§2－2 水准测量的仪器与工具
• 水准测量所用的仪器是水准仪，配套工具有水准尺、尺 垫等。
一. 水准仪
• 水准仪的主要功能是提供水平视线，并能照准水准尺进 行读数。
• 水准仪按精度可分为DS05 、 DS1 、 DS3 和DS10四个等 级。“D”、“S”是“大地测量”和“水准仪”汉语拼音 的第一个字母；后面的数字指仪器每公里往返观测高差 中数的中误差（mm）。
• 为了方便、准确地观察管水准器气泡居中的程度，在管水准器的 上方安装了一组符合棱镜（图a），通过符合棱镜的反射作用， 使气泡两端的影像A、B同时反映在目镜旁边的观察窗中。
• 气泡两端的影像错开（左右不齐），表示气泡不居中；影像吻合 （左右对齐）时，表示气泡居中。
• 转动微倾螺旋可使气泡两端的影像吻合。
第二章 水准测量
§2－1 水准测量原理 §2－2 水准测量的仪器与工具 §2－3 水准仪的使用 §2－4 水准测量外业 §2－5 水准测量内业
• 测定地面点高程的工作，称为高程测量。它是地面点定 位的基本内容之一。
• 高程测量方法有水准测量、三角高程测量、GPS高程测 量、气压高程测量等。工程上用得最多的是前两种。
• 水准器顶面中心处圆弧的纵向切线LL叫 水准管轴。
• 设计仪器时，LL垂直于仪器竖轴。
• 当水准气泡居中时，LL水平，从而使仪 器竖轴处于铅直位置。
• 水准器的示平灵敏度与圆弧半径有关。 半径越大，灵敏度就越高。
• 管水准器的圆弧半径大，示平灵敏度高， 置平精度高。格值τ（间距为2mm的两相邻 刻划线所对应的圆心角）小于20"。
• 两点之间的高差等于后视读数减去前视读数。高差的 符号有正有负。
• 当a>b时，高差为正，B点高于A点；反之，高差为负， B点低于A点。
• 求得高差hAB之后，B点的高程为： HB ＝HA＋ hAB
•以上为“高差法”。 •当需要由一个后视求多个前视 点高程时，宜采用“仪高法”：
Hi ＝HA＋ a HB＝Hi - b
• 为避免读数时产生印象错误，双面标尺的黑面 与红面刻划的零点相差一个常数。黑面尺的零 点为0，而红面尺的零点为4.687或4.787米。
• 一对尺子的常数不同，其中一把尺子的常数是 4.687米，另一把则为4.787米。
• 工程中常用的是DS3型水准仪，如下图所示。Байду номын сангаас
• 水准仪主要由望远镜、水准器和基座三部分组成。另外 还有水平制动、微动螺旋，微倾螺旋等。
1. 望远镜
• 望远镜用来照准水准尺并读取水准尺上的读数。
• 望远镜由物镜、目镜、调焦透镜和十字丝分划板组成，见下图。
• 物镜和目镜的位置是固定的；调焦透镜可通过转动调焦螺旋而前 后移动。
•由水准仪和前、后视标尺所构成的组合关系叫做一个测 站。习惯上常将架设仪器处称作“测站”。
• A、B两点相距较远时，中间设置转点(TP)，放置尺
垫，进行连续的水准测量。
h1=a1－b1, h2=a2－b2, h3=a3－b3，……, hn=an－bn
hAB= h1＋ h2 ＋ h3＋……＋ hn=Σ hi hAB=Σai－Σbi
• 在A、B两点上竖立水准标尺（尺上刻有标准长度的厘米分 划，由下而上注记）；在A、B两点的中间位置安置一台能 提供水平视线的仪器——水准仪。利用水准仪给出的水 平视线分别在A、B两水准尺上读出读数a和b，则A、B 两点间的高差为： hAB＝a－b
• 若水准测量是从A点开始向B点方向进行的，则称A为 “后视点”，A点上的水准尺为“后尺”，a为“后视 读数”；称B为“前视点”，B点上的水准尺为“前 尺”，b为“前视读数”。
• 十字丝分划板是物体的成像面，其上刻有两条互相垂直的细丝， 称作竖丝和横丝（或中横丝），用来照准目标和读数；竖丝上的 两条短横丝叫视距丝，用来测距离。
• 十字丝交点与物镜光心的连线叫做视准轴，又叫“水准视线”。
• 望远镜的成象原理——
• 远处目标AB发出的光线经物镜及调焦透镜折射后，在十字丝分 划板上形成一倒立的实像ab；通过目镜放大形成虚像a'b'，十字 丝分划板也同时放大。
二. 水准尺和尺垫
• 水准尺又叫水准标尺，简称标尺，面上绘有宽 度为1厘米的标准刻划间隔。工程中常用双面标 尺，可用于三、四等水准。
• 双面标尺长度一般为3米，两根为一对。每根标 尺的两面都有刻划，一面为黑白相间，称作黑 面，另一面为红白相间，称作红面。两面的刻 划均为1厘米，只在分米处注记数字。“E”字 上长 “横”的底端对应整分米位置。
（1）管水准器
• 管水准器用玻璃制成。玻璃管由6个面 组成，5个平面、1个弧面。
• 从玻璃管开口的一端装入酒精和乙醚的 混合液，经加热排去空气后将开口封闭， 待液体冷却后管内形成一个空间，这个 空间便是水准气泡。由于气泡比液体轻， 故它总是会位于水准器的最高处。
• 水准器的顶面为弧面，在其中心位置刻 有标志线。当水准器水平时，气泡位于 标志中心，称作“气泡居中”。
• 望远镜具有放大作用。放大率是指从望远镜内看物象的视角β与 用肉眼直接看同一物体的视角α之比，也等于物镜与目镜的焦距 之比。放大倍率通常为28倍以上。
2. 水准器
• 水准器用以置平仪器，使视准轴水平，或使竖轴处于铅直位置。
• 水准器有管水准器和圆水准器两种。管水准器又叫水准管或符合 水准器，示平精度比圆水准器高。
• 本章介绍精度最高的水准测量。三角高程测量将在第6 章介绍。
§2－1 水准测量原理
• 水准测量的基本原理是利用水准仪提供的水平视线在前 后两把竖直的标尺上的读数之差来测定两点间的高差， 再根据已知点高程计算待定点高程。
• 如图所示，A为已知高程点（即HA为已知），欲求B点的 高程HB ，需测量A、B两点的高差hAB 。
（2）圆水准器
• 圆水准器的圆弧半径较小，示平灵敏度 和置平精度较低，格值τ约为8′，只能用 于概略置平。
• 圆水准器顶面圆弧中心处的法线oo定义 为圆水准器的轴线，简称圆水准轴。
• 圆水准轴平行于仪器竖轴。当圆水准气 泡居中时，竖轴大致处于铅直位置。
3. 基座
• 水准仪的基座包括轴座、脚螺旋、底板和三角压板等， 其作用是支承仪器并与三脚架相连。