工程测量常用技术和方法
主讲：瞿澄埃
九冶建设有限公司 2017年8月15日
高程控制测量概述
高程-高程控制测量的任务: 概 3种类别的高程
基准面: 基准线 类别
。
述
基准点，即水准原点:
。
高程控制测量概述
国家高程控制网
精密水准测量 概 低级， 四，4个级别。 整体到局部，由高级到 一、二、三、
工程建设中的高程控制网
… ... … ...
… ...
0.699
+ 0.583 + 0.582 + 0.581 + 0.753 … ... … ...
… ...
40
a2 a1 A
HA 已知
b1 TP1
b2 a 3
TP2
大地水准面
b3
a4
b4 B
TP3
HB 未知 高程(m) 50.000 50.583 51.336 50.618 51.491
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国产DSZ3自动安平水准仪
每公里往返测量 中误差：
± 2.5〞
补偿安平精度
± 0.5〞
补偿工作范围：
± 14〞
50
二、数字水准仪
测量原理:是用传感器代替观测者的眼睛， 从望远镜中看到水准尺上“刻划”的测量信号， 由微处理器自动计算出水准尺上的读数及仪器至 标尺间的水平距离,数据在屏上显示，并存贮。
水准器
｛
管水准器 圆水准器
管水准器用来指示视准轴是否水平，圆水准 器用来指示仪器竖轴是否竖直。
20
21
☆水准尺与尺垫☆
使 用 时 水 准 尺 安 放 在 尺 垫 的 半 球 突 出 顶 上 ·
4687 双面水准尺
塔尺
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第三节 水准仪的使用
(1)安置仪器 (2)粗略整平（粗平） (3)瞄准水准尺 目镜对光，使十字丝清晰 物镜对光，使目标清晰，并消除视差。 (4)精确整平和读数
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地面点的高程位置
高差
hAB
HA
铅垂线
8
铅垂线
我国的高程系统：水准原点 全国高程的起算点 1956年黄海高程系（72.289m） 目前我国统一采用: 1985年国家高程基准 （72.260m）
水准原 点 H0 水 大地水准 面
9
海平 面
验潮 站
埋设水准点 测绘部门在全国各地埋设并测定的高程点称 水准点，用BM（Bench Mark）表示。分永久性与临时 性 2种。
4
3 2
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消除视差
a' a a"
重新对光
｛调物镜 消除视差
28
调目镜
精确调平视线（精平）
用微倾螺旋精确调平视线
微倾螺旋
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☆ 水 准 尺 读 数 1 ☆
3 2 1
4 3 230正像3 2☆ 水准尺读数 ☆
倒像
2
3
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☆ 水 准 尺 读 数 2 ☆
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水准仪使用步骤总结
1.测站安置仪器：（测点上安置水准尺） 用中心螺旋把仪器与三脚架相连 用脚螺旋粗略整平（粗平） 2.瞄准水准尺： 目镜对光，使十字丝清晰。 物镜对光，使目标清晰，并消除视差。 3.精平： 使用微倾螺旋，使水准管气泡居中。 4.读数： 用十字丝横丝在尺上读数，从小向大读。
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第二阶段：海拔5600米以后——6点联测确保 精度, 从5600米起使用觇标、GPS、雪深雷达，综合 测量峰顶高度。
测量人员在6个观测点，用三角高程测量直接 观测登山队员竖立在珠峰顶上的觇标，
测量距离与竖直角，计算得出珠峰山体高程： 珠峰高程为 8844.43 m 1975年在海拔6120米测量珠穆朗玛峰高程： 珠峰高程为 8848.13 m
D
tan a
B
vA
H B H A hAB
a iA
A
HA
L
h AB
HB
D
大地水准面
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三角高程测量高差计算
用水平距离计算：
h = D tanα + i - v + f
用倾斜长度计算: h = L sinα + i - v + f
L2 球气差：f = 0.43 R
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2005年珠峰复测原理 第一阶段：海拔5600米之前——水准测量法
2.微倾式水准仪构造 望远镜、水准器、托板、基座共4部分。 3.水准尺与尺垫 水准测量时还需配套的工具有水准尺 和尺垫。
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望远镜 水准器
托板
基座
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☆ S3级微倾水准仪像片 ☆
微倾水准仪
自动安平水准仪
激光水准仪
水准仪 ---- 提供一条水平视线
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望远镜
由物镜、目镜、十字丝组成
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视准轴：物镜光心与十字丝交点的连线。
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73
三角高程测量技术要点
三角高程测量原理
hAB D tan A i A B f
永 久 水 准 点
临 时 水 准 点
10
第一节 水准测量原理
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后 尺
测量前进方向
水平视线
前 尺
后视读数
a
B
b
前视读数 hAB 高差
A
HA A 后视点 高程已知点
大地水准面
HB=? 高程 B 前视点 待测点
测量、计算两点之间高差的方法: ( 后视读数 - 前视读数 )
hAB = a -b
HB = HA + hAB
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测站 测点
1
2 3 4 A ZD1 ZD2 ZD3 B
水 准 尺 读 后 尺 数 前尺 (a) 1.962 (b) 1.851
1.452
… ... … ... … ...
1.268 1.381
… ... … ... … ...
0.699
平均高 差(m) + + 0.583 + 0.581 0.582 + + 0.753 … ... 0.753 … ... 0.718 + … ... 0.873
h ρ i Dd
式中：△h= h´AB- hAB正=
i
ρ″=206265″

a" A
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b正 hA
B
b" B
d
D
第八节 三角高程测量
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定 义
优缺点
经纬仪三角高程测量
光电测距三角高程测量
三角高程测量原理
hAB D tan i A vB L sin i A vB
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☆ 用圆水准器进行粗平 ☆
通过水准器零点与1、2 两脚螺旋连线的垂线
两手相对转动
左手大拇指的运动方向和气泡运动的方向一致。
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瞄准水准尺
4 3
2
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☆ 视差现象 ☆
十字丝分划板 像平面
a' a a"
视差产生的原理图
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☆ 消除视差的步骤 ☆
1、调 目镜螺旋 使十字丝清晰； 2、反复调 对光螺旋 使目标的像与十字丝 平面重 合，眼睛上下观察两者没有错动现 象为止。
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第四节 水准测量的外业
水准路线：
① 闭合路线
② 附合路线
③ 支路线
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(1)闭合水准路线
从水准点BMA出 发，沿环线逐站进行 水准测量，经过各高 程待定点，最后返回 BMA点，称为闭合水 准路线。
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(2)附合水准路线
从一水准点BM A出发，沿各待定高程点逐站 进行水准测量，最后附合到另一水准点 BM B上。
H 1= H A + h 1改 H 2= H 1 + h 2改
… … … … … …
逐点推算
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第六节 其它水准测量仪器介绍
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一、自动安平水准仪
自动安平水准仪的特点是没有管水准器和微倾 螺旋。在圆水准气泡居中的条件下，利用仪器内部 的自动安平补偿器，就能获得视线水平时的正确读 数，省略了精平过程。
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天宝Dini12 (蔡司)精密电子水准仪
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第七节 水准仪的检验与校正
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微倾式水准仪的检验
（1）水准仪结构应该满足的几何条件：
CC // LL VV // L1L1 十字丝横丝 ⊥ VV
V
长 水 准 管 轴
L1
视准轴
C L
C L
竖轴
V
L1
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圆水准器轴
1）圆水准轴平行仪器竖轴的检验 (1)目的：L ′ L′∥VV (2)检验：把仪器安置好，并用脚螺旋将气泡居中，
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(3)支水准路线
若从一水准点出发，既没有符合到另一水准点， 也没有闭合到原来的水准点，就称其为支水准路线。
往 测
P
返测
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BM-A
二、水准测量方法
通常待定点离水准点较远或高差很大，就需要 连续多次安置仪器才能测定两点高差，例如下图：
第1站 ：hA1 =a1- b1 第2站 ：h12 =a2- b2 第3站 ：h23 =a3- b3 ……………………… 第n站 ：hnB =an- bn ----------------∑h=hAB =∑a -∑b 已知HA，则 HB=HA+∑h
十字丝无误差清况
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3）水准管轴平行于视准轴的检验 (1)目的：LL∥CC (2)检验：将仪器安置在某两固定点中间。测出 它们之间的正确高 差。
D后 = D前
x a' A
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i
i