《數(shù)字測量》課件 -第5章 高程測量

黃鶴測繪與城市空間信息學(xué)院高程測量第5章目錄06-5月-242概述I.水準(zhǔn)測量的儀器和工具III.水準(zhǔn)測量原理II.水準(zhǔn)測量誤差與注意事項VI.水準(zhǔn)測量的方法IV.微傾式水準(zhǔn)儀的檢驗和校正V.三角高程測量VII.水準(zhǔn)測量直接得到點位高程的幾何方法，精度較高，最常用三角高程測量根據(jù)兩點間水平距離和豎直角計算兩點間高差物理高程測量氣壓高程測量：根據(jù)大氣壓力隨高程變化的規(guī)律液體靜力水準(zhǔn)測量：連通管原理重力測量：測定正高GNSS高程測量測定大地高；間接水準(zhǔn)測量06-5月-243

·高程測量的方法5.1概述高程測量（Elevationmeasurement）是測定地球表面上點的高程。一般是通過測量兩點之間的高差，然后根據(jù)已知點的高程計算得到待求點的高程。因此，高程測量主要是進(jìn)行高差的測量，是確定點的空間位置的三個基本要素之一。06-5月-244

·水準(zhǔn)測量5.1

概述06-5月-245

·三角高程測量5.1概述06-5月-246

·物理高程測量(氣壓)5.1概述【空盒氣壓儀】【氣壓與高程的關(guān)系】大氣壓力常以水銀柱高度表示，溫度為0℃時，在緯度45°處的平均海面上大氣平均壓力約為760毫米水銀柱。每升高約11米，大氣壓力減少1毫米水銀柱。06-5月-247

·物理高程測量(氣壓)5.1概述06-5月-248

·物理高程測量(液體靜力)5.1概述在兩個完全相同的連通容器中充滿液體，當(dāng)液體完全靜止后，兩個連通管容器內(nèi)的液面位于同一大地水準(zhǔn)面上容器底部的C點和D點的高差為：?h1=HD－HC=h1－h(huán)2直接精密地量測出液面離容器底部的高度h1和h2

之值不容易利用傳感器測得兩容器內(nèi)液面高則C點和D點之間的

高差就可以寫成：?h1=(a1－b1)－(a2－b2)CD傳感器零位IIIa1h1b1a2h2b2?h106-5月-249

·物理高程測量(液體靜力)5.1概述特點：優(yōu)點是精度高，可遙測實現(xiàn)自動化，在危險之處仍可測量等；

缺點是儀器須固定，操作不靈活，作業(yè)效率低。用途：測量多個基點之間的相對高程變化大壩、船閘核電站、隧道高層建筑、地基橋梁、滑坡地裂縫、斷層等主要技術(shù)指標(biāo)分辨率0.01mm精度±0.1mm量程30mm【JSY型靜力水準(zhǔn)遙測儀】06-5月-2410

·GNSS高程測量5.1概述【GPS間接水準(zhǔn)測量(GPS/Leveling)】【大地高的直接量測】06-5月-2411水平視線似大地水準(zhǔn)面HiHAHBAB前進(jìn)方向后視尺前視尺bhABa水準(zhǔn)測量中用來測量兩點之間高差的儀器，稱為水準(zhǔn)儀。水準(zhǔn)測量的原理是：利用水準(zhǔn)儀提供的水平視線，依次在前后兩根直立的帶有分劃的尺子（稱為水準(zhǔn)尺）上讀數(shù)，計算兩立尺點間的高差。然后根據(jù)已知點的高程，推算出待測點的高程。hAB=a–b5.2水準(zhǔn)測量原理§1.2水準(zhǔn)測量原理06-5月-2412

·1.高差法5.2水準(zhǔn)測量原理計算待定點高程方法直接利用高差計算待定點高程的方法如圖所示，分別在A、B點立水準(zhǔn)尺，利用水準(zhǔn)儀提供的水平視線，

在A尺上讀數(shù)a

(后視讀數(shù))，在B尺上讀數(shù)b(前視讀數(shù))

a=b+hAB

即hAB=a–b

(后–前)待定點B的高程為：

HB=HA+hAB=HA+a–b*高差帶有正負(fù)號(不能省略)；腳標(biāo)為前進(jìn)方向06-5月-2413

·1.高差法5.2水準(zhǔn)測量原理計算待定點高程方法

由此可見，從起點A至終點B的高差等于各測站高差之和，還等于所有后視讀數(shù)之和減去前視讀數(shù)之和。06-5月-2414

·高差法算例：5.2水準(zhǔn)測量原理計算待定點高程方法圖中已知A點高程HA=452.623m，后視讀數(shù)a=1.571m，前視讀數(shù)

b=0.685m，求B點高程。解：B點對于A點高差：

hAB=1.571–0.685=+0.886mB點高程為： HB

=452.623+(+0.886)=453.509m06-5月-2415

·2.視線高法5.2水準(zhǔn)測量原理計算待定點高程

B點高程也可以通過水準(zhǔn)儀視線高程Hi

(也稱為儀器高程)來計算，

即Hi=HA+a

則HB=(HA+a)–b=Hi–b多個待定點時：

Hk=Hi–bk

(k：1，2…n)高差法和視線高法的測量原理是相同的，區(qū)別在于計算高程時次序上的不同。在安置一次儀器需求出幾個點的高程時，視線高法比高差法方便、高效。

如：線路縱橫斷面測量、場地平整測量、施工抄平等工作。已知A點高程HA=423.518m，要測出相鄰1、2、3點的高程。先測得A點后視讀數(shù)a=1.563m，接著在各待定點上立尺，分別測得讀數(shù)b1=0.953m，b2=1.152m，b3=1.328m。解：先計算出視線高程Hi=HA+a=423.518+1.563=425.081m各待定點高程分別為：H1

=Hi–b1

=425.081–0.953=424.128mH2

=Hi–b2

=425.081–1.152=423.929mH3

=Hi–b3=425.081–1.328=423.753m06-5月-2416

·視線高法算例5.2水準(zhǔn)測量原理計算待定點高程方法Aa123b1b2b306-5月-2417

·水準(zhǔn)測量儀器工具的構(gòu)成5.3水準(zhǔn)測量的儀器和工具

水準(zhǔn)儀

水準(zhǔn)尺尺墊水準(zhǔn)測量的主要儀器為水準(zhǔn)儀（Level），工具有三腳架（Tripod）、水準(zhǔn)尺（Levelstaff）和尺墊（Levellingrodturningplate）等。06-5月-2418

·水準(zhǔn)儀的發(fā)展歷史5.3水準(zhǔn)測量的儀器和工具5.3.1水準(zhǔn)儀水準(zhǔn)儀是通過提供一條水平視線來測量兩點之間高差的儀器。水準(zhǔn)儀是在17世紀(jì)發(fā)明了望遠(yuǎn)鏡后出現(xiàn)的（如圖5-3所示），在18世紀(jì)發(fā)明了水準(zhǔn)器后逐漸完善的（如圖5-4所示）。20世紀(jì)初，在研制出內(nèi)調(diào)焦望遠(yuǎn)鏡和符合水準(zhǔn)器的基礎(chǔ)上生產(chǎn)出微傾式水準(zhǔn)儀（Tiltinglevel）。50年代初出現(xiàn)了自動安平式水準(zhǔn)儀（Automaticlevel），60年代出現(xiàn)了激光水準(zhǔn)儀（Laserlevel），90年代出現(xiàn)了數(shù)字水準(zhǔn)儀（Digitalelectroniclevel）?！疚A式水準(zhǔn)儀】【自動安平水準(zhǔn)儀】【數(shù)字水準(zhǔn)儀】06-5月-2419

·按精度分類(我國)5.3水準(zhǔn)測量的儀器和工具水準(zhǔn)儀的類型

DS05、DS1、DS3等

D：

大地測量；S：

水準(zhǔn)儀；數(shù)值：表示每公里往返測高差中數(shù)的中誤差分別為±0.5mm、±1.0mm、±3.0mm。

DS后加Z：自動安平水準(zhǔn)儀【DS3水準(zhǔn)儀】【DSZ2自動安平水準(zhǔn)儀】06-5月-2420

·按構(gòu)造分類5.3水準(zhǔn)測量的儀器和工具水準(zhǔn)儀的類型微傾式水準(zhǔn)儀、自動安平水準(zhǔn)儀、數(shù)字水準(zhǔn)儀建筑工程上主要使用DS3級水準(zhǔn)儀【微傾式水準(zhǔn)儀】【自動安平水準(zhǔn)儀】【數(shù)字水準(zhǔn)儀】

水準(zhǔn)儀的主要作用：為測量高差提供一條水平視線；望遠(yuǎn)鏡水準(zhǔn)器基座DS3微傾式水準(zhǔn)儀的構(gòu)造水準(zhǔn)儀的軸線（2縱2橫）視準(zhǔn)軸水準(zhǔn)管軸圓水準(zhǔn)軸豎軸06-5月-2423

·組成部分5.3水準(zhǔn)測量的儀器和工具DS3微傾式水準(zhǔn)儀的構(gòu)造望遠(yuǎn)鏡

水準(zhǔn)器

基座1－物鏡2－目鏡3－水準(zhǔn)管4－圓水準(zhǔn)器5－水平制動6－腳螺旋7－微傾螺旋8－水平微動螺旋9－調(diào)焦螺旋06-5月-2424

·1.望遠(yuǎn)鏡5.3水準(zhǔn)測量的儀器和工具5.3.1水準(zhǔn)儀作用：精確瞄準(zhǔn)遠(yuǎn)處目標(biāo)并對水準(zhǔn)尺進(jìn)行讀數(shù)的裝置

構(gòu)成：物鏡、目鏡、調(diào)焦透鏡、十字分劃板

視準(zhǔn)軸CC：物鏡光心與十字絲交點的連線

物鏡調(diào)焦螺旋：使目標(biāo)成像清晰

目鏡調(diào)焦螺旋：使十字絲成像清晰06-5月-2425

·望遠(yuǎn)鏡瞄準(zhǔn)步驟5.3水準(zhǔn)測量的儀器和工具5.3.1水準(zhǔn)儀轉(zhuǎn)動目鏡調(diào)焦螺旋，使十字絲清晰

轉(zhuǎn)動儀器，用準(zhǔn)星和照門(缺口)瞄準(zhǔn)水準(zhǔn)尺，

擰緊制動螺旋轉(zhuǎn)動微動螺旋，使水準(zhǔn)尺成像在十字絲交點處

當(dāng)成像不太清晰時，轉(zhuǎn)動物鏡對光螺旋，消除視差，使目標(biāo)清晰視差現(xiàn)象產(chǎn)生原因：目標(biāo)像平面與十字絲平面不重合

如目標(biāo)較遠(yuǎn)，則物鏡對光螺旋向后轉(zhuǎn)動

如目標(biāo)較近，則物鏡對光螺旋向前轉(zhuǎn)動06-5月-2426

·2.水準(zhǔn)器

（1）管水準(zhǔn)器5.3水準(zhǔn)測量的儀器和工具5.3.1水準(zhǔn)儀作用：與望遠(yuǎn)鏡固定在一起，指示視準(zhǔn)軸是否精確水平

構(gòu)造：玻璃管(圓弧型內(nèi)壁、間隔2mm的分劃線)

水準(zhǔn)管零點：分劃線的中點O

水準(zhǔn)管軸：通過零點與圓弧相切的縱向切線LL

水準(zhǔn)管軸平行于視準(zhǔn)軸01212Rττ2mm06-5月-2427

·水準(zhǔn)器:管水準(zhǔn)器5.3水準(zhǔn)測量的儀器和工具5.3.1水準(zhǔn)儀劃分值：水準(zhǔn)管上2mm圓弧所對應(yīng)的圓心角τ

水準(zhǔn)管分劃值越小，水準(zhǔn)管靈敏度越高，儀器的整平精度也越高

DS3型水準(zhǔn)儀的水準(zhǔn)管分劃值為20?，記作20?/2mm01212Rττ2mm2mm所對的圓心角水準(zhǔn)管圓弧半徑(毫米)ρ=206265″角度化為弧度時的一個常數(shù)ρ=(180*60*60)/3.14159=20626506-5月-2428

·水準(zhǔn)器:管水準(zhǔn)器(符合水準(zhǔn)器)5.3水準(zhǔn)測量的儀器和工具5.3.1水準(zhǔn)儀

符合水準(zhǔn)器(coincidencelevel)：便于觀測，提高水準(zhǔn)管氣泡居中的精度微傾螺旋06-5月-2429

·水準(zhǔn)器:管水準(zhǔn)器(符合水準(zhǔn)器)5.3水準(zhǔn)測量的儀器和工具DS3微傾式水準(zhǔn)儀的構(gòu)造06-5月-2430

·水準(zhǔn)器:管水準(zhǔn)器(符合水準(zhǔn)器)5.3水準(zhǔn)測量的儀器和工具DS3微傾式水準(zhǔn)儀的構(gòu)造06-5月-2431

·2.水準(zhǔn)器

（2）圓水準(zhǔn)器(circularlevel)5.3水準(zhǔn)測量的儀器和工具DS3微傾式水準(zhǔn)儀的構(gòu)造裝在水準(zhǔn)儀基座上，用于儀器粗略整平，使儀器豎軸豎直

圓水準(zhǔn)器軸：過圓水準(zhǔn)器零點的球面法線LˊLˊ

圓水準(zhǔn)器軸LˊLˊ

平行于儀器豎軸VV

圓水準(zhǔn)器分劃值：一般為8ˊ

～10ˊ/2mm06-5月-2432

·3.基座5.3水準(zhǔn)測量的儀器和工具5.3.1水準(zhǔn)儀作用：支撐儀器的上部，并通過連接螺旋與三腳架連接

主要構(gòu)成：軸座、腳螺旋、底板、三角壓板

轉(zhuǎn)動腳螺旋可使水準(zhǔn)氣泡居中【微傾式水準(zhǔn)儀】【三腳架頂部】06-5月-2433

·1.三腳架5.3水準(zhǔn)測量的儀器和工具5.3.2水準(zhǔn)測量工具在進(jìn)行水準(zhǔn)測量時，需要三腳架、水準(zhǔn)尺、尺墊等工具配合水準(zhǔn)儀使用。三腳架用來支撐和安置測繪儀器，主要由架頭、三條支撐腿和中心連接螺旋構(gòu)成（如圖5-15）。三腳架的材質(zhì)有木、鋼、鋁合金、高強塑料、碳纖維等多種。水準(zhǔn)儀的三腳架多由木質(zhì)或鋁合金制成，其優(yōu)點是是重量較輕、堅固、穩(wěn)定性較好。06-5月-2434

·2.水準(zhǔn)尺5.3水準(zhǔn)測量的儀器和工具5.3.2水準(zhǔn)測量工具水準(zhǔn)尺是進(jìn)行水準(zhǔn)測量時與水準(zhǔn)儀配合使用的標(biāo)尺

水準(zhǔn)尺的類型：單面尺(塔尺、折尺)，雙面尺用于精密水準(zhǔn)測量的水準(zhǔn)尺多是銦鋼水準(zhǔn)尺

單面尺：3~5米，精度較低

如塔尺、折尺

雙面尺：2~3米，精度較高兩根尺為一對刻劃均為1cm，分米處注有數(shù)字黑面尺尺底均從零開始紅面尺尺底各為4.687m和4.787m尺常數(shù)k

：4.687m、4.787m作用：防止讀數(shù)錯誤06-5月-2435

·3.尺墊5.3水準(zhǔn)測量的儀器和工具5.3.2水準(zhǔn)測量工具尺墊用于轉(zhuǎn)點處傳遞高程

由生鐵鑄成，一般為三角形或圓形

尺墊下方：有三個腳，可以踏入土中

尺墊上方：有突起半球體，水準(zhǔn)尺立于半球頂面06-5月-2436

·基本操作程序5.4水準(zhǔn)測量的方法安置儀器粗略整平瞄準(zhǔn)水準(zhǔn)尺精確整平讀數(shù)5.4.1微傾式水準(zhǔn)儀的使用06-5月-2437

·1.安置儀器5.4水準(zhǔn)測量的方法在測站上松開三腳架架腿的固定螺旋

將三腳架按需要的高度(一般為操作者胸高)調(diào)整架腿長度擰緊固定螺旋

張開三腳架架腿踏實，并使三腳架架頭大致水平

將取出的水準(zhǔn)儀用連接螺旋固定在三腳架架頭上5.4.1微傾式水準(zhǔn)儀的使用06-5月-2438

·2.粗平5.4水準(zhǔn)測量的方法通過腳螺旋使圓水準(zhǔn)器氣泡居中用兩手按箭頭所指的相對方向轉(zhuǎn)動腳螺旋1和2

用左手按箭頭所指方向轉(zhuǎn)動腳螺旋3

氣泡移動方向與左手大拇指旋轉(zhuǎn)腳螺旋的移動方向一致，右手則反之5.4.1微傾式水準(zhǔn)儀的使用06-5月-2439

·3.瞄準(zhǔn)5.4水準(zhǔn)測量的方法目鏡調(diào)焦松開水平制動螺旋，將望遠(yuǎn)鏡轉(zhuǎn)向明亮的背景

轉(zhuǎn)動目鏡對光螺旋，使十字絲成像清晰

初步瞄準(zhǔn)通過望遠(yuǎn)鏡筒上方的照門和準(zhǔn)星瞄準(zhǔn)水準(zhǔn)尺

旋緊水平制動螺旋物鏡調(diào)焦轉(zhuǎn)動物鏡對光螺旋，使水準(zhǔn)尺的成像清晰精確瞄準(zhǔn)轉(zhuǎn)動水平螺旋，使十字絲的豎絲瞄準(zhǔn)水準(zhǔn)尺中央5.4.1微傾式水準(zhǔn)儀的使用06-5月-2440

·瞄準(zhǔn)水準(zhǔn)尺5.4水準(zhǔn)測量的方法

視差：眼睛在目鏡端上下移動，如果看見十字絲的橫絲與水準(zhǔn)尺影像

之間相對移動，這種現(xiàn)象叫視差消除視差仔細(xì)轉(zhuǎn)動物鏡對光螺旋和目鏡調(diào)焦螺旋，直至尺像與十字絲平面重合06-5月-2441

·4.精平5.4水準(zhǔn)測量的方法精平：水準(zhǔn)管的精確整平觀察水準(zhǔn)管氣泡觀察窗內(nèi)的氣泡影像，轉(zhuǎn)動微傾螺旋，使氣泡兩端影像嚴(yán)密吻合，以此達(dá)到水平視線

微傾螺旋的轉(zhuǎn)動方向：與左側(cè)半氣泡影像的移動方向一致微傾螺旋5.4.1微傾式水準(zhǔn)儀的使用06-5月-2442

·5.讀數(shù)5.4水準(zhǔn)測量的方法符合水準(zhǔn)器氣泡居中后，用十字絲橫絲在水準(zhǔn)尺上讀數(shù)

讀數(shù)應(yīng)從小數(shù)向大數(shù)讀取，共4位數(shù)

直接讀取：米、分米、厘米

估讀：毫米

讀數(shù)后檢查符合水準(zhǔn)器的氣泡，如不居中，應(yīng)再次精平后重新讀數(shù)525.2720.71206-5月-2443

·讀數(shù)5.4水準(zhǔn)測量的方法視距絲視距絲水準(zhǔn)尺十字絲橫絲目鏡視野正確讀數(shù)06-5月-2444利用地球引力進(jìn)行工作將一組透鏡用掉絲懸掛，在地球引力的作用下懸掛的透鏡始終垂直于地面當(dāng)儀器沒完全整平時，也就是望遠(yuǎn)鏡軸于水平線有一夾角(i

角)，則相應(yīng)的補償器會始終垂直于地面，其也將與望遠(yuǎn)鏡軸產(chǎn)生夾角(i+90度角)經(jīng)過懸掛透鏡，視線就會得到改正，得到正確的水平視線

·補償器工作原理5.4水準(zhǔn)測量的方法1.自動安平水準(zhǔn)儀§5.4.2新式水準(zhǔn)儀介紹自動安平水準(zhǔn)儀是通過補償器（Compensator）來保證水準(zhǔn)視線水平。06-5月-2445

·Koni007外形測微器圓水準(zhǔn)器腳螺旋保護(hù)玻璃調(diào)焦螺旋制動扳把微動螺旋望遠(yuǎn)鏡目鏡水平讀盤讀數(shù)目鏡5.4水準(zhǔn)測量的方法自動安平水準(zhǔn)儀§5.4.2新式水準(zhǔn)儀介紹06-5月-2446

·數(shù)字水準(zhǔn)儀及其特點5.4水準(zhǔn)測量的方法2.數(shù)字水準(zhǔn)儀數(shù)字水準(zhǔn)儀(亦稱電子水準(zhǔn)儀)是在儀器望遠(yuǎn)鏡光路中增加了分光鏡和光電探測器(CCD陣列)等部件，采用條形碼分劃水準(zhǔn)尺和圖像處理系統(tǒng)，構(gòu)成光、機、電及信息存儲與處理的一體化水準(zhǔn)測量系統(tǒng)。Leica數(shù)字水準(zhǔn)儀(瑞士)

Zeiss數(shù)字水準(zhǔn)儀(德國)

Topcon數(shù)字水準(zhǔn)儀(日本)(相關(guān)法)(幾何法)(相位法)

06-5月-2447

·數(shù)字水準(zhǔn)儀及其特點5.4水準(zhǔn)測量的方法2.數(shù)字水準(zhǔn)儀

自動電子讀數(shù)：不存在人工讀數(shù)錯誤

自動記錄、檢核、處理、存儲，實現(xiàn)從外業(yè)數(shù)據(jù)采集到內(nèi)業(yè)成果處理一體化

精度高：多條碼測量、自動多次測量

自配合普通水準(zhǔn)尺，可當(dāng)作普通自動安平水準(zhǔn)儀使用06-5月-2448

·徠卡數(shù)字水準(zhǔn)儀DNA03效率比較5.4水準(zhǔn)測量的方法數(shù)字水準(zhǔn)儀06-5月-2449激光水準(zhǔn)儀（Laserlevel）是一種在光學(xué)水準(zhǔn)儀上安裝激光發(fā)射裝置，以可視激光束代替水平視線的水準(zhǔn)儀。它可與配有光電接收靶的水準(zhǔn)尺配合進(jìn)行水準(zhǔn)測量。與光學(xué)水準(zhǔn)儀相比，激光水準(zhǔn)儀具有測程長、水平視線可視等特點。激光水準(zhǔn)儀不僅可以同光學(xué)水準(zhǔn)儀一樣進(jìn)行水準(zhǔn)測量工作，而且在土木工程中常常利用可視的激光建立水平線、水平面或者鉛垂線（面）。5.4水準(zhǔn)測量的方法3．激光水準(zhǔn)儀§5.4.2新式水準(zhǔn)儀介紹06-5月-2450

·水準(zhǔn)點的定義5.4水準(zhǔn)測量的方法5.4.3水準(zhǔn)點用水準(zhǔn)測量的方法測定的高程控制點，BenchMark(BM)我國水準(zhǔn)點的高程采用正常高系統(tǒng)，高程基準(zhǔn)是1985國家高程基準(zhǔn)。國家水準(zhǔn)點高程是從青島國家水準(zhǔn)原點（圖5-29）起算的，高程為72.260m。等級：一、二、三、四、五等

永久性水準(zhǔn)點：國家等級永久性控制點；埋石水準(zhǔn)點；墻上水準(zhǔn)點

臨時性水準(zhǔn)點：大木樁；半球狀鐵釘

·水準(zhǔn)點的等級

·水準(zhǔn)點的種類06-5月-2451

·水準(zhǔn)點的標(biāo)志5.4水準(zhǔn)測量的方法5.4.3水準(zhǔn)點二、三、四等水準(zhǔn)點：磁質(zhì)或金屬等材料制作

三、四等水準(zhǔn)點及四等以下水準(zhǔn)點也可利用平面控制點點位標(biāo)志【磁質(zhì)標(biāo)志圖(mm)】【金屬標(biāo)志圖(mm)】06-5月-2452

·水準(zhǔn)點的標(biāo)志5.4水準(zhǔn)測量的方法5.4.3水準(zhǔn)點墻角水準(zhǔn)點【墻角水準(zhǔn)點標(biāo)志圖(mm)】06-5月-2453

·墻角水準(zhǔn)點5.4水準(zhǔn)測量的方法5.4.3水準(zhǔn)點06-5月-2454

·消逝的天津水準(zhǔn)點5.4水準(zhǔn)測量的方法5.4.3水準(zhǔn)點老建筑上鑲嵌的天津市水準(zhǔn)點鑄鐵牌多是清末民初時期設(shè)置06-5月-2455

·水準(zhǔn)點標(biāo)石埋設(shè)5.4水準(zhǔn)測量的方法5.4.3水準(zhǔn)點【二、三等水準(zhǔn)點標(biāo)石埋設(shè)圖(mm)】【四等水準(zhǔn)點標(biāo)石埋設(shè)圖(mm)】凍土地區(qū)的標(biāo)石規(guī)格和埋設(shè)深度，可自行設(shè)計

線路測量專用高程控制點結(jié)構(gòu)可參照四等水準(zhǔn)點的標(biāo)石埋設(shè)方式06-5月-2456

·鋼管普通水準(zhǔn)標(biāo)石5.4水準(zhǔn)測量的方法5.4.3水準(zhǔn)點06-5月-2457

·國外水準(zhǔn)點【韓國水準(zhǔn)點】【美國水準(zhǔn)點】5.4水準(zhǔn)測量的方法5.4.3水準(zhǔn)點06-5月-24585.4水準(zhǔn)測量的方法5.4.3水準(zhǔn)點

·老北京水準(zhǔn)點石碑1914年至1916年的物件設(shè)立，標(biāo)識海拔高度為49米

當(dāng)年京都市政公所測繪?？茷槿本┕擦⑹?0余塊目前，北京僅存不超過3塊，除了此塊可被南鑼鼓巷的每位路人觀摩外，其他都被首都博物館收藏。06-5月-24595.4水準(zhǔn)測量的方法5.4.3水準(zhǔn)點

·簡易控制點06-5月-2460

·1.水準(zhǔn)測量的等級5.4水準(zhǔn)測量的方法5.4.4水準(zhǔn)測量的等級及布設(shè)形式按照《工程測量標(biāo)準(zhǔn)》（GB50026-2020）中規(guī)定，高程測量精度等級的劃分，按照從高到低依次為：一等、二等、三等、四等、五等，共5個等級。各等級高程測量宜采用水準(zhǔn)測量，四等及以下等級也可采用電磁波測距三角高程測量，五等還可采用衛(wèi)星定位高程測量。水準(zhǔn)測量的技術(shù)指標(biāo)見表5-1中所示。

06-5月-2461

·2.水準(zhǔn)路線的布設(shè)方式5.4水準(zhǔn)測量的方法5.4.4水準(zhǔn)測量的等級及布設(shè)形式3)支水準(zhǔn)路線2)閉合水準(zhǔn)路線1)附合水準(zhǔn)路線ABCBM1BM2檢核公式：

h理=0fh

=

h測

|

fh|

|fh允|fh

=

h往+

h返

|

fh|

|fh允|檢核公式

h理=h終?h始fh=

h測?

h理|

fh|

|fh允|

h允=

40√Lmm或

h允=

12√nmm

ABBM1CDABBM1在水準(zhǔn)點間進(jìn)行水準(zhǔn)測量所經(jīng)過的路線，稱為水準(zhǔn)路線（Levellingline）。水準(zhǔn)路線分為單一水準(zhǔn)路線和水準(zhǔn)網(wǎng)。06-5月-2462

·1.五等水準(zhǔn)測量5.4水準(zhǔn)測量的方法5.4.5水準(zhǔn)測量的外業(yè)施測五等水準(zhǔn)測量（也稱為等外水準(zhǔn)測量、普通水準(zhǔn)測量）在一個測站上的觀測步驟為：（1）在前后視距近似相等的地方安置水準(zhǔn)儀。（2）照準(zhǔn)后視水準(zhǔn)尺，讀取中絲讀數(shù)a，記錄在水準(zhǔn)測量手簿中。（3）照準(zhǔn)前視水準(zhǔn)尺，讀取中絲讀數(shù)b，記錄在水準(zhǔn)測量手簿中。（4）計算出該測站的高差，該測站結(jié)束。接下來進(jìn)行下一測站的測量，將后視水準(zhǔn)尺向前移動至下一個轉(zhuǎn)點，同時將水準(zhǔn)儀遷至下一測站，并把前視水準(zhǔn)尺轉(zhuǎn)動尺面對準(zhǔn)水準(zhǔn)儀。水準(zhǔn)點TP1TP2當(dāng)

距離

＞

200米時，采用分段測量，中間設(shè)置轉(zhuǎn)點TP①②06-5月-2464

·1.五等水準(zhǔn)測量5.4水準(zhǔn)測量的方法5.4.5水準(zhǔn)測量的外業(yè)施測五等水準(zhǔn)測量（也稱為等外水準(zhǔn)測量、普通水準(zhǔn)測量）在一個測站上的觀測步驟為：（1）在前后視距近似相等的地方安置水準(zhǔn)儀。（2）照準(zhǔn)后視水準(zhǔn)尺，讀取中絲讀數(shù)a，記錄在水準(zhǔn)測量手簿中。（3）照準(zhǔn)前視水準(zhǔn)尺，讀取中絲讀數(shù)b，記錄在水準(zhǔn)測量手簿中。（4）計算出該測站的高差，該測站結(jié)束。接下來進(jìn)行下一測站的測量，將后視水準(zhǔn)尺向前移動至下一個轉(zhuǎn)點，同時將水準(zhǔn)儀遷至下一測站，并把前視水準(zhǔn)尺轉(zhuǎn)動尺面對準(zhǔn)水準(zhǔn)儀。06-5月-2465

·五等水準(zhǔn)測量實例5.4水準(zhǔn)測量的方法5.4.5水準(zhǔn)測量的施測方法后視讀數(shù)總和減前視讀數(shù)總和、高差總和、兩點高程之差應(yīng)相等測站點名水準(zhǔn)尺讀數(shù)mm高差m高程m備注后視a前視b

BM11772

72.242

已知點1+1.155TP108230617

2-0.282TP211261105

3+0.522TP310150604

4-0.309BM2

132473.328

待定點

∑

47363650+1.086

計算檢核Σa

=4.736Σb

=3.650Σh=+1.086

Σa

?

Σb=4.736?3.650

=+1.086=Σh五等水準(zhǔn)測量手簿06-5月-2466

·測站檢核5.4水準(zhǔn)測量的方法水準(zhǔn)測量的成果檢核作用：保證每站高差測量正確

變動儀器高法：

在同一測站上用兩次不同的儀器高度，測得兩次高差進(jìn)行檢核

要求：改變儀器高度應(yīng)大于10cm普通水準(zhǔn)|h′?h″|≤6mm

不超過容許值，取其平均值作為該測站最后結(jié)果

雙面尺法：

分別對雙面水準(zhǔn)尺的黑面和紅面進(jìn)行觀測

利用前、后視的黑面和紅面讀數(shù)，考慮k值后，分別算出兩個高差普通水準(zhǔn)|h黑?h紅|≤6mm不超過容許值，取其平均值作為該測站最后結(jié)果06-5月-2467

·路線檢核5.4水準(zhǔn)測量的方法水準(zhǔn)測量的成果檢核為評定水準(zhǔn)測量成果的精度，根據(jù)實際情況布設(shè)具有檢核條件的水準(zhǔn)測量路線

水準(zhǔn)路線：在水準(zhǔn)點間進(jìn)行水準(zhǔn)測量所經(jīng)過的路線

測段：相鄰兩水準(zhǔn)點間的路線

高差閉合差：實測高差與理論高差之間的差值等級規(guī)范名稱高差閉合差允許值(mm)備注平地山地五等工程測量標(biāo)準(zhǔn)GB50026-2020L為水準(zhǔn)路線長(km)；n為測站數(shù)【五等水準(zhǔn)測量高差閉合差允許值】06-5月-2468

·水準(zhǔn)路線的布設(shè)方式與路線檢核5.4水準(zhǔn)測量的方法水準(zhǔn)測量的成果檢核3)支水準(zhǔn)路線1)閉合水準(zhǔn)路線2)附合水準(zhǔn)路線ABCBM1BM2檢核公式：

h理=0fh=

h測

|

fh|

|fh允|fh=

h往+

h返

|

fh|

|fh允|檢核公式

h理=h終?h始fh=

h測?

h理|

fh|

|fh允|

h允=

30√Lmm或

h允=

12√nmm

ABBM1CDABBM106-5月-24695.4水準(zhǔn)測量的方法5.4.5水準(zhǔn)測量的外業(yè)施測

·2.三、四等水準(zhǔn)測量作用：用于國家高程控制網(wǎng)的加密還可以建立小地區(qū)首級高程控制網(wǎng)三、四等水準(zhǔn)網(wǎng)是在國家一、二等水準(zhǔn)網(wǎng)的基礎(chǔ)上進(jìn)一步加密，根據(jù)需要在高等級水準(zhǔn)網(wǎng)內(nèi)布設(shè)附合路線、環(huán)線或結(jié)點網(wǎng)，提供地形測圖或工程建設(shè)所需高程控制點。三、四等水準(zhǔn)測量一般選用DS1或DS3型水準(zhǔn)儀，配合雙面水準(zhǔn)尺（或線條式因瓦尺、條碼式玻璃鋼尺）進(jìn)行水準(zhǔn)測量的外業(yè)工作。雙面尺的黑面從零開始刻劃，是基本分劃；紅面是輔助分劃，一根從4.687m開始刻劃，另一根從4.787m開始刻劃。因此一對雙面水準(zhǔn)尺紅面的零點差為100mm，每測站計算出的紅面高差要進(jìn)行零點差的改正（加或減100mm）才能和黑面高差進(jìn)行比較和取平均值。06-5月-24705.4水準(zhǔn)測量的方法5.4.5水準(zhǔn)測量的外業(yè)施測

·2.三、四等水準(zhǔn)測量三等水準(zhǔn)測量如果使用DS1型水準(zhǔn)儀，只進(jìn)行單程觀測（往一次）；如果使用DS3型水準(zhǔn)儀，需要進(jìn)行往返各一次觀測。四等水準(zhǔn)測量只進(jìn)行往一次觀測。三等水準(zhǔn)測量每測站照準(zhǔn)標(biāo)尺順序為“后（黑）－前（黑）－前（紅）－后（紅）”：（1）后視標(biāo)尺黑面，記錄上絲（1）、下絲（2）、中絲讀數(shù)（3）。（2）前視標(biāo)尺黑面，記錄上絲（4）、下絲（5）、中絲讀數(shù)（6）。（3）前視標(biāo)尺紅面，記錄中絲讀數(shù)（7）。（4）后視標(biāo)尺紅面，記錄中絲讀數(shù)（8）。四等水準(zhǔn)測量每測站照準(zhǔn)標(biāo)尺按照“后（黑）－后（紅）－前（黑）－前（紅）”的順序進(jìn)行。后尺前尺BM06-5月-24721.采用雙面尺法作測站檢核2.每站觀測次序：

后視(黑面)上絲讀數(shù)，下絲讀數(shù)，中絲讀數(shù)

前視(黑面)上絲讀數(shù)，下絲讀數(shù)，中絲讀數(shù)

前視

(紅面)中絲讀數(shù)

后視(紅面)

中絲讀數(shù)后視尺前視尺

·三等水準(zhǔn)測量三、四等水準(zhǔn)測量觀測手簿測站編號后尺（mm）上絲前尺（mm）上絲方向及點號標(biāo)尺讀數(shù)（mm）K加黑減紅（mm）高差中數(shù)（m）下絲下絲后視距（m）前視距（m）黑面紅面視距差d（m）前后視距差累積∑（m）

（1）（4）后（3）（8）（13）

（2）（5）前（6）（7）（14）

（9）（10）后-前（16）（17）（15）（18）（11）（12）

115710739后A1138461710

11970363前TP105515239-1

37.437.6后-前+0833+0932+1+0.8325-0.2-0.2

221212196后TP1193466210

17471821前TP220086796-1

37.437.5后-前-0074-0175+1-0.0745-0.1-0.3

319142055后TP2183265190

15391678前A220076796+2

37.537.7后-前-0175-0277-2-0.1760-0.2-0.5

三(四)等水準(zhǔn)測量觀測手簿測站編號點號后尺下絲前尺下絲方向及尺號中絲水準(zhǔn)尺讀數(shù)K+黑-紅平均高差上絲上絲后視距離前視距離黑色面紅色面前后視距差累計差12(1)(2)(9)(11)(4)(5)(10)(12)后前后-前后前后-前后前后-前(3)(6)(15)(8)(7)(16)(14)(13)(17)1.5871.2131.4000.7550.3790.5675.2556.18737.437.6-0.2-0.2-10+0.833+0.932+1+0.83252.1111.7371.9242.1861.8111.9986.7866.61137.437.5-0.1-0.3-10-0.074-0.175+1-0.0745A~轉(zhuǎn)1轉(zhuǎn)1~轉(zhuǎn)206-5月-24755.4水準(zhǔn)測量的方法5.4.5水準(zhǔn)測量的外業(yè)施測

·三、四等水準(zhǔn)測量觀測手簿的計算和檢核1）視距計算后視距：（9）=[（1）－（2）]×100前視距：（10）=[（4）－（5）]×100前后視距差d：（11）=（9）－（10）前后視距差累積∑d：（12）=本測站（11）＋上測站（12）06-5月-2476

·三、四等水準(zhǔn)測量觀測手簿的計算和檢核2)水準(zhǔn)尺讀數(shù)檢核計算后視標(biāo)尺：（13）=K＋（3）－（8）前視標(biāo)尺：（14）=K＋（6）－（7）其中K為雙面尺零點差（常數(shù)），為4.687m或4.787m。3）高差計算黑面高差：（16）=（3）－（6）紅面高差：（17）=（8）－（7）高差計算檢核：（15）=（13）－（14）=（16）－[（17）±100]本測站高差：（18）=06-5月-2477

·三、四等水準(zhǔn)測量觀測手簿的計算和檢核4）觀測結(jié)束后的計算和檢核高差的檢核：∑（3）-∑（6）=∑（16）∑（8）-∑（7）=∑（17）∑（18）=（測站數(shù)為偶數(shù)）視距的檢核：∑（9）-∑（10）=末測站（12）總視距=∑（9）＋∑（10）06-5月-2478

·水準(zhǔn)測量測站技術(shù)要求06-5月-24795.4水準(zhǔn)測量的方法5.4.6水準(zhǔn)測量的成果處理水準(zhǔn)測量的成果處理包括：觀測手簿的計算檢核，高差閉合差計算，高差改正，高程計算。（1）高差閉合差計算（見表5-2）。高差閉合差要小于國家標(biāo)準(zhǔn)中對相應(yīng)等級測量限差的要求（表5-1），說明觀測成果精度符合要求，再進(jìn)行高差閉合差的調(diào)整。（2）高差的改正，也稱為高差閉合差的調(diào)整。每測段的高差改正采用將高差閉合差按照測站數(shù)n或路線長度L（km）成正比例并反號分配的原則：計算檢核：。由于在計算中存在舍入誤差，當(dāng)不滿足檢核式時，可將余數(shù)湊至測段較長或者測站數(shù)較多的測段改正數(shù)上。改正后的高差：。檢核條件：。（3）高程計算。從起始水準(zhǔn)點開始，按照，依次計算出各水準(zhǔn)點高程。06-5月-2480

·附合水準(zhǔn)路線的計算5.4水準(zhǔn)測量的方法5.4.6水準(zhǔn)測量的成果處理[例題4-2]圖5-36為一條附合水準(zhǔn)路線。已知起點BM1和終點BM2的高程分別為65.452m和68.706m。P1、P2、P3為水準(zhǔn)路線內(nèi)待測水準(zhǔn)點。h1、h2、h3、h4為各測段實測高差。n1、n2、n3、n4為各測段的測站數(shù)。。請完成該路線水準(zhǔn)測量的成果計算。06-5月-2481

·附合水準(zhǔn)路線的計算5.4水準(zhǔn)測量的方法5.4.6水準(zhǔn)測量的成果處理計算思路高差閉合差：產(chǎn)生原因：觀測高差有誤差消除方法：對高差加改正數(shù)Vi分配原則：Vi與fh符號相反，Vi大小與測站數(shù)成正比

or06-5月-2482

·附合水準(zhǔn)路線的計算5.4水準(zhǔn)測量的方法5.4.6水準(zhǔn)測量的成果處理第一步：繪草圖，《水準(zhǔn)成果計算表》中填寫已知和觀測數(shù)據(jù)點號距離(km)測站數(shù)(n)實測高差(m)改正數(shù)(mm)改正后高差(m)高程(m)備注134567BM18+1.57565.452P112+2.036P214?1.742P316+1.446BM268.706∑50+3.315輔助計算06-5月-2483

·附合水準(zhǔn)路線的計算5.4水準(zhǔn)測量的方法5.4.6水準(zhǔn)測量的成果處理第二步：計算高差閉合差，檢驗觀測精度高差閉合差：

fh=∑h?(HBM2?HBM1)=3.315?(68.706?65.452)=+0.061m

允許誤差：

fh允=±12mm√Lkm=±12mm√50=±85mm|fh|<|fh允|

成果合格，可對高差閉合差進(jìn)行調(diào)整06-5月-2484

·附合水準(zhǔn)路線的計算5.4水準(zhǔn)測量的方法5.4.6水準(zhǔn)測量的成果處理

06-5月-2485

·附合水準(zhǔn)路線的計算5.4水準(zhǔn)測量的方法5.4.6水準(zhǔn)測量的成果處理第四步：計算各測段改正后高差各測段改正后高差=觀測高差+相應(yīng)改正數(shù)

計算檢核2：06-5月-2486

·附合水準(zhǔn)路線的計算5.4水準(zhǔn)測量的方法5.4.6水準(zhǔn)測量的成果處理第五步：計算待定點高程根據(jù)起點高程和各測段改正后高差，計算待定點高程

計算檢核3：推算出的終點高程=已知終點高程06-5月-2487

·附合水準(zhǔn)路線的計算5.4水準(zhǔn)測量的方法5.4.6水準(zhǔn)測量的成果處理第六步：整理填寫《水準(zhǔn)成果計算表》點號距離(km)測站數(shù)(n)實測高差(m)改正數(shù)(mm)改正后高差(m)高程(m)備注1234567BM18+1.575?12+1.56365.376166.93912+2.036?14+2.022268.96114?1.742?16?1.758367.20316+1.446?26+1.420BM268.623∑50+3.315?68+3.247輔助計算

fh

=∑h

?(HB

?HA)=3.315?(68.632?65.376)=+0.068m

fh允=±40mm√Lkm=±40mm

√5.8=±96mm|fh

|<|fh允|成果合格06-5月-2488

·水準(zhǔn)儀必須能提供一條水平視線5.5微傾式水準(zhǔn)儀的檢驗與校正5.5.1微傾式水準(zhǔn)儀的軸線及其應(yīng)滿足的條件四條主要軸線視準(zhǔn)軸CC水準(zhǔn)管軸LL圓水準(zhǔn)器軸L′L′儀器豎軸VV

幾何條件（1）水準(zhǔn)管軸平行于視準(zhǔn)軸CC∥LL；（2）圓水準(zhǔn)器軸平行于豎軸L′L′∥VV；（3）十字絲橫絲垂直于豎軸VV。第（1）條件是一臺合格水準(zhǔn)儀應(yīng)滿足的主要條件，其目的是保證在水準(zhǔn)管氣泡居中時，視準(zhǔn)軸水平。（2）、（3）條件是水準(zhǔn)儀應(yīng)滿足的次要條件。06-5月-2489

·1.圓水準(zhǔn)器軸平行于豎軸的檢驗與校正5.5微傾式水準(zhǔn)儀的檢驗與校正5.5.2微傾式水準(zhǔn)儀的檢驗與校正檢驗方法：用腳螺旋使圓水準(zhǔn)器氣泡居中，望遠(yuǎn)鏡旋轉(zhuǎn)180o

若氣泡仍居中，則L?L?∥VV

若氣泡不居中，則條件不滿足，而兩軸線存在夾角δ校正方法：先調(diào)整腳螺旋，使氣泡向零點方向移動偏離值的一半，此時豎軸鉛垂

放松圓水準(zhǔn)器固定螺旋，撥動三個校正螺旋，使氣泡居中06-5月-2490

·2.十字絲分劃板中絲垂直于豎軸的檢驗與校正5.5微傾式水準(zhǔn)儀的檢驗與校正5.5.2微傾式水準(zhǔn)儀的檢驗與校正檢驗方法：安置水準(zhǔn)儀，使水準(zhǔn)器氣泡嚴(yán)格居中用十字絲中絲的一端瞄準(zhǔn)點狀目標(biāo)P用水平微動螺旋移動望遠(yuǎn)鏡，看P點是否在橫絲上移動如果P點始終在中絲上移動，如圖5-40(b)所示，說明中絲與豎軸（儀器旋轉(zhuǎn)軸）垂直。如果P點的移動軌跡離開中絲，如圖5-40(d)所示，說明中絲與豎軸不垂直，需要進(jìn)行校正。06-5月-2491

·2.十字絲分劃板中絲垂直于豎軸的檢驗與校正5.5微傾式水準(zhǔn)儀的檢驗與校5.5.2微傾式水準(zhǔn)儀的檢驗與校校正方法：十字絲的校正是用固定十字絲環(huán)的校正螺絲進(jìn)行的。如圖5-41所示，松開壓環(huán)螺絲，使十字絲環(huán)轉(zhuǎn)動，讓中絲與P點的軌跡重合或平行，再擰緊壓環(huán)螺絲。該項工作需要反復(fù)檢驗和校正。06-5月-2492

·3.水準(zhǔn)管軸平行于視準(zhǔn)軸的檢驗與校正5.5.2微傾式水準(zhǔn)儀的檢驗與校正水準(zhǔn)管軸和視準(zhǔn)軸是空間上兩條直線。如果它們不相互平行，在豎直面上投影的夾角稱為i角，相應(yīng)的檢驗稱為i角檢驗。在水平面上投影的夾角稱為交叉角，相應(yīng)的檢驗稱為交叉誤差檢驗。根據(jù)水準(zhǔn)儀測量的原理，可知最為重要的是i角檢驗。檢驗方法：

平地上選A、B兩點，距離為80m左右，水準(zhǔn)儀置中間；變動儀器高，測兩次高差，高差之差≤3mm，取平均值為h1

=hAB

儀器搬到B點外側(cè)3m左右處，再測一次高差，a2′=b2

+hAB；h2=a2?b2若a2=a2′(h1=h2)，則CC//LL；若a2

≠a2′(h1≠h2)，則存在i角S1?hb2ABb1hABa1a2a2'xS2xiii06-5月-2493

·3.水準(zhǔn)管軸平行于視準(zhǔn)軸的檢驗與校正5.5微傾式水準(zhǔn)儀的檢驗與校正5.5.2微傾式水準(zhǔn)儀的檢驗與校正計算方法：

i角為正值，氣泡居中時，視線向上傾斜對于DS1，要求|i|≤15″

對于DS3，要求|i|≤20″S1?hb2ABb1hABa1a2a2'xS2xiii06-5月-2494

·3.水準(zhǔn)管軸平行于視準(zhǔn)軸的檢驗與校正5.5微傾式水準(zhǔn)儀的檢驗與校正5.5.2微傾式水準(zhǔn)儀的檢驗與校正計算例：【已知】DAB=80米，水準(zhǔn)儀置中點：a1=1.321米，b1=1.117米；

水準(zhǔn)儀置B點外側(cè)：a2=1.695米，b2=1.466米【試求】i角【解】 h1=a1?b1=0.204米

h2=a2?b2=0.229米

計算a2′=b2+h1=1.466+0.204=1.670米06-5月-2495

·3.水準(zhǔn)管軸平行于視準(zhǔn)軸的檢驗與校正5.5微傾式水準(zhǔn)儀的檢驗與校正5.5.2微傾式水準(zhǔn)儀的檢驗與校正校正方法：用微傾螺旋將望遠(yuǎn)鏡視線對準(zhǔn)A尺的正確讀數(shù)，此時，視準(zhǔn)軸已處于水平位置，而管水準(zhǔn)氣泡必然偏離中心。用校正針撥動管水準(zhǔn)器一端的上、下兩個校正螺絲(圖5-43),使氣泡的兩個影像符合(氣泡居中)，校正螺絲在校正時應(yīng)遵循“先松后緊”的規(guī)則。

校正需反復(fù)進(jìn)行，使i角滿足要求。06-5月-2496

·儀器誤差5.6 水準(zhǔn)測量的誤差分析與注意事項

·觀測誤差

·外界環(huán)境的影響