第二章水准仪及其应用

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1、图2-1水准测量原理示惹图干次水准仪，分别测得高差为:h、=©-/?]—ci2—第二章水准仪及其应用确定地面点的高程，是测绘的基本工作之一。测绘工作中，高程测量的常规方法有水准测量和三角高程测量。水准测量是目前精密测定地面点高程的主要方法，水准仪是进行水准测量的主要仪器。下面介绍水准测量的基本原理、QS3型微倾式水准仪的用法、普通水准测量以及国家四等水准测量的施测方法。§2-1水准测量的原理和基本方法水准测量，是利用水准仪和水准标尺，根据水准仪能够确定一条水平视线的原理，测定两点间的高差，再由一点高程(己知

2、)推算另一点高程的测量方法。水准测量中，根据观测方法及记录计算方法的不同，可分为高差法和视线高法两种。一、高差法水准测量原理1、一测站水准测量原理如图2-1所示，由于水准仪能够唯一的确定一条水平视线，则水准仪的水平视线在后、前两根标尺上的读数分别为a、b,则A、B两点间高差为：hab=a_b(2-1)若已知A点高程，求B点高程的计算公式为：Hb=H人+hAB(2-2)2、连续多测站水准测量原理如图2-2所示，当A、B两点之间的距离较远时，或高差较大时，在这两点Z间需连续安置若^AH=力1+力2++心=W=⑷

3、一[切(这里的[],意为总和，相当于数学中的工)(2-3)则根据已知点A的高程求未知点B的高程的计算公式为：心二兀+丿加二兀+⑷(2-4)上式中：a一后视读数(after)b—前视读数(before)3、转点(turningpoint)与测站(observationstation)的概念进行水准测量时，由已知高程点(一般叫做已知水准点)和待测高程点(一般叫做未知水准点)所组成的观测路线，叫做水准路线。已知水准点和未知水准点通常都在地血埋设了固定标志，因此,也将其叫做固定点。在固定点上立水准标尺时，不应安放尺

4、垫。一般地说，相邻两个固定点之间距离较远，不能够通过安置一次水准仪直接测得这两固定点之间的高差，往往需要连续安置若干次水准仪测得。这样，在水准路线上势必需要选择过度的立尺点立水准标尺。将水准路线上过度的立尺点，叫做转点。转点的作用是传递高程。在转点上立水准标尺吋，应安放尺垫。仪器安置的位置叫测站。这个概念对于后面介绍的经纬仪及其角度测量也适用。二、视线高法水准测量原理1、视线高的概念水准仪所确定的水平视线到起算水准面(例如大地水准面)的铅垂距离，叫做视线高程，简称为视线高。如图2-1所示，视线高等于后视点高

5、程加上后尺中丝读数，其公式为：HI=HA+a(2_5)2、观测方法与高差法相同。注意，该方法只能使用单面尺。记录计算其记录格式与高差法不同，具体格式见表2-1。前视点(含间视点)的高程等于视线高减去前视点(或间视点)标尺中丝读数，其公式为：Hb=H,-b(2-6)视线當法普通水准测量记录表2-1点号后视视线高间视前视高程HNb+aH科&TP、Ci2HtP+a2bHtp=H曲+d]tp2111111九2Htp2=H+ciq一TP3111111tp4TP,111检核M=[b]=[h]=[a]-[b]=h

6、=计算wh=IA则1-〃理=W允二±104nmm-注：HN6已知点“6的高程。HTPi转点TPj的高程。三、地球曲率的影响在图2-1中，将大地水准面看做平面，因而可用式（2-1）计算高差。但实际上大地水准面接近于球面，一个测站上的水准测量应如图2-1#所示，图屮用圆弧表示过A点的大地水准面。因0角很小（AB相距200m时，8=6’），故在A、B两点竖立的水准尺接近于平行，实际此时高差力为hAB=a-b-hAR式中hA8称为地球曲率的影响。从过A点的水准面与测站垂线的交点处做切线，由图2-1#可见，按式（

7、1-12）知则△饥诂（S；-S；）或（2-7）式（2-7）为地球曲率对一个测站的影响。若S°=Sb，则△心〃=0,说明当后、前视距的距离相等时，地球曲率对一个测站的高差没有影响。对一条水准线路而言，如图2-2的情形，则A%=三｛£（S后_$前）（S后+S前）｝设每测站的s后+S前相等，将有%"~2/?（'后+'前W后一"前）（2-8）它和式（2-7）不同之处是，用后、前视距离之差的总和替换没站的后、前视距离只差。实际工作均将工（S后-S前）加以限制，以使不致过大。由于（S后-S前）表示每一测站的后视距离减去

8、前视距离，它可正可负，只要作业屮随时注意它的积累，将三（S后-S前）限制在某一范围内并不十分困难。例如当S后+S前平均为200m,E（S肩-S前）51（加时,A/z^<0.16mm,以普通水准测量对成果的精度要求而言，这样的误差可忽略不计。§2-2水准仪及水准尺一、DS3型水准仪的构造我国现行测量规范对水准仪按其精度从高到低分为如下四个等级：DS（）5、DS、DS3、DSg其中Z）So5、DS,属于精密水准仪，