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1、确确定定地地面面点点高高程程的的测测量量工工作作，称称为为高高程程测测量量。高高程程测测量量按按使使用用的的仪仪器器和和施施测测方方法法精精度度要要求求的的不不同同，主主要要有有水水准准测测量量、三三角角高高程程测测量量、气气压压高高程程测测量量和和GPS测测量量等等。在在工工程程建建设设中中进进行行高高程程测测量量主主要要用用水水准测量的方法。准测量的方法。第第2章章水水准准测测量量本章学习目标本章学习目标通过本章学习通过本章学习,应了解水准测量原理和水准仪基本构应了解水准测量原理和水准仪基本构造造;掌握掌握DS3水准仪的使用方法、水准测量的施测方法和水准仪的使用方法、水准测量的施测方法和内
2、业计算；能够进行内业计算；能够进行DS3水准仪的基本检验和校正；了解水准仪的基本检验和校正；了解水准测量的误差影响及消减的方法。水准测量的误差影响及消减的方法。2.1 2.1 水准测量原理水准测量原理1.1.水准测量概念水准测量概念 水水准准测测量量是是运运用用水水准准仪仪所所提提供供的的水水平平视视线线来来测测定定两两点点间间的的高高差差，根根据据某某一一已已知知点点的的高高程程和和两两点点间间的的高高差差，计计算算另另一待定点的高程。一待定点的高程。2水准测量的原理水准测量的原理如图如图 2-1 2-1，在，在 A A、B B 两点分别两点分别竖立水准尺，利用水准仪提供的竖立水准尺，利用水
3、准仪提供的水平视线在水准尺上分别读取数水平视线在水准尺上分别读取数据据 a a 和和 b b，则两点间高差：则两点间高差：(2-1)(2-1)式中式中 aa后视读数（简称后视读数（简称后视），通常是已知高程点后视），通常是已知高程点 A A 的水平视线截尺读数；的水平视线截尺读数；bb前视读数前视读数测测得得 A A 点点至至B B 点点的的高高差差后后，可可求求得得B B 点的高程：点的高程：高差法：视线高法：当当A A、B B两两点点间间距距离离较较远远或或高高差差较较大大时时，必必须须设设置置多多个个测测站站才才能能测测定定出出高高差差。由由图图2-22-2可知可知图中的立尺点称为转点图
4、中的立尺点称为转点，是测量过程中临时选定的，在确定，是测量过程中临时选定的，在确定B点点的高程工作中，转点起到传递高程的作用。此时的高程工作中，转点起到传递高程的作用。此时（2-4）图22分段水准测量2.2水准测量的仪器和工具水准测量的仪器和工具 进行水准测量的仪器是水准仪，所用的测量工具是水进行水准测量的仪器是水准仪，所用的测量工具是水准尺和尺垫。准尺和尺垫。1 1水准仪系列及功能水准仪系列及功能水水准准仪仪按按测测量量精精度度分分为为 ,。“D”D”，“S”“S”分分别别是是“大大地地测测量量”、“水水准准仪仪”的的汉汉语语拼拼音音的的第第一一个个字字母母。下下标标数数字字表表示示这这些些
5、型型号号的的仪仪器器每每公公里里往往返返测测高高差差中中数数的的中中误误差差，以以毫毫米米为为单单位位。型型属属于于精精密密水水准准仪仪，型型主主要要用用于于国国家家一一、二二等等水水准准和和精精密密工工程程测测量量，型型主主要要用用于于国国家家二二等等水水准准和和精精密密工工程程测测量量。型型为为普普通通水水准准仪仪，可可用用于于一一般般工工程程建建设设测测量量、国国家家三三四四等等水水准准测测量量，是是目目前前工工程上使用最普遍的一种。程上使用最普遍的一种。按水准仪结构分类，目前主要有微倾式水准仪、自动安平水准仪按水准仪结构分类，目前主要有微倾式水准仪、自动安平水准仪和电子水准仪和电子水准
6、仪3 3种。本节介绍型微倾式水准仪的基本构造。种。本节介绍型微倾式水准仪的基本构造。2.2.水准仪结构及各部件功能水准仪结构及各部件功能水水准准仪仪主主要要由由望望远远镜镜、水水准准器器、基基座座和和三三脚脚架架组组成成。仪仪器器主主要要部部件的名称如图件的名称如图2-32-3所示。所示。1、物镜；2、物镜对光螺旋；3、水平微动螺旋；4、水平制动螺旋；5、微倾螺旋；6、脚螺旋；7、水准管观测窗；8、水准管；9、圆心准器；10、圆心准器校正螺旋；11、目镜及目镜对光螺旋；12、三脚架图23DS3水准仪21望远镜望远镜望望远远镜镜是是用用来来精精确确瞄瞄准准远远处处目目标标的的。望望远远镜镜由由物
7、物镜镜、目目镜镜、十十字字丝丝和和对对光光镜镜筒筒构构成成（图图2-4）。物物镜镜和和目目镜镜采采用用多多块块透透镜镜组组合合而而成成，对对光光透透镜镜由由单单块块透透镜镜或或多多块块透透镜镜组组合合而而成成。转转动动物物镜镜对对光光螺螺旋旋即即可可带带动动对对光光透透镜镜在在望望远远镜镜筒筒内内前前后后移移动动，使使物物像像清清晰晰地地反反映映到到十十字字丝丝平平面面上上。转转动动目目镜镜对对光光螺螺旋旋，使使十十字字丝丝像像清清晰晰图2-41、物镜；2、目镜；3、调焦透镜；4、十字丝分划板；5、物镜对光螺旋；6、目镜调焦螺旋；22水准器水准器水准器是供整平仪器用的。水准器分为圆水准器和水准
8、管两种。水准器是供整平仪器用的。水准器分为圆水准器和水准管两种。圆圆水水准准器器如如图图2-5所所示示，圆圆水水准准器器是是一一封封闭闭的的玻玻璃璃圆圆盒盒，顶顶面面的的玻玻璃璃内内表表面面研研磨磨成成球球面面，球球面面的的正正中中刻刻画画有有圆圆圈圈。圆圆圈圈的的中中心心称称为为零零点点，通通过过零零点点的的法法线线，称称为为圆圆水水准准轴轴。当当气气泡泡居居中中时时，圆圆水水准准轴轴就就处处于于铅铅垂垂位位置置。指指示示仪仪器器的的竖竖轴轴也也处处于于铅铅垂垂位位置置。圆圆水水准准器器的的气气泡泡每每移移动动2mm，圆圆水水准准轴轴相相应应倾倾斜斜的的角角度度，称为圆水准器分划值，称为圆水
9、准器分划值，一般为一般为。由于圆水准器的精由于圆水准器的精度低，只适用于仪度低，只适用于仪器粗略整平之用器粗略整平之用。图25圆水准器水准管水准管的玻璃管内壁为圆弧（图2-6），圆弧中点称为水准管的零点，通过零点与内壁圆弧相切的直线称为水准管轴（图中LL轴线）。水准管气泡居中时，水准管轴处于水平位置。水准管内壁弧长2mm所对的圆心角值，称为水准管的分划值。级水准仪的水准管分划值为。水准管分划值越小，水准管的灵敏度越高。因此，水准管的精度比圆水准器的精度高，适用于仪器精确整平。图2-6水准管为了提高判别水准管气泡居中的准确度，在水准管的上方设为了提高判别水准管气泡居中的准确度，在水准管的上方设置
10、一组符合棱镜（图置一组符合棱镜（图2-7），借棱镜组的反射将气泡两端的半像），借棱镜组的反射将气泡两端的半像反映在望远镜旁边的观察窗内。图反映在望远镜旁边的观察窗内。图2-7b是水准管气泡不居中，水是水准管气泡不居中，水准管两端的影像错开，这时可转动微倾螺旋（右手大姆指旋转微准管两端的影像错开，这时可转动微倾螺旋（右手大姆指旋转微倾螺旋方向与左侧半气泡影像的移动方向一致），以使水准管连倾螺旋方向与左侧半气泡影像的移动方向一致），以使水准管连同望远镜沿竖向作微小转动达到水准管气泡居中，此时两端的影同望远镜沿竖向作微小转动达到水准管气泡居中，此时两端的影像吻合（图像吻合（图2-7a）。）。这种设有
11、微倾螺旋的水准仪称为微倾式水准这种设有微倾螺旋的水准仪称为微倾式水准仪。仪。23基座及三脚架基座及三脚架 基座由轴座、脚螺旋和连接板组成。仪器上部通过竖轴插入轴基座由轴座、脚螺旋和连接板组成。仪器上部通过竖轴插入轴座内，由基座承托，旋紧中心螺旋，使仪器与三脚架相连接。三座内，由基座承托，旋紧中心螺旋，使仪器与三脚架相连接。三脚架由木质（或金属）制成，脚架一般可伸缩，便于携带及调整脚架由木质（或金属）制成，脚架一般可伸缩，便于携带及调整仪器高度仪器高度。3水准尺水准尺水水准准尺尺是是水水准准测测量量的的重重要要工工具具（图图2-8），它它是是用用优优质质木木料料或或塑塑料料制制成成。水水准准尺尺
12、的的零零点点一一般般在在尺尺的的底底部部，尺尺的的刻刻划划是是黑黑（红红）白白相相间间，每每格格是是1cm或或0.5cm，每每分分米米处处均均注注数数字字。超超过过1m有有的的加加注注红红点点，如如有有2个个红红点点表表示示整整米米数数为为2m；有有的的米米数数用用数数字字表表示示，如如15则则表示表示1.5m。水准尺一般分为双面水准尺和塔水准尺一般分为双面水准尺和塔尺两种。双面尺尺长尺两种。双面尺尺长3m，一面为黑一面为黑面分划，黑白相间，面分划，黑白相间，或或4.787m）。）。普通水普通水准测量用黑面读数，准测量用黑面读数，三、四等水准测量用黑、三、四等水准测量用黑、红面尺读数进行校核。
13、红面尺读数进行校核。塔尺可以伸缩，尺长一般塔尺可以伸缩，尺长一般为为5m，适用于普适用于普通水准测量。通水准测量。图28塔尺4尺垫尺垫尺尺垫垫顶顶面面是是三三角角形形或或圆圆形形，用用生生铁铁铸铸成成或或铁铁板板压压成成，中中央央有有突突起起的的半半圆圆顶顶(图图2-9)。使使用用时时将将尺尺垫垫压压入入土土中中，在在其其顶顶部部放放置置水水准准尺尺。应应用用尺尺垫垫的的目目的的是是临临时时标标志志点点位位，并并避避免免土土壤壤下下沉沉和和立立尺尺点点位位置置变变动而影响读数。动而影响读数。图29尺垫尺垫5精密水准仪简介精密水准仪简介精精密密水水准准仪仪主主要要用用于于国国家家的的一一、二二等
14、等精精密密水水准准测测量量、地地震震水水准准测测量量、大大型型桥桥梁梁的的施施工工测测量量以以及及大大型型的的机机械械安安装装测测量量等等，在在土土建建工工程程中中，也也用用于于如如房房屋屋建建筑筑物物的的沉沉降降观观测测、桩桩基基试试验验的的沉沉降降观测以及建筑构件试验的挠度观测等，应用较广。观测以及建筑构件试验的挠度观测等，应用较广。精精密密水水准准仪仪为为和和级级。级级精精度度最最高高，相相当当于于国国外外威威特特厂厂型型和和蔡蔡司司厂厂Ni004型型的的水水准准仪仪。精精密密水水准准仪仪的的望望远远镜镜放放大大率率大大、亮亮度度好好，水水准准管管灵灵敏敏度度高高，仪仪器器结结构构稳稳定
15、定，读读数数精精确确，仪仪器器密密封封性性能能好好图图2-10为为威威特特型型水水准准仪仪。望望远远镜镜放放大大率率为为42倍倍。水水准准管管分分划划值值为，平行玻璃板测微器直读为，平行玻璃板测微器直读0.1mm，估读估读0.01m图210威威特特N3型水型水准仪准仪2.3水准仪的使用水准仪的使用1水准仪的安置水准仪的安置在设测站的地方，打开三脚架，将仪器安置在三角架上，旋紧在设测站的地方，打开三脚架，将仪器安置在三角架上，旋紧中心螺旋。仪器安置高度要适中，三角架头大致水平，并将三角架中心螺旋。仪器安置高度要适中，三角架头大致水平，并将三角架的脚尖踩入土中。的脚尖踩入土中。2粗略整平粗略整平粗
16、略整平是旋转脚螺旋使圆水准器气泡居中，从而使仪器大致水平。转动脚螺旋使气泡居中如图2-12所示，当气泡偏离如图a的位置时，可旋转任意两个脚螺旋。两手应反向转动。例如气泡偏离左边，转动、两个脚螺旋，其转动方向按图中箭头所示方向进行，使气泡从图a所示位置转至图b所示位置。然后按箭头方向转动另一个脚螺旋使气泡向中心移动。按此方法多次进行，使气泡居中。整平工作，也可以先转动一个脚螺旋，然后转动其余的两个脚螺旋，使气泡居中。脚螺旋的转动方向与气泡的移动方向的规律是：气泡移动的方向与左手大气泡移动的方向与左手大拇指转动脚螺旋的方向一致。拇指转动脚螺旋的方向一致。图2-123瞄准水准尺瞄准水准尺转转动动目目
17、镜镜对对光光螺螺旋旋，使使十十字字丝丝清清晰晰，然然后后松松开开水水平平制制动动螺螺旋旋，转转动动望望远远镜镜，利利用用望望远远镜镜上上部部的的准准星星与与缺缺口口照照准准目目标标，旋旋紧紧制制动动螺螺旋旋，再再转转动动物物镜镜对对光光螺螺旋旋，使使目目标标的的像像清清晰晰，此此时时目目标标的的像像不不完完全全在中间位置，可转动微动螺旋，对准目标。在中间位置，可转动微动螺旋，对准目标。在读数之前，将眼睛在目镜端上下（或左右）微小移动，若发在读数之前，将眼睛在目镜端上下（或左右）微小移动，若发现十字丝和物像有相对移动，眼睛分别位于现十字丝和物像有相对移动，眼睛分别位于b，a，c位置时，看到位置时
18、，看到十字丝交点相应对着物像十字丝交点相应对着物像 的点如图的点如图2-13a，出现这样的现出现这样的现象称为视差。产生视差的原象称为视差。产生视差的原因是由于对光工作没有做好因是由于对光工作没有做好，像平面不与十字丝分划板，像平面不与十字丝分划板平面重合。要消除视差必须平面重合。要消除视差必须再次进行目镜对光（使十字再次进行目镜对光（使十字丝清晰）和物镜对光（使物丝清晰）和物镜对光（使物像清晰），以达到像平面与像清晰），以达到像平面与十字丝分划板平面相重合，十字丝分划板平面相重合，如图如图2-13b。图图2-13精精平平工工作作，就就是是在在读读数数之之前前必必须须转转动动微微倾倾螺螺旋旋，
19、是是水水准准管管气气泡泡居居中中（水水准准管管气气泡泡两两边边的的影影像像吻吻合合）。然然后后以以十十字字丝丝中中横横丝丝读读出出尺尺上上的的树树值值。读读数数时时应应注注意意尺尺上上注注字字由由小小到到大大的的顺顺序序，读读出出米米、分分米米、厘米。估读至毫米。图厘米。估读至毫米。图2-14的读数为的读数为1.356m这里有必要指出的是：在同一这里有必要指出的是：在同一测站，对准另一目标时，水准测站，对准另一目标时，水准管气泡都有偏离；每对准一个管气泡都有偏离；每对准一个目标，都必须转动微倾螺旋使目标，都必须转动微倾螺旋使水准管气泡居中才能读数。水准管气泡居中才能读数。4精平与读数精平与读数
20、图2-145使用水准仪应注意的事项使用水准仪应注意的事项(1)(1)搬运仪器前，应检查仪器箱是否扣好或锁好，提手或背带是否牢固搬运仪器前，应检查仪器箱是否扣好或锁好，提手或背带是否牢固(2)(2)从箱内取出仪器时，应先记住仪器和其他附件在箱内安放的位置，以便用完从箱内取出仪器时，应先记住仪器和其他附件在箱内安放的位置，以便用完后照原样装箱。后照原样装箱。(3)(3)安置仪器时，注意拧紧脚架的架腿螺旋和架头连接螺旋；仪器安置后应有人安置仪器时，注意拧紧脚架的架腿螺旋和架头连接螺旋；仪器安置后应有人守护，以免外人扳弄损坏。守护，以免外人扳弄损坏。(4)操作仪器时用力要均匀轻巧；制动螺旋不要拧得过紧
21、，微动螺旋不能拧到极操作仪器时用力要均匀轻巧；制动螺旋不要拧得过紧，微动螺旋不能拧到极限。当目标偏在一边用微动螺旋不能调至正中时，应将微动螺旋反松几圈限。当目标偏在一边用微动螺旋不能调至正中时，应将微动螺旋反松几圈（目标偏离更远），再松开制动螺旋重新照准。（目标偏离更远），再松开制动螺旋重新照准。(5)(5)迁移测站时，如果距离较近，可将仪器侧立，左臂夹住脚架，右手托住仪器迁移测站时，如果距离较近，可将仪器侧立，左臂夹住脚架，右手托住仪器基座进行搬迁；如果距离较远，应将仪器装箱搬运。基座进行搬迁；如果距离较远，应将仪器装箱搬运。(6)(6)在烈日下或雨天进行观测时，应撑伞遮住仪器，以防曝晒或淋
22、雨。在烈日下或雨天进行观测时，应撑伞遮住仪器，以防曝晒或淋雨。(7)(7)仪器用完后应清去外表的灰尘和水珠，但切忌用手帕檫拭镜头。需要檫拭镜仪器用完后应清去外表的灰尘和水珠，但切忌用手帕檫拭镜头。需要檫拭镜头时，应用专门的檫镜纸或脱脂棉。头时，应用专门的檫镜纸或脱脂棉。(8)仪器应存放在阴凉、干燥、通风和安全的地方，注意防潮、防霉，防止碰撞仪器应存放在阴凉、干燥、通风和安全的地方，注意防潮、防霉，防止碰撞或摔跌损坏。或摔跌损坏。2.4水准测量的方法水准测量的方法1水准点水准点用用水水准准测测量量方方法法确确定定的的高高程程控控制制点点称称为为水水准准点点（一一般般以以BM表表示示）。水水准准点
23、点应应按按照照水水准准路路线线等等级级，根根据据不不同同性性质质的的土土壤壤及及实实际际需需要要，每每隔隔一一定定的的距距离离埋埋设设不不同类型的水准标志或标石同类型的水准标志或标石(详见国家水准测量规范详见国家水准测量规范)。现将工程中常用的水准点标志简述如下：现将工程中常用的水准点标志简述如下：水水准准点点有有永永久久性性和和临临时时性性两两种种，永永久久性性水水准准点点由由石石料料或或混混凝凝土土制制成成，顶顶面面设设置置半半球球状状标标志志，在在城城镇镇区区也也有有在在稳稳固固的的建建筑筑物物墙墙上上设设置置墙墙上上水水准准点点。图图2-15a为国家二、三等水准点，单位为为国家二、三等
24、水准点，单位为m，图图b为墙上水准点。为墙上水准点。图215永久水准点2水准路线水准路线为为了了便便于于观观测测和和计计算算各各点点的的高高程程，检检查查和和发发现现测测量量中中可可能能产产生生的的错错误误，必必须须将将各各点点组组成成一一条条适适当当的的施施测测路路线线（称称为为水水准准路路线线），使使之之有有可可靠靠的的校校核核条条件件。在在水水准准路路线线上上，两两相相邻邻水水准准点点之之间间称称为为一一个个测测段段。水水准准路路线线有有以以下下3种形式：种形式：（1）闭合水准路线）闭合水准路线闭闭合合水水准准路路线线是是由由一一个个已已知知高高程程的的水水准准点点开开始始观观测测，顺顺
25、序序测测量量若若干干待待测测点点，最最后后测测回回到到原原来来开开始始的的水水准准点点。如如图图2-16,已已知知水水准准点点的高程，由的高程，由开始，顺序测定开始，顺序测定1,2,3,4点，最后从第点，最后从第4点测回点测回点构成闭合水准路线。点构成闭合水准路线。图2-16（2）附合水准路线）附合水准路线由由一一个个已已知知高高程程的的水水准准点点开开始始，顺顺序序测测定定若若干干个个待待测测点点，最最后后连连续续测测到到另另一一个个已已知知高高程程水水准准点点上上，构构成成附附合合的的水水准准路路线线。图图2-17图217附和水准路线（3）支水准路线）支水准路线由由已已知知水水准准点点开开
26、始始测测若若干干个个待待测测点点之之后后，既既不不闭闭合合也也不不附附合合的的水水准准路路线线称称为为支支水水准准路路线线。支支水水准准路路线线不不能能过过长长。图图2-18为为支支水水准准路线的路线的A点（高程已知）引出的支水准路线点（高程已知）引出的支水准路线A-1-2。图2-183普通水准测量的方法普通水准测量的方法观测方法观测方法:(1)安置仪器前后等距离处粗平仪器安置仪器前后等距离处粗平仪器(2)照准后视精平读数照准后视精平读数(3)照准前视精平读数照准前视精平读数图219普通水准测量4水准测量的检核水准测量的检核41测站校核测站校核为为了了及及时时发发现现观观测测中中的的错错误误，
27、保保证证每每个个测测站站的的高高差差观观测测的的准准确确，可以采取采取测站校核的措施。测站校核有两种方法。可以采取采取测站校核的措施。测站校核有两种方法。两次仪器高法：两次仪器高法：在同一测站上观测高差两次，要求两次观测时改在同一测站上观测高差两次，要求两次观测时改变仪器的高度，使仪器的视准轴高度相差变仪器的高度，使仪器的视准轴高度相差 10cm 以上。若两次测量以上。若两次测量得到的高差之差不超过限差，则取平均高差作为该站观测高差。得到的高差之差不超过限差，则取平均高差作为该站观测高差。双面尺法：双面尺法：仪器高度不变，观测双面尺黑面与红面的读数，分仪器高度不变，观测双面尺黑面与红面的读数，
28、分别计算黑面尺和红面尺读数的高差，其差值在别计算黑面尺和红面尺读数的高差，其差值在5mm以内时，取黑、以内时，取黑、红面尺高差的平均值为观测成果。红面尺高差的平均值为观测成果。日期2001.12.10仪器950164观测李生天气晴地点高新区记录王东测测站站测点测点水准尺读数水准尺读数(m)高差（高差（m）高程高程(m)备备注注后视后视(a)前视前视（b)+-I1.6471.2300.8240.417II1.9311.10III2.3450.4121.93IV2.4031.89V0.7241.29VI0.8160.93398666740a-b=9.866-6.740=+3.126b=5.350-
29、2.224=+3.12635.5582.0151.7490.5105.3502.22432.432计算校核记录手簿的表格见表记录手簿的表格见表2-1计算校核计算校核:4 42 2水准路线校核水准路线校核 测站校核只能检查一个测站所测高差是否正确，但对于测站校核只能检查一个测站所测高差是否正确，但对于整条水准路线来说，还不足以说明它的精度是否符合要整条水准路线来说，还不足以说明它的精度是否符合要求。例如从一个测站观测结束至第二个测站观测开始时，求。例如从一个测站观测结束至第二个测站观测开始时，转点位置若有较大的变动，在测站校核中是否检查出来转点位置若有较大的变动，在测站校核中是否检查出来的，但在
30、水准路线成果上就反映出来了，因此，要进行的，但在水准路线成果上就反映出来了，因此，要进行水准路线成果的校核，以保证全线观测成果的正确性。水准路线成果的校核，以保证全线观测成果的正确性。（1 1）闭合水准路线闭合水准路线闭合水准路线各测段高差的总和理论值应等于零，即闭合水准路线各测段高差的总和理论值应等于零，即由于存在测量误差，所测各段高差之和不等于零，产生由于存在测量误差，所测各段高差之和不等于零，产生高差闭合差，即高差闭合差，即水准路线校核方法水准路线校核方法:（2 2）附和水准路线附和水准路线附附和和水水准准路路线线各各测测段段高高差差的的总总和和理理论论值值应应等等于于终终点点高高程程减
31、减去去始始点点高程，即高程，即同同样样由由于于存存在在测测量量误误差差，所所测测各各段段高高差差之之和和不不等等于于理理论论值值，产产生生高差闭合差，即高差闭合差，即（3 3）支水准路线支水准路线支支水水准准路路线线应应沿沿同同一一路路线线进进行行往往测测和和返返测测。从从理理论论上上往往测测与与返返测测的的高高差差总总和和应应为为零零，即即往往测测与与返返测测的的高高差差绝绝对对值值应应相相等等，符符号号相相反反。如往测与返测高差总和不等于零即为闭合差：如往测与返测高差总和不等于零即为闭合差：对于普通水准测量，高差闭合差的容许值为对于普通水准测量，高差闭合差的容许值为或或 式中：式中：n为水
32、准路线的测站数；为水准路线的测站数；L为水准路线的长度，它等于由为水准路线的长度，它等于由测站至立尺点的后视与前视的距离总和，以测站至立尺点的后视与前视的距离总和，以km为单位。对于普通水为单位。对于普通水准测量，由于一般不测定水准路线的长度，常按测站数计算高差闭准测量，由于一般不测定水准路线的长度，常按测站数计算高差闭合差的容许值。合差的容许值。差闭合差在容许范围时，闭合差可按测站数或距离成差闭合差在容许范围时，闭合差可按测站数或距离成正比例进行改正，改正数的符号应与闭合差的符号相反。正比例进行改正，改正数的符号应与闭合差的符号相反。改正后的高差总和应等于零。根据已知点的高程和改正后改正后的
33、高差总和应等于零。根据已知点的高程和改正后的高差，依次计算各点的高程的高差，依次计算各点的高程。（1）在测量工作之前，应对水准仪进行检验校正。）在测量工作之前，应对水准仪进行检验校正。（2）仪仪器器应应安安置置在在稳稳固固的的地地面面上上，以以减减少少仪仪器器下下沉沉。在在光光滑滑地地面面上上安安置置仪仪器器，应防脚架滑动，采取防滑措施。应防脚架滑动，采取防滑措施。（3）前前后后视视距距离离应应大大致致相相等等，以以消消除除或或减减少少仪仪器器有有关关误误差差及及地地球球曲曲率率与与大大气气折光的影响。折光的影响。（4）每每次次读读数数前前，应应调调节节微微倾倾螺螺旋旋，使使水水准准管管气气泡
34、泡居居中中，然然后后读读数数。读读数数后后还应检查气泡是否居中。还应检查气泡是否居中。（5）水水准准尺尺应应竖竖直直立立于于桩桩上上或或尺尺垫垫上上。尺尺垫垫位位置置要要稳稳固固，立立尺尺点点及及尺尺底底不不应应沾有泥土杂物。沾有泥土杂物。（6）视视线线不不宜宜过过长长，一一般般不不大大于于75m；视视线线离离地地面面的的高高度度，一一般般不少于不少于0.2m。（7）读读数数时时，应应消消除除视视差差。尺尺的的像像有有正正像像或或倒倒像像，均均应应从从小小到到大大读取读数，并估读至毫米。读取读数，并估读至毫米。（8）仪器不能让雨淋或烈日曝晒，应撑伞遮挡。）仪器不能让雨淋或烈日曝晒，应撑伞遮挡。
35、（9）读读数数时时，记记录录员员要要复复述述，以以便便核核对对；记记录录要要整整齐齐、清清楚楚；记记录有误不准擦去及涂改，应划去重写。录有误不准擦去及涂改，应划去重写。（1010）测量计算必须进行检核。）测量计算必须进行检核。5水准测量应注意事项水准测量应注意事项2.5水准路线高差闭合差水准路线高差闭合差及及 待定点高程的计算待定点高程的计算1附和水准路线算例附和水准路线算例图图2-20是一附合水准路线示意图。是一附合水准路线示意图。、为已知水准点，高程分别是为已知水准点，高程分别是H HA A=10.723m，HB=11.730m，各测段的观测高差各测段的观测高差hi及路线长度及路线长度L
36、Li i如图所示，计算各待如图所示，计算各待定高程点定高程点1、2、3的高程。的高程。图2-20计算附合水准路线的高差闭合差计算附合水准路线的高差闭合差计算高差闭合差的容许值计算高差闭合差的容许值普通水准测量的闭合差容许值为普通水准测量的闭合差容许值为。例题中，。例题中，L=4.0(km),，因为因为，说明观测成果，说明观测成果的精度符合要求，若的精度符合要求，若就必须返工外业，重新测量就必须返工外业，重新测量调整高差闭合差调整高差闭合差根根据据测测量量误误差差理理论论，调调整整高高差差闭闭合合差差的的方方法法是是：将将高高差差闭闭合合差差反反号，按与各测段的路线长度成正比例地分配到各段高差中
37、。号，按与各测段的路线长度成正比例地分配到各段高差中。每千米的高差改正数为：每千米的高差改正数为：各测段的改正数分别为：各测段的改正数分别为：改正数计算检核：改正数计算检核：V=计算改正后的高差及各点高程计算改正后的高差及各点高程计算改正后的高差及各点高程计算改正后的高差及各点高程高程计算检核高程计算检核高程计算检核高程计算检核:点号点号距离距离L(km)实测高差实测高差h(m)改正数改正数V(m)改正后高改正后高差差h（m）高程高程H(m)A1.2+2.432-0.0132.41910.72311.0+1.987-0.011+1.97613.14220.8-1.503-0.008-1.511
38、15.11831.0-1.866-0.011-1.87713.730B11.73040.+1.050-0.043+1.007(+1.007)辅助辅助计算计算表表2-2附合水准路线水准测量内业计算表附合水准路线水准测量内业计算表2闭合水准路线算例闭合水准路线算例已已知知BM1的的高高程程为为26.262m，根根据据图图2-21的的测测量量资资料料，计计算算各各点点的的高程。高程。计计算算过过程程如如下下：先先将将测测点点、测测站站数数及及各各段段高高差差记记入入表表2-3中中，计计算算高差闭合差高差闭合差测站总数测站总数n=16，容许闭合差容许闭合差点点号号测站数测站数实测高差实测高差h(m)改
39、正数改正数V(mm)改正后高改正后高差差h（m）高程高程H(m)26.2623+0.255-5+0.250126.5123-1.632-5-1.637224.8754+1.823-6+1.817326.6921+0.302-2+0.300411.7305-0.722-8-0.730(+1.007)总总和和16+0.026-260辅助辅助计算计算 2.6 2.6 水准仪的检验校正水准仪的检验校正1水准仪的几何轴线及应满足的关系水准仪的几何轴线及应满足的关系水准仪的轴线有视准轴CC、水准管轴LL、圆水准器轴、仪器竖轴VV（图2-22）。各轴线应满足的条件是：（1）圆水准器轴）圆水准器轴应应平行仪器
40、竖轴平行仪器竖轴VV；（2）十字丝横丝应垂直于十字丝横丝应垂直于仪器竖轴；仪器竖轴；（3 3）水准管轴）水准管轴LLLL应平行于应平行于视准轴视准轴CCCC。图图2-222 2 水准仪的检验校正水准仪的检验校正 21圆水准器轴平行于仪器竖轴的检验与校正圆水准器轴平行于仪器竖轴的检验与校正（1 1）目的目的检验圆水准轴是否平行于仪器竖轴。当两轴平行，而圆水准气泡检验圆水准轴是否平行于仪器竖轴。当两轴平行，而圆水准气泡居中时，竖轴就处于铅垂位置。居中时，竖轴就处于铅垂位置。（2 2）检验）检验 安置水准仪，转动脚螺旋使圆水准气泡居中（图安置水准仪，转动脚螺旋使圆水准气泡居中（图2-232-23a
41、a），），然后将仪然后将仪器绕竖轴转器绕竖轴转180180，此时若气泡居中，说明圆水准轴平行竖轴；如果气泡偏离一，此时若气泡居中，说明圆水准轴平行竖轴；如果气泡偏离一边（图边（图2-232-23b b），），则圆水准轴不平行于竖轴，需校正。则圆水准轴不平行于竖轴，需校正。（3 3）校正）校正 转动脚螺旋，使气泡退回偏离中点的一半（图转动脚螺旋，使气泡退回偏离中点的一半（图2-2-2323c c），），然后用校正针旋转圆水准器底部的校正螺丝，使气泡完全然后用校正针旋转圆水准器底部的校正螺丝，使气泡完全居中（图居中（图2-232-23d d）。）。圆水准器的校正螺丝在水准器的底部，参阅图圆水准器的
42、校正螺丝在水准器的底部，参阅图2-252-25。图。图2-252-25为底面图，中间的大螺丝为连接螺丝，其余三个小的为底面图，中间的大螺丝为连接螺丝，其余三个小的螺丝为校正螺丝。校正针为几厘米长的金属细杆，可插入校正螺丝螺丝为校正螺丝。校正针为几厘米长的金属细杆，可插入校正螺丝的小孔拨动螺丝而调整圆水准器的高低的小孔拨动螺丝而调整圆水准器的高低图图224检校原理检校原理图图2-252 22 2十字丝横丝的检验校正十字丝横丝的检验校正十字丝横丝的检验校正十字丝横丝的检验校正（1）目的）目的检验横丝是否垂直竖轴。当横丝垂直竖轴，而竖轴处检验横丝是否垂直竖轴。当横丝垂直竖轴，而竖轴处于铅垂位置时，横
43、丝是水平的。于铅垂位置时，横丝是水平的。（2 2）检验检验将横丝一端对准远处一明显标志，旋紧制动螺旋，转将横丝一端对准远处一明显标志，旋紧制动螺旋，转动微动螺旋，如果标志始终在横丝上移动（图动微动螺旋，如果标志始终在横丝上移动（图2-26a），），则说明横丝则说明横丝水平，否则应进行校正（图水平，否则应进行校正（图2-26b）。）。（3 3）校正校正 卸下目镜十字丝分划板间的外罩，松开压环固定丝卸下目镜十字丝分划板间的外罩，松开压环固定丝（图（图2-272-27）转动十字丝环至正确位置，最后旋紧压环固定螺丝，并）转动十字丝环至正确位置，最后旋紧压环固定螺丝，并旋上外罩。旋上外罩。图图226图图
44、2-272 23 3水准管轴的检验校正水准管轴的检验校正水准管轴的检验校正水准管轴的检验校正（1)1)目的目的检验水准管轴是否与视准轴平行。若条检验水准管轴是否与视准轴平行。若条件满足，当水准管气泡居中时，视准轴水平。件满足，当水准管气泡居中时，视准轴水平。（2)检验检验在较平坦地面上相距在较平坦地面上相距6080m的的A，B两两点，打下木桩，在桩上立水准尺。将水准仪安置在点，打下木桩，在桩上立水准尺。将水准仪安置在AB之中点（图之中点（图2-28a），），水准管气泡居中时读数为水准管气泡居中时读数为a1和和b1。若水准管轴不平行于视若水准管轴不平行于视准轴，则读数准轴，则读数a1和和b1都包
45、含同样的误差都包含同样的误差x。A，B两点间的正确高差两点间的正确高差为：为：图2-28然后在离然后在离A点约点约3m的地方安置仪器（图的地方安置仪器（图2-27b），），读读数为数为a2，b2，两点间的高差为两点间的高差为若若h h1 1=h=h2 2，则水准管轴与视准轴平行，否则需要校正则水准管轴与视准轴平行，否则需要校正（若（若h h1 1与与h=2h=2之差小于或等于之差小于或等于5 5mmmm时，一般不校正）。时，一般不校正）。（3）校正先计算出水平视线在C点尺上的正确读数。校正方法有两种：一是校正水准管；另一是校正十字丝横丝校正水准管。转动微倾螺旋，使横丝对准B 点尺上正确读数，此
46、时视准轴水平，但水准管气泡不居中。用校正针先拨松水准管左（或右）边的校正螺丝，使水准管能够活动，再一松一紧拨动上、下两个校正螺丝（图2-29），使气泡重新居中，最后再旋紧左（或右）边的校正螺丝。图图2293注意事项注意事项（1）三个检验项目应按规定的顺序进行检验校正，不得颠倒顺序。（2）拨动校正螺丝时，不能用力过猛，应先松后紧，校正完后，校正螺丝应处于稍紧状态。（3）每项检验与校正应反复进行，直至符合要求为止。2.7水准测量误差分析水准测量误差分析在在进进行行水水准准测测量量工工作作中中，由由于于人人的的感感觉觉器器官官反反映映的的差差异异，仪仪器器和和自自然然条条件件等等的的影影响响，使使测
47、测量量成成果果不不可可避避免免的的产产生生误误差差，因因此此应应对对产产生生的的误误差差进进行行分分析析，并并采采用用适适当当的的措措施施和和方方法法，尽尽可可能能减减少少误误差差或或予予以消除，使测量的精度符合要求。以消除，使测量的精度符合要求。水准测量误差有下列几个方面：水准测量误差有下列几个方面：1仪器误差仪器误差（1 1）仪器误差）仪器误差）仪器误差）仪器误差在在测测量量工工作作之之前前，应应对对水水准准仪仪进进行行检检验验校校正正，但但往往往往不不可可能能校校正正得得十十分分完完善善而而残残存存少少许许误误差差，这这主主要要是是水水准准管管轴轴与与视视准准轴轴不不平平行行的误差，这项
48、误差可通过后视与前视距离相等予以消除。的误差，这项误差可通过后视与前视距离相等予以消除。（2）水准尺误差）水准尺误差水准尺的尺长变化、尺刻划不准确，都会在水准测量读数中带来水准尺的尺长变化、尺刻划不准确，都会在水准测量读数中带来误差。因此，水准尺应经过检定，符合要求方可使用。误差。因此，水准尺应经过检定，符合要求方可使用。2观测误差观测误差（1）水准管气泡居中的误差）水准管气泡居中的误差水准管气泡居中使用眼睛来判断的。由于眼睛分辨力的限制，水准管气泡居中使用眼睛来判断的。由于眼睛分辨力的限制，气泡可能并没有严格居中，存在着水准管气泡居中的误差气泡可能并没有严格居中，存在着水准管气泡居中的误差（
49、2）读数误差）读数误差 产生读数误差的原因有：视差的存在和估读毫米产生误差。存在产生读数误差的原因有：视差的存在和估读毫米产生误差。存在视差应重新进行目镜和物镜对光，消除视差。水准尺一般为厘米分视差应重新进行目镜和物镜对光，消除视差。水准尺一般为厘米分划，估读毫米产生的误差与望远镜的放大倍数和尺子到仪器的距离划，估读毫米产生的误差与望远镜的放大倍数和尺子到仪器的距离有关。望远镜放大倍数大，距离近，尺像就大，估读就准确；反之，有关。望远镜放大倍数大，距离近，尺像就大，估读就准确；反之，估读误差就大。所以，放大率为估读误差就大。所以，放大率为2020倍的望远镜，视线距离以不超过倍的望远镜，视线距离
50、以不超过7575m m为宜。为宜。水准尺是否竖直，影响到水准测量读数的精度。尺子倾斜，将使读数值增大，其误差值为，如图2-30所示，式中尺倾斜角度的读数值。若尺子倾斜3，在水准尺1m处读数时将产生1.4mm的误差；在2.5m处将产生3.4mm的误差。尺子倾斜而引起的误差与尺子倾斜的大小及视线截尺的高度有关。为了减小扶尺不竖直而产生的读数误差，可在水准尺上安置圆水准器，使尺子竖直。（3）水准尺倾斜误差图2-303外界条件影响的误差外界条件影响的误差（1）仪器下沉和尺垫下沉的误差）仪器下沉和尺垫下沉的误差 （2 2）.地球曲率和大气折光的影响对地球曲率和大气折光的影响，地球曲率和大气折光的影响对地