第2章 水准测量原理及水准仪

§2-1高程测量概述771一、高程原点我国采用黄海平均海水面作为全国高程系统的基准面，在青岛设立验潮站和“青岛水准原点”,其高程为72.2604m这个高程基准面和水准原点称为：“1985国家高程基准”772二、高程测量的方法水准测量—用水准仪进行高差测量,是高程测量的主要方法。三角高程测量－用经纬仪、测距仪或全站仪测定两点间的高差。GNSS高程测量－用GNSS接收机，收取卫星信号，测定点的高程。三、地面点的高程高程（绝对高程、海拔）-地面点到大地水准面的铅垂距离假定高程（相对高程）-地面点到假定水准面的铅垂距离773大地水准面假定高程起算面平均海水面验潮站A点铅垂线B点铅垂线ABHHHHAABBABhA点水准面B点水准面高差-两点间的高程之差(无论绝对高程或相对高程)774四、水准测量的等级分一、二、三、四等（按精度要求或控制范围）一等水准测量:作为国家的高程控制,建立统一的高程基准,科学研究(地壳形变、地面沉降、精密测量）二等水准测量:作为大城市的高程控制；地面沉降；精密工程测量三、四等水准测量:作为小地区高程控制；普通工程测量；地形测量§2-2水准测量原理测量A、B两点间的高差h，在A、B上竖立水准尺，用水准仪构成一条水平视线，该视线在两尺上取得读数a和b。则A与B的高程之差：hAB=a–b（高差h有正有负）如已知A点高程为HA，则B点的高程：HB=HA+hAB775ABabhHHHiABAB大地水准面水平视线（前视）水准仪前进方向水准尺水准尺水平视线（后视）776水准测量原理)(bbbaaa)(bbaaba当Da=Db时，bbaa水准仪至两支水准尺等距中间法水准测量abABhbah（消除水准面曲率影响）ABHAHBaabbhAB水平视线通过水准仪的水准面通过B点水准面通过A点水准面大地水准面DADB''bahAB777连续水准测量（连续安置水准仪的测量方法）两点间距离较长或高差较大时，在两点间设若干个转点，分段测量高差，取各分段高差的总和。hAB=h1+h2+….+hn=(a1-b1)+(a2-b2)+….+(an-bn)=a-bMB.ABM.BhhhhhRRRRRRhABHBHATP1TP2TP3TP4大地水准面1122132412512345ababababab1122334455①②③④⑤h1h2h3h4h5hAB一.水准测量的仪器与工具778§2-3水准尺和水准仪一、水准尺和尺垫单面尺－水准尺仅一面有分划双面尺－(黑面,红面，尺常数4.687m或4.787m）用于三等以下水准测量。塔尺－可伸缩，伸足为3米、5米，用于一般工程测量。尺垫－在转点上立尺用。尺垫—转点处立水准尺，用生铁铸成中间突起的三角形基座，防止立尺沉降，引起高程变动。7792.水准仪7710二、水准仪水准仪等级(精度系列)：S05S1S3S10型号下标：毫米数，表示1公里往、返测量的高差平均值的中误差。水准仪构造(主要部分)：望远镜水准器支架基座S3水准仪外型S3水准仪－主要用于地形测量和普通工程测量7711望远镜望远镜水准管支架支架基座基座圆水准三、水准仪的使用安置水准仪,用连接螺旋把仪器固定在三脚架上。（一）粗平根据圆水准器气泡，用脚螺旋粗略置平仪器；（二）瞄准将望远镜对准水准尺，进行目镜和物镜调焦，使十字丝和尺像清晰；（三）精平旋转微倾螺旋，使水准管气泡严格居中；（四）读数按十字丝的中横丝在水准尺上读数。7712水准尺读数方法：用十字丝的横丝在水准尺上读数：米,分米,厘米,毫米每次读四位数,首位米数是“0”也必须读数和记录，例如：0875表示是0.875米，或875毫米。7713151314171618尺上读数1575水准管的校正螺丝像片7714圆水准器脚螺旋（一）粗平用连接螺旋把仪器固定在三脚架上，固定两个架腿，动第三个架腿，使三脚架架头大致水平；转动脚螺旋，使圆水准器的气泡居中。7715根据圆水准器用脚螺旋整平仪器（左手拇指法则）123321相对转动脚螺旋1、2使气泡向右移动转动脚螺旋3使气泡向前移动（二）瞄准物镜的作用：使目标成象。7716目镜的作用：使十字丝和目标象放大。十字丝固定。为了使仪器适用于不同视力的人旋转目镜可以使其前后移动,称为目镜调焦。转动物镜调焦螺旋，使远近不同的目标都能成象于十字丝平面上，称为物镜调焦。视差：如果目标象没有落在十字丝面上，则当观测员的眼睛上下左右移动时，会感到目标象与十字丝之间有相对移动。这种现象称为视差，视差影响瞄准的精度。重新进行目镜调焦和物镜调焦，使其都十分清晰，可以消除视差。视差7717视差现象：眼睛在目镜前上下左右微动时，十字丝与目标的像也有相对移动。视差产生原因：望远镜内目标像与十字丝分划板未重合。消除视差的步骤：目镜调焦，使十字丝最清晰；物镜调焦，使目标像最清晰，可以消除视差。12313123(a)(b)十字丝与目标像重合十字丝与目标像未重合（用区格式水准尺）7718（四）读数151314171618水准尺的分划不是线划式而是区格式(1cm为一区格)。区格的边缘是分划的位置，区格内的毫米数用“估读”方法。水准尺读数：1.575（1575）瞄准与读数7719bc对水准尺的瞄准与读数纵丝瞄准尺子中线（望远镜正像）a读数0747读数6254读数1535正像望远镜，在水准尺上“从下往上”读；倒像望远镜，“从上往下”读。米(m)位与分米(dm)位直读标尺上的数字，厘米位(cm)为数格子而得，毫米(mm)位为估读。水准尺读数精度关键在估读的毫米位！7720倒像望远镜对双面尺读数双面尺红黑面读数差为6295-1608=4687，称为“尺常数”7721倒像望远镜在区格式水准尺上的各种读数：《测量学》水准测量与水准仪2222放映结束