工程测量-第2章水准测量.ppt

宋建学 郑州大学土木工程学院施工教研室郑州大学土木工程学院测量实验室2011-1土木工程测量土木工程测量Civil Engineering Survey1郑州大学土木工程学院 宋建学第第2 2章章 水准测量水准测量（4学时）学时）内容：内容：水准测量原理，水准测量原理，DS3级水准仪构造，水准尺，尺垫，级水准仪构造，水准尺，尺垫，水准仪的使用，水准点。水准测量外业工程程序，水准测水准仪的使用，水准点。水准测量外业工程程序，水准测量的校核，水准测量数据的内业处理，精密水准测量，电量的校核，水准测量数据的内业处理，精密水准测量，电子水准测量，自动安平水准仪，水准测量的误差分析子水准测量，自动安平水准仪，水准测量的误差分析理解理解：水准测量原理，：水准测量原理，DS3级水准仪的构造，精密水准测量，级水准仪的构造，精密水准测量，电子水准测量，自动安平水准仪电子水准测量，自动安平水准仪熟悉熟悉：水准测量的误差分析：水准测量的误差分析掌握掌握：水准仪的使用，水准点。水准测量外业工程程序，：水准仪的使用，水准点。水准测量外业工程程序，水准测量的校核，水准测量数据的内业处理水准测量的校核，水准测量数据的内业处理2郑州大学土木工程学院 宋建学 高高程程是是工工程程测测量量中中三三个个基基本本量量之之一一，在在实实际际中中具具有有重重要要的的意意义义，如如房房屋屋的的设设计计室室内内地地坪坪测测设设，所所有有构构件件的的安安装装测测设设，建建筑筑沉沉降降观观测测等等都都是是以以高高程程测量为依据的。测量为依据的。高高程程测测量量按按使使用用仪仪器器和和施施测测方方法法不不同同可可分分为为水水准准测测量量、三三角角高高程程测测量量，其其中中水水准准测测量量（leveling survey）是是最最经经典典的的测测量量方方法法，精精度度高高、用用途途广广，是高程测量中普遍采用的方法。是高程测量中普遍采用的方法。3郑州大学土木工程学院 宋建学 2.1水准测量原理 水准测量是用水准测量是用水准仪水准仪和和水准尺水准尺测定两固定点间高差测定两固定点间高差,进而求得待测点高程。进而求得待测点高程。如如如如图图图图所所所所示示示示，在在在在A A、B B两两两两点点点点竖竖竖竖立立立立水水水水准准准准尺尺尺尺，利利利利用用用用水水水水准准准准仪仪仪仪提提提提供供供供一条一条一条一条水平视线水平视线水平视线水平视线，水准尺上读数分别为，水准尺上读数分别为，水准尺上读数分别为，水准尺上读数分别为a a、b b。若若若若A A点点点点高高高高程程程程HHA A已已已已知知知知,则则则则将将将将A A称称称称为为为为后后后后视视视视点点点点，a a为为为为后后后后视视视视读读读读数数数数；未未未未知知知知高高高高程程程程点点点点B B为为为为前前前前视视视视点点点点，b b为为为为前前前前视视视视读读读读数数数数。则则则则A A、B B两两两两点点点点高高高高差差差差为为为为后视读数减前视读数，即：后视读数减前视读数，即：后视读数减前视读数，即：后视读数减前视读数，即：hAB=a-b=HB-HA4郑州大学土木工程学院 宋建学 、高差法 依据两点高差求待定点依据两点高差求待定点B高程，称为高差法。高程，称为高差法。HHB B=H=HA A+h+hABAB、仪高法、仪高法 利用利用利用利用视线高视线高视线高视线高求高程的方法，称为仪高法。求高程的方法，称为仪高法。求高程的方法，称为仪高法。求高程的方法，称为仪高法。假设仪器的视线（视准轴）高程为假设仪器的视线（视准轴）高程为假设仪器的视线（视准轴）高程为假设仪器的视线（视准轴）高程为HHi：HHi i=H=HA A+a=H+a=HB B+b+bHHB B=H=Hi i-b-b 在同一测站上，需要观测几个前视点的高在同一测站上，需要观测几个前视点的高程时，用仪高法是比较方便的。程时，用仪高法是比较方便的。5郑州大学土木工程学院 宋建学 2.2水准测量的仪器和工具 水准测量所用的仪器为水准仪，工具有水准水准测量所用的仪器为水准仪，工具有水准尺和尺垫。尺和尺垫。、DS3DS3水准仪的构造水准仪的构造 我我我我国国国国水水水水准准准准仪仪仪仪(levellevel)系系系系列列列列分分分分为为为为四四四四个个个个等等等等级级级级，即即即即DS05DS05DS05DS05、DS1DS1DS1DS1、DS3DS3DS3DS3、DS10DS10DS10DS10，其其其其中中中中“D D D D”、“S S S S”分分分分别别别别为为为为“大大大大地地地地测测测测量量量量”和和和和“水水水水准准准准仪仪仪仪”的的的的汉汉汉汉语语语语拼拼拼拼音音音音字字字字头头头头，0.50.5、1 1、3 3、1010为为为为仪仪仪仪器器器器精精精精度度度度，DS3DS3DS3DS3表表表表示示示示水水水水准准准准仪仪仪仪每公里往返测高差每公里往返测高差每公里往返测高差每公里往返测高差偶然中误差不大于偶然中误差不大于偶然中误差不大于偶然中误差不大于3mm3mm。6郑州大学土木工程学院 宋建学水准仪主要由望远镜、水准器、基座三部分构成水准仪主要由望远镜、水准器、基座三部分构成 DS3水准仪构造水准仪构造 7郑州大学土木工程学院 宋建学目镜水准管圆水准器底脚螺旋物镜对光螺旋水平微动螺旋水平止动螺旋微倾螺旋DS3级水准仪实物级水准仪实物8郑州大学土木工程学院 宋建学9郑州大学土木工程学院 宋建学、水准尺、水准尺 常常常常 见见见见 水水水水 准准准准 尺尺尺尺（staffstaff）有有有有塔塔塔塔尺尺尺尺和和和和双双双双面面面面尺尺尺尺两两两两种种种种，由由由由木木木木材材材材、铝铝铝铝合合合合金金金金等等等等材材材材料料料料制制制制成成成成。塔塔塔塔尺尺尺尺多多多多用用用用于于于于等等等等外外外外水水水水准准准准测测测测量量量量，双双双双面面面面尺尺尺尺多多多多用用用用于于于于精精精精度度度度较较较较高的水准测量。高的水准测量。高的水准测量。高的水准测量。a)a)双面尺双面尺双面尺双面尺 b)b)塔尺塔尺塔尺塔尺10郑州大学土木工程学院 宋建学10mm分划水准尺（双面尺）分划水准尺（双面尺）11郑州大学土木工程学院 宋建学5mm分划水准尺（塔尺）分划水准尺（塔尺）12郑州大学土木工程学院 宋建学13郑州大学土木工程学院 宋建学14郑州大学土木工程学院 宋建学双面尺两根为一对，双面尺两根为一对，黑面黑面为基本分划，底端起点为零，称为基本分划，底端起点为零，称主尺主尺；红面为辅助分划，底端起点不为零，与黑面相差一；红面为辅助分划，底端起点不为零，与黑面相差一个常数个常数K，称称副尺副尺：在一对双面尺中，两根尺子的红面起始读数分别为在一对双面尺中，两根尺子的红面起始读数分别为K1=4.687mK24.787m红面起点不同，可配合使用，以免习惯性读数造成粗差红面起点不同，可配合使用，以免习惯性读数造成粗差注意：用主尺可以直接测量两点间高差；用副尺则必须对注意：用主尺可以直接测量两点间高差；用副尺则必须对直接读数计算的高差加（或减）直接读数计算的高差加（或减）100mm100mm，才能得到正确高差。，才能得到正确高差。什么情况下加什么情况下加100mm100mm，什么情况下减，什么情况下减100mm100mm？15郑州大学土木工程学院 宋建学 、尺垫(foot pin)由由生生铁铁铸铸成成，下下面面有有三三个个脚脚尖尖，能能稳稳定定地地立立于于地地上上或或踏踏入入土土中中，上上部部中中央央有有一一凸凸起起的的半半球球体体，供供立立尺尺之之用用。尺尺垫垫只只限限于于用用在在转转点点上上，以以防防水水准准尺尺下沉。下沉。16郑州大学土木工程学院 宋建学2.3 水准仪的使用水准仪的使用按以下五个步骤进行：水准仪的使用按以下五个步骤进行：安置仪器安置仪器 粗平粗平 瞄准瞄准 精平精平 读数读数 粗平仪器粗平仪器 17郑州大学土木工程学院 宋建学、安置仪器在测站安置三脚架，使其高度适中，架头大致水平。调整水准仪三个脚螺旋大致等高，用连接螺旋将其安装在架头上。、粗平调节圆水准器气泡居中，从而视准轴粗略水平。调整步骤如图2.3-1所示，在整平过程中，气泡的移运方向与左手大拇指运动方向一致。、瞄准首先进行目镜对光，使十字丝清晰（因人而异）；然后进行物镜对光，使水准尺清晰，并消除视差。18郑州大学土木工程学院 宋建学、精平、精平调整调整微倾螺旋微倾螺旋，使符合水准器的气泡两个半边影像符合，使符合水准器的气泡两个半边影像符合，以使视准轴精密水平。以使视准轴精密水平。左侧影像移动方向与右手大拇指转左侧影像移动方向与右手大拇指转动的方向相同。动的方向相同。水准管未调平时水准管未调平时 水准管调平时水准管调平时19郑州大学土木工程学院 宋建学、读数、读数在视准轴精密水平时，用在视准轴精密水平时，用中丝中丝在水准尺上读数。在水准尺上读数。读数后，应立即查看符合水准器的气泡两个半边读数后，应立即查看符合水准器的气泡两个半边影像是否仍然符合，否则，应重新使气泡符合后影像是否仍然符合，否则，应重新使气泡符合后再读数。再读数。读数时，先估读毫米数，然后报出全部读数。如读数时，先估读毫米数，然后报出全部读数。如读数为读数为1.234米，习惯上只念米，习惯上只念“1234”四位数而四位数而不读小数点，即以毫米为单位。不读小数点，即以毫米为单位。20郑州大学土木工程学院 宋建学读数读数=?读数读数=?21郑州大学土木工程学院 宋建学读数读数读数读数22郑州大学土木工程学院 宋建学读数读数=?读数读数=?23郑州大学土木工程学院 宋建学 2.4水准测量外业、水准点、水准点 用用用用水水水水准准准准测测测测量量量量方方方方法法法法测测测测定定定定的的的的、高高高高程程程程达达达达到到到到一一一一定定定定精精精精度度度度的的的的高高高高程程程程控控控控制制制制点点点点称称称称为为为为水水水水准准准准点点点点（benchmarkbenchmark）,简简简简记记记记为为为为BMBM。埋埋埋埋设设设设水水水水准准准准点点点点后后后后，应应应应绘绘绘绘制制制制水水水水准准准准点点点点与与与与附附附附近近近近固固固固定定定定物物物物的的的的关关关关系系系系图图图图，在在在在图图图图上上上上还还还还要要要要注注注注明明明明水水水水准准准准点点点点的的的的编编编编号号号号和和和和高高高高程程程程，称称称称为为为为点点点点之之之之记记记记，以以以以便便便便于于于于日后寻找水准点位置之用。日后寻找水准点位置之用。日后寻找水准点位置之用。日后寻找水准点位置之用。24郑州大学土木工程学院 宋建学 、水准测量的实施 当当欲欲测测的的高高程程点点距距水水准准点点较较远远或或高高差差很很大大时时，就就需需要要多多次次安安置置仪仪器器以以测测出出两两点点的的高高差差。此此时时设设置置转转点点（Turning Point 简简记记为为TP）,连连续续观观测测，将将数数据据记记录录在在水水准准测测量量手手簿簿中中，并并应应注注意意前前、后后视视水水准准尺应交替移动尺应交替移动（测量中称为（测量中称为“倒尺倒尺”）。）。水准测量的程序水准测量的程序水准测量的程序水准测量的程序：第一测站施测第一测站施测 架设设备架设设备转站转站25郑州大学土木工程学院 宋建学（1）、架设设备 将水准尺立于已知高程的水准点上作为后视，水将水准尺立于已知高程的水准点上作为后视，水准仪安置于水准路线附近的适当位置，在施测路线的前准仪安置于水准路线附近的适当位置，在施测路线的前进方向上，进方向上，在与后视距大致相等在与后视距大致相等的地方放置尺垫作为转的地方放置尺垫作为转点点TP，在尺垫上竖立水准尺作为前视。，在尺垫上竖立水准尺作为前视。26郑州大学土木工程学院 宋建学 （2）第一测站施测 测测量量员员将将水水准准仪仪粗粗平平后后，瞄瞄准准后后视视尺尺，用用微微倾倾螺螺旋旋使使管管水水准准器器气气泡泡居居中中。用用中中丝丝读读取后视读数取后视读数a1，估读至，估读至mm。转转动动望望远远镜镜瞄瞄准准前前视视尺尺，精精平平后后读读取取中中丝丝读读数数b1，并并由由记记录录员员立立即即计计算算本本次次高高差差h1=a1b1。此为第一测站的全部工作。此为第一测站的全部工作。27郑州大学土木工程学院 宋建学（3）转站转站 第一测站施测结束后，记录员招呼后尺手沿水准路第一测站施测结束后，记录员招呼后尺手沿水准路线向前转移，在适当位置设置下一个转点。然后，将水线向前转移，在适当位置设置下一个转点。然后，将水准仪迁至第二测站位置。准仪迁至第二测站位置。此时，第一测站的前视点成为第二测站的后视点，此时，第一测站的前视点成为第二测站的后视点，重复第一测站上的工作，可以完成第二测站的测量，得重复第一测站上的工作，可以完成第二测站的测量，得到本站高差到本站高差h2=a2b2，此步施测程序称为转站。，此步施测程序称为转站。重复转站工作，直至完成全部水准路线的观测为止，重复转站工作，直至完成全部水准路线的观测为止，并得到各测站高差并得到各测站高差h3、h4 hn，则终点高程为：则终点高程为：28郑州大学土木工程学院 宋建学水准测量结果检校测量工作的基本原则之是测量工作的基本原则之是“本步不作检核不作下一步测量本步不作检核不作下一步测量”，以保证观测精度。，以保证观测精度。测量结果检核有三种常用方法：测量结果检核有三种常用方法：（1）测站检核测站检核为了避免离开测量现场后发现有不可弥补的错误，在每一个为了避免离开测量现场后发现有不可弥补的错误，在每一个测站都必须进行测站检核。具体方法有变仪高法和双面尺法测站都必须进行测站检核。具体方法有变仪高法和双面尺法两种。两种。（a）变仪高法：在同一测站位置上，采用两种不同的仪器）变仪高法：在同一测站位置上，采用两种不同的仪器视线高度视线高度测量高差。两次仪高通常相差测量高差。两次仪高通常相差10cm以上。以上。当两次结果符合一定的误差限值时（四等水准测量，两次高当两次结果符合一定的误差限值时（四等水准测量，两次高差之差的绝对值不超过差之差的绝对值不超过5mm），取平均值作为最终结果。），取平均值作为最终结果。29郑州大学土木工程学院 宋建学 （b b）、双双双双面面面面尺尺尺尺法法法法：采采采采用用用用双双双双面面面面尺尺尺尺，分分分分别别别别以以以以黑黑黑黑面面面面和和和和红红红红面面面面进进进进行行行行测测测测量量量量。黑黑黑黑面面面面为为为为主主主主尺尺尺尺，起起起起点点点点均均均均为为为为零零零零，后后后后视视视视与与与与前前前前视视视视之之之之差差差差即即即即为为为为高高高高差。红面尺起点不一致（分别为差。红面尺起点不一致（分别为差。红面尺起点不一致（分别为差。红面尺起点不一致（分别为4.787m4.787m和和和和4.687m4.687m）。）。）。）。当当当当前前前前尺尺尺尺起起起起点点点点读读读读数数数数大大大大时时时时，计计计计算算算算结结结结果果果果加加加加上上上上100mm100mm100mm100mm为为为为实实实实际际际际高高高高差差差差；当前尺起点读数小时，计算结果减去当前尺起点读数小时，计算结果减去当前尺起点读数小时，计算结果减去当前尺起点读数小时，计算结果减去100mm100mm100mm100mm为实际高差。为实际高差。为实际高差。为实际高差。当当当当两两两两次次次次结结结结果果果果误误误误差差差差小小小小于于于于一一一一定定定定限限限限值值值值时时时时(如如如如四四四四等等等等测测测测量量量量中中中中为为为为5mm)5mm)，取平均值作为最终结果。，取平均值作为最终结果。，取平均值作为最终结果。，取平均值作为最终结果。起止点高差等于各段高差的代数和，且等于测量起止点高差等于各段高差的代数和，且等于测量起止点高差等于各段高差的代数和，且等于测量起止点高差等于各段高差的代数和，且等于测量行程中行程中行程中行程中后视后视后视后视总和总和总和总和减去减去减去减去前视总和前视总和前视总和前视总和。计算检核中只能检核计算过程中的错误，不能发现观计算检核中只能检核计算过程中的错误，不能发现观计算检核中只能检核计算过程中的错误，不能发现观计算检核中只能检核计算过程中的错误，不能发现观测和记录时发生的错误。测和记录时发生的错误。测和记录时发生的错误。测和记录时发生的错误。（2 2）计算检核计算检核计算检核计算检核30郑州大学土木工程学院 宋建学水准测量手簿（变仪高法）水准测量手簿（变仪高法）31郑州大学土木工程学院 宋建学 （3）成果检核成果检核 测站检核只能检核一个测站上误差不超限，不能保证全测站检核只能检核一个测站上误差不超限，不能保证全部测程上误差不会积累。测站误差有积累的可能，还必须部测程上误差不会积累。测站误差有积累的可能，还必须对整个水准路线进行成果检核，以保证测量资料满足使用对整个水准路线进行成果检核，以保证测量资料满足使用要求。要求。成果检核有以下方法成果检核有以下方法:（a a）、闭合水准路线）、闭合水准路线）、闭合水准路线）、闭合水准路线(closed leveling routeclosed leveling route)BM1起止于同一已知水准点的封闭水准路线，称为起止于同一已知水准点的封闭水准路线，称为起止于同一已知水准点的封闭水准路线，称为起止于同一已知水准点的封闭水准路线，称为闭闭闭闭合水准路线合水准路线合水准路线合水准路线。32郑州大学土木工程学院 宋建学整整整整个个个个测测测测程程程程从从从从起起起起点点点点回回回回到到到到终终终终点点点点，高高高高差差差差之之之之和和和和必必必必等等等等于于于于零零零零，即即即即 h h理理理理=0 0。由由由由于于于于存存存存在在在在测测测测量量量量误误误误差差差差，一一一一般般般般情情情情况况况况下下下下高高高高差差差差之之之之和和和和 h h测测测测不不不不等等等等于零，则称为高差闭合差（简称闭合差于零，则称为高差闭合差（简称闭合差于零，则称为高差闭合差（简称闭合差于零，则称为高差闭合差（简称闭合差），记为），记为），记为），记为 f fh h。f fh h=h h测测测测 如如如如闭闭闭闭合合合合差差差差f fh h小小小小于于于于某某某某一一一一限限限限值值值值时时时时（由由由由对对对对应应应应等等等等级级级级的的的的精精精精度度度度指指指指标标标标控控控控制制制制），即即即即为为为为合合合合格格格格。但但但但需需需需要要要要采采采采用用用用相相相相应应应应方方方方法法法法进进进进行行行行闭闭闭闭合差调整，最后得到各水准点的高程。合差调整，最后得到各水准点的高程。合差调整，最后得到各水准点的高程。合差调整，最后得到各水准点的高程。33郑州大学土木工程学院 宋建学（b）、附合水准路线附合水准路线(connecting leveling route)起起起起止止止止于于于于两两两两个个个个已已已已知知知知水水水水准准准准点点点点间间间间的的的的水水水水准准准准路路路路线线线线，称称称称为为为为附附附附合合合合水水水水准准准准路路路路线线线线。各各各各段段段段高高高高差差差差之之之之和和和和应应应应等等等等于于于于终终终终点点点点高高高高程程程程减减减减去起点高程，即去起点高程，即去起点高程，即去起点高程，即 h h理理理理=HH终终终终-HH始始始始。如如如如果果果果 h h测测测测与与与与 h h理理理理不不不不相相相相等等等等，两两两两者者者者之之之之差差差差即即即即为为为为高高高高程程程程闭合差闭合差闭合差闭合差 f fh hf fh h=h h测测测测-（HH终终终终-HH始始始始）BM2BM3 附合水准路线附合水准路线附合水准路线附合水准路线34郑州大学土木工程学院 宋建学（c）支水准路线）支水准路线(spur leveling routespur leveling route)从从从从一一一一已已已已知知知知水水水水准准准准点点点点出出出出发发发发，终终终终点点点点不不不不附附附附合合合合也也也也不不不不闭闭闭闭合合合合于于于于另另另另一一一一已已已已知知知知水水水水准点的水准路线，称为支水准路线。准点的水准路线，称为支水准路线。准点的水准路线，称为支水准路线。准点的水准路线，称为支水准路线。支水准路线无检核条件，应进行往返观测，以资检核。支水准路线无检核条件，应进行往返观测，以资检核。支水准路线无检核条件，应进行往返观测，以资检核。支水准路线无检核条件，应进行往返观测，以资检核。f fh h=h h往往往往+h h返返返返 当当当当闭闭闭闭合合合合差差差差小小小小于于于于某某某某一一一一限限限限值值值值时时时时，即即即即为为为为合合合合格格格格，但但但但需需需需要进行闭合差调整，最后得到各点的高程。要进行闭合差调整，最后得到各点的高程。要进行闭合差调整，最后得到各点的高程。要进行闭合差调整，最后得到各点的高程。BM235郑州大学土木工程学院 宋建学 2.5水准测量的内业 整整理理野野外外测测量量结结果果，计计算算高高差差闭闭合合差差，若若闭闭合合差差在在容容许许值值范范围围内内，则则调调整整闭闭合合差差，最最后后计计算算各各点点高高程程，此此项项工工作称为水准测量的内业。作称为水准测量的内业。四等水准测量闭合差容许值四等水准测量闭合差容许值四等水准测量闭合差容许值四等水准测量闭合差容许值等外水准（图根）闭合差限值等外水准（图根）闭合差限值等外水准（图根）闭合差限值等外水准（图根）闭合差限值 L_ L_水准路线长度，以公里为单位水准路线长度，以公里为单位水准路线长度，以公里为单位水准路线长度，以公里为单位n_n_水准路线测站数。水准路线测站数。水准路线测站数。水准路线测站数。36郑州大学土木工程学院 宋建学 附合水准路线的计算 例题【例题【2.5.1】：如图所示，进行等外水准测量。】：如图所示，进行等外水准测量。已已知知A、B两两点点高高程程HA=90.000m、HB=91.754m,各测段高差与测站数如下：各测段高差与测站数如下：hA1=+0.624m,8站站;h12=+0.763m、9站站；h23=0.505m,7站；站；h3B=+0.831m、10站。站。求求1、2、3点高程。点高程。37郑州大学土木工程学院 宋建学（1）、将已知数据填入计算表格（2）、计算高差闭合差）、计算高差闭合差 f fh h=h h测测测测-（HH终终终终-HH始始始始）=（0.6240.6240.7630.7630.5050.5050.8310.831）(91.754(91.75490.000)90.000)=1.7131.7131.7541.754=0.0410.041（mm）=-=-4141（mmmm）（3）、计算容许闭合差）、计算容许闭合差38郑州大学土木工程学院 宋建学（4）、闭合差的调整 在同一条水准路线中，假定各测站产生误差在同一条水准路线中，假定各测站产生误差的机会是相等的，则各测段产生误差的机会与其的机会是相等的，则各测段产生误差的机会与其对应的距离或测站数成正比。对应的距离或测站数成正比。闭合差的调整原则：将闭合差反号，按上述假闭合差的调整原则：将闭合差反号，按上述假闭合差的调整原则：将闭合差反号，按上述假闭合差的调整原则：将闭合差反号，按上述假定分配到各测段或测站上。则各测段改正数定分配到各测段或测站上。则各测段改正数定分配到各测段或测站上。则各测段改正数定分配到各测段或测站上。则各测段改正数V Vi i为：为：为：为：式中：式中：ni,Li第第i 段的测站数和距离；段的测站数和距离；ni,Li线路总测站数和总长。线路总测站数和总长。39郑州大学土木工程学院 宋建学各各测测段段改改正正数数Vi与与高高差差测测量量值值hi相相加加，即即得得各各测测 段改正后高差段改正后高差hi改改。注意：由于注意：由于DS3DS3级水准仪只有估读到级水准仪只有估读到mmmm位，所以位，所以其测量结果只保留到其测量结果只保留到mmmm位。在误差分配过程中可位。在误差分配过程中可能会出现能会出现0.1mm0.1mm位上的小数，此时可以按四舍五位上的小数，此时可以按四舍五入的方法保留至整数，但要保证调整后的高差没入的方法保留至整数，但要保证调整后的高差没有闭合差。有闭合差。40郑州大学土木工程学院 宋建学 每一站的改正数为每一站的改正数为 测段的改正数分别为测段的改正数分别为V1=1.28=9.6=+10 mm V2=1.29=10.8=+11 mmV3=1.27=8.4=+8 mmV4=1.210=12=+12 mm Vi=+41 mm=fh=41 mm 说明计算无误。将各测段实测高差加上相应的改正数，说明计算无误。将各测段实测高差加上相应的改正数，说明计算无误。将各测段实测高差加上相应的改正数，说明计算无误。将各测段实测高差加上相应的改正数，便得到改正后的高差。改正后的高差总和应与便得到改正后的高差。改正后的高差总和应与便得到改正后的高差。改正后的高差总和应与便得到改正后的高差。改正后的高差总和应与A A、B B两点两点两点两点高差相等。高差相等。高差相等。高差相等。41郑州大学土木工程学院 宋建学（5 5）、计算待定点高程）、计算待定点高程）、计算待定点高程）、计算待定点高程 42郑州大学土木工程学院 宋建学 、闭合水准路线的计算 其闭合差为其闭合差为fh=h测测，如在容许范围内，则计，如在容许范围内，则计算步骤同附合水准路线算步骤同附合水准路线。、支水准路线的计算、支水准路线的计算 支水准路线高差闭合差：支水准路线高差闭合差：支水准路线高差闭合差：支水准路线高差闭合差：f fh h=h h往往往往+h h返返返返 容容容容许许许许闭闭闭闭合合合合差差差差计计计计算算算算公公公公式式式式同同同同前前前前，n n应应应应为为为为往往往往测测测测与与与与返返返返测测站数的平均值，测测站数的平均值，测测站数的平均值，测测站数的平均值，L L为往、返距离平均值。为往、返距离平均值。为往、返距离平均值。为往、返距离平均值。调整后高差调整后高差调整后高差调整后高差 符号与往返高差符号相同。符号与往返高差符号相同。43郑州大学土木工程学院 宋建学 2.6 精密水准测量 采采用用高高精精度度的的仪仪器器、工工具具和和测测量量方方法法所所进进行行的的每每千千米米高高差差全全中中误误差差小小于于2mm的的水水准准测测量量，称称为精密水准测量。为精密水准测量。精精密密水水准准测测量量主主要要用用于于国国家家一一、二二级级水水准准测测量量和和高高精精度度的的工工程程测测量量中中，例例如如建建筑筑物物沉沉降降观观测测，大型精密设备安装等测量工作。大型精密设备安装等测量工作。44郑州大学土木工程学院 宋建学 、光学精密水准仪DS05、DS1DS1DS1级光学水准仪级光学水准仪 45郑州大学土木工程学院 宋建学46郑州大学土木工程学院 宋建学47郑州大学土木工程学院 宋建学（1）、水准管分划值较小，一般为）、水准管分划值较小，一般为10/2 mm。（2）、）、望远镜放大率较大，一般不小于望远镜放大率较大，一般不小于40倍；望远镜的倍；望远镜的亮度好，仪器结构稳定，受温度的变化影响小等。亮度好，仪器结构稳定，受温度的变化影响小等。（3）、为了提高读数精度，精密水准仪上设有光学测微）、为了提高读数精度，精密水准仪上设有光学测微器，最小读数可达器，最小读数可达0.05mm。（4）、）、密水准仪配有精密水准尺，即密水准仪配有精密水准尺，即因瓦合金尺因瓦合金尺（invar staff）。）。这种水准尺一般都是在木质尺身的槽内，引张一这种水准尺一般都是在木质尺身的槽内，引张一根因瓦合金带。在因瓦带上标有刻划，数字注在木尺上，根因瓦合金带。在因瓦带上标有刻划，数字注在木尺上，精密水准尺的分划值有精密水准尺的分划值有1cm和和0.5cm两种，与之相适应，两种，与之相适应，精密水准仪的精密水准仪的测微尺范围测微尺范围也有也有1cm和和0.5cm两种。两种。精密水准仪的构造与精密水准仪的构造与精密水准仪的构造与精密水准仪的构造与DS3DS3DS3DS3水准仪基本相同，也是由望远水准仪基本相同，也是由望远水准仪基本相同，也是由望远水准仪基本相同，也是由望远镜、水准器和基座三部分组成。其不同之点是：镜、水准器和基座三部分组成。其不同之点是：镜、水准器和基座三部分组成。其不同之点是：镜、水准器和基座三部分组成。其不同之点是：48郑州大学土木工程学院 宋建学 光学测微器分划尺有光学测微器分划尺有100个分格，与水准尺上的分划个分格，与水准尺上的分划值相对应。值相对应。因瓦合金水准尺上的分划值为因瓦合金水准尺上的分划值为10mm或或5mm，则测微，则测微尺能直接读到尺能直接读到0.1mm或或0.05mm。右右右右图图图图所所所所示示示示为为为为因因因因瓦瓦瓦瓦精精精精密密密密水水水水准准准准尺尺尺尺的的的的一一一一种种种种，其其其其分分分分划划划划值值值值为为为为1cm1cm。水水水水准准准准尺尺尺尺全全全全长长长长3.2m3.2m，因因因因瓦瓦瓦瓦合合合合金金金金带带带带上上上上有有有有两两两两排排排排分分分分划划划划，右右右右边边边边一一一一排排排排的的的的注注注注记记记记数数数数字字字字自自自自0cm0cm至至至至300cm300cm，称称称称为为为为基基基基本本本本分分分分划划划划；左左左左边边边边一一一一排排排排注注注注记记记记数数数数字字字字自自自自300cm300cm至至至至600cm600cm，称称称称为为为为辅辅辅辅助助助助分分分分划划划划。基基基基本本本本分分分分划划划划和和和和辅辅辅辅助助助助分分分分划划划划有有有有常常常常数数数数差差差差K=3.01550mK=3.01550m，称称称称为为为为基基基基辅辅辅辅差差差差，其其其其作作作作用用用用类类类类似似似似于于于于双双双双面面面面尺，可以进行水准测量的测站校核。尺，可以进行水准测量的测站校核。尺，可以进行水准测量的测站校核。尺，可以进行水准测量的测站校核。49郑州大学土木工程学院 宋建学50郑州大学土木工程学院 宋建学精精密密水水准准仪仪的的操操作作方方法法与与一一般般水水准准仪仪基基本本相相同同，也也需需要要在在仪仪器器精精确确整整平平后后读读数数（用用微微倾倾螺螺旋旋使使目目镜镜视视场场左左面面的的符符合合水水准准气气泡泡半半像像吻吻合合），但但读读数数方方法法有有所所同同。当当光光学学测测微微器器测测出出不不足足一一个个分分格格的的数数值值时时，即即十十字字丝丝横横丝丝往往往往不不会会恰恰好好对对准准水水准准尺尺上上某某一一整整分分划划线线，这这时时就就要要转转动动测测微微轮轮使使视视线线上上、下下平平行行移移动动（实实际际视视线线高高度度并并未未变变化化，仅仅光光路路改改变变而而已已），使使十十字字丝丝的的楔楔形形丝丝正正好好夹夹住住个个整整分分划划线线，读读取取整整cm数数。mm及以下位数由测微尺读出。及以下位数由测微尺读出。如如如如图图图图所所所所示示示示为为为为N3N3水水水水准准准准仪仪仪仪的的的的视视视视场场场场图图图图，楔楔楔楔形形形形丝丝丝丝夹夹夹夹住住住住的的的的读读读读数数数数为为为为1.48m1.48m，测测测测微微微微尺尺尺尺的的的的读读读读数数数数为为为为6.50mm6.50mm，所所所所 以以以以 全全全全 读读读读 数数数数 为为为为：1.48650m1.48650m。51郑州大学土木工程学院 宋建学 、电子水准仪 徕徕卡卡（Lecia,Switzerland）公公司司在在20世世纪纪90年年代代首首次次推推出出了了利利用用影影像像处处理理技技术术自自动动读读取取高高差差和和距距离离，并并自自动动进进行行数数据据记记录录的的全全数数字字化化电电子子水水准准仪仪，现现已已发发展展成成为为NA2000、NA2002、NA3000、NA3003四个型号。四个型号。52郑州大学土木工程学院 宋建学DNA03电子水准仪电子水准仪53郑州大学土木工程学院 宋建学（1 1）、电子水准仪测量原理）、电子水准仪测量原理）、电子水准仪测量原理）、电子水准仪测量原理 电电电电子子子子水水水水准准准准仪仪仪仪使使使使用用用用的的的的标标标标尺尺尺尺与与与与传传传传统统统统的的的的标标标标尺尺尺尺不不不不同同同同。它它它它采采采采用用用用条条条条形形形形码码码码尺尺尺尺，条条条条形形形形码码码码印印印印制制制制在在在在铟铟铟铟瓦瓦瓦瓦合合合合金金金金条条条条或或或或玻玻玻玻璃璃璃璃钢钢钢钢的的的的尺尺尺尺身身身身上上上上。观观观观测测测测时时时时，标标标标尺尺尺尺上上上上的的的的条条条条形形形形码码码码由由由由望望望望远远远远镜镜镜镜接接接接收收收收后后后后，探探探探测测测测器器器器将将将将采采采采集集集集到到到到的的的的标标标标尺尺尺尺编编编编码码码码光光光光信信信信号号号号转转转转换换换换成成成成电电电电信信信信号号号号，并并并并与与与与仪仪仪仪器器器器内内内内部部部部储储储储存存存存的的的的标标标标尺尺尺尺编编编编码码码码信信信信号号号号进行比较。进行比较。进行比较。进行比较。在在在在仪仪仪仪器器器器中中中中安安安安置置置置一一一一传传传传感感感感器器器器，由由由由传传传传感感感感器器器器通通通通过过过过调调调调焦焦焦焦使使使使标标标标尺尺尺尺成成成成像像像像清清清清晰晰晰晰。这这这这一一一一过过过过程程程程采采采采集集集集到到到到调调调调焦焦焦焦镜镜镜镜的的的的移移移移动动动动量量量量，对对对对编编编编码码码码电电电电信信信信号号号号进进进进行行行行缩缩缩缩放放放放，使使使使其其其其接接接接近近近近仪仪仪仪器器器器内内内内部部部部储储储储存存存存的的的的信信信信号号号号，因因因因此此此此可可可可以以以以在在在在较较较较短短短短的的的的时时时时间内确定读数。间内确定读数。间内确定读数。间内确定读数。54郑州大学土木工程学院 宋建学（2）、电子水准仪的特点（a）、无无疲疲劳劳观观测测及及操操作作，只只要要照照准准标标尺尺，调调焦焦后后按按动动测量键即可完成标尺读数和视距测量。测量键即可完成标尺读数和视距测量。（b）、采采用用REC模模块块自自动动记记录录和和存存储储数数据据或或直直接接连连接接电电脑操作。脑操作。（c）、）、自动计算高差。自动计算高差。（d）、快快速速量量测测并并提提取取成成果果，可可见见测测尺尺范范围围30cm即即可可测测量。量。（e）、含含用用户户测测量量程程序序、视视准准差差检检测测改改正正程程序序及及水水准准网网平差程序。平差程序。（f）、全全自自动动高高精精度度以以电电子子方方式式量量测测条条形形码码标标尺尺，能能保保证最佳精度。证最佳精度。55郑州大学土木工程学院 宋建学（3）、电子水准仪主要性能指标p 精度（精度（1km往返误差）往返误差）NA2002 1.5mm,0.9mm（用铟钢尺）用铟钢尺）NA3003 1.2mm,0.4mm（用铟钢尺）用铟钢尺）p 测量范围测量范围 电子测量电子测量1.8m100m 光学测量光学测量0.6mp 测距精度测距精度 1mm5mmp 测量时间测量时间 4sp 水准测量方式水准测量方式 NA2002 后前（后前（B-F）NA3003 后前前后（后前前后（B-F-F-B）56郑州大学土木工程学院 宋建学水准网测量：二至四等水准（NA2002）一至二等水准（NA3003）uA地形测量：碎部及区域测量、等高线、控制点测定。地形测量：碎部及区域测量、等高线、控制点测定。uB公路、铁路、建筑：区域和碎部水准、横断面、高程公路、铁路、建筑：区域和碎部水准、横断面、高程控制、坡度控制、确定路面磨损、后续监测。控制、坡度控制、确定路面磨损、后续监测。uC管道、河道建设：管道定位、坡度控制、确定落差。管道、河道建设：管道定位、坡度控制、确定落差。uD变形测量：沉降测量、检查负载的精密量测。变形测量：沉降测量、检查负载的精密量测。uE工业测量：机器、底座表面、地基、轴颈轴承、转台工业测