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1、第五章第五章 高程控制测量高程控制测量5.15.1国家高程基准国家高程基准5.1.15.1.1高程基准面高程基准面 高程基准面就是地面点高程的统一起算高程基准面就是地面点高程的统一起算面，由于大地水准面所形成的体形面，由于大地水准面所形成的体形大地大地体是与整个地球最为接近的体形，因此通常体是与整个地球最为接近的体形，因此通常采用大地水准面作为高程基准面。采用大地水准面作为高程基准面。1 1南京工业大学土木学院南京工业大学土木学院n n但是可以在海洋近岸的一点处竖立水位标但是可以在海洋近岸的一点处竖立水位标尺，成年累月地观测海水面的水位升降，尺，成年累月地观测海水面的水位升降，根据长期观测的结
2、果可以求出该点处海洋根据长期观测的结果可以求出该点处海洋水面的平均位置，人们假定大地水准面就水面的平均位置，人们假定大地水准面就是通过这点处实测的平均海水面。是通过这点处实测的平均海水面。n n根据基本验潮站应具备的条件，根据基本验潮站应具备的条件，19571957年确年确定青岛验潮站为我国基本验潮站。定青岛验潮站为我国基本验潮站。n n“1956“1956年黄海高程系统年黄海高程系统”：19501950年至年至19561956年年7 7年间青岛验潮站的潮汐资料推求的平均年间青岛验潮站的潮汐资料推求的平均海水面作为我国的高程基准面。海水面作为我国的高程基准面。2 2南京工业大学土木学院南京工业
3、大学土木学院n n“1985“1985国家高程基准国家高程基准”：根据青岛验：根据青岛验潮站潮站 1952195219791979年中取年中取1919年的验潮资年的验潮资料计算确定，并从料计算确定，并从19881988年年1 1月月1 1日开始日开始启用启用。3 3南京工业大学土木学院南京工业大学土木学院5.1.2 5.1.2 水准原点水准原点 为了长期、牢固地表示出为了长期、牢固地表示出高程基准面的位置，作为高程基准面的位置，作为传递高程的起算点，必须传递高程的起算点，必须建立稳固的水准原点，用建立稳固的水准原点，用精密水准测量方法将它与精密水准测量方法将它与验潮站的水准标尺进行联验潮站的水
4、准标尺进行联测，以高程基准面为零推测，以高程基准面为零推求水准原点的高程。求水准原点的高程。4 4南京工业大学土木学院南京工业大学土木学院n n“1956“1956年黄海高程系统年黄海高程系统”中，我国水准中，我国水准原点的高程为原点的高程为72.28972.289m m；n n在在“1985“1985国家高程基准国家高程基准”系统中，我国系统中，我国水准原点的高程为水准原点的高程为72.26072.260m m。n n地面上的点相对于高程基准面的高度，地面上的点相对于高程基准面的高度，通常称为绝对高程或海拔高程，也简称通常称为绝对高程或海拔高程，也简称为标高或高程。海洋的深度也是相对于为标高
5、或高程。海洋的深度也是相对于高程基准面而言的，例如太平洋的平均高程基准面而言的，例如太平洋的平均深度为深度为40004000m m，就是说在高程基准面以下就是说在高程基准面以下40004000m m。5 5南京工业大学土木学院南京工业大学土木学院5.25.2 国家高程控制网的布设原则国家高程控制网的布设原则 国家高程控制网布设的目的和任务有两国家高程控制网布设的目的和任务有两个：一是在全国领土上建立统一的高程控制个：一是在全国领土上建立统一的高程控制网，为地形测图和各项建设提供必要的高程网，为地形测图和各项建设提供必要的高程控制基础；二是为地壳垂直运动、平均海面控制基础；二是为地壳垂直运动、平
6、均海面倾斜及其变化和大地水准面形状等地球科学倾斜及其变化和大地水准面形状等地球科学研究提供精确的高程数据。研究提供精确的高程数据。6 6南京工业大学土木学院南京工业大学土木学院5.2.1 5.2.1 从高到低、逐级控制从高到低、逐级控制一等水准测量是国家高程控制网的骨干，同一等水准测量是国家高程控制网的骨干，同时也为相关地球科学研究提供高程数据；二时也为相关地球科学研究提供高程数据；二等水准测量是国家高程控制网的全面基础；等水准测量是国家高程控制网的全面基础；三、四等水准测量是直接为地形测图和其他三、四等水准测量是直接为地形测图和其他工程建设提供高程控制点。工程建设提供高程控制点。7 7南京工
7、业大学土木学院南京工业大学土木学院5.2.2 5.2.2 水准点满足一定的密度水准点满足一定的密度水水准准标标石石类类 型型间距（间距（kmkm）布设具体要求布设具体要求一 般地区经经 济济发发 达达地地 区区荒荒 漠漠地地 区区基基岩岩水水准准标石标石500只只设设于于一一等等水水准准路路线线上上，在在大大城城市市和和断断裂裂带带附附近近应应增增设设，基基岩岩较较深深地地区区可可适适当当放放宽宽，每每省省（市、自治区）至少两座。（市、自治区）至少两座。基基本本水水准准标石标石4020-3060设设于于一一二二等等水水准准路路线线上上及及交交叉叉处处，大大、中中城城市市两两侧侧及及县县城城附附
8、近。尽量设置在坚固岩层上。近。尽量设置在坚固岩层上。普普通通水水准准标石标石4-82-410设设于于各各等等级级水水准准路路线线上上，以以及及山山区区水水准准路路线线高高程程变变换换点点附附近近，长长度度超超过过300米米的的遂遂道道，跨跨河河水水准测量的两岸标尺附近。准测量的两岸标尺附近。8 8南京工业大学土木学院南京工业大学土木学院5.2.3 5.2.3 水准测量达到足够的精度水准测量达到足够的精度 各等级水准测量的精度，是用每公里高差各等级水准测量的精度，是用每公里高差中数的偶然中误差中数的偶然中误差 和每公里高差中数的全中和每公里高差中数的全中误差来表示的。误差来表示的。水准测量等水准
9、测量等级级一等一等二等二等三等三等四等四等M M的限值的限值0.45mm1.0mm3.0mm5.0mmM MW W的限值的限值1.0mm2.0mm6.0mm10.0mm9 9南京工业大学土木学院南京工业大学土木学院5.2.4 5.2.4 一等水准网应定期复测一等水准网应定期复测 我国的水准测量分为四等，各等级水准测我国的水准测量分为四等，各等级水准测量路线必须自行闭合或闭合于高等级的水量路线必须自行闭合或闭合于高等级的水准路线上，与其构成环形或附合路线，以准路线上，与其构成环形或附合路线，以便控制水准测量系统误差的积累和便于在便控制水准测量系统误差的积累和便于在高等级的水准环中布设低等级的水准
10、路线。高等级的水准环中布设低等级的水准路线。一等闭合环线周长，在平原和丘陵地区为一等闭合环线周长，在平原和丘陵地区为1 1 0000001 500km1 500km，一般山区为，一般山区为2 000km2 000km左右。左右。二等闭合环线周长，在平原地区为二等闭合环线周长，在平原地区为500500750km,750km,山区一般不超过山区一般不超过1 000km1 000km。1010南京工业大学土木学院南京工业大学土木学院n n三、四等水准在一、二等水准环中加密，三、四等水准在一、二等水准环中加密，根据高等级水准环的大小和实际需要布设，根据高等级水准环的大小和实际需要布设，其中环线周长、附
11、合路线长度和结点间路其中环线周长、附合路线长度和结点间路线长度，三等水准分别为线长度，三等水准分别为200km200km、150km150km和和70km70km；四等分别为；四等分别为100km100km、80km80km和和30km30km。5.2.55.2.5水准路线的设计、选点和埋石水准路线的设计、选点和埋石 1 1 技术设计技术设计 技术设计是根据任务要求和测区情况，在技术设计是根据任务要求和测区情况，在小比例尺地图上，拟定最合理的水准网或水小比例尺地图上，拟定最合理的水准网或水准路线的布设方案。准路线的布设方案。1111南京工业大学土木学院南京工业大学土木学院 一等水准路线应沿路面
12、坡度平缓、交通不一等水准路线应沿路面坡度平缓、交通不太繁忙的交通路线布设，二等水准路线尽量太繁忙的交通路线布设，二等水准路线尽量沿公路、大河及河流布设，沿线交通较为方沿公路、大河及河流布设，沿线交通较为方便。水准路线应避开土质松软的地段和磁场便。水准路线应避开土质松软的地段和磁场甚强的地段，并应尽量避免通过大的河流、甚强的地段，并应尽量避免通过大的河流、湖泊、沼泽与峡谷等障碍物。湖泊、沼泽与峡谷等障碍物。1212南京工业大学土木学院南京工业大学土木学院2 2 选选 点点图上设计完成后，须进行实地选线，其目的图上设计完成后，须进行实地选线，其目的在于使设计方案能符合实际情况，以确定切在于使设计方
13、案能符合实际情况，以确定切实可行的水准路线和水准点的具体位置。选实可行的水准路线和水准点的具体位置。选定水准点时，必须能保证点位地基稳定、安定水准点时，必须能保证点位地基稳定、安全僻静，并利于标石长期保存与观测使用。全僻静，并利于标石长期保存与观测使用。水准点应尽可能选在路线附近的机关、学水准点应尽可能选在路线附近的机关、学校、公园内。不宜在易于淹没和土质松软的校、公园内。不宜在易于淹没和土质松软的地域埋设水准标石，也不宜在易受震动和地地域埋设水准标石，也不宜在易受震动和地势隐蔽而不易观测的地方埋石。势隐蔽而不易观测的地方埋石。1313南京工业大学土木学院南京工业大学土木学院n n水准点点位选
14、定后，应填绘点之记，绘制水准点点位选定后，应填绘点之记，绘制水准路线图及结点接测图。水准路线图及结点接测图。3 3 埋埋 石石 按用途区分，水准标石有基岩水准标石、按用途区分，水准标石有基岩水准标石、基本水准标石和普通水准标石三种类型。基本水准标石和普通水准标石三种类型。各类水准标石的制作材料和埋设规格及其各类水准标石的制作材料和埋设规格及其埋设方法等，在埋设方法等，在国家一、二等水准测量规国家一、二等水准测量规范范都有具体的规定和说明。都有具体的规定和说明。1414南京工业大学土木学院南京工业大学土木学院 我国国家水准网的布设，按照布测目的、我国国家水准网的布设，按照布测目的、完成年代、采用
15、技术标准和高程基准等，基完成年代、采用技术标准和高程基准等，基本上可分为三期：本上可分为三期：第一期主要是第一期主要是19761976年以前完成的，以年以前完成的，以19561956年黄海高程基准起算的各等级水准网；年黄海高程基准起算的各等级水准网；第二期主要是第二期主要是19761976年至年至19901990年完成的，以年完成的，以“19851985国家高程基准国家高程基准”起算的国家一、二起算的国家一、二等水准网；等水准网；第三期是第三期是19901990年以后进行的国家一等水准年以后进行的国家一等水准网的复测和局部地区二等水准网的复测，网的复测和局部地区二等水准网的复测，现已完成外业观
16、测和内业平差计算工作，现已完成外业观测和内业平差计算工作，成果已提供使用。成果已提供使用。1515南京工业大学土木学院南京工业大学土木学院5.35.3 精密水准仪和水准尺精密水准仪和水准尺 气泡式的精密水准仪、自动安平的精密水气泡式的精密水准仪、自动安平的精密水准仪、数字水准仪以及相应的因瓦合金水准准仪、数字水准仪以及相应的因瓦合金水准尺尺1 1、WildN3WildN3精密水准仪简介：精密水准仪简介：望远镜物镜的有效孔径为望远镜物镜的有效孔径为50mm50mm，放大倍率，放大倍率为为4040倍，管状水准器格值为倍，管状水准器格值为10/2mm10/2mm。N3N3精精密水准仪与分格值为密水准
17、仪与分格值为10mm10mm的精密因瓦水准标的精密因瓦水准标尺配套使用，标尺的基辅差为尺配套使用，标尺的基辅差为301.55cm301.55cm。在。在望远镜目镜的左边上下有两个小目镜，它们望远镜目镜的左边上下有两个小目镜，它们是符合气泡观察目镜和测微器读数目镜是符合气泡观察目镜和测微器读数目镜 1616南京工业大学土木学院南京工业大学土木学院主要特征：主要特征：倾斜螺旋，平行玻璃板测微器倾斜螺旋，平行玻璃板测微器 1 1望远镜目镜望远镜目镜2 2水准气泡反光镜水准气泡反光镜3 3倾斜螺旋倾斜螺旋4 4调焦螺旋调焦螺旋5 5平行玻璃板测微螺旋平行玻璃板测微螺旋6 6平行玻璃板旋转轴平行玻璃板旋
18、转轴7 7水平微动螺旋水平微动螺旋8 8水平制动螺旋水平制动螺旋9 9脚螺旋脚螺旋1010脚架脚架1717南京工业大学土木学院南京工业大学土木学院转动倾斜螺旋，使符合气转动倾斜螺旋，使符合气 泡观察目镜的水准气泡泡观察目镜的水准气泡两端符合，则视线精确水两端符合，则视线精确水平，此时可转动测微螺平，此时可转动测微螺旋使望远镜目镜中看到的旋使望远镜目镜中看到的楔形丝夹准水准标尺上的楔形丝夹准水准标尺上的148148分划线，也就是使分划线，也就是使148148分划线平分楔角，再在分划线平分楔角，再在测微器目镜中读出测微测微器目镜中读出测微器读数器读数653653(即即6.53mm)6.53mm)，
19、故水平视线在水准标故水平视线在水准标尺上的全部读数为尺上的全部读数为148.653cm148.653cm。1818南京工业大学土木学院南京工业大学土木学院2.2.自动安平水准仪简介自动安平水准仪简介1 1测微器测微器2 2圆水准器圆水准器3 3脚螺旋；脚螺旋；4 4保护玻璃保护玻璃5 5调焦螺旋调焦螺旋6 6制动扳把制动扳把7 7微动螺旋微动螺旋8 8望远镜目镜望远镜目镜9 9水平度盘读数目镜水平度盘读数目镜1919南京工业大学土木学院南京工业大学土木学院光学补偿器光学补偿器光学补偿器光学补偿器6 6是一块等是一块等腰直角棱镜，用弹性腰直角棱镜，用弹性薄簧片悬挂形成重力薄簧片悬挂形成重力摆，以
20、摆轴为中心可摆，以摆轴为中心可以自由摆动，在重力以自由摆动，在重力作用下，最后静止在作用下，最后静止在与重力方向一致的位与重力方向一致的位置上置上 。2020南京工业大学土木学院南京工业大学土木学院3.3.电子数字水准仪简介电子数字水准仪简介 主主要要特特征征：由由传传感感器器识识别别条条形形码码水水准准标标尺尺上上的的条条形形码码分分划划，经经信信息息转转换换处处理理获获取取观观测测值值，并并以以数数字字形形式式显显示示或或存存储储在在计计算算机机内。内。2121南京工业大学土木学院南京工业大学土木学院 观测时，经自动调焦和自动置平后，水观测时，经自动调焦和自动置平后，水准标尺条形码分划影像
21、射到分光镜上，并将准标尺条形码分划影像射到分光镜上，并将其分为两部分：其一是可见光，通过十字丝其分为两部分：其一是可见光，通过十字丝和目镜，供照准用；其二是红外光射向探测和目镜，供照准用；其二是红外光射向探测器，它将望远镜接收到的光图像信息转换成器，它将望远镜接收到的光图像信息转换成电影像信号，并传输给信息处理机，与机内电影像信号，并传输给信息处理机，与机内原有的关于水准标尺的条形码本源信息进行原有的关于水准标尺的条形码本源信息进行相关处理，从而得出水准标尺上水平视线的相关处理，从而得出水准标尺上水平视线的读数。读数。2222南京工业大学土木学院南京工业大学土木学院4.4.精密水准仪和水准尺的
22、主要特点精密水准仪和水准尺的主要特点精密水准仪的主要特点精密水准仪的主要特点 高质量的望远镜光学系统高质量的望远镜光学系统 坚固稳定的仪器结构坚固稳定的仪器结构 高精度的测微器装置高精度的测微器装置 高灵敏的管水准器高灵敏的管水准器 高性能的补偿器装置高性能的补偿器装置2323南京工业大学土木学院南京工业大学土木学院精密水准尺的主要特点精密水准尺的主要特点当空气的温度和湿度发生变化时，水准标当空气的温度和湿度发生变化时，水准标尺分划间的长度必须保持稳定；尺分划间的长度必须保持稳定；水准标尺的分划必须十分正确与精密，分水准标尺的分划必须十分正确与精密，分划的偶然误差和系统误差都应很小；划的偶然误
23、差和系统误差都应很小；水准标尺在构造上应保证全长笔直，并且水准标尺在构造上应保证全长笔直，并且尺身不易发生长度和弯扭等变形尺身不易发生长度和弯扭等变形 ；在精密水准标尺的尺身上应附有圆水准器在精密水准标尺的尺身上应附有圆水准器装置，作业时扶尺者借以使水准标尺保持装置，作业时扶尺者借以使水准标尺保持在垂直位置；在垂直位置；2424南京工业大学土木学院南京工业大学土木学院5.45.4 精密水准仪和水准尺的检验精密水准仪和水准尺的检验5.4.1.5.4.1.精密水准仪的检验精密水准仪的检验按水准规范规定按水准规范规定,作业前应检验的项目为作业前应检验的项目为:(1)(1)水准仪的检视水准仪的检视;(
24、2)(2)概略水准器概略水准器(圆水准器圆水准器)的检验的检验;(3)(3)光学测微器隙动差和分划值的测定光学测微器隙动差和分划值的测定;(4)(4)水泡式水准仪交叉误差的检验；水泡式水准仪交叉误差的检验；(5)i(5)i角检验角检验;(6)(6)双摆位自动安平水准仪摆差双摆位自动安平水准仪摆差2C2C测定。测定。2525南京工业大学土木学院南京工业大学土木学院1.光学测微器隙动差和分划值的测定光学测微器隙动差和分划值的测定 光学测微器是精确测定小于水准尺上分划光学测微器是精确测定小于水准尺上分划间隔尾数的设备间隔尾数的设备,测微器本身效用是否正确，测微器本身效用是否正确，测微器分划尺的分划值
25、是否正确都会直接影测微器分划尺的分划值是否正确都会直接影响到读数的精度，因此作业前应进行此项检响到读数的精度，因此作业前应进行此项检验和测定。验和测定。测微器分划值测定基本思想是：利用一根测微器分划值测定基本思想是：利用一根分划值经过精密检定的特制分划尺和测微器分划值经过精密检定的特制分划尺和测微器分划尺进行比较求得。将特制分划尺竖立在分划尺进行比较求得。将特制分划尺竖立在与仪器同高的一定距离处，旋转测微螺旋，与仪器同高的一定距离处，旋转测微螺旋，2626南京工业大学土木学院南京工业大学土木学院使楔形丝先后对准特制分划尺上两相邻使楔形丝先后对准特制分划尺上两相邻的分划线，这是测微器分划尺移动了
26、的分划线，这是测微器分划尺移动了L L格。现设特制分划尺上两相邻的分划线格。现设特制分划尺上两相邻的分划线间隔为间隔为d d，测微器分划尺一个分格的格，测微器分划尺一个分格的格值为值为g g，则：，则：特制分划尺上分划线宽度约为特制分划尺上分划线宽度约为1mm1mm，分划线间隔为分划线间隔为8mm8mm或或4mm4mm，每一分划线依，每一分划线依次编号。次编号。2727南京工业大学土木学院南京工业大学土木学院一测回的具体操作步骤为：一测回的具体操作步骤为：（1 1）整置仪器，对准水准尺，使用微倾螺旋）整置仪器，对准水准尺，使用微倾螺旋使水准器泡影象精密符合，在一测回中应严使水准器泡影象精密符合
27、，在一测回中应严格保持微倾螺旋的位置不变。格保持微倾螺旋的位置不变。（2 2）旋转测微螺旋，使测微器读数在）旋转测微螺旋，使测微器读数在1010小格小格附近，指挥扶尺者将特制分划尺作上下移附近，指挥扶尺者将特制分划尺作上下移动，直到特制分划尺上某一分划线被楔形丝动，直到特制分划尺上某一分划线被楔形丝平分，然后将特制分划尺固定，并在一测回平分，然后将特制分划尺固定，并在一测回中保持此位置不变。中保持此位置不变。（3 3）进行往测，旋进测微螺旋用楔形丝先后）进行往测，旋进测微螺旋用楔形丝先后2828南京工业大学土木学院南京工业大学土木学院夹准特制分划尺上两相邻的分划线，读取并夹准特制分划尺上两相邻
28、的分划线，读取并记录分划线编号和相应的测微器读数。记录分划线编号和相应的测微器读数。（4 4）进行返测：返测应在往测结束后立即进）进行返测：返测应在往测结束后立即进行。按相反的次序旋出测微螺旋使楔形丝夹行。按相反的次序旋出测微螺旋使楔形丝夹准返测时所用的两相邻分划线，读取并记录准返测时所用的两相邻分划线，读取并记录分划线编号和相应的测微器读数。分划线编号和相应的测微器读数。每完成两测回后，应将特制分划尺稍加移每完成两测回后，应将特制分划尺稍加移动或变更仪器高，以使每两测回各观测特制动或变更仪器高，以使每两测回各观测特制分划尺上不同的分划间隔，从而减弱特制分分划尺上不同的分划间隔，从而减弱特制分
29、划尺分划线的系统误差影响。划尺分划线的系统误差影响。2929南京工业大学土木学院南京工业大学土木学院 由各观测组所测定的格值取平均值作为测由各观测组所测定的格值取平均值作为测微器分划尺的实测格值微器分划尺的实测格值,按水准规范规定按水准规范规定,实实测格值与名义格值之差测格值与名义格值之差,即微器分划线偏差应即微器分划线偏差应小于小于0.001mm,0.001mm,否则应送厂修理。否则应送厂修理。光学测微器隙动差的测定，主要是比较旋光学测微器隙动差的测定，主要是比较旋进和旋出测微螺旋，照准同一个分划线时测进和旋出测微螺旋，照准同一个分划线时测微器分划尺上的读数之差。如果读数差微器分划尺上的读数
30、之差。如果读数差 超超过过2 2格时，表明测微器效用不正确，为了避免格时，表明测微器效用不正确，为了避免这种误差的影响，一般规定在作业时只采用这种误差的影响，一般规定在作业时只采用旋进测微螺旋进行读数，旋进测微螺旋进行读数，过大时应送厂修过大时应送厂修理。理。3030南京工业大学土木学院南京工业大学土木学院2.2.视准轴与水准轴相互关系的检验与校正视准轴与水准轴相互关系的检验与校正 角误差的检验与校正角误差的检验与校正20.6m20.6m20.6m20.6m20.6m20.6m3131南京工业大学土木学院南京工业大学土木学院如不顾及其它误差的影响，则如不顾及其它误差的影响，则式中式中 和和 是
31、是仪器存在仪器存在 角角误差时，分别在误差时，分别在 和和 测得测得 、两两点间的观测高差，以点间的观测高差，以 和和 表示，表示，则：则：3232南京工业大学土木学院南京工业大学土木学院由图可知：由图可知：故：故：水准规范规定：用于精密水准测量的仪水准规范规定：用于精密水准测量的仪器，如果器，如果 角大于角大于 ，则需要进行校，则需要进行校正。正。校正在校正在 点上进行，先求出点上进行，先求出 上水准上水准尺的尺的正确读数正确读数3333南京工业大学土木学院南京工业大学土木学院 先转动测微螺旋，使测微器读数为先转动测微螺旋，使测微器读数为 的的毫毫米读数，再转动微倾螺旋，使楔形丝夹准米读数，
32、再转动微倾螺旋，使楔形丝夹准的厘米分划，此时水准器气泡影象分离，但的厘米分划，此时水准器气泡影象分离，但视线已水平，只要转动水准器校正螺丝，将视线已水平，只要转动水准器校正螺丝，将分离的气泡影象符合，说明水准轴也已水平分离的气泡影象符合，说明水准轴也已水平 校正时先稍松开左右两个校正螺丝，在校校正时先稍松开左右两个校正螺丝，在校上下两个校正螺丝使气泡两端影象恢复符合上下两个校正螺丝使气泡两端影象恢复符合为止，然后检查另一点（为止，然后检查另一点（）上水准尺）上水准尺的的读数是否正确（其正确读数为读数是否正确（其正确读数为 ）否则还应反复进行检查校正。最后稍紧左右否则还应反复进行检查校正。最后稍
33、紧左右两个校正螺丝，校正结束。两个校正螺丝，校正结束。3434南京工业大学土木学院南京工业大学土木学院气泡式水准仪交叉误差的测定气泡式水准仪交叉误差的测定水准仪经过水准仪经过 角的检校，视准轴和水准轴角的检校，视准轴和水准轴在在垂直面上的投影已保持平行关系（严格讲，垂直面上的投影已保持平行关系（严格讲，只能说基本平行）但还不能保持在水平面上只能说基本平行）但还不能保持在水平面上的投影也保持平行关系，也就是说，存在交的投影也保持平行关系，也就是说，存在交叉误差。检验步骤如下：叉误差。检验步骤如下：（1 1）将仪器置于距水准尺约将仪器置于距水准尺约50m50m处，并使处，并使其中两个脚螺旋在望远镜
34、照准标尺的垂直方其中两个脚螺旋在望远镜照准标尺的垂直方向上。向上。3535南京工业大学土木学院南京工业大学土木学院（2 2）将仪器整平，旋转倾斜螺旋使气泡精密将仪器整平，旋转倾斜螺旋使气泡精密符合。用测微螺旋使楔形丝夹准水准标尺上符合。用测微螺旋使楔形丝夹准水准标尺上的一条分划线，并记录水准标尺和测微器分的一条分划线，并记录水准标尺和测微器分划尺上读数。在整个检验过程中须保持水准划尺上读数。在整个检验过程中须保持水准标尺和测微器分划尺上读数不变，也就是在标尺和测微器分划尺上读数不变，也就是在检验过程中应保持视准轴方向不变。检验过程中应保持视准轴方向不变。1323636南京工业大学土木学院南京工
35、业大学土木学院（3 3）将照准方向一侧的脚螺旋）将照准方向一侧的脚螺旋1 1升高两周，为了升高两周，为了不改变视准轴方向，应将另一侧的脚螺旋不改变视准轴方向，应将另一侧的脚螺旋2 2作等量作等量降低，保持楔形丝仍夹准水准标尺上原来的分划降低，保持楔形丝仍夹准水准标尺上原来的分划线。此时仪器垂直轴倾斜，注意观察并记录水准线。此时仪器垂直轴倾斜，注意观察并记录水准器泡的偏离方向和大小。器泡的偏离方向和大小。（4 4）旋转脚螺旋）旋转脚螺旋1 1，2 2回到原来位置，使楔形丝夹回到原来位置，使楔形丝夹准水准标尺上原来分划线的条件下，水准器泡两准水准标尺上原来分划线的条件下，水准器泡两端恢复符合的位置
36、。端恢复符合的位置。（5 5）将脚螺旋）将脚螺旋2 2升高两周，脚螺旋升高两周，脚螺旋1 1作等量降低楔作等量降低楔形丝仍夹准水准标尺上原来的分划线，此时仪器形丝仍夹准水准标尺上原来的分划线，此时仪器相对于步骤（相对于步骤（3 3）向）向另一侧倾斜。注意观察并记录另一侧倾斜。注意观察并记录水准器泡的偏离方向和大小。水准器泡的偏离方向和大小。3737南京工业大学土木学院南京工业大学土木学院 根据仪器先后两侧倾斜时水准器泡的根据仪器先后两侧倾斜时水准器泡的偏移方向和大小来判断视准轴和水准轴偏移方向和大小来判断视准轴和水准轴的相互关系。可能出现下列不同情况：的相互关系。可能出现下列不同情况：（1 1
37、）当垂直轴向两侧倾斜时，水准器当垂直轴向两侧倾斜时，水准器泡的影象仍保持符合，则仪器不存在泡的影象仍保持符合，则仪器不存在角误差和交叉误差；角误差和交叉误差；（2 2）若气泡同向等量偏移，则仅有）若气泡同向等量偏移，则仅有 角误差，角误差，而没有交叉误差；而没有交叉误差；3838南京工业大学土木学院南京工业大学土木学院（3 3）若气泡同向偏移但偏移量不等，）若气泡同向偏移但偏移量不等，则则 角误差大于交叉误差；角误差大于交叉误差；（4 4）若气泡异向偏移且偏移量不等，）若气泡异向偏移且偏移量不等，则交叉误差大于则交叉误差大于 角误差；角误差；（5 5）若气泡异向等量偏移，则仅有交若气泡异向等量
38、偏移，则仅有交叉误差，而没有叉误差，而没有 角误差。角误差。根据上面的分析，当垂直轴向两侧倾根据上面的分析，当垂直轴向两侧倾斜时，水准器泡有异向偏移情况，则有斜时，水准器泡有异向偏移情况，则有交叉误差存在，水准规范规定偏移量大于交叉误差存在，水准规范规定偏移量大于3939南京工业大学土木学院南京工业大学土木学院2mm2mm时，须进行交叉误差的检校。时，须进行交叉误差的检校。校正的方法是：先将水准器侧方的一个改校正的方法是：先将水准器侧方的一个改正螺丝松开，再拧紧另一侧改正螺丝，使水正螺丝松开，再拧紧另一侧改正螺丝，使水准器泡向左右移动，直至气泡影象符合为准器泡向左右移动，直至气泡影象符合为止。
39、止。必须指出的是：当同时存在交叉误差和必须指出的是：当同时存在交叉误差和角误差时，为了便于校正交叉误差，应先将角误差时，为了便于校正交叉误差，应先将 角误差校正好。角误差校正好。4040南京工业大学土木学院南京工业大学土木学院3.3.调焦透镜运行正确性的测定调焦透镜运行正确性的测定布置如下场地：布置如下场地：01325410m20m30m40m50m30m4141南京工业大学土木学院南京工业大学土木学院 选择平坦场地，以选择平坦场地，以 为圆心作半径为为圆心作半径为30m30m的圆弧，在圆弧上依次布设的圆弧，在圆弧上依次布设0 0，1 1，2 2，3 3，4 4，5 5号点，并使各点至号点，并
40、使各点至0 0点的弦长分别为点的弦长分别为10m10m，20m20m，30m30m，40m40m，50m50m。在各点。在各点打入尺桩，装顶钉上铆钉，以便于立尺，如打入尺桩，装顶钉上铆钉，以便于立尺，如上图。上图。观测方法：观测方法：（1 1）在）在 整置水准仪，观测各点以求取整置水准仪，观测各点以求取各点对于各点对于0 0点的高差。先进行往测，即按点的高差。先进行往测，即按0 0，1 1，2 2，3 3，4 4，5 5的顺序对各点上的同一水的顺序对各点上的同一水4242南京工业大学土木学院南京工业大学土木学院准尺精密照准并读数。再依相反的顺序照准准尺精密照准并读数。再依相反的顺序照准各点进行
41、返测。往返构成一测回。要求观测各点进行返测。往返构成一测回。要求观测4 4测回，各测回间应用脚螺旋变更仪器高。观测回，各测回间应用脚螺旋变更仪器高。观测前仔细调焦，测前仔细调焦，4 4测回中不能变动焦距。测回中不能变动焦距。（2 2）在）在0 0点上整置仪器，按点上整置仪器，按1 1，2 2，3 3，4 4，5 5的顺序对各点上的同一水准标的顺序对各点上的同一水准标尺照准并读尺照准并读数。由于照准各点的视距不等，每次都要仔数。由于照准各点的视距不等，每次都要仔细调焦，再依相反的顺序照准各点进行返细调焦，再依相反的顺序照准各点进行返测，往返构成一测回。也要求观测测，往返构成一测回。也要求观测4测
42、回，各测回，各测回间应用脚螺旋变更仪器高。测回间应用脚螺旋变更仪器高。4343南京工业大学土木学院南京工业大学土木学院计算方法：计算方法：(1)(1)计算各点计算各点(1,2,3,4,5)(1,2,3,4,5)对于对于0 0点的高差点的高差 式中式中 和和 是仪器在是仪器在 点时照准点时照准0 0点点和其余各点和其余各点4 4测回读数测回读数(共共8 8个读数个读数)的中数。的中数。（2 2）计算）计算0 0点的视线高度点的视线高度 根据各点（根据各点（1 1，2 2，3 3，4 4，5 5）的读数可以）的读数可以计算视线的高度计算视线的高度4444南京工业大学土木学院南京工业大学土木学院 有
43、图可知：有图可知：式中式中 为仪器在为仪器在0 0点时，照准各点点时，照准各点4 4测回测回读数读数(共共8 8个读数个读数)的中数。的中数。（3 3）计算）计算0 0点仪器视线的平均高度点仪器视线的平均高度 ，并看，并看作是最可靠的视线高度：作是最可靠的视线高度：104545南京工业大学土木学院南京工业大学土木学院 如果调焦时，视准轴方向保持不变且与水如果调焦时，视准轴方向保持不变且与水平轴平行，则：平轴平行，则：如果视准轴与水准轴不平行，而存在如果视准轴与水准轴不平行，而存在 角角误差，则各误差，则各 与与 不等，其差数不等，其差数如果调焦透镜运行正确，则差数如果调焦透镜运行正确，则差数
44、将有两将有两部部分组成：一是分组成：一是 角的影响，当距离为角的影响，当距离为 时，其误差为时，其误差为 或或 ，另一，另一部分是观部分是观测误差和其他误差的影响，其误差设为测误差和其他误差的影响，其误差设为 ，于是对各点可列出下列误差方程式于是对各点可列出下列误差方程式4646南京工业大学土木学院南京工业大学土木学院式中：式中：和和 均为已知值，均为已知值，和和 为未为未知数。按测量平差基础理论由上式组成法方知数。按测量平差基础理论由上式组成法方程式程式4747南京工业大学土木学院南京工业大学土木学院根据根据 的定义，可知的定义，可知 由由上式解得上式解得4848南京工业大学土木学院南京工业
45、大学土木学院 将求得的将求得的 和和 代入各方程式，得代入各方程式，得而而 就是调焦透镜运行不正就是调焦透镜运行不正确而产确而产生的误差影响，由此得：生的误差影响，由此得：国家水准测量规范规定：用于一、二等水国家水准测量规范规定：用于一、二等水准测量的仪器，任一准测量的仪器，任一 值都应小于值都应小于0.5mm；用于三、四等水准测量的仪器应小于用于三、四等水准测量的仪器应小于1mm。4949南京工业大学土木学院南京工业大学土木学院5.4.2.5.4.2.精密水准标尺的检验精密水准标尺的检验按水准规范规定按水准规范规定,作业前应检验的项目为作业前应检验的项目为:(1)(1)水准标尺的检视水准标尺
46、的检视;(2)(2)标尺上圆水准器的检校标尺上圆水准器的检校;(3)(3)标尺分划面弯曲差的测定标尺分划面弯曲差的测定;(4)(4)标尺名义米长及分划偶然误差的测定标尺名义米长及分划偶然误差的测定;(5)(5)标尺尺带拉力的测定；标尺尺带拉力的测定；(6)(6)一对水准标尺零点不等差基辅分划读数差一对水准标尺零点不等差基辅分划读数差的测定。的测定。5050南京工业大学土木学院南京工业大学土木学院1.1.水准标尺上圆水准器安置正确性的检校水准标尺上圆水准器安置正确性的检校 在距水准标尺在距水准标尺50m50m处安置仪器处安置仪器,置平后用垂置平后用垂直丝对准水准标尺的边缘直丝对准水准标尺的边缘,
47、并指挥水准标尺作并指挥水准标尺作左右摇摆左右摇摆,直到水准标尺的边缘与仪器的垂直直到水准标尺的边缘与仪器的垂直丝重合丝重合,如果圆水准器泡有左右偏离情况如果圆水准器泡有左右偏离情况,可可校正圆水准器底部的校正螺丝校正圆水准器底部的校正螺丝;然后将水准然后将水准标尺旋转标尺旋转90,90,用上述同样的方法进行检校。用上述同样的方法进行检校。2.2.水准标尺分划线每米分划间隔真长的测定水准标尺分划线每米分划间隔真长的测定 用标准尺来测定，我国目前采用的标准尺用标准尺来测定，我国目前采用的标准尺叫一级线纹米尺（旧称日内瓦尺），其长度叫一级线纹米尺（旧称日内瓦尺），其长度5151南京工业大学土木学院南
48、京工业大学土木学院略大于长于略大于长于1m1m，尺的两边都有刻划，一边分，尺的两边都有刻划，一边分划间隔为划间隔为1mm1mm，另一边分划间隔为，另一边分划间隔为0.2mm0.2mm，尺，尺上配有放大镜（可移动），用以观察尺面的上配有放大镜（可移动），用以观察尺面的细小分划，尺面中央还装有温度计，以便在细小分划，尺面中央还装有温度计，以便在测定水准标尺长度时读记温度，改正标尺长测定水准标尺长度时读记温度，改正标尺长度。度。一对水准标尺一对水准标尺1m1m间隔的平均真长与名义长间隔的平均真长与名义长度度1m1m之差，叫之差，叫1m1m间隔平均真长误差以间隔平均真长误差以 表表示，即：示，即：52
49、52南京工业大学土木学院南京工业大学土木学院 当当 大于大于0.02mm0.02mm时时,应对水准测量的高差应对水准测量的高差施加改正施加改正 ,从而得到正确的高差从而得到正确的高差3.3.一对水准标尺零点不等差基辅分划读数差一对水准标尺零点不等差基辅分划读数差的测定的测定 水准标尺注记是从底面起算的水准标尺注记是从底面起算的,若从底面至若从底面至第一条分划线中线的距离不是第一条分划线中线的距离不是1dm,1dm,其差数叫其差数叫5353南京工业大学土木学院南京工业大学土木学院做做零点误差零点误差，两支水准标尺的零点误差之，两支水准标尺的零点误差之差，叫做一对水准标尺的差，叫做一对水准标尺的零
50、点差零点差。在同一视线高度时，同一水准标尺上的在同一视线高度时，同一水准标尺上的基本分划与辅助分划的读数差称基本分划与辅助分划的读数差称基辅差基辅差。检定方法检定方法：在距仪器：在距仪器202030m30m打三个木桩（不打三个木桩（不等高）并钉上铆钉，便于立尺。仪器整平等高）并钉上铆钉，便于立尺。仪器整平后，分别对水准标尺的基本分划和辅助分划后，分别对水准标尺的基本分划和辅助分划各读数三次，再换另一水准标尺，读数如各读数三次，再换另一水准标尺，读数如前。需观测三个测回，每测回都要将水准标前。需观测三个测回，每测回都要将水准标尺分别立在三个木桩上进行读数。尺分别立在三个木桩上进行读数。5454南