第一章章水水準測測量主講人人：潘潘繼軍軍臨滄農農校工工程技技術職職業群群教改改研究究部第二講講水水準準測量量方法法與測測量成成果計計算本講學學習簡簡介學習目目標學習重重點水準測測量基基本方方法水準測測量成成果計計算水準測測量誤誤差分分析水準測測量基基本方方法水準測測量誤誤差分分析學習難難點學習導導向水準測測量成成果計計算方方法復習思思考題題量實驗二二：簡簡單水水準測測量實驗三三：路路線水水準測測量一、水水準測測量基基本方方法為了統一全全國高高程系系統和和滿足足科研研、測測圖、、國家家建設設的需需要，，測繪繪部門門在全全國各各地埋埋設了了許多多固定定的測測量標標志，，并用用水準準測量量的方方法測測定了了它們們的高高程，，這些標標志（（高程程控制制點））稱為為水準點點（BenchMark），常常用BM表示。水準準點有:永久點點臨時點點（一））水準準點（二））簡單單水準準測量量適用情情景：：已知水水準點點到待待定點點之間間的距距離較較近（（小于于200m），高高差較較?。ǎㄐ∮谟谒疁蕼食唛L長度）），由由一個個測站站即可可測出出待定定點的的高程程。計算方方法：：高差法法或儀儀高法法，由由A點求B點的高高程。。操作程程序：：（1）在兩兩點之之間安安置水水準儀儀，進進行粗粗平。。（2）照準準后視視點塔塔尺，，讀數數。（（3）照準準前視視點塔塔尺，，讀數數。（（4）計算算出兩兩點間間高差差，推推算未未知點點的高高程。。操作簡簡圖：：以組為為單位位，畫畫出儀儀高法法和高高差法法進行行簡單單水準準測量量的示示意圖圖？？？？？？數據記記錄：：？？？？？？？？（三））路線線水準準測量量1、適用用情景景即采采取路路線水水準測測量原因：：當高程程待定定點離離開已已知點點較遠遠或高高差較較大時時，僅僅安置置一次次儀器器進行行一個個測站站的工工作就就不能能測出出兩點點之間間的高高差。。這時時需要要在兩兩點間間加設設若干干個臨臨時立立尺點點，分分段連連續多多次安安置儀儀器來來求得得兩點點間的的高差差。這這些臨臨時加加設的的立尺尺點是是作為為傳遞遞高程程用的的，稱稱為轉點，一般般用符符號TP表示。。AP前進方向hAP=h1+h2+h3Hp＝HA＋hAP2、路線水準測量模擬h1h2h3hAP3、在第一測測站上上的觀觀測程程序為為：⑴安置置儀器器，使使圓水水準器器氣泡泡居中中；⑵照準準后視視(A點)尺，并并轉動動微傾傾螺旋旋使水水準管管氣泡泡精確確居中中，用用中絲絲讀后后視尺尺讀數數a1=2.036。記錄錄員復復誦后后記入入手簿簿。⑶照準準前視視（即即轉點點TP1）尺，，精平平，讀讀前視視尺讀讀數b1=1.547。記錄錄員復復誦后后記入入手簿簿，并并計算算出A點與轉轉點TP1之間的的高差差：h1＝2.036-1.547=＋0.489填入高高差欄欄。水水準準測量量手薄薄見表表（1）水準儀儀安置置在離離前、、后視視距離離大致致相等等之處處。（2）為及及時發發現錯錯誤，，通常常采用用“兩兩次儀儀器高高法””或““雙雙面尺尺法””。兩次儀儀器高高法：：高差差之差差h-h5mm4、觀測測要求求5、路線線水準準測量量記錄錄水準準測量量BMAB2.0361.118TP1H1=+0.9180.869

TP2h1=-0.3181.187

TP31.495H1=+0.4171.0781.256h1=-0.5751.831前進方方向測站轉點水準尺讀數高差（m）高程（m）備注后視（a）前視（b）＋-

ⅠBMA

TP12.0361.1180.918

27.354

ⅡTP1

TP20.8691.187

0.318

ⅢTP2

TP31.4951.0780.417

ⅣTP3

B1.2561.831

0.57527.796

計算檢核∑5.656

－5.214∑5.214∑1.335

－0.893∑－0.89327.849

－27.354

＋0.442＋0.442＋0.442

6、水準準測量量的主主要技技術要要求（四））水準準測量量注意意事項項由于測量誤誤差是是不可可避免免的，，我們們無法法完全全消除除其影影響。。但是是可采采取一一定的的措施施減弱弱其影影響，，以提提高測測量成成果的的精度度。同同時應應絕對對避免免在測測量成成果中中存在在錯誤誤，因因此在在進行行水準準測量量時，，應注意以下下各點：⑴、觀測前前對所用儀儀器和工具具，必須認認真進行檢檢驗和校正正。⑵、在野外外測量過程程中，水準準儀及水準準尺應盡量量安置在堅堅實的地面面上。三腳腳架和尺墊墊要踩實，，以防儀器器和尺子下下沉。⑶、前、后后視距離應應盡量相等等，以消除除視準軸不不平行水準準管軸的誤誤差和地球球曲率與大大氣折光的的影響。（四）水準準測量注意意事項（續續）⑷、前、后后視距離不不宜太長，，一般不要要超過100m。視線高度度應使上、、中、下三三絲都能在在水準尺上上讀數以減減少大氣折折光影響。。⑸、水準尺尺必須扶直直不得傾斜斜。使用過過程中，要要經常檢查查和清除尺尺底泥土。。塔尺銜接接處要卡住住，防止二二、三節塔塔尺下滑。。⑹、讀完數數后應再次次檢查氣泡泡是否仍然然吻合，否否則應重讀讀。⑺、記錄員員要復誦讀讀數，以便便核對。記記錄要整潔潔、清楚端端正。如果果有錯，不不能用橡皮皮擦去而應應在改正處處劃一橫，，在旁邊注注上改正后后的數字。。⑻、在烈日日下作業要要撐傘遮住住陽光避免免氣泡因受受熱不均而而影響其穩穩定性。（五）水準準測量的檢檢驗方法1、測站檢核為了確保觀觀測高差正正確無誤，，須對各測測站的觀測測高差進行行檢核，這這種檢核稱稱為測站檢檢核。常用用的檢核方方法有兩次次儀器高法法和雙面尺尺法兩種：：⑴兩次儀器器高法兩次儀器高高法是在同同一測站上上用兩次不不同的儀器器高度，兩兩次測定高高差。即測測得第一次次高差后，，改變儀器器高度約10cm以上，再次次測定高差差。若兩次次測得的高高差之差未未超過5mm，則取其平平均值作為為該測站的的觀測高差差。否則需需重測。⑵雙面尺法法雙面尺法是是在一測站站上，儀器器高度不變變，分別用用雙面水準準尺的黑面面和紅面兩兩次測定高高差。若兩兩次測得高高差之差未未超過5mm，則取其平平均值作為為該測站的的高差。否否則需要重重測。1、測站檢驗驗2、路線檢驗驗（五）水準準測量的檢檢驗方法（（續1）兩次儀器高高法：立尺，尺中中間安置水水準儀，粗粗平照準后視尺尺，精平，，讀數照準前視尺尺，精平，，讀數計算高差變動儀器高高（升或降降大于10cm）再觀測高差互差不不大于±5mm時，取平均均值（四）水準準測量的檢檢驗方法（（續2）雙面尺法（（黑面、紅紅面）：用雙面尺，，每尺均讀讀黑、紅面面讀數立尺，尺中中間安置水水準儀，粗粗平瞄準后視尺黑面，精平，，讀數瞄準前視尺黑面，精平，，讀數瞄準前視尺紅面，精平，，讀數瞄準后視尺紅面，精平，，讀數黑面：以零零開始刻劃劃紅面：一尺尺從4687開始刻劃，，另一尺從從4787開始紅黑面計算算高差理論論上相差0.1m（五）水準準測量的檢檢驗方法2.路線檢核雖然每一測站都都進行了檢檢核，但一一條水準路路線是否有有錯還是沒沒有保證。。例如，在在前、后視視某一轉點點時，水準準尺未放在在同一點上上，利用該該轉點計算算的相鄰兩兩站的高差差雖然精度度符合要求求，但這一一條水準路路線卻含有有錯誤，因因此必須進進行路線檢檢核。水準準路線檢核核方法一般般有以下三三種：⑴附合水準準路線水準路線從從已知水準準點BM1（起始點））出發，沿沿著待定點點進行水準準測量，最最后測到已已知水準點點BM2（終點），，這樣的水水準路線稱稱為附合水水準路線。。∑h理＝H終一H始(2-4)實測的高差差與已知高高差一般不不可能完全全相等，其其差值稱為為高差閉合合差fh:(2-5)水準測量⑵閉合水準準路線由BM5出發，沿環環線進行水水準測量，，最后回到到原水準點點BM5上，稱為閉閉合水準路路線。路線上各點點之間高差差的代數和和應等于零零，即：∑h理＝0(2-6)如不等于零零，則高差差閉合差為為：(2-7)⑶支水準路路線由一水準點點BM8出發，既不不附合到其其他水準點點上，也不不自行閉合合，稱為支水準準路線。支水準路線線要進行往返返觀測，往往測高差與與返測高差差觀測值的的代數和∑∑h往+∑h返理論上應應為零。如不等于零零，則高差差閉合差為為：(2-8)二、水準測測量成果計計算3.5水準測量的的成果計算算3.5.1水準測量的的精度要求求建筑工程中中對水準測測量的精度度要求，一一般規定為為：平地(mm)(2.12)山地(mm)(2.13)式中fh容為高差閉閉合差的容容許值；L為水準路線線長度，以以km為單位；n為水準路線線測站數。。當地形起起伏較大，，每1km水準路線超超過16個測站時按按山地計算算容許閉合合差。水準測量3.5.2水準測量成成果計算計算步驟如如下（以附附合水準路路線為例））：⑴計算實測測高差之和和∑h測與理論高高差∑h理＝H終一H始⑵計算高差差閉合差⑶計算容許許閉合差fh容=±12√√n如果│fh│<=│fh容│，則則其精度符符合要求，，可做下一一步計算。。⑷計算高差差改正數高高差閉合合差的調整整方法和原原則：按與測站數或或與距離成成正比的分配原則則，改正數數的符號與與閉合差的的符號相反反。每每一測站的的改正數為為：各各測測段的改正正數為：檢核∑v=-fh水準測量⑸計算改正正后高差h改各各測段段觀測高差差hi分別加上相相應的改正正數后vi，即得改正正后高差：：h1改=h1+v1h2改=h2+v2……hi改=hi+vi改正后的高高差代數和和，應等于于高差的理理論值，即即：∑∑h總=∑h理

如不相相等，說明明計算中有有錯誤存在在。水準測量⑹待定點高高程計算測段起點高高程加測段段改正后高高差，即得得測段終點點高程，以以此類推。。最后推出出的終點高高程應與該該點的已知知高程相等等。即：H1=HA+h1總H2=H1+h2總……HA（算）=HA(已知)計算中應注注意各項檢檢核的正確確性。水準測量對于閉合水水準路線計計算步驟類類似于附合合水準路線線，以下例例說明其計計算步驟：：計算步驟如如下：點號測站ni（站）實測高差hi(m)高差改正數vi（m）改正后高差

h改(m)高程H(m)備注BMA11－1.3520.006－1.34651.732已知點182.1580.0042.16250.386

262.5740.0032.57752.548

37－3.3970.004－3.39355.125

BMA

51.732已知點∑32－0.0170.0170

⑴計算實測測高差之和和∑h測=-0.017m理論高差∑h理＝0⑵計算高差閉閉合差=-0.017m⑶計算容許閉閉合差fh容=±12√√n==±12√√32=±±68mm因為│fh│<=│fh容│，故故其精度符符合要求，，可做下一一步計算。。水準測量⑷計算高差差改正數高高差閉合合差的調整整方法和原原則與符合合水準路線線的方法一一樣。本例例各測段改改正數vi計算如下：：v1=-(fh/∑∑n)×n1=-(-17/32)××11=6mmv2=-(fh/∑∑n)×n2=-(-17/32)××8=4mm………檢核∑v=-fh=0.017m點號測站ni（站）實測高差hi(m)高差改正數vi（m）改正后高差

h改(m)高程H(m)備注BMA11－1.3520.006－1.34651.732已知點182.1580.0042.16250.386

262.5740.0032.57752.548

37－3.3970.004－3.39355.125

BMA

51.732已知點∑32－0.0170.0170

水準測量⑸計算改正正后高差h改各各測段段觀測高差差hi分別加上相相應的改正正數后vi，即得改正正后高差：：h1改=h1+v1=-1.352+0.006=-1.346mh2改=h2+v2=2.158+0.004=2.162m……hi改=hi+vi改正后的高高差代數和和，應等于于高差的理理論值0，即：∑∑h總=0如不相等，，說明計算算中有錯誤誤存在。點號測站ni（站）實測高差hi(m)高差改正數vi（m）改正后高差

h改(m)高程H(m)備注BMA11－1.3520.006－1.34651.732已知點182.1580.0042.16250.386

262.5740.0032.57752.548

37－3.3970.004－3.39355.125

BMA

51.732已知點∑32－0.0170.0170

水準測量⑹待定點點高程計計算測測段起點點高程加加測段改改正后高高差，即即得測段段終點高高程，以以此類推推。最后后推出的的終點高高程應與與起始點點的高程程相等。。即：H1=HA+h1總=51.732-1.346=50.386mH2=H1+h2總=50.386+2.162=52.548m………HA（算）=HA(已知)=51.732m計算中應應注意各各項檢核核的正確確性。點號測站ni（站）實測高差hi(m)高差改正數vi（m）改正后高差

h改(m)高程H(m)備注BMA11－1.3520.006－1.34651.732已知點182.1580.0042.16250.386

262.5740.0032.57752.548

37－3.3970.004－3.39355.125

BMA

51.732已知點∑32－0.0170.0170

水準測量量3.6水準儀的的檢驗與與校正3.6.1水準儀應應滿足的的幾何條條件為了保證證儀器提提供一條條水平視視線，水水準儀的的四條主主要軸線線：望遠遠鏡視準準軸ZZ、水準管管軸LL、圓水準準器軸L′L′′和儀器豎豎軸VV應滿足以以下條件件：⑴圓水準準器軸L′L′′應平行于于豎軸VV；⑵水準管管軸LL應平行于于視準軸軸ZZ；⑶十字絲絲橫絲應應垂直于于儀器豎豎軸VV。儀器出廠廠前都經經過嚴格格檢查，，均能滿滿足條件件，但經經過長期期使用或或某些震震動，軸軸線間的的關系會會受到破破壞。為為此，測測量之前前必須對對儀器進進行檢驗驗校正。。水準測量量3.6.2水準儀的的檢驗和和校正1、圓水準準器軸平平行于儀儀器豎軸軸的檢驗驗與校正正檢驗方法法：旋轉轉腳螺旋旋使圓水水準氣泡泡居中，，之后將將儀器水水平旋轉轉180°°，氣泡仍仍居中則則正常，，否則需需要校正正（圓水水準器的的檢驗與與校正））。2、望遠鏡鏡十字絲絲橫絲垂垂直于儀儀器豎軸軸的檢驗驗檢驗方法法：瞄準準一固定定點，轉轉微動螺螺旋使儀儀器水平平旋轉，，若點始始終沿橫橫絲移動動，則水水平；否否則需校校正（十十字絲的的檢驗與與校正））。水準測量量3、水準管管軸平行行于望遠遠鏡視準準軸的檢檢驗校正正i角誤差(管水準器器的檢驗驗與校正正)水準測量量3.7水準測量量的誤差差分析包括儀器器誤差、、觀測誤誤差、外外界環境境的影響響。一、儀儀器誤差差★儀器校校正后的的殘余i角誤差：：原因：i角誤差檢檢校后的的殘余值值方法：觀觀測時注注意使前前、后視視距相等等，可消消除或減減弱其影影響。★水準尺尺誤差：：原因：水水準尺分分劃不準準確、尺尺長變化化、尺彎彎曲等。。方法：檢檢驗水準準尺上真真長與名名義長度度，加尺尺長改正正數；◎水準尺尺的零點點差：一一測段中中采用偶偶數站到到達方式式予以消消除。水準測量量二、觀觀測誤差差★氣泡泡居中誤誤差★讀數數誤差★水準準尺傾斜斜（尤其其注意前前后傾斜斜）★視差差的影響響這些誤差差須嚴格格認真操操作、讀讀數，來來避免誤誤差的影影響水準測量量三、外界界環境的的影響★儀器器下沉：：（在軟軟土或植植被上時時容易發發生下沉沉）采采用“后后—前—前—后”，的的觀測順順序，可可以削弱弱其影響響?！锍邏|墊下沉：：采用往往返觀測測取觀測測高差的的中數可可以削弱弱其影響響。★地球球曲率和和大氣折折光影響響：地球曲率率影響：：（前前后視距距相等來來消除，，即地球球曲率對對前后尺尺讀數影影響相同同）大氣折光光影響：：（由由于大氣氣折光，，視線會會發生彎彎曲。越越靠近地地面，光光線折射射的影響響也就越越大。因因此要求求視線要要高于地地面0.3m以上，前前后視距距相等也也可消減減該影響響）★溫度度影響：觀測時應應注意撐撐傘遮陽陽。水準測量量3.8自動安平平水準儀儀及數字字水準儀儀簡介1精密水準準儀（DS1）——采用光學學測微器器讀數，，儀器整整體