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第二章 水准测量
一、高程测量的方法
高程控制测量概述
1.水准测量 根据水准仪的水平视线，在竖立在两点的标尺上读数，以测定两点间的高差
2.三角高程 测量已知点与未知点之间的垂直角与距离，计算未知点高程的方法
3.GPS高程测量 利用GPS测量数据计算未知点高程的方法
4.气压高程测量 根据测量的气压推算未知点高程的方法
高程控制测量概述
等级
一等
二等
三等
四等
作用
基础
基础
地形测量、工程
布设
沿稳定、平缓交通路线
沿铁路、公路、河流等

长度(km)
1000-1500
500-750
300
80
限差(mm/km)
0.5
1.0
3.0
5.0
根据需要
二、国家高程控制网
建立方法：水准测量，因此又称国家水准网
布网原则：高级到低级、从整体到局部，分四个等级
高程控制测量概述
按用途区分为基本水准标石、普通水准标石、基岩水准标石
三、水准点及水准标石
普通水准标石
利用水准仪提供的水平视线，在竖立在两点的标尺上读数，以测定两点间的高差，从而由已知点高程推算未知点高程。
hAB = a - b
HB=HA+hAB
水准测量的基本原理
hAB
一、水准测量的原理
水准测量的基本原理
二、线水准测量
水准测量的基本原理
水准测量的基本原理
三、面水准测量(抄平)
A
1
2
3
4
a
b1
b2
b3
b4
视线高程
未知点高程
一、微倾水准仪
水准仪及水准标尺
望远镜
基座
符合水准器
圆水准器
目镜调
焦螺旋
水平制
动螺旋
水平微
动螺旋
物镜调
焦螺旋
微倾螺旋
水准仪及水准标尺
二、自动安平水准仪
水准仪及水准标尺
没有水平轴，望远镜只能在照准面内作微小俯仰
管水准器与望远镜固定在一起，管水准轴平行于照准轴
为了提高置平精度，水准仪采用符合水准器
水准仪结构特点
水准仪及水准标尺
符合水准器
水准仪及水准标尺
三、水准标尺与尺台
1.三、四等水准测量一般使用全长3米的木质或璃玻钢双面水准标尺。标尺采用黑红两面刻划，最小分划为1厘米 。
2.每分米注记倒写数字，在望远镜中成正像。
3.黑面从0毫米起刻划，红面从4687（或4787）毫米开始刻划。红黑面刻划零点差一般为4687（或4787）毫米。
1300
1374
水准仪及水准标尺
尺桩
尺台
水准仪及水准标尺
（1）标尺必须成对使用，4687 和 4787毫米
（3）水准标尺上装有圆水准器，测量时能将标尺竖直
（2）标尺零点朝下，在望远镜视场为正像
（4）正确使用尺台和尺桩
使用标尺应注意
水准仪与水准标尺的检验校正
圆水准器的水准轴应与仪器的垂直轴平行
十字丝的水平丝应保持水平
符合水准器的水准轴应与照准轴平行
1.圆水准器的水准轴应平行于垂直轴
检验方法：用基座螺旋使气泡居中，将仪器绕垂直轴旋转180度，若气泡不居中则需要校正
一、水准仪的检验校正
校正方法：用基座螺旋改正气泡偏离的一半，再用校正螺丝改正一半，反复校正
水准仪应当满足的基本条件
水准仪与水准标尺的检验校正
2.十字丝的横丝应保持水平
检验方法：整平仪器后，用十字丝横丝的一端照准一点状目标，然后徐徐转动水平微动螺旋，使目标到达横丝的另一端，若目标始终不离开横丝，则横丝水平；若目标离开横丝一段距离e，则需要校正。
校正方法：拧开十字丝护盖，松开十字丝固定螺丝，旋转十字丝环，使十字丝横丝照准e/2处，需反复校正。
水准仪与水准标尺的检验校正
3.管水准轴应平行于照准轴
交叉角：管水准轴与照准轴在水平面上投影的夹角
i 角：管水准轴与照准轴在铅垂面上投影的夹角
照准轴
管水准轴
交叉角
i 角
交叉角误差 i 角误差
水准仪与水准标尺的检验校正
i 角检验
Δ
C
A
B
ΔA
Δ
i 角对高差无影响
校正:用微倾螺旋使读数为 ,用校正螺丝使气泡居中
二、水准标尺的检验校正
标尺上圆水准器的检校
标尺分划面弯曲差的测定
一对标尺零点不等差的测定
标尺基辅分划读数差的测定
一对标尺名义米长的测定
标尺分米分划误差的测定
水准仪与水准标尺的检验校正
水准仪与水准标尺的检验校正
整置好水准仪，照准标尺的边缘棱线，指挥扶尺员使标尺边缘棱线与望远镜纵丝重合，校正气泡使其居中；旋转标尺90度，重复上述操作，直到气泡居中。
悬挂一垂球，竖立标尺，使标尺边缘与垂球线平行，若圆水准器的气泡不居中，改正。
选择一处比较平直的墙角，将标尺紧靠在墙角，若气泡不居中，用校正螺丝使气泡居中。
标尺圆水准器的检校方法：
四等水准测量
附合水准路线
闭合环线
水准网
水准支线
测段： 两个水准点（已知点或待求点）之间的水准路线
一、水准路线的布设
四等水准测量
二、四等水准测量的实施
1.一般要求
以测段为单位逐段观测
每个测段设偶数个测站
每站观测时，凡已知点和待求高程的控制点，标尺应直接立在点位标志上，而其它作为传递高程的过渡点（称为转点）标尺应立在尺台上
附合水准路线和闭合水准路线，只需进行单程观测，而水准支线必须进行往返观测或单程双转点测量
四等水准测量
2. 观测和记簿
四等水准测量一般采用双面水准标尺和中丝测高法进行
估读前后视距，若视距(差)超限则调整测站或转点
后尺黑面上、下、中丝读数
后尺红面中丝读数
前尺黑面上、下、中丝读数
前尺红面中丝读数
注意 读数时调符合水准器使气泡居中
每站观测顺序：后黑->后红->前黑->前红
（三等水准：后黑->前黑->前红->后红）
四等水准测量
3.每测站的计算与检核
1571
0739
1384
6171
1197
0363
0551
5239
+0833
+0932
+1
+0.8325
-1
0
37.4
37.6
-0.2
-0.2
-0.0745
2121
2196
1747
1821
1934
6621
2008
6796
37.4
37.5
-0074
-0175
0
-1
+1
-0.3
-0.1
前后视距 < 100 m
前后视距差 < 3 m
前后视距累计差 < 10 m
红黑高差之差 < 5 mm
红黑面读数差 < 3 mm
后黑 -> 后红 -> 前黑 -> 前红
1571
0739
1384
6171
1197
0363
0551
5239
+0833
+0932
+1
+0.8325
-1
0
37.4
37.6
-0.2
-0.2
-0.0745
2121
2196
1747
1821
1934
6621
2008
6796
37.4
37.5
-0074
-0175
0
-1
+1
-0.3
-0.1
∑S = 149.9
∑h = + 0.7580
四等水准测量
4.工作间歇
工作间歇时，最好能在水准点上结束观测。否则，应该选择两个坚稳可靠、光滑突出、便于放置标尺的固定点作间歇点。间歇后应进行检测，结果符合限差要求（5mm）即可起测。
当无固定点可选择，可用钉有圆帽铁钉的三个木桩打入最后两测站的转点作为间歇点，间歇后检测任意两个间歇点间的高差，若符合限差要求即可由此起测。
间歇后检测不合格，须从前一水准点开始观测。
三、单一水准路线高程平差计算
1.检查手簿，计算各测段的距离Si 、测站数ni 、高差hi 及路线全长 L
四等水准路线的实施
起点
闭点
2.计算高程闭合差
3.求高差改正数
4.计算高程
h1
h2
h3
h4
h5
h6
Ⅱ郑汉8
Ⅲ郑密6
N1
N2
N3
2534
2607
2741
4905
18
20
20
32
＋0.337
＋2.544
－0.595
＋0.664
＋0.014
＋0.014
＋0.015
＋0.027
＋0.364
＋2.559
－0.581
＋0.678
46.553
45.972
48.531
45.875
48.895
12787
90
＋2.950
＋0.070
＋3.020
点 号
测段高差
距 离
测站数
改正数
改正后高差
点之高程
备 考
高程误差配赋表
H起 － H闭 ＝ － 3.020 W = － 0.070m
W限 ＝±20mm√S ＝±71.7mm
高程控制网的概念
水准测量的基本原理
水准仪及水准标尺
水准仪与水准标尺的检验校正：i 角误差
四等水准测量的实施
小 结
观测顺序
记录计算规则
限差要求
高程误差配赋
水准测量实习安排
器材：水准仪、脚架、尺台、水准标尺
手簿、铅笔、计算器、课本、小凳
时间： 5月6日（下周三），仪器操作、仪器检校
5月8日 教室上课
5月13、15，四等水准测量计算
任务：每个组观测一条闭合水准路线，
每人观测一个测段
16
15
14
13
12
17
08
07
06
05
04
09
54
53
52
51
50
55
63
62
61
60
59
64
54
53
52
51
50
55
6
2
4
8
6
2
4
8
6
2
4
8
6
2
4
8
6
2
4
8
6
2
4
8
63
62
61
60
59
64
6
2
4
8
6
2
4
8
6
2
4
8
6
2
4
8
6
2
4
8
6
2
4
8

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