第三章水準(zhǔn)儀及高程測(cè)量1第三章水準(zhǔn)儀及高程測(cè)量1高差是確定地面點(diǎn)位的三要素之一，一般是通過測(cè)量高差進(jìn)而求得點(diǎn)的高程。1.水準(zhǔn)測(cè)量2.三角高程測(cè)量3.物理高程測(cè)量4.GPS高程測(cè)量高程測(cè)量可分為：高程測(cè)量---測(cè)量地面點(diǎn)高程的工作水準(zhǔn)測(cè)量---實(shí)質(zhì)是測(cè)定兩點(diǎn)之間的高差水準(zhǔn)測(cè)量是最基本,精度最高的一種方法。2高差是確定地面點(diǎn)位的三要素之一，一般是通過測(cè)量高差進(jìn)地面點(diǎn)的高程位置BA大地水準(zhǔn)面假定水準(zhǔn)面B'相對(duì)高程HAHB'HAH'絕對(duì)高程hAB平均水海面驗(yàn)潮站鉛垂線鉛垂線高差3地面點(diǎn)的高程位置BA大地水準(zhǔn)面假定水準(zhǔn)面B'我國(guó)的高程系統(tǒng)：水準(zhǔn)原點(diǎn)全國(guó)高程的起算點(diǎn)1956年黃海高程系（72.289m）目前我國(guó)統(tǒng)一采用:1985年國(guó)家高程基準(zhǔn)（72.260m）水準(zhǔn)原點(diǎn)H0驗(yàn)潮站大地水準(zhǔn)面水海平面4我國(guó)的高程系統(tǒng)：水準(zhǔn)原點(diǎn)全國(guó)高程的起算點(diǎn)水準(zhǔn)原點(diǎn)H0驗(yàn)潮埋設(shè)水準(zhǔn)點(diǎn)測(cè)繪部門在全國(guó)各地埋設(shè)并測(cè)定的高程點(diǎn)稱水準(zhǔn)點(diǎn)，用BM（BenchMark）表示。分永久性與臨時(shí)性2種。永久水準(zhǔn)點(diǎn)臨時(shí)水準(zhǔn)點(diǎn)5埋設(shè)水準(zhǔn)點(diǎn)永久水準(zhǔn)點(diǎn)臨時(shí)水準(zhǔn)點(diǎn)5

第一節(jié)水準(zhǔn)測(cè)量原理6第一節(jié)水準(zhǔn)測(cè)量原理6hAB=a-bHB=

HA+

hAB測(cè)量、計(jì)算兩點(diǎn)之間高差的方法:(后視讀數(shù)-前視讀數(shù))AB大地水準(zhǔn)面b水平視線HAHB=?hABa后尺前尺測(cè)量前進(jìn)方向B前視點(diǎn)待測(cè)點(diǎn)后視讀數(shù)A后視點(diǎn)高程已知點(diǎn)前視讀數(shù)高差高程7hAB=a-bHB=HA+hABhAB有正負(fù)之分，hAB為正,說明B點(diǎn)比A點(diǎn)高，反之說明B點(diǎn)比A點(diǎn)低。

8hAB有正負(fù)之分，hAB為正,說明B點(diǎn)比A點(diǎn)高，反通常待測(cè)點(diǎn)B距離已知水準(zhǔn)點(diǎn)A較遠(yuǎn)或高差很大，就需要分段測(cè)量，計(jì)算兩點(diǎn)高差，如下圖：

ABHAHBh1h2hAB大地水準(zhǔn)面9通常待測(cè)點(diǎn)B距離已知水準(zhǔn)點(diǎn)A較遠(yuǎn)或高差很大，1.水準(zhǔn)儀的等級(jí)按精度分：S05、S1、S3、S10共4級(jí)。按構(gòu)造分：微傾式水準(zhǔn)儀、自動(dòng)安平水準(zhǔn)儀、激光水準(zhǔn)儀和數(shù)字水準(zhǔn)儀。3.水準(zhǔn)尺與尺墊水準(zhǔn)測(cè)量時(shí)還需配套的工具有水準(zhǔn)尺和尺墊。2.微傾式水準(zhǔn)儀構(gòu)造望遠(yuǎn)鏡、水準(zhǔn)器、托板、基座共4部分。第二節(jié)水準(zhǔn)測(cè)量的儀器與工具101.水準(zhǔn)儀的等級(jí)3.水準(zhǔn)尺與尺墊2.微傾式水準(zhǔn)儀構(gòu)造第二節(jié)☆S3級(jí)微傾水準(zhǔn)儀像片☆望遠(yuǎn)鏡

水準(zhǔn)器托板

基座11☆S3級(jí)微傾水準(zhǔn)儀像片☆望遠(yuǎn)鏡水準(zhǔn)器托板基座1自動(dòng)安平水準(zhǔn)儀數(shù)字水準(zhǔn)儀微傾水準(zhǔn)儀激光水準(zhǔn)儀激光垂準(zhǔn)儀12自動(dòng)安平水準(zhǔn)儀數(shù)字水準(zhǔn)儀微傾水準(zhǔn)儀激光水準(zhǔn)儀激光垂準(zhǔn)儀12水準(zhǔn)儀----提供一條水平視線13水準(zhǔn)儀----提供一條水平視線13望遠(yuǎn)鏡視準(zhǔn)軸：物鏡光心與十字絲交點(diǎn)的連線。由物鏡、目鏡、十字絲組成14望遠(yuǎn)鏡視準(zhǔn)軸：物鏡光心與十字絲交點(diǎn)的連線。由物鏡、目鏡、十字管水準(zhǔn)器用來指示視準(zhǔn)軸是否水平，圓水準(zhǔn)器用來指示儀器豎軸是否豎直。水準(zhǔn)器

｛管水準(zhǔn)器圓水準(zhǔn)器15管水準(zhǔn)器用來指示視準(zhǔn)軸是否水平，圓水準(zhǔn)器用來指示儀器1616☆水準(zhǔn)尺與尺墊☆

塔尺使用時(shí)水準(zhǔn)尺安放在尺墊的半球突出頂上雙面水準(zhǔn)尺468717☆水準(zhǔn)尺與尺墊☆塔尺使用時(shí)水準(zhǔn)尺安放在尺墊的半球突出頂上雙第三節(jié)水準(zhǔn)儀的使用(1)安置儀器(2)粗略整平（粗平）(3)瞄準(zhǔn)水準(zhǔn)尺目鏡對(duì)光，使十字絲清晰物鏡對(duì)光，使目標(biāo)清晰，并消除視差。(4)精確整平和讀數(shù)18第三節(jié)水準(zhǔn)儀的使用(1)安置儀器18☆用圓水準(zhǔn)器進(jìn)行粗平☆左手大拇指的運(yùn)動(dòng)方向和氣泡運(yùn)動(dòng)的方向一致。兩手相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)通過水準(zhǔn)器零點(diǎn)與1、2兩腳螺旋連線的垂線19☆用圓水準(zhǔn)器進(jìn)行粗平☆左手大拇指的運(yùn)動(dòng)方向和氣泡運(yùn)動(dòng)瞄準(zhǔn)水準(zhǔn)尺23420瞄準(zhǔn)水準(zhǔn)尺23420☆視差現(xiàn)象☆視差產(chǎn)生的原理圖a'aa"十字絲分劃板像平面21☆視差現(xiàn)象☆視差產(chǎn)生的原理圖a'aa"十字絲分劃板像平☆消除視差的步驟☆1、調(diào)目鏡螺旋使十字絲清晰；

2、反復(fù)調(diào)對(duì)光螺旋使目標(biāo)的像與十字絲平面重合，眼睛上下觀察兩者沒有錯(cuò)動(dòng)現(xiàn)象為止。23422☆消除視差的步驟☆1、調(diào)目鏡螺旋使十字絲清晰；消除視差a'aa"重新對(duì)光消除視差｛調(diào)目鏡調(diào)物鏡23消除視差a'aa"重新對(duì)光消除視差｛調(diào)目鏡23精確調(diào)平視線（精平）用微傾螺旋精確調(diào)平視線微傾螺旋24精確調(diào)平視線（精平）用微傾螺旋精確調(diào)平視線微傾螺旋24☆水準(zhǔn)尺讀數(shù)1☆23412325☆水準(zhǔn)尺讀數(shù)1☆23412325☆水準(zhǔn)尺讀數(shù)☆3223正像倒像26☆水準(zhǔn)尺讀數(shù)☆3223正像倒像26☆水準(zhǔn)尺讀數(shù)2☆27☆水準(zhǔn)尺讀數(shù)2☆27水準(zhǔn)儀使用步驟總結(jié)1.測(cè)站安置儀器：（測(cè)點(diǎn)上安置水準(zhǔn)尺）用中心螺旋把儀器與三腳架相連用腳螺旋粗略整平（粗平）2.瞄準(zhǔn)水準(zhǔn)尺：目鏡對(duì)光，使十字絲清晰。物鏡對(duì)光，使目標(biāo)清晰，并消除視差。3.精平：使用微傾螺旋，使水準(zhǔn)管氣泡居中。4.讀數(shù)：用十字絲橫絲在尺上讀數(shù)，從小向大讀。28水準(zhǔn)儀使用步驟總結(jié)1.測(cè)站安置儀器：（測(cè)點(diǎn)上安置水準(zhǔn)尺）28第四節(jié)水準(zhǔn)測(cè)量的外業(yè)埋設(shè)水準(zhǔn)點(diǎn)測(cè)繪部門在全國(guó)各地埋設(shè)并測(cè)定的高程點(diǎn)稱水準(zhǔn)點(diǎn)，用BM（BenchMark）表示。分永久性與臨時(shí)性2種。永久水準(zhǔn)點(diǎn)臨時(shí)水準(zhǔn)點(diǎn)29第四節(jié)水準(zhǔn)測(cè)量的外業(yè)埋設(shè)水準(zhǔn)點(diǎn)永久水準(zhǔn)點(diǎn)臨時(shí)水準(zhǔn)點(diǎn)29水準(zhǔn)路線：

①閉合路線②附合路線③支路線30水準(zhǔn)路線：30從水準(zhǔn)點(diǎn)BMA出發(fā)，沿環(huán)線逐站進(jìn)行水準(zhǔn)測(cè)量，經(jīng)過各高程待定點(diǎn)，最后返回BMA點(diǎn)，稱為閉合水準(zhǔn)路線。(1)閉合水準(zhǔn)路線31從水準(zhǔn)點(diǎn)BMA出發(fā)，沿環(huán)線逐站進(jìn)行水準(zhǔn)測(cè)量，經(jīng)過各高從一水準(zhǔn)點(diǎn)BMA出發(fā)，沿各待定高程點(diǎn)逐站進(jìn)行水準(zhǔn)測(cè)量，最后附合到另一水準(zhǔn)點(diǎn)BMB上。(2)附合水準(zhǔn)路線32從一水準(zhǔn)點(diǎn)BMA出發(fā)，沿各待定高程點(diǎn)逐站進(jìn)行水準(zhǔn)測(cè)若從一水準(zhǔn)點(diǎn)出發(fā)，既沒有符合到另一水準(zhǔn)點(diǎn)，也沒有閉合到原來的水準(zhǔn)點(diǎn)，就稱其為支水準(zhǔn)路線。(3)支水準(zhǔn)路線

返測(cè)P測(cè)往BM-A33若從一水準(zhǔn)點(diǎn)出發(fā)，既沒有符合到另一水準(zhǔn)點(diǎn)，也沒有閉合通常待定點(diǎn)離水準(zhǔn)點(diǎn)較遠(yuǎn)或高差很大，就需要連續(xù)多次安置儀器才能測(cè)定兩點(diǎn)高差，例如下圖：

第1站：hA1

=a1-b1

第2站：h12

=a2-b2

第3站：h23

=a3-b3………第n站：hnB

=an-bn

-----------------∑h=hAB=∑a-∑b已知HA，則HB=HA+∑h測(cè)站：安置儀器的位置稱為測(cè)站轉(zhuǎn)點(diǎn)：兩站之間的立尺點(diǎn)，僅起高程傳遞作用，稱為轉(zhuǎn)點(diǎn)(ZD)。二、水準(zhǔn)測(cè)量方法34通常待定點(diǎn)離水準(zhǔn)點(diǎn)較遠(yuǎn)或高差很大，就需要連續(xù)多次(1)變動(dòng)儀器高法：在同一測(cè)站上用兩次不同的儀器高度，測(cè)得兩次高差進(jìn)行校核，即第一次測(cè)得高差之后，改變儀器高度10cm以上重新安置儀器，再測(cè)一次。兩次測(cè)量高差之差不大于3—5mm。

紅黑雙面求得高差不得超過容許值，測(cè)得的高差之差不大于3—5mm（對(duì)等外級(jí)水準(zhǔn)測(cè)量）。(2)雙面尺法：在同一測(cè)站，儀器高度不變，黑面測(cè)得高差與紅面測(cè)得高差應(yīng)相等。配對(duì)的雙面水準(zhǔn)尺，紅面起點(diǎn)不是0，一面是4.687m，另一面是4.787m。水準(zhǔn)測(cè)量的檢核35(1)變動(dòng)儀器高法：紅黑雙面求得高差不得超過容許值，測(cè)得ABHA已知未知HB大地水準(zhǔn)面ZD1a1b1ZD2a2b21A1.851ZD11.268+0.58321.452ZD20.699+0.753☆水準(zhǔn)測(cè)量外業(yè)動(dòng)畫☆50.00050.583…...1.381測(cè)站測(cè)點(diǎn)水準(zhǔn)尺讀數(shù)后尺(a)前尺(b)高差(m)高程(m)平均高差(m)a1b1+0.5811.962+0.582…...…...…...…...…...…...36ABHA已知未知HB大地水準(zhǔn)面ZD1a1b1ZDABHA已知HB未知大地水準(zhǔn)面TP1a1b1TP2a2b2a3b3a4b4TP31A1.851ZD11.268+0.58321.452ZD20.699+0.75350.00050.583…...1.381測(cè)站測(cè)點(diǎn)水準(zhǔn)尺讀數(shù)后尺(a)前尺(b)高差(m)高程(m)平均高差(m)+0.5811.962+0.582…...…...…...…...…...…...…...…...34ZD3B51.33650.61851.491+0.753-0.718+0.87337ABHA已知HB未知大地水準(zhǔn)面TP1a1b1水準(zhǔn)測(cè)量的誤差包括水準(zhǔn)儀本身的儀器誤差、人為的觀測(cè)誤差以及外界條件的影響三個(gè)方面。三、水準(zhǔn)測(cè)量的注意事項(xiàng)38水準(zhǔn)測(cè)量的誤差包括水準(zhǔn)儀本身的儀器誤差、人為的觀測(cè)誤儀器誤差：①視線不水平②水準(zhǔn)尺誤差人為的觀測(cè)誤差：①水準(zhǔn)管氣泡居中誤差②讀數(shù)誤差③視差影響④水準(zhǔn)尺傾斜的影響外界條件的影響：①儀器下沉②尺墊下沉③地球曲率和大氣折光的影響

④大氣溫度和風(fēng)力的影響39儀器誤差：39山地平地由于測(cè)量有誤差實(shí)測(cè)高差值與實(shí)際（理論）高差值不相等，其差值為高差閉合差fh。測(cè)量誤差不可避免，容許有高差閉合差，閉合差容許值的單位為毫米mm。限差為：式中：L為路線的總長(zhǎng)度（公里數(shù)）。n為路線上總測(cè)站數(shù)。

第五節(jié)水準(zhǔn)測(cè)量?jī)?nèi)業(yè)40山地平地由于測(cè)量有誤差實(shí)測(cè)高差值與實(shí)際（理論）高差值閉合水準(zhǔn)路線的檢核條件為：一.水準(zhǔn)路線閉合差的計(jì)算41閉合水準(zhǔn)路線的檢核條件為：一.水準(zhǔn)路線閉合差的計(jì)算41如果高差閉合差，則為觀測(cè)合格。二.水準(zhǔn)路線閉合差的分配但是，閉合差要進(jìn)行處理，方法是：加權(quán)平均將閉合差反符號(hào)分配到各測(cè)段高差中。計(jì)算改正數(shù)：各段改正后高差=實(shí)測(cè)高差+改正數(shù)42如果高差閉合差，則為觀測(cè)合格。二.H1=HA+h1改H2=H1+h2改………………

逐點(diǎn)推算三.水準(zhǔn)點(diǎn)高程的計(jì)算43H1=HA+h1改逐點(diǎn)推算三.水準(zhǔn)點(diǎn)高程的計(jì)算43水準(zhǔn)測(cè)量的誤差包括水準(zhǔn)儀本身的儀器誤差、人為的觀測(cè)誤差以及外界條件的影響三個(gè)方面。水準(zhǔn)測(cè)量的注意事項(xiàng)44水準(zhǔn)測(cè)量的誤差包括水準(zhǔn)儀本身的儀器誤差、人為的觀測(cè)誤儀器誤差：①視線不水平②水準(zhǔn)尺誤差人為的觀測(cè)誤差：①水準(zhǔn)管氣泡居中誤差②讀數(shù)誤差③視差影響④水準(zhǔn)尺傾斜的影響外界條件的影響：①儀器下沉②尺墊下沉③地球曲率和大氣折光的影響

④大氣溫度和風(fēng)力的影響45儀器誤差：45第六節(jié)

水準(zhǔn)測(cè)量新儀器介紹46第六節(jié)

水準(zhǔn)測(cè)量新儀器介紹46一、自動(dòng)安平水準(zhǔn)儀自動(dòng)安平水準(zhǔn)儀的特點(diǎn)是沒有管水準(zhǔn)器和微傾螺旋。在圓水準(zhǔn)氣泡居中的條件下，利用儀器內(nèi)部的自動(dòng)安平補(bǔ)償器，就能獲得視線水平時(shí)的正確讀數(shù)，省略了精平過程。47一、自動(dòng)安平水準(zhǔn)儀自動(dòng)安平水準(zhǔn)儀的特點(diǎn)是沒有管水準(zhǔn)器國(guó)產(chǎn)DSZ3自動(dòng)安平水準(zhǔn)儀每公里往返測(cè)量中誤差：±2.5〞補(bǔ)償安平精度±0.5〞補(bǔ)償工作范圍：±14〞48國(guó)產(chǎn)DSZ3自動(dòng)安平水準(zhǔn)儀每公里往返測(cè)量中誤差：測(cè)量原理:是用傳感器代替觀測(cè)者的眼睛，從望遠(yuǎn)鏡中看到水準(zhǔn)尺上“刻劃”的測(cè)量信號(hào)，由微處理器自動(dòng)計(jì)算出水準(zhǔn)尺上的讀數(shù)及儀器至標(biāo)尺間的水平距離,數(shù)據(jù)在屏上顯示，并存貯。二、數(shù)字水準(zhǔn)儀49測(cè)量原理:是用傳感器代替觀測(cè)者的眼睛，從望遠(yuǎn)鏡中看到505051515252天寶Dini12(蔡司)精密電子水準(zhǔn)儀53天寶Dini12(蔡司)精密電子水準(zhǔn)儀535454第七節(jié)

水準(zhǔn)儀的檢驗(yàn)與校正55第七節(jié)

水準(zhǔn)儀的檢驗(yàn)與校正55

CC//LLVV//L1L1十字絲橫絲⊥VV豎軸VV長(zhǎng)水準(zhǔn)管軸LL視準(zhǔn)軸CCL1L1圓水準(zhǔn)器軸（1）水準(zhǔn)儀結(jié)構(gòu)應(yīng)該滿足的幾何條件：微傾式水準(zhǔn)儀的檢驗(yàn)56CC//LLVV//L1L1十字1）圓水準(zhǔn)軸平行儀器豎軸的檢驗(yàn)(1)目的：L′L′∥VV(2)檢驗(yàn)：把儀器安置好，并用腳螺旋將氣泡居中，然后將儀器旋轉(zhuǎn)180o，看氣泡是否居中，如果氣泡仍居中，則條件滿足，否則，條件不滿足。571）圓水準(zhǔn)軸平行儀器豎軸的檢驗(yàn)(1)目的：L′L′∥VV將儀器整平后，用十字絲一端對(duì)準(zhǔn)水平方向某一清晰目標(biāo)。用水平微動(dòng)慢慢轉(zhuǎn)動(dòng)望遠(yuǎn)鏡，當(dāng)目標(biāo)移動(dòng)到十字絲交點(diǎn)從一端移到另一端時(shí)，看目標(biāo)是否始終在十字絲上。2）十字絲橫絲垂直于儀器豎軸檢驗(yàn)

瞄準(zhǔn)一點(diǎn)望遠(yuǎn)鏡水平轉(zhuǎn)動(dòng)后現(xiàn)象十字絲無(wú)誤差清況58將儀器整平后，用十字絲一端對(duì)準(zhǔn)水平方向某一清ABa'b'xxhAB正=a'－b'=(a＋x)－(b＋x)=a－bD后=D前ii3）水準(zhǔn)管軸平行于視準(zhǔn)軸的檢驗(yàn)(2)檢驗(yàn)：將儀器安置在某兩固定點(diǎn)中間。測(cè)出它們之間的正確高差。(1)目的：LL∥CChAB正59ABa'b'xxhAB正=a'－b'=(a＋x)將儀器放到某一立尺點(diǎn)（A）附近處，此時(shí)前后視距不相等，在兩尺上讀數(shù)分別為a′′、b′′，A、B兩點(diǎn)的高差hAB′為：

h′AB