第二章 水准测量
§2-1 高程测量概述
一、高程原点
我国采用黄海平均海水面作为全国高
程系统的基准面，在青岛设立验潮站和
“青岛水准原点”,其高程为 72.2604m
这个高程基准面和水准原点称为：
“1985国家高程基准”
第2章水准测量
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青岛观象山水准原点
第2章水准测量
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二、高程测量的方法
水准测量—用水准仪进行高差测量, 是高程测量的主要方法。
潮
站
平均 海 水面
h AB
A
HA
HA
A 点 铅 垂
线
B
HB
HB
B
假大定地高 水程准起面 算 面
点
铅
垂
线
高差 - 两点间的高程之差(无论绝对高程或相对高程)
第2章水准测量
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四、水准测量的等级
分一、二、三、四等（按精度要求或控制范围）
一等水准测量:
作为国家的高程控制,建立统一的高程基准,
科学研究(地壳形变、地面沉降、精密测量）
三角高程测量 －用经纬仪、测距 仪或全站仪测定两点间的高差。
GNSS高程测量 －用GNSS接收机， 收取卫星信号，测定点的高程。
第2章水准测量
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三、 地面点的高程
高程（绝对高程、海拔）- 地面点到大地水准面的铅垂距离 假定高程（相对高程 ）- 地面点到假定水准面的铅垂距离
B点 水 准 面
A点水准面 验有正有负）如已知A点前进方向
高程为
HA
，则B点 水准尺
水准尺
的高程：
水平视线（后视） 水准仪
水平视线（前视）
HB= HA+ hAB
a Hi
A
HA
第2章水准测量
大地水准面
b B h AB HB
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水准测量原理 （消除水准面曲率影响）
hABa'b'aa a (bb b )ab(a a b b )
当 Da=Db 时， aabb hABabhab
（三）精平
旋转微倾螺旋，使水准管气泡严格居中；
（四）读数
按十字丝的中横丝在水准尺上读数。
第2章水准测量
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水准尺读数方法：
用十字丝的横丝在 水准尺上读数： 米,分米,厘米,毫米 每次读四位数,首位 米数是“0”也必须 读数和记录，例如：
0875
18 17
16 15
14 13
尺上读数 1575
表示是 0.875米，或 875毫米。
用符合棱镜系统观察，可 以避免上述缺点。判断 “气泡居中”的精度约可 提高一倍。
符合棱镜的设置 符合棱镜的观察窗口
第2章水准测量
气泡居中 气泡未居中
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三、 水准仪的使用
安置水准仪,用连接螺旋把仪器固定在三脚架上。
（一）粗平
根据圆水准器气泡，用脚螺旋粗略置平仪器；
（二）瞄准
将望远镜对准水准尺，进行目镜和物镜调焦， 使十字丝和尺像清晰；
（二）瞄准
物镜的作用：使目标成象。
目镜的作用：使十字丝和目标象放大。
十字丝固定。为了使仪器适用于不同视力的人旋转目镜可 以使其前后移动，称为 目镜调焦。
转动物镜调焦螺旋，使远近不同的目标都能成象于十字丝 平面上，称为 物镜调焦。
视差：如果目标象没有落在十字丝面上，则当观测员的眼 睛上下左右移动时，会感到目标象与十字丝之间有相对错 动。这种现象称为视差，视差影响瞄准的精度。重新进行 目镜调焦和物镜调焦，使其都十分清晰，可以 消除视差。
第2章水准测量
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S3水准仪属于微倾式水准仪
按圆水准器初步置平仪器→旋转微倾螺旋→ 管水准器气泡居中→视线水平
微倾置平系统：
微倾螺旋 管水准器 符合棱镜 水准气泡观察镜
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水准管及符合棱镜结构图
第2章水准测量
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符合棱镜系统使水准气泡 两端成象在一起便于观察。
若直接用肉眼观察则因为 玻璃有厚度，斜视时会产 生视差，并要同时观察气 泡的两端才能判断气泡是 否居中。
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§2-3 水准尺和水准仪
水准尺和尺垫
单面尺－水准尺仅一面有分划 双面尺－(黑面,红面，尺常数 4.687m 或 4.787m ） 用于三等以下水准测量。
塔尺－可伸缩，总长为3米、 5米，用于一般工程测量。
尺垫－在转点上立尺用。
第2章水准测量
一.水准测量的仪器与 工具
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尺垫 — 转点处立水准尺，用生铁铸成中间突起
的三角形基座，防止立尺沉降和高程变动
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二、水准仪
2.水准仪
水准仪等级(精度系列)：
S05 S1 S3 S10
型号下标：毫米数，表示
1公里往、返测量的高差平
均值的中误差。
水准仪构造(主要部分)：
望远镜
水准器
支架
基座
S3 水准仪外型
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S3水准仪 －
主要用于地形测量和普通工程测量
a
水平视线
b
a
通 过水 准仪
的 水准面
b
通 过 B点 水 准 面
B
通 过 A点 水 准 面
A
DA
DB
HB
h
AB
HA
大地 水 准面
水准仪至两支水准尺等距
中间法水准测量
第2章水准测量
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在山坡地段进行水准测量
第2章水准测量
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连续水准测量（连续安置水准仪的测量方法）
两点间距离较长或高差较大时，在两点间设若 干个转点，分段测量高差，取各分段高差的总和。
二等水准测量:
作为大城市的高程控制；地面沉降；
精密工程测量
三、四等水准测量:
作为小地区高程控制；普通工程测量；地形测量
第2章水准测量
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§2-2 水准测量原理
测量A、B 两点间的高差h，在A、B 上竖立水准尺，
用水准仪构成一条水平视线，该视线在两尺上取得读数
a 和 b 。则 A与 B 的高程之差：hAB = a – b（高差 h
R1
a1
h1
MB.A HA
R2
1
a2
b1
h2
TP1
R1
2
b2 a3
h3
TP2
3
R2
4
b3 a4
R1
b4 a5
R2
5
b5
h4
h5
BM.B
TP3
TP4
h AB
HB
大地水准面
hAB = h1 + h2 + …. + hn
= (a1-b1)+第(2a章水2-准测b量2)+….+(an-bn) = a - b
第2章水准测量
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（一）粗平
水准管的校 正螺丝像片
用连接螺旋把仪器固定
在三脚架上，固定两个
架腿，动第三个架腿，
使三脚架架头大致水平；
转动脚螺旋，使圆水准
器的气泡居中。
圆水准器
脚螺旋
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根据圆水准器用脚螺旋整平仪器
（左手拇指法则）
3
3
2
1
使气泡向右移动 第2章水准测量
2
1
使气泡向前移动 20
第2章水准测量
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缺口和准星
水准管的校 正螺丝像片
目镜调焦环 气泡符合观察镜
物镜调焦螺旋 水准管 水平方向微动螺旋 圆水准器
微倾螺旋
脚螺旋
第2章水准测量
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视差现象：改变眼睛与目镜的相对位置， 视差 十字丝与目标的像有相对移动
视差产生原因：望远镜内目标像与十字丝