最新7-高程控制測量課件

7高程控制測量7高程控制測量1第七章高程控制測量7.1國家高程控制網(wǎng)建立概述7.2區(qū)域高程控制網(wǎng)的技術設計7.3區(qū)域高程控制網(wǎng)的觀測工作7.4高程測量數(shù)據(jù)處理本章重點：國家高程控制網(wǎng)的種類、等級本章難點：區(qū)域高程控制網(wǎng)的技術設計、數(shù)據(jù)處理第七章高程控制測量7.1國家高程控制網(wǎng)建立概述本章重點：最新7-高程控制測量課件最新7-高程控制測量課件最新7-高程控制測量課件最新7-高程控制測量課件最新7-高程控制測量課件最新7-高程控制測量課件國家高程控制網(wǎng)自1951年開始分以下幾個階段：1951~1975：一等水準長度50000公里，精度2~3mm/km二等水準長度140000公里,精度4mm/km1976~1984：一等水準路線289條，構成100個閉合環(huán)，聯(lián)測42個驗潮站，長度93000公里，按環(huán)閉合差估算的精度1.03mm/km1981~1990：重新布設國家二等水準路線136000公里，由822閉合環(huán)或附合到一等點的附合路線構成。由環(huán)閉合差求得精度為1.54mm/km（二）布設方案國家高程控制網(wǎng)自1951年開始分以下幾個階段：（二）布設方案國家高程控制網(wǎng)自1951年開始分以下幾個階段(續(xù)）：1986年：完成國家一等水準網(wǎng)的平差計算，求得每公里測量中誤差為1.15mm。1976年~1990年:完成的水準網(wǎng)稱為國家第二期水準網(wǎng)。一等水準網(wǎng)的環(huán)長在1000~2000km之間，二等水準網(wǎng)的環(huán)長在500~750km之間國家高程控制網(wǎng)自1951年開始分以下幾個階段(續(xù)）：198一等水準網(wǎng)由289條路線組成，其中284條路線構成100個閉合環(huán)，環(huán)線周長般在1000—2000km之間，共計埋設各類標石近2萬余座。二等水準網(wǎng)在一等水準網(wǎng)的基礎上布設。我國已有1138條二等水準測量路線，環(huán)線周長般在500—1000km之間，總長為13.7萬公里，構成793個二等環(huán)。三等水準測量路線一般可根據(jù)需要在高級水準網(wǎng)內(nèi)加密，布設附合路線，并盡可能互相交叉，構成閉合環(huán)。單獨的附合路線長度應不超過200km；環(huán)線周長應不超過300km。四等水準測量路線一般以附合路線布設于高級水準點之間，附合路線的長度應不超過80km。一等水準網(wǎng)由289條路線組成，其中284條路線構成100個閉第七章高程控制測量7.1國家高程控制網(wǎng)建立概述7.2區(qū)域高程控制網(wǎng)的技術設計7.3區(qū)域高程控制網(wǎng)的觀測工作7.4高程測量數(shù)據(jù)處理第七章高程控制測量一、城市測量和工程測量技術規(guī)范規(guī)定（1）水準測量依次分為二、三、四等3個等級。（2）首級高程控制網(wǎng)，一般要求布設成閉合環(huán)形，加密時可市設成附合路線和結點圖形，聯(lián)測2個以上的國家精密水準點，起始高程應采用穩(wěn)定的基巖點。（3）各等級水準測量的精度和國家水準測量相應等級的精度一致。城市和工程建設水準測量是各種大比例尺測圖、城市工程測量和城市地面沉降觀測的高程控制基礎，又是工程建設施工放樣和監(jiān)測工程建筑物垂直形變的依據(jù)。一、城市測量和工程測量技術規(guī)范規(guī)定（1）水準測量依二、水準測量的實施工作程序

水準網(wǎng)的布設應力求做到經(jīng)濟合理，因此，首先要對測區(qū)情況進行調(diào)查研究，搜集和分析測區(qū)已有的水準測量資料，從而擬定出比較合理的布設方案。

（1）水準網(wǎng)的圖上設計（2）水準點的選定（3）水準標石的埋設（4）水準測量觀測（5）平差計算和成果表的編制。二、水準測量的實施工作程序三、水準網(wǎng)圖上設計應遵循以下七點

（1）水準路線應盡量沿坡度小的道路布設，以減弱前后視折光誤差的影響。盡量避免跨越河流、湖泊、沼澤等障礙物。（2）水準路線若與高壓輸電線或地下電纜平行，則應使水準路線在輸電線或電纜50m以外布設，以避免電磁場對水準測量的影響。（3）布設首級高程控制網(wǎng)時，應考慮到便于進一步加密。（4）水準網(wǎng)應盡可能布設成環(huán)形網(wǎng)或結點網(wǎng)，個別情況下亦可布設成附合路線。水準點間的距離：一般地區(qū)為2～4km；城市建筑區(qū)和工業(yè)區(qū)為1～2km。（5）應與國家水準點進行聯(lián)測，以求得高程系統(tǒng)的統(tǒng)一。（6）注意測區(qū)已有水準測量成果的利用。

三、水準網(wǎng)圖上設計應遵循以下七點四、水準點的布設在實地選線和選點時，應注意使水準路線避開土質松軟地段，確定水準點位置時，應考慮到水準標石埋設后點位的穩(wěn)固安全，并能長期保存，便于施測。水準點應設置在地質上最為可靠的地點，避免設置在水灘、沼澤、沙土、滑坡和地下水位高的地區(qū)；埋設在鐵路、公路近旁時，一般要求離鐵路的距離應大于50m，離公路的距離應大于20m，應盡量避免埋設在交通繁忙的岔道口；墻上水準點應選在永久性的大型建筑物上。四、水準點的布設在實地選線和選點時，應注意使水準路線避開土最新7-高程控制測量課件第七章高程控制測量7.1國家高程控制網(wǎng)建立概述7.2區(qū)域高程控制網(wǎng)的技術設計7.3區(qū)域高程控制網(wǎng)的觀測工作7.4高程測量數(shù)據(jù)處理第七章高程控制測量一、精密水準儀與水準尺

我國水準儀系列按精度分類有S05、S1、S3、S10型等。S是“水”字的漢語拼音第一個字母．S后面的數(shù)字表示每公里往返平均高差的偶然中誤差的毫米數(shù)。1.精密水準儀構造特點

（1）高質量的望遠鏡光學系統(tǒng)（2）堅固穩(wěn)定的儀器結構（3）高精度的測微器裝置（4）高靈敏的管水準器（5）高性能的補償器裝置（自動安平）一、精密水準儀與水準尺我國水準儀系列按精度分類有最新7-高程控制測量課件2.精密水準尺構造特點(1)空氣溫度和濕度變化，水準標尺因瓦合金帶分劃間的長度保持穩(wěn)定或僅有微小的變化。(2)水準標尺的分劃十分正確與精密，分劃的偶然誤差和系統(tǒng)誤差都應很小。(3)水準標尺在構造上保證全長筆直，并且尺身不易發(fā)生長度和彎扭等變形。(4)在精密水準標尺的尺身上附有圓水準器裝置。(5)標尺分劃的形式和顏色與水準標尺的顏色相協(xié)調(diào)。一般精密水準標尺都為黑色線條分劃，和淺黃色的尺面相配合、有利于觀測時對水準標尺分劃精確照準。2.精密水準尺構造特點(6)在精密水準測量作業(yè)時，水準標尺應豎立于特制的具有—定重量的尺墊或尺樁上。標尺分劃精密水準標尺的分格值有10mm和5mm兩種。分格值為10mm的精密水準標尺，如圖(a)所示。它有兩排分劃，尺面右邊一排分劃注記從0～300cm，稱為基本分劃，左邊一排分劃注記從300～600cm，稱為輔助分劃，同一高度的基本分劃與輔助分劃讀數(shù)相差一個常數(shù)，稱為基輔差(301.55cm)，通常又稱尺常數(shù)，水準測量作業(yè)時可以用以檢查讀數(shù)的正確性。(6)在精密水準測量作業(yè)時，水準標尺應豎立于特制的具有—定分格值為5mm的精密水準尺，如圖(b)所示。它也有兩排分劃，但兩排分劃彼此錯開5mm，所以實際上左邊是單數(shù)分劃，右邊是雙數(shù)分劃，也就是單數(shù)分劃和雙數(shù)分劃各占—排，而沒有輔助分劃。木質尺面右邊注記的是米數(shù)，左邊注記的是分米數(shù)。整個注記從0.1～5.9m，實際分格值為5mm，分劃注記比實際數(shù)值大了一倍，所以用這種水準標尺所測得的高差值必須除以2才是實際的高差值。最新7-高程控制測量課件3.WildN3精密水準儀1一望遠鏡目鏡；2一水準氣泡反光鏡；3—傾斜螺旋；4—調(diào)焦螺旋；5一平行玻璃板測微螺旋；6一平行玻璃板旋轉鈾；7一水平微動螺旋；8—水平制動螺旋；9一腳螺旋；10—腳架3.WildN3精密水準儀1一望遠鏡目鏡；讀數(shù)：轉動傾斜螺旋，使符合氣泡觀察目鏡的水準氣泡兩端符合，則視線精確水平，此時可轉動測微器螺旋使望遠鏡目鏡中看到的楔形絲夾準水準標尺上的148分劃線，也就是使148分劃線平分楔角，再在測微器目鏡中讀出測微器讀數(shù)653(即6.53rnm)，故水平視線在水準標尺上的全部讀數(shù)為148.653cm。讀數(shù)：轉動傾斜螺旋，使符合氣泡觀察目鏡的水準氣泡兩端符合，則（1）精密水準儀的傾斜螺旋裝置（2）精密水準儀的測微器裝置

光學測微器由平行玻璃板、測微器分劃尺、傳動桿和測微螺旋等部件組成。平行玻璃板傳動桿與測微分劃尺相連。（1）精密水準儀的傾斜螺旋裝置

測微原理：測微分劃尺上有100個分格，它與10mm相對應，即每分格為0.1mm，可估讀至0.01mm。每10格有較長分劃線并注記數(shù)字，每兩長分劃線間的格值為1mm。當平行玻璃板與水平視線正交時，測微分劃尺上初始讀數(shù)為5mm。轉動測微螺旋時，傳動桿就帶動平行玻璃板相對于物鏡作前俯后仰，并同時帶動測微分劃尺作相應的移動。平行玻璃板相對于物鏡作前俯后仰，水平視線就會向上或向下作平行移動。若逆轉測微螺旋，使平行玻璃板前俯到測微分劃尺移至10mm處，則水平視線向下平移5mm，反之，順轉側微螺旋使平行玻璃板后仰到測微分劃尺移至0mm處，則水平視線向上平移5mm。測微原理：測微分劃尺上有100個分格，它與10mm相4.國產(chǎn)S1型精密水準儀

S1型精密水準儀是北京測繪儀器廠生產(chǎn)的，其外形如圖所示。儀器物鏡的有效孔徑為50mm，望遠鏡放大倍率為40倍，管狀水準器格值為10”／2mm。轉動測微螺旋可使水平視線在5mm范圍內(nèi)作平移，測微器分劃尺有100個分格，故測微器分劃尺最小格值為0.05mm。

4.國產(chǎn)S1型精密水準儀S1型精密水準儀望遠鏡目鏡視場中所看到的影像如圖所示，視場左邊是水準器的符合氣泡影像，測微器讀數(shù)顯微鏡在望遠鏡目鏡的右下方。望遠鏡目鏡視場中所看到的影像如圖所示，視場左邊是水準器的符合讀數(shù)：在圖中，使用測微螺旋使楔形絲夾準198分劃，在測微器讀數(shù)顯微鏡中的讀數(shù)為250，即2.50mm，水準標尺上的全部讀數(shù)為198250(或198.250cm)。讀數(shù)：在圖中，使用測微螺旋使楔形絲夾準198分劃，在測微器讀5.補償式自動安平水準儀原理：光學補償儀

當儀器的視準軸水平時，在十字絲分劃板o的橫絲處得到水準標尺上的正確讀數(shù)A，當儀器的垂直軸沒有完全處于垂直位置時，視準軸傾斜了α角，這時十字絲分劃板移到o1，在橫絲處得到傾斜視線在水準標尺上的讀數(shù)A1，而來自水準標尺上正確讀數(shù)A的水平視線并不能進入十字絲分劃板o1，這是由于視準軸傾斜了α角，十字絲分劃板位移了距離a，在離十字絲分劃板g的地方安置一種光學元件，將來自水平標尺上讀數(shù)A的水平視線通過光學元件偏轉β角（或平移a）而正確地落在十字絲分劃板o1的橫絲處，這時來自傾斜視線的光線通過該光學元件將不再落在十字絲分劃板o1的橫絲處，這種光學元件叫光學補償儀.

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ααaβoA1g5.補償式自動安平水準儀原理：光學補償儀二、精密水準儀的檢驗(1)水準儀的檢視；(2)概略水準器(圓水準器)的檢校；(3)光學測微器隙動差和分劃值的測定：(4)水泡式水準儀交叉誤差的檢校i(5)i角檢校；(6)雙擺位白動安平水很儀按勞2C的測定

對于新購貨的儀器還需要進行調(diào)焦透鏡運行誤差的測定；傾斜螺旋隙動差、分劃誤差和分劃值的測定；自動安平儀器補償誤差和磁致誤差的測定。用于跨河水準測量的儀器，要進行符合水準器分劃值的測定。二、精密水準儀的檢驗(1)水準儀的檢視；1.光學測微器隙動差和分劃值的測定（1）測微器分劃值的測定

利用一根分劃值經(jīng)過精密檢定的特制分劃尺和測微器分劃尺進行比較求得。將特制分劃尺豎立在與儀器等高的—定距離處，旋轉測微螺旋，使楔形絲先后對準特制分劃尺上兩相鄰的分劃線，這時測微器分劃尺移動了L格?，F(xiàn)設特制分劃尺上分劃線間隔值為d，測微器分劃尺一個分格的值為g，則g=d/L1.光學測微器隙動差和分劃值的測定(2)光學測微器隙動差的測定：

主要是比較旋進測微螺旋和旋出測微螺旋，照準特制分劃尺上同一分劃線在測微器分劃尺上的讀數(shù)，如果讀數(shù)差Δ超過2格時，表明測微器效用不正確，其主要原因是由于測微器裝置不完善。為了避免這種誤差的影響，—般規(guī)定在作業(yè)時只采用旋進測微螺旋進行讀數(shù)。Δ過大時，應送工廠修理。(2)光學測微器隙動差的測定：2.視準軸與水準軸相互關系的檢驗與校正

水準儀的水準軸與視準軸應保持平行且在同一平面關系。水準儀的水準軸與視準軸一般既不在同一平面內(nèi)，也不互相平行，而是兩條空間直線，

i角誤差：水準軸與視準軸在垂直面上投影的交角

φ角誤差（交叉誤差）：水準軸與視準軸在水平面上投影的交角2.視準軸與水準軸相互關系的檢驗與校正(1)i角誤差的檢驗與校正

原理：利用i角對水準標尺上讀數(shù)的影響與距離成比例這一特點，從而比較在不同距離的情況下，水準標尺上讀數(shù)的差別而求出i角。

方法：

在較平坦的場地上選擇一定長度3s（如61.8m)的直線段，三等分，得四點，其中兩端點J1、J2設為儀器站，中間點A、B設為立標尺點。如圖所示。(1)i角誤差的檢驗與校正

在J1測站上，照準水準尺A和B，讀數(shù)為a1和b1，當i=0時，水平視線在水準尺上的正確讀數(shù)應為a1’和b1’，所以由于i角引起的誤差分別為Δ和2Δ。同樣，在J2測站上，照準水準尺A和B，讀數(shù)為a2和b2，正確讀數(shù)應為a2’和b2’，其誤差分別為2Δ和Δ。在測站J1和J2上得到A、B點的正確高差分別為：在J1測站上，照準水準尺A和B，讀不顧及其他誤差影響，則應相等有：

2Δ=（a2-b2)-(a1-b1)即：2Δ=h2-h1

Δ=(h2-h1)/2由圖可得：

若s=61.8/3=20.6m，則有：i”=10Δ

規(guī)范規(guī)定，精密水準儀i角大于15”應校正。不顧及其他誤差影響，則應相等有：校正：在J2測站上進行，先求出水準標尺A上的正確讀數(shù)a2’a2’＝a2-2Δ使用測微螺旋和傾斜螺旋，使水淮標尺A上的讀數(shù)為a2’，此時水準器氣泡影像分離，校正水準器的上、下改正螺旋，使氣泡兩端影像恢復符合為止，然后檢查另一水準尺B上的讀數(shù)是否正確（其正確讀數(shù)為b2’=b2-Δ)，否則還應反復進行檢驗校正。在校正水準器的改正螺旋時，應先松開一個改正螺旋，再擰緊另一改正螺旋，不可將上、下兩個改正螺旋同時擰緊或同時松開。校正：在J2測站上進行，先求出水準標尺A上的正確讀數(shù)a2’注意：

（1）測定i角整個檢驗過程中，i角不應有變化，也不應有其他誤差影響。但實際上由于溫度的變化，i角可能發(fā)生變化，所以最好在陰天測定。（2)測定i角時，當儀器照準近尺再照準遠尺時，受到儀器調(diào)焦透鏡運行誤差的影響，致使視準軸發(fā)生變化，對測定的i角必定存在誤差。調(diào)焦透鏡運行誤差是相當大的，甚至可能達到i角允許值的一半，因此，顧及調(diào)焦透鏡運行誤差對測定i角的影響，儀器距近尺的距離SA應取5～7m；距遠尺距離SB應取40～50m為宜。

正確i角的計算公式：注意：(2)氣泡式水準儀交叉誤差的測定

原理：水準儀經(jīng)過i角的檢驗與校正，視準軸與水準軸在垂直面上的投影已保持平行關系(嚴格地講，只能說基本平行)，但還不能保持在水平面上的投影平行，也就是說，還存在交叉誤差。如果有交叉誤差存在，當儀器垂直軸略有傾斜時(特別與視準軸正交方向的傾斜)，即使水準軸水平，而視準軸仍不水平，視準軸與水準軸在垂直面上的投影不平行，而產(chǎn)生了i角，應該指出，由此而產(chǎn)生的i角是由交叉誤差在垂直軸傾斜時轉化而形成的。如果儀器存在交叉誤差，則整平儀器后，使儀器繞視準軸左右傾斜時，水準氣泡就會發(fā)生移動，交叉誤差就是根據(jù)這一特征進行檢驗的。(2)氣泡式水準儀交叉誤差的測定檢驗：

1）將水準儀置于距水準標尺約50m處，并使其中兩個腳螺旋在望遠鏡照準標尺的垂直方向上，如圖中的腳螺旋1、2。2）將儀器整平，旋轉傾斜螺旋使水準氣泡精密符合。用測微螺旋使楔形絲夾準水準標尺上的一條分劃線，并記錄水準標尺與測微器分劃尺上的讀數(shù)。在整個檢驗過程中需保持水準標尺和測微器分劃尺上的讀數(shù)不變，也就是在檢驗過程中應保持視準軸方向不變。

檢驗：3）將照準方向一側的腳螺旋1升高兩周，為了不改變視準軸的方向，應將另一側的腳螺旋2作等量降低，保持楔形絲仍夾準水準標尺上原來的分劃線。此時儀器垂直軸傾斜。注意觀察并記錄水準氣泡的偏移方向和大小。4）旋轉腳螺旋1、2回到原來位置，使楔形絲在夾準水準標尺上原分劃線的條件下，水準氣泡兩端恢復符合的位置。5）將腳螺旋2升高兩周，腳螺旋l作等量降低，使楔形絲夾準水準標尺上的原分劃線，此時儀器相對于步驟(3)向另一側傾斜。注意并記錄水準氣泡偏移方向與大小。3）將照準方向一側的腳螺旋1升高兩周，為了不改變視準軸的方向分析：

根據(jù)儀器先后兩側傾斜時，水準氣泡偏移的方向與大小來分析判斷視準軸與水準軸的相互關系?？赡艹霈F(xiàn)下列不同情況：當垂直軸向兩側傾斜時，水準氣泡的影像仍保持符合，則儀器不存在j角誤差和交叉誤差；若水準氣泡同向偏移且偏移量相等，則僅有i角誤差，而沒有交叉誤差；若同向偏移但偏移量不相等，則i角誤差大于交叉誤差；若異向偏移且偏移量不相等，則交叉誤差大于i角誤差；若異向偏移且偏移量相等，則僅有交叉誤差，而沒有i角誤差。根據(jù)上面的分析，當儀器垂直軸向兩側傾斜，水準氣泡有異向偏移情況，則有交叉誤差存在，水準規(guī)范規(guī)定偏移量大于2mm時，須進行交叉誤差的校正。分析：根據(jù)儀器先后兩側傾斜時，水準氣泡偏移的方向與大小來分校正：

先將水準器側方的一個改正螺旋松開，再擰緊另一側的個改正螺旋，使水準氣泡向左右移動，直至氣泡影像符合為止。必須指出，當同時存在交叉誤差和i角誤差時，為了便于校正交叉誤差，應先將i角誤差校正好。校正：3.傾斜螺旋隙動差和分劃值的測定

原理：在精密水準測量中，傾斜螺旋的作用是在水準標尺上讀數(shù)前將水準氣泡影像精確符合，以達到視準軸的精確整平。按傾斜螺旋法進行跨河水準測量時，要用傾斜螺旋測定視線的微小傾角，因此，必須測定其分劃值。傾斜螺旋旋進和旋出在分劃鼓上的讀數(shù)之差，為傾斜螺旋的隙動差，用以判斷傾斜螺旋效用的正確性。水準規(guī)范規(guī)定，傾斜螺旋隙動差對于一、二等精密水準測量應小于2.0”。否則認為傾斜螺旋效用不正確，在作業(yè)中應嚴格地只準用旋進傾斜螺旋使水準氣泡兩端精密符合。

3.傾斜螺旋隙動差和分劃值的測定原理：在精密水準測量檢定：

在檢定室內(nèi)進行。檢定前2～3h將儀器置于室內(nèi)檢驗儀的臺座上，檢驗室內(nèi)的溫度應使其在2～3h內(nèi)不超過20C的變化。檢驗時，由往測和返測構成一個測回，往測按旋進方向使用傾斜螺旋，在返測時傾斜螺旋的旋轉方向與往測時相反。水準規(guī)范規(guī)定，檢驗要進行兩個測回。檢定：4.調(diào)焦透鏡運行誤差的測定

原理：

由于調(diào)焦透鏡運行誤差使調(diào)焦透鏡運行不正確，對于內(nèi)對光望遠鏡來說，就是在調(diào)焦時，儀器的等效光心移動的軌跡是一條直線，不管這條直線是與主光軸的方向重合，或是與主光軸的方向成一微小的交角，對同一直線上不同距離的目標調(diào)焦時，視準軸都保持同一方向不變，因此對水準測量并無不利影響。如果在調(diào)焦時，等效光心移動的軌跡不是一條直線，則說明調(diào)焦透鏡移動時有晃動現(xiàn)象，對同一直線上不同距離的目標調(diào)焦時，視準軸的方向將發(fā)生變化，這就對觀測時讀數(shù)帶來誤差影響。檢定：4.調(diào)焦透鏡運行誤差的測定

原理：由于調(diào)焦透鏡運行5.自動安平水準儀補償誤差的測定

原理：自動安平水準儀的補償器是否能完全、正確給出由于儀器垂直軸傾斜而產(chǎn)生的補償量主要取決于補償器的性能，往往由于補償器裝配技術不完善等原因，使補償器對垂直軸傾斜無法給出正確的補償量，不是補償不足，就是補償過量。

在圖中，α是儀器及望遠鏡傾斜角值，αk是補償器給出的補償傾斜值，Δα是無法補償?shù)难a償剩余誤差部分，在單一方向觀測時讀數(shù)影響為Δrα

，則對一個測站觀測高差的影響顯然為2Δrα

5.自動安平水準儀補償誤差的測定原理：自動安平

為了消除這種系統(tǒng)誤差的影響，在測站上可以采用定人法整平圓水準器，也就是奇數(shù)站照準后視方向整平圓水準器，偶數(shù)站照準前視方向整平圓水準器，使傾斜視線在相鄰測站上作相反方向的傾斜，從而在相鄰兩測站上觀測高差之和中抵消這種誤差影響，因此．每一測段的水準測量路線安排成偶數(shù)站的規(guī)定是必要的。檢驗：是通過比較的方法進行的。在精密測定高差的兩點上，使儀器在不同方向傾斜時，測定兩點的高差，用這些高差與精密測定的高差相比較，來判明其補償性能，顧及到檢驗的誤差，其差值在規(guī)定的范圍內(nèi)，就認為補償器性能是良好的。為了消除這種系統(tǒng)誤差的影響，在測站上可以6.精密水準標尺的檢驗

按水準規(guī)范規(guī)定，在作業(yè)前應檢驗的項目：(1)標尺的檢視；(2)標尺上的圓水準器的檢校；(3)標尺分劃面彎曲差的測定；(4)標尺名義米長及分劃偶然中誤差的測定；(5)標尺尺帶拉力的測定；(6)一對水準標尺零點不等差及基輔分劃讀數(shù)差的測定。對于新購置的水準標尺還需進行標尺中軸線與標尺底面垂直性等項目的檢驗6.精密水準標尺的檢驗

按水準規(guī)范規(guī)定，在作業(yè)前應檢驗的項（1）水準標尺分劃面彎曲差的測定

原理：水準標尺分劃尺面如有彎曲，觀測時將使讀數(shù)失之過大。水準標尺分劃面的彎曲程度用彎曲差來表示，彎曲差愈大，表示愈彎曲。所謂彎曲差f：通過分劃面兩端點的直線中點至分劃面的距離。

影響：設彎曲的分劃面長度l，分劃面兩端點間的直線長度，則尺長變化Δl＝l–L，則尺長變化與彎曲差f的關系式為：Δl=8f2/3l設標尺的名義長度l＝3m；測得f＝4mm，則Δl=0.014mm，影響每米分劃平均真長為0.005mm，對高差的影響是系統(tǒng)性的。（1）水準標尺分劃面彎曲差的測定

原理：水準標尺分劃尺面如有測定：

在水準標尺的兩端點引張一條細線，量取細線中點至分劃面的距離，即為標尺的彎曲差。水準規(guī)范規(guī)定，對于線條式因瓦水準標尺，彎曲差f不得大于4mm，超過此限值時，應對水準標尺施加尺長改正。測定：（2）標尺名義米長及分劃偶然中誤差的測定

原理：按水準規(guī)范規(guī)定，精密水準標尺在作業(yè)開始之前和作業(yè)結束后應送專門的檢定部門每米真長的檢驗，取一對水準標尺的檢定成果的中數(shù)作為一對水準標尺平均每米真長。平均米真長偏差：一對水準標尺的平均每米真長與名義長度1m之差，以f表示，則:f=平均米真長-1m用于精密水準測量的水準標尺，水準規(guī)范規(guī)定，如果一對水準標尺的平均米真長偏差大于0.1mm，就不能用于作業(yè)。當一對水準標尺平均米真長偏差大于0.02mm，則應對水準測量的觀測高差施加每米真長改正δ，從而得到改正后的高差h’，即：h’=h+δ=h+fh

式中，h以m為單位，f以mm/m為單位。

（2）標尺名義米長及分劃偶然中誤差的測定

水準標尺的分米分劃誤差，也應由專門的檢定單位進行檢驗，其值應不大于0.1mm。在作業(yè)期間可用一級線紋米尺對一對水對標尺的平均米真長作監(jiān)測，而不作觀測成果的改正用。檢定：用鋅白銅制成的一級線紋米尺檢定。其長度略長于一米，尺的兩邊都刻有分劃線，一邊分劃間隔為1mm，另一邊分劃間隔為0.2mm，測定水準標尺每米分劃間隔時，用0.2mm的分劃，可估讀到0.02mm，尺上附有一對可以移動的放大鏡，用以觀察尺面的細小分劃。尺面中央還裝有溫度計。一級線紋米尺是作為檢定水準標尺每米真長的標準，它本身長度要非常可靠，因此要定期送國家計量部門進行檢定，檢定的長度用方程式表示，一般稱為尺長方程式。水準標尺的分米分劃誤差，也應由專門例如No.678一級線紋米尺的尺方程式為:L=1000mm-0.01mm+0.018(t-200C)mm式中，1000mm是標準尺的名義長度，0.01lmm為尺長改正數(shù)，t是檢定水準標尺時的溫度，0.018為溫度膨脹系數(shù)。在檢定前2小時，應將標準尺和水準標尺從箱中取出，使尺的溫度與周圍的空氣溫度一致。我國已引進美國生產(chǎn)的雙頻激光干涉儀，分別安裝在北京、哈爾濱和成都等地，作為現(xiàn)代因瓦水準標尺尺長檢定設備。為服務于教學、科研和生產(chǎn)，武漢大學也已引進這種先進設備。我國于1984年首先在國家地震局研制了水準標尺雙頻激光干涉檢定器。例如No.678一級線紋米尺的尺方程式為:（3）一對水準標尺零點不等差及基輔分劃讀數(shù)差的測定

零點誤差：水準標尺的注記是從底面算起的，對于分格值為10mm的精密因瓦水準尺，如果從底面至第一分劃線的中線的距離不是1dm，其差數(shù)叫做

一對水準標尺的零點不等差：兩支水準標尺的零點誤差之差。當水準標尺存在這種誤差時，在水淮測量一個測站的觀測高差中，就含有這種誤差的影響。在相鄰兩測站所得觀測高差之和中，這種誤差的影響可以得到抵消，因此，規(guī)定在水準路線的每個測段應安排成偶數(shù)測站。

（3）一對水準標尺零點不等差及基輔分劃讀數(shù)差的測定基輔差（尺常數(shù)）：在同一視線高度時，水準尺上的基本分劃與輔助分劃的讀數(shù)差。對于1cm分格的水準標尺(如WildN3精密水準標尺)為3.01550m?；o差（尺常數(shù)）：在同一視線高度時，水準尺上的基本分劃與輔助

五、精密水準測量

精密水準測量一般指國家一、二等水準測量。在各項工程的不同建設階段的高程控制測量中，極少進行一等水準測量，故在工程測量技術規(guī)范中，將水準測量分為二、三、四等三個等級，其精度指標與國家水準測量的相應等級一致。以二等水準測量為例來說明精密水準測量的實施。五、精密水準測量精密水準測量一般指國家一、二等水準測量。1.精密水準測量作業(yè)的一般規(guī)定（1）觀測前30分鐘，應將儀器置于露天陰影處，使儀器與外界氣溫趨于一致；觀測時應用測傘遮蔽陽光；遷站時應罩以儀器罩。(2)儀器距前、后視水準標尺的距離應盡量相等，其差應小于規(guī)定的限值：二等水準測量中規(guī)定，—測站前、后視距差應小于1.0m，前、后視距累積差應小于3m，這樣，可以消除或削弱與距離有關的各種誤差對觀測高差的影響，如i角誤差和垂直折光等影響。(3)對氣泡式水準儀，觀測前應測出傾斜螺旋的置平零點，并作標記，隨著氣溫變化，應隨時調(diào)整置平零點的位置。對于自動安平水準儀的圓水準器，須嚴格置平。1.精密水準測量作業(yè)的一般規(guī)定（4）同一測站上觀測時，不得兩次調(diào)焦；轉動儀器的傾斜螺旋和測微螺旋，其最后旋轉方向均應為旋進，以避免傾斜螺旋和測微器隙動差對觀測成果的影響。（5）在兩相鄰測站上，應按奇、偶數(shù)測站的觀測程序進行觀測，對于往測奇數(shù)測站按“后前前后”、偶數(shù)測站按“前后后前”的觀測程序在相鄰測站上交替進行。返測時，奇數(shù)測站與偶數(shù)測站的觀測程序與往測時相反，即奇數(shù)測站由前視開始，偶數(shù)測站由后視開始。這樣的觀測程序可以消除或減弱與時間成比例均勻變化的誤差對觀測高差的影響，如i角的變化和儀器的垂直位移等影響。（4）同一測站上觀測時，不得兩次調(diào)焦；轉動儀器的傾斜螺旋和測（6）在連續(xù)各測站上安置水準儀時，應使其中兩腳螺旋與水準路線方向平行，而第三腳螺旋輪換置于路線方向的左側與右側。（7）每一測段的往測與返測，其測站數(shù)均應為偶數(shù)，由往測轉向返測時，兩水準標尺應互換位置，并應重新整置儀器。在水準路線上每一測段儀器測站安排成偶數(shù)，可以削減兩水準標尺零點不等差等誤差對觀測高差的影響。（8）每一測段的水準測量路線應進行往測和返測，這樣，可以消除或減弱性質相同、正負號也相同的誤差影響，如水準標尺垂直位移的誤差影響。（6）在連續(xù)各測站上安置水準儀時，應使其中兩腳螺旋與水準路線（9）一個測段的水淮測量路線的往測和返測應在不同的氣象條件下進行，如分別在上午和下午觀測。（10）使用補償式自動安平水準儀觀測的操作程序與水準器水準儀相同。觀測前對圓水準器應嚴格檢驗與校正，觀測時應嚴格使圓水準器氣泡居中。（11）水準測量的觀測工作間歇時，最好能結束在固定的水準點上，否則，應選擇兩個堅穩(wěn)可靠、光滑突出、便于放置水準標尺的固定點，作為間歇點加以標記，間歇后，應對兩個間歇點的高差進行檢測，檢測結果如符合限差要求（對于二等水準測量，規(guī)定檢測間歇點高差之差應＜1.0mm)，就可以從間歇點起測。若僅能選定一個固定點作為間歇點，則在間歇后應仔細檢視，確認沒有發(fā)生任何位移，方可由間歇點起測。（9）一個測段的水淮測量路線的往測和返測應在不同的氣象條件下2.精密水準測量觀測（1）測站觀測程序往測時，奇數(shù)測站照準水準標尺的順序為

后視標尺的基本分劃；前視標尺的基本分劃；前視標尺的輔助分劃；后視標尺的輔助分劃；往測時，偶數(shù)測站照準水準標尺的順序為

前視標尺的基本分劃；后視標尺的基本分劃；后視標尺的輔助分劃；前視標尺的輔助分劃。返測時，奇、偶數(shù)測站照準標尺的順序分別與往測偶、奇數(shù)測站相同。2.精密水準測量觀測（1）測站觀測程序（2）測站的操作程序：

按光學測微法進行觀測，以往測奇數(shù)測站為例：1）置平儀器。氣泡式水準儀望遠鏡繞垂直軸旋轉時，水準氣泡兩端影像的分離，不得超過1cm，對于自動安平水準儀，要求圓氣泡位于指標圓環(huán)中央。2）將望遠鏡照準后視水準標尺，使符合水準氣泡兩端影像近于符合(雙擺位自動安平水準儀應置于第1擺位)。隨后用上、下絲分別照準標尺基本分劃進行視距讀數(shù)(如表中的(1)和(2)）。視距讀取4位，第四位數(shù)由測微器直接讀得。然后，使符合水準氣泡兩端影像精確符合，使用測微螺旋用楔形平分線精確照淮標尺的基本分劃，并讀取標尺基本分劃和洲微分劃的讀數(shù)(3)。測微分劃讀數(shù)取至測微器最小分劃。（2）測站的操作程序：3）旋轉望遠鏡照準前視標尺，并使符合水難氣泡兩端影像精確符合，用楔形平分線照準標尺基本分劃，并讀取標尺基本分劃和側微分劃的讀數(shù)(4)。然后用上、下絲分別照準標尺基本分劃進行視距讀數(shù)(5)和(6)。4）用水平微動螺旋使望遠鏡照準前視標尺的輔助分劃（使用5mm標尺應先改變儀器高大于10cm，重新置平儀器，再照準前視標尺），使符合氣泡兩端影像精確符合，用楔形平分線精確照準并進行標尺（輔助）分劃與測微分劃讀數(shù)(7)5）旋轉望遠鏡，照準后視標尺的（輔助）分劃，并使符合水準氣泡兩端影像精確符合，用楔形平分線精確照準并進行（輔助）分劃與測微分劃讀數(shù)(8)。3）旋轉望遠鏡照準前視標尺，并使符合水難氣泡兩端影像精確符合（3）記錄與填表計算

表中第（1）至（8）欄是讀數(shù)記錄數(shù)據(jù)，(9)至(18）欄是計算結果。

（3）記錄與填表計算現(xiàn)以往測奇數(shù)測站的觀測程序為例，來說明計算內(nèi)容與計算步驟。視距部分的計算：(9)＝(1)-(2)(10)＝(5)-(6)(11)＝(9)-(10)(12)＝(11)+前站（12）現(xiàn)以往測奇數(shù)測站的觀測程序為例，來說高差部分的計算與檢核（14）=(3)+k-(8)或（14）=(3)-(8)（13）=(4)+k-(7)或（13）=(4)-(7)（15）=（3）-（4）（16）=（8）-（7）（17）=（14）-（13）=（15）-（16）檢核（18）=[(15)十(16)]/2高差部分的計算與檢核（4）一、二等精密水準測量外業(yè)計算尾數(shù)取位規(guī)定（4）一、二等精密水準測量外業(yè)計算尾數(shù)取位規(guī)定（5）水準測量限差觀測限差概算限差（5）水準測量限差概算限差

若測段路線往返測不符值超限．應先就可靠程度較小的往測或返測進行整測段重測；附合路線和環(huán)線閉合差超限。應就路線上可靠程度較小，往返高差不符值較大或觀測條件較差的某些測段進行重測；若重測后仍不符合限差，則需重測其他測段。若測段路線往返測不符值超限．應先就可靠（6）水準測量的精度

水準測量的精度根據(jù)往返測的高差不符值來評定，因為往返測的高差不符值集中反映了水準測量各種誤差的共同影響。這些誤差對水準測量精度的影響，不論其性質和變化規(guī)律都是極其復雜的，其中有偶然誤差的影響，也有系統(tǒng)誤差的影響。1）每公里單程高差的偶然中誤差由n個測段往返測的高差不符值Δ計算每公里單程高差的偶然中誤差(相當于單位權觀測中誤差）的公式為：

（6）水準測量的精度2）往返測高差平均值的每公里偶然中誤差

式中，Δ是各測段往返測的高差不符值，取mm為單位；R是各測段的距離，取km為單位；n是測段的數(shù)目。

2）往返測高差平均值的每公里偶然中誤差3）每公里水準測量高差中數(shù)的全中誤差

按水準規(guī)范規(guī)定，一、二等水淮路線須以測段往返高差不符值，每公里水準測量往返高差中數(shù)的偶然中誤差MΔ。當水準路線構成水準網(wǎng)的水準環(huán)超過20個時，還需按水準環(huán)閉合差W計算每公里水準測量高差中數(shù)的全中誤差MW，其公式為：

式中，W是水準環(huán)線經(jīng)過正常水準面不平行改正后計算的水準環(huán)閉合差矩陣，W的轉置矩陣wT＝(w1w2…WN)，wi為i環(huán)的閉合差，以mm為單位；N為水準環(huán)的數(shù)目，協(xié)因數(shù)矩陣Q中對角線元素為各環(huán)線的周長F1，F(xiàn)2…FN，非對角線元素，如果圖形不相鄰，則一律為零，如果圖形相鄰，則為相鄰邊長度(公里數(shù))的負值

3）每公里水準測量高差中數(shù)的全中誤差

在長的水準線路中，例如一個閉合環(huán)，影響觀測的，除偶然誤差外，還有系統(tǒng)誤差，而且這種系統(tǒng)誤差，在很長的路線上，也表現(xiàn)有偶然性質。環(huán)形閉合差表現(xiàn)為真誤差的性質，因而可以利用環(huán)形閉合差W來估計含有偶然誤差和系統(tǒng)誤差在內(nèi)的全中誤差，現(xiàn)行水準規(guī)范中所采用的計算水準測量精度的公式，就是以這種基本思想為基礎而導得的。在長的水準線路中，例如一個閉合環(huán)六、精密水準測量的主要誤差來源及其影響

1、儀器誤差（1）i角的誤差影響（2）φ角誤差的影響（3）水準標尺每米長度誤差的影響（4）兩水準尺零點差的影響2、外界因素引起的誤差（1）溫度變化對i角的影響(2)儀器和水準標尺（尺臺或尺樁）垂直位移的影響（3）大氣垂直折光的影響（4）磁場對補償式自動安平水準儀的影響3、觀測誤差（1）水準器氣泡居中的誤差（2）照準誤差（3）讀數(shù)誤差六、精密水準測量的主要誤差來源及其影響

1、儀器誤差（一）、三角高程測量的基本公式七、電磁波測距三角高程測量地球曲率半徑影響:折光影響:（一）、三角高程測量的基本公式七、電磁波測距三角高程測量地球C=（1-K）/2R球氣差系數(shù)

s0實測的水平距離。C=（1-K）/2R球氣差系數(shù)

s0實測的水平距離。（二）、三角高程測量類推公式1.由單向垂直角和平距計算兩點間的高差C稱為球氣差系數(shù)（二）、三角高程測量類推公式1.由單向垂直角和平距計算兩點2.由對向垂直角和平距計算兩點間的高差2.由對向垂直角和平距計算兩點間的高差3.由電磁波實測斜距和單向垂直角計算兩點間高差若顧及角，用正弦定理計算：該公式誤差很小。3.由電磁波實測斜距和單向垂直角計算兩點間高差若顧及角，則有：則有：4.電磁波往返實測斜距和往返實測垂直角計算兩點間高差消除了球氣差項的影響。4.電磁波往返實測斜距和往返實測垂直角計算兩點間高差消除了5.用分別測定的斜距和垂直角計算高差和水平距離觀測斜距S12,儀高I，目標高V，則平距S0為：高差為：將第二式代入第一式，得：5.用分別測定的斜距和垂直角計算高差和水平距離觀測斜距S1解得，平距為：若觀測了返測距離，可得平距的計算公式：代入第二式，得高差。平距為：解得，平距為：若觀測了返測距離，可得平距的計算公式：代入第二（二）、垂直角的觀測方法1.中絲法2.三絲法（二）、垂直角的觀測方法1.中絲法3.計算公式3.計算公式（三）、三角高程測量的精度和限差1.高差測定誤差2.對向高差閉合差的限差（三）、三角高程測量的精度和限差1.高差測定誤差2.對向

3.環(huán)線高差閉合差的限差3.環(huán)線高差閉合差的限差第七章高程控制測量7.1國家高程控制網(wǎng)建立概述7.2區(qū)域高程控制網(wǎng)的技術設計7.3區(qū)域高程控制網(wǎng)的觀測工作7.4高程測量數(shù)據(jù)處理第七章高程控制測量一、水準測量的概算

水準測量的概算前必須對外業(yè)觀測資料進行檢查，然后再進行概算。

概算的主要內(nèi)容有：

水準標尺每米長度誤差的改正數(shù)計算；

正常水準面不平行的改正數(shù)計算；

水準路線閉合差計算及按與測段長度成正比配賦。

概略高程----近似正高，

重力異常改正數(shù)在內(nèi)業(yè)平差時計算，得正常高。

一、水準測量的概算

水準測量的概算前必須對外業(yè)觀測資料進行檢1.水準尺每米長度誤差改正當一對水準標尺每米長度的平均誤差f大于±0.02mm，則一個測段的改正為：2.正常水準面不平行的改正數(shù)計算（近似正高改正）1.水準尺每米長度誤差改正2.正常水準面不平行的改正3.水準路線閉合差計算4.水準路線高差改正數(shù)的計算3.水準路線閉合差計算4.水準路線高差改正數(shù)的計算5.概略高程的計算6.水準網(wǎng)的平差計算采用間接觀測平差，權為距離的倒數(shù)。5.概略高程的計算6.水準網(wǎng)的平差計算采用間接觀測平差，二、精密水準測量精度鑒定與水準路線的限差規(guī)定

為往返不符值，根據(jù)權的性質和權與距離的關系，得：因此，高差不符值的單位權中誤差為：二、精密水準測量精度鑒定與水準路線的限差規(guī)定

為往返不符值，根據(jù)權的性質和權與距離的關系，得：因此，高差不符值的單位權中誤差為：為往返不符值，根據(jù)權的性質和權與距離的關系對于二等水準測量，規(guī)范規(guī)定：長度R(km)測段的往返高差不符值：長度L(km)的附合路線閉合差：長度F(km)的環(huán)閉合差：長度R(km)已測測段的檢測高差之差：對于二等水準測量，規(guī)范規(guī)定：長度R(km)測段的往返高差不符本章小結1.高程控制網(wǎng)的類型及等級2.水準網(wǎng)的布設原則及功能3.水準網(wǎng)的技術設計及精度估算5.區(qū)域高程控制網(wǎng)的觀測工作6.高程測量數(shù)據(jù)處理本章小結1.高程控制網(wǎng)的類型及等級思考題1、與普通水準儀相比，精密水準儀的讀數(shù)方法有和特點？2、精密水準測量的主要誤差有哪些？如何消除或削弱這些誤差的影響？3、水準測量閉合環(huán)的理論閉合差是否為0，為什么？4、為什么正高在理論上就不能精確求得？5、國家和城市的精密水準網(wǎng)各分哪幾個等級？給出其閉合差的限差計算公式。思考題最新7-高程控制測量課件1017高程控制測量7高程控制測量102第七章高程控制測量7.1國家高程控制網(wǎng)建立概述7.2區(qū)域高程控制網(wǎng)的技術設計7.3區(qū)域高程控制網(wǎng)的觀測工作7.4高程測量數(shù)據(jù)處理本章重點：國家高程控制網(wǎng)的種類、等級本章難點：區(qū)域高程控制網(wǎng)的技術設計、數(shù)據(jù)處理第七章高程控制測量7.1國家高程控制網(wǎng)建立概述本章重點：最新7-高程控制測量課件最新7-高程控制測量課件最新7-高程控制測量課件最新7-高程控制測量課件最新7-高程控制測量課件最新7-高程控制測量課件國家高程控制網(wǎng)自1951年開始分以下幾個階段：1951~1975：一等水準長度50000公里，精度2~3mm/km二等水準長度140000公里,精度4mm/km1976~1984：一等水準路線289條，構成100個閉合環(huán)，聯(lián)測42個驗潮站，長度93000公里，按環(huán)閉合差估算的精度1.03mm/km1981~1990：重新布設國家二等水準路線136000公里，由822閉合環(huán)或附合到一等點的附合路線構成。由環(huán)閉合差求得精度為1.54mm/km（二）布設方案國家高程控制網(wǎng)自1951年開始分以下幾個階段：（二）布設方案國家高程控制網(wǎng)自1951年開始分以下幾個階段(續(xù)）：1986年：完成國家一等水準網(wǎng)的平差計算，求得每公里測量中誤差為1.15mm。1976年~1990年:完成的水準網(wǎng)稱為國家第二期水準網(wǎng)。一等水準網(wǎng)的環(huán)長在1000~2000km之間，二等水準網(wǎng)的環(huán)長在500~750km之間國家高程控制網(wǎng)自1951年開始分以下幾個階段(續(xù)）：198一等水準網(wǎng)由289條路線組成，其中284條路線構成100個閉合環(huán)，環(huán)線周長般在1000—2000km之間，共計埋設各類標石近2萬余座。二等水準網(wǎng)在一等水準網(wǎng)的基礎上布設。我國已有1138條二等水準測量路線，環(huán)線周長般在500—1000km之間，總長為13.7萬公里，構成793個二等環(huán)。三等水準測量路線一般可根據(jù)需要在高級水準網(wǎng)內(nèi)加密，布設附合路線，并盡可能互相交叉，構成閉合環(huán)。單獨的附合路線長度應不超過200km；環(huán)線周長應不超過300km。四等水準測量路線一般以附合路線布設于高級水準點之間，附合路線的長度應不超過80km。一等水準網(wǎng)由289條路線組成，其中284條路線構成100個閉第七章高程控制測量7.1國家高程控制網(wǎng)建立概述7.2區(qū)域高程控制網(wǎng)的技術設計7.3區(qū)域高程控制網(wǎng)的觀測工作7.4高程測量數(shù)據(jù)處理第七章高程控制測量一、城市測量和工程測量技術規(guī)范規(guī)定（1）水準測量依次分為二、三、四等3個等級。（2）首級高程控制網(wǎng)，一般要求布設成閉合環(huán)形，加密時可市設成附合路線和結點圖形，聯(lián)測2個以上的國家精密水準點，起始高程應采用穩(wěn)定的基巖點。（3）各等級水準測量的精度和國家水準測量相應等級的精度一致。城市和工程建設水準測量是各種大比例尺測圖、城市工程測量和城市地面沉降觀測的高程控制基礎，又是工程建設施工放樣和監(jiān)測工程建筑物垂直形變的依據(jù)。一、城市測量和工程測量技術規(guī)范規(guī)定（1）水準測量依二、水準測量的實施工作程序

水準網(wǎng)的布設應力求做到經(jīng)濟合理，因此，首先要對測區(qū)情況進行調(diào)查研究，搜集和分析測區(qū)已有的水準測量資料，從而擬定出比較合理的布設方案。

（1）水準網(wǎng)的圖上設計（2）水準點的選定（3）水準標石的埋設（4）水準測量觀測（5）平差計算和成果表的編制。二、水準測量的實施工作程序三、水準網(wǎng)圖上設計應遵循以下七點

（1）水準路線應盡量沿坡度小的道路布設，以減弱前后視折光誤差的影響。盡量避免跨越河流、湖泊、沼澤等障礙物。（2）水準路線若與高壓輸電線或地下電纜平行，則應使水準路線在輸電線或電纜50m以外布設，以避免電磁場對水準測量的影響。（3）布設首級高程控制網(wǎng)時，應考慮到便于進一步加密。（4）水準網(wǎng)應盡可能布設成環(huán)形網(wǎng)或結點網(wǎng)，個別情況下亦可布設成附合路線。水準點間的距離：一般地區(qū)為2～4km；城市建筑區(qū)和工業(yè)區(qū)為1～2km。（5）應與國家水準點進行聯(lián)測，以求得高程系統(tǒng)的統(tǒng)一。（6）注意測區(qū)已有水準測量成果的利用。

三、水準網(wǎng)圖上設計應遵循以下七點四、水準點的布設在實地選線和選點時，應注意使水準路線避開土質松軟地段，確定水準點位置時，應考慮到水準標石埋設后點位的穩(wěn)固安全，并能長期保存，便于施測。水準點應設置在地質上最為可靠的地點，避免設置在水灘、沼澤、沙土、滑坡和地下水位高的地區(qū)；埋設在鐵路、公路近旁時，一般要求離鐵路的距離應大于50m，離公路的距離應大于20m，應盡量避免埋設在交通繁忙的岔道口；墻上水準點應選在永久性的大型建筑物上。四、水準點的布設在實地選線和選點時，應注意使水準路線避開土最新7-高程控制測量課件第七章高程控制測量7.1國家高程控制網(wǎng)建立概述7.2區(qū)域高程控制網(wǎng)的技術設計7.3區(qū)域高程控制網(wǎng)的觀測工作7.4高程測量數(shù)據(jù)處理第七章高程控制測量一、精密水準儀與水準尺

我國水準儀系列按精度分類有S05、S1、S3、S10型等。S是“水”字的漢語拼音第一個字母．S后面的數(shù)字表示每公里往返平均高差的偶然中誤差的毫米數(shù)。1.精密水準儀構造特點

（1）高質量的望遠鏡光學系統(tǒng)（2）堅固穩(wěn)定的儀器結構（3）高精度的測微器裝置（4）高靈敏的管水準器（5）高性能的補償器裝置（自動安平）一、精密水準儀與水準尺我國水準儀系列按精度分類有最新7-高程控制測量課件2.精密水準尺構造特點(1)空氣溫度和濕度變化，水準標尺因瓦合金帶分劃間的長度保持穩(wěn)定或僅有微小的變化。(2)水準標尺的分劃十分正確與精密，分劃的偶然誤差和系統(tǒng)誤差都應很小。(3)水準標尺在構造上保證全長筆直，并且尺身不易發(fā)生長度和彎扭等變形。(4)在精密水準標尺的尺身上附有圓水準器裝置。(5)標尺分劃的形式和顏色與水準標尺的顏色相協(xié)調(diào)。一般精密水準標尺都為黑色線條分劃，和淺黃色的尺面相配合、有利于觀測時對水準標尺分劃精確照準。2.精密水準尺構造特點(6)在精密水準測量作業(yè)時，水準標尺應豎立于特制的具有—定重量的尺墊或尺樁上。標尺分劃精密水準標尺的分格值有10mm和5mm兩種。分格值為10mm的精密水準標尺，如圖(a)所示。它有兩排分劃，尺面右邊一排分劃注記從0～300cm，稱為基本分劃，左邊一排分劃注記從300～600cm，稱為輔助分劃，同一高度的基本分劃與輔助分劃讀數(shù)相差一個常數(shù)，稱為基輔差(301.55cm)，通常又稱尺常數(shù)，水準測量作業(yè)時可以用以檢查讀數(shù)的正確性。(6)在精密水準測量作業(yè)時，水準標尺應豎立于特制的具有—定分格值為5mm的精密水準尺，如圖(b)所示。它也有兩排分劃，但兩排分劃彼此錯開5mm，所以實際上左邊是單數(shù)分劃，右邊是雙數(shù)分劃，也就是單數(shù)分劃和雙數(shù)分劃各占—排，而沒有輔助分劃。木質尺面右邊注記的是米數(shù)，左邊注記的是分米數(shù)。整個注記從0.1～5.9m，實際分格值為5mm，分劃注記比實際數(shù)值大了一倍，所以用這種水準標尺所測得的高差值必須除以2才是實際的高差值。最新7-高程控制測量課件3.WildN3精密水準儀1一望遠鏡目鏡；2一水準氣泡反光鏡；3—傾斜螺旋；4—調(diào)焦螺旋；5一平行玻璃板測微螺旋；6一平行玻璃板旋轉鈾；7一水平微動螺旋；8—水平制動螺旋；9一腳螺旋；10—腳架3.WildN3精密水準儀1一望遠鏡目鏡；讀數(shù)：轉動傾斜螺旋，使符合氣泡觀察目鏡的水準氣泡兩端符合，則視線精確水平，此時可轉動測微器螺旋使望遠鏡目鏡中看到的楔形絲夾準水準標尺上的148分劃線，也就是使148分劃線平分楔角，再在測微器目鏡中讀出測微器讀數(shù)653(即6.53rnm)，故水平視線在水準標尺上的全部讀數(shù)為148.653cm。讀數(shù)：轉動傾斜螺旋，使符合氣泡觀察目鏡的水準氣泡兩端符合，則（1）精密水準儀的傾斜螺旋裝置（2）精密水準儀的測微器裝置

光學測微器由平行玻璃板、測微器分劃尺、傳動桿和測微螺旋等部件組成。平行玻璃板傳動桿與測微分劃尺相連。（1）精密水準儀的傾斜螺旋裝置

測微原理：測微分劃尺上有100個分格，它與10mm相對應，即每分格為0.1mm，可估讀至0.01mm。每10格有較長分劃線并注記數(shù)字，每兩長分劃線間的格值為1mm。當平行玻璃板與水平視線正交時，測微分劃尺上初始讀數(shù)為5mm。轉動測微螺旋時，傳動桿就帶動平行玻璃板相對于物鏡作前俯后仰，并同時帶動測微分劃尺作相應的移動。平行玻璃板相對于物鏡作前俯后仰，水平視線就會向上或向下作平行移動。若逆轉測微螺旋，使平行玻璃板前俯到測微分劃尺移至10mm處，則水平視線向下平移5mm，反之，順轉側微螺旋使平行玻璃板后仰到測微分劃尺移至0mm處，則水平視線向上平移5mm。測微原理：測微分劃尺上有100個分格，它與10mm相4.國產(chǎn)S1型精密水準儀

S1型精密水準儀是北京測繪儀器廠生產(chǎn)的，其外形如圖所示。儀器物鏡的有效孔徑為50mm，望遠鏡放大倍率為40倍，管狀水準器格值為10”／2mm。轉動測微螺旋可使水平視線在5mm范圍內(nèi)作平移，測微器分劃尺有100個分格，故測微器分劃尺最小格值為0.05mm。

4.國產(chǎn)S1型精密水準儀S1型精密水準儀望遠鏡目鏡視場中所看到的影像如圖所示，視場左邊是水準器的符合氣泡影像，測微器讀數(shù)顯微鏡在望遠鏡目鏡的右下方。望遠鏡目鏡視場中所看到的影像如圖所示，視場左邊是水準器的符合讀數(shù)：在圖中，使用測微螺旋使楔形絲夾準198分劃，在測微器讀數(shù)顯微鏡中的讀數(shù)為250，即2.50mm，水準標尺上的全部讀數(shù)為198250(或198.250cm)。讀數(shù)：在圖中，使用測微螺旋使楔形絲夾準198分劃，在測微器讀5.補償式自動安平水準儀原理：光學補償儀

當儀器的視準軸水平時，在十字絲分劃板o的橫絲處得到水準標尺上的正確讀數(shù)A，當儀器的垂直軸沒有完全處于垂直位置時，視準軸傾斜了α角，這時十字絲分劃板移到o1，在橫絲處得到傾斜視線在水準標尺上的讀數(shù)A1，而來自水準標尺上正確讀數(shù)A的水平視線并不能進入十字絲分劃板o1，這是由于視準軸傾斜了α角，十字絲分劃板位移了距離a，在離十字絲分劃板g的地方安置一種光學元件，將來自水平標尺上讀數(shù)A的水平視線通過光學元件偏轉β角（或平移a）而正確地落在十字絲分劃板o1的橫絲處，這時來自傾斜視線的光線通過該光學元件將不再落在十字絲分劃板o1的橫絲處，這種光學元件叫光學補償儀.

o1A

ααaβoA1g5.補償式自動安平水準儀原理：光學補償儀二、精密水準儀的檢驗(1)水準儀的檢視；(2)概略水準器(圓水準器)的檢校；(3)光學測微器隙動差和分劃值的測定：(4)水泡式水準儀交叉誤差的檢校i(5)i角檢校；(6)雙擺位白動安平水很儀按勞2C的測定

對于新購貨的儀器還需要進行調(diào)焦透鏡運行誤差的測定；傾斜螺旋隙動差、分劃誤差和分劃值的測定；自動安平儀器補償誤差和磁致誤差的測定。用于跨河水準測量的儀器，要進行符合水準器分劃值的測定。二、精密水準儀的檢驗(1)水準儀的檢視；1.光學測微器隙動差和分劃值的測定（1）測微器分劃值的測定

利用一根分劃值經(jīng)過精密檢定的特制分劃尺和測微器分劃尺進行比較求得。將特制分劃尺豎立在與儀器等高的—定距離處，旋轉測微螺旋，使楔形絲先后對準特制分劃尺上兩相鄰的分劃線，這時測微器分劃尺移動了L格?，F(xiàn)設特制分劃尺上分劃線間隔值為d，測微器分劃尺一個分格的值為g，則g=d/L1.光學測微器隙動差和分劃值的測定(2)光學測微器隙動差的測定：

主要是比較旋進測微螺旋和旋出測微螺旋，照準特制分劃尺上同一分劃線在測微器分劃尺上的讀數(shù)，如果讀數(shù)差Δ超過2格時，表明測微器效用不正確，其主要原因是由于測微器裝置不完善。為了避免這種誤差的影響，—般規(guī)定在作業(yè)時只采用旋進測微螺旋進行讀數(shù)。Δ過大時，應送工廠修理。(2)光學測微器隙動差的測定：2.視準軸與水準軸相互關系的檢驗與校正

水準儀的水準軸與視準軸應保持平行且在同一平面關系。水準儀的水準軸與視準軸一般既不在同一平面內(nèi)，也不互相平行，而是兩條空間直線，

i角誤差：水準軸與視準軸在垂直面上投影的交角

φ角誤差（交叉誤差）：水準軸與視準軸在水平面上投影的交角2.視準軸與水準軸相互關系的檢驗與校正(1)i角誤差的檢驗與校正

原理：利用i角對水準標尺上讀數(shù)的影響與距離成比例這一特點，從而比較在不同距離的情況下，水準標尺上讀數(shù)的差別而求出i角。

方法：

在較平坦的場地上選擇一定長度3s（如61.8m)的直線段，三等分，得四點，其中兩端點J1、J2設為儀器站，中間點A、B設為立標尺點。如圖所示。(1)i角誤差的檢驗與校正

在J1測站上，照準水準尺A和B，讀數(shù)為a1和b1，當i=0時，水平視線在水準尺上的正確讀數(shù)應為a1’和b1’，所以由于i角引起的誤差分別為Δ和2Δ。同樣，在J2測站上，照準水準尺A和B，讀數(shù)為a2和b2，正確讀數(shù)應為a2’和b2’，其誤差分別為2Δ和Δ。在測站J1和J2上得到A、B點的正確高差分別為：在J1測站上，照準水準尺A和B，讀不顧及其他誤差影響，則應相等有：

2Δ=（a2-b2)-(a1-b1)即：2Δ=h2-h1

Δ=(h2-h1)/2由圖可得：

若s=61.8/3=20.6m，則有：i”=10Δ

規(guī)范規(guī)定，精密水準儀i角大于15”應校正。不顧及其他誤差影響，則應相等有：校正：在J2測站上進行，先求出水準標尺A上的正確讀數(shù)a2’a2’＝a2-2Δ使用測微螺旋和傾斜螺旋，使水淮標尺A上的讀數(shù)為a2’，此時水準器氣泡影像分離，校正水準器的上、下改正螺旋，使氣泡兩端影像恢復符合為止，然后檢查另一水準尺B上的讀數(shù)是否正確（其正確讀數(shù)為b2’=b2-Δ)，否則還應反復進行檢驗校正。在校正水準器的改正螺旋時，應先松開一個改正螺旋，再擰緊另一改正螺旋，不可將上、下兩個改正螺旋同時擰緊或同時松開。校正：在J2測站上進行，先求出水準標尺A上的正確讀數(shù)a2’注意：

（1）測定i角整個檢驗過程中，i角不應有變化，也不應有其他誤差影響。但實際上由于溫度的變化，i角可能發(fā)生變化，所以最好在陰天測定。（2)測定i角時，當儀器照準近尺再照準遠尺時，受到儀器調(diào)焦透鏡運行誤差的影響，致使視準軸發(fā)生變化，對測定的i角必定存在誤差。調(diào)焦透鏡運行誤差是相當大的，甚至可能達到i角允許值的一半，因此，顧及調(diào)焦透鏡運行誤差對測定i角的影響，儀器距近尺的距離SA應取5～7m；距遠尺距離SB應取40～50m為宜。

正確i角的計算公式：注意：(2)氣泡式水準儀交叉誤差的測定

原理：水準儀經(jīng)過i角的檢驗與校正，視準軸與水準軸在垂直面上的投影已保持平行關系(嚴格地講，只能說基本平行)，但還不能保持在水平面上的投影平行，也就是說，還存在交叉誤差。如果有交叉誤差存在，當儀器垂直軸略有傾斜時(特別與視準軸正交方向的傾斜)，即使水準軸水平，而視準軸仍不水平，視準軸與水準軸在垂直面上的投影不平行，而產(chǎn)生了i角，應該指出，由此而產(chǎn)生的i角是由交叉誤差在垂直軸傾斜時轉化而形成的。如果儀器存在交叉誤差，則整平儀器后，使儀器繞視準軸左右傾斜時，水準氣泡就會發(fā)生移動，交叉誤差就是根據(jù)這一特征進行檢驗的。(2)氣泡式水準儀交叉誤差的測定檢驗：

1）將水準儀置于距水準標尺約50m處，并使其中兩個腳螺旋在望遠鏡照準標尺的垂直方向上，如圖中的腳螺旋1、2。2）將儀器整平，旋轉傾斜螺旋使水準氣泡精密符合。用測微螺旋使楔形絲夾準水準標尺上的一條分劃線，并記錄水準標尺與測微器分劃尺上的讀數(shù)。在整個檢驗過程中需保持水準標尺和測微器分劃尺上的讀數(shù)不變，也就是在檢驗過程中應保持視準軸方向不變。

檢驗：3）將照準方向一側的腳螺旋1升高兩周，為了不改變視準軸的方向，應將另一側的腳螺旋2作等量降低，保持楔形絲仍夾準水準標尺上原來的分劃線。此時儀器垂直軸傾斜。注意觀察并記錄水準氣泡的偏移方向和大小。4）旋轉腳螺旋1、2回到原來位置，使楔形絲在夾準水準標尺上原分劃線的條件下，水準氣泡兩端恢復符合的位置。5）將腳螺旋2升高兩周，腳螺旋l作等量降低，使楔形絲夾準水準標尺上的原分劃線，此時儀器相對于步驟(3)向另一側傾斜。注意并記錄水準氣泡偏移方向與大小。3）將照準方向一側的腳螺旋1升高兩周，為了不改變視準軸的方向分析：

根據(jù)儀器先后兩側傾斜時，水準氣泡偏移的方向與大小來分析判斷視準軸與水準軸的相互關系?？赡艹霈F(xiàn)下列不同情況：當垂直軸向兩側傾斜時，水準氣泡的影像仍保持符合，則儀器不存在j角誤差和交叉誤差；若水準氣泡同向偏移且偏移量相等，則僅有i角誤差，而沒有交叉誤差；若同向偏移但偏移量不相等，則i角誤差大于交叉誤差；若異向偏移且偏移量不相等，則交叉誤差大于i角誤差；若異向偏移且偏移量相等，則僅有交叉誤差，而沒有i角誤差。根據(jù)上面的分析，當儀器垂直軸向兩側傾斜，水準氣泡有異向偏移情況，則有交叉誤差存在，水準規(guī)范規(guī)定偏移量大于2mm時，須進行交叉誤差的校正。分析：根據(jù)儀器先后兩側傾斜時，水準氣泡偏移的方向與大小來分校正：