 附合水准

作业2 (附合水准)如图：已知P、F点高程，求G、A、D点高程。

本页含图片内容，源文件未能提取图中文字，建议对照原课件图片补充本页要点说明。

第76页：作业3 支水准

作业3（支水准）已知P点高程，观测数据如图所示：求高差闭合差及D、A点高程。

本页含图片内容，源文件未能提取图中文字，建议对照原课件图片补充本页要点说明。

第77页：作业1答案

作业1（闭合水准）答案:

本页含图片内容，源文件未能提取图中文字，建议对照原课件图片补充本页要点说明。

第78页：作业2答案

作业2（附合水准）答案:

本页含图片内容，源文件未能提取图中文字，建议对照原课件图片补充本页要点说明。

第79页：作业3答案

作业3（支水准）答案

• f_h = Σh_往 + Σh_返 =（1.430 − 2.244）+（−1.418 + 2.256）= +0.024m
• f_h容 = ±40√（2.0 + 1.7）= ±76mm，精度合格
• h_PD = +（1.430 + 1.418）/2 = +1.424m，H_D = H_P + h_PD = 49.579 + 1.424 = 51.003m
• h_AD = −（2.244 + 2.256）/2 = −2.250m，H_A = H_D + h_AD = 51.003 − 2.250 = 48.753m