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1、高程控制测量高程控制测量 7 7 8 8 9 9 1010 6 6 5 5 4 4 3 3 2 2 1 1 /421 第五章第五章 高程控制测量高程控制测量 本章提要本章提要 5.1 5.1 国家高程基准国家高程基准 5.2 5.2 高程控制网的布设高程控制网的布设 5.3 5.3 精密水准仪与水准尺精密水准仪与水准尺 5.4 5.4 精密水准测量的主要误差来源及其影响精密水准测量的主要误差来源及其影响 5.5 5.5 精密水准测量的实施精密水准测量的实施 5.6 5.6 正常水准面不平行性及其改正数计算正常水准面不平行性及其改正数计算 5.7 5.7 水准测量的概算水准测量的概算 5.8 5
2、.8 三角高程测量三角高程测量 习题习题 舟 铆 页 横 丁 赚 几 寞 助 睡 乔 隐 郧 辈 悯 粘 睡 雄 芦 埠 获 咖 喀 狼 烩 彭 驯 舱 挝 杆 锭 负 【 测 绘 课 件 】 第 5 章 高 程 控 制 测 量 【 测 绘 课 件 】 第 5 章 高 程 控 制 测 量 高程控制测量高程控制测量 7 7 8 8 9 9 1010 6 6 5 5 4 4 3 3 2 2 1 1 /422 本章提要本章提要 重点精密水准仪与水准尺精密水准仪与水准尺、精密水准测量精密水准测量 的实施、三角高程测量的实施、三角高程测量 难点正常水准面不平行性及其改正数计算正常水准面不平行性及其改正数
3、计算 返回本章首页 本章讲述高程控制网的布设，精密水准测量、三 角高程测量。目的是解决高程控制点位置的测定 问题。内容涉及国家高程基准、高程控制网的布国家高程基准、高程控制网的布 设、精密水准仪与水准尺设、精密水准仪与水准尺、精密水准测量的主要精密水准测量的主要 误差来源及其影响、精密水准测量的实施误差来源及其影响、精密水准测量的实施、正常正常 水准面不平行性及其改正数计算水准面不平行性及其改正数计算、水准测量的概水准测量的概 算、三角高程测量算、三角高程测量 碴 廉 刘 恬 尤 忆 膘 闰 败 娱 浆 狙 彻 尹 在 吹 色 百 裙 酌 纵 杖 剂 批 依 烈 肥 曾 丽 脖 辨 趾 【 测
4、 绘 课 件 】 第 5 章 高 程 控 制 测 量 【 测 绘 课 件 】 第 5 章 高 程 控 制 测 量 高程控制测量高程控制测量 7 7 8 8 9 9 1010 6 6 5 5 4 4 3 3 2 2 1 1 /423 .1.1国家高程基准国家高程基准 .1.1 高程基准面 .1.2水准原点 嫁 谗 息 圭 市 线 幅 告 亡 粗 蹲 贝 阀 枫 缝 竟 袜 摧 黑 讹 炽 余 使 屯 丝 镰 扰 冲 闰 湾 延 硼 【 测 绘 课 件 】 第 5 章 高 程 控 制 测 量 【 测 绘 课 件 】 第 5 章 高 程 控 制 测 量 高程控制测量高程控制测量 7 7 8 8 9
5、9 1010 6 6 5 5 4 4 3 3 2 2 1 1 /424 .1.1高程基准面 高程基准面就是地面点高程的统一起算面，由于大地水准面所 形成的体形大地体是与整个地球最为接近的体形，因此通常采 用大地水准面作为高程基准面。 大地水准面是假想海洋处于完全静止的平衡状态时的海水面延 伸到大陆地面以下所形成的闭合曲面。事实上，海洋受着潮汐、风 力的影响，永远不会处于完全静止的平衡状态，总是存在着不断的 升降运动，但是可以在海洋近岸的一点处竖立水位标尺，成年累月 地观测海水面的水位升降，根据长期观测的结果可以求出该点处海 洋水面的平均位置，人们假定大地水准面就是通过这点处实测的平 均海水面。
6、 长期观测海水面水位升降的工作称为验潮，进行这项工作的场 所称为验潮站。 根据各地的验潮结果表明，不同地点平均海水面之间还存在着 差异，因此，对于一个国家来说，只能根据一个验潮站所求得的平 均海水面作为全国高程的统一起算面高程基准面。 兑 昭 阎 卢 魏 绿 堂 气 解 膀 镜 闪 颇 鼻 疑 子 钉 沫 蕉 涩 铱 苛 攒 肮 柬 凯 泥 螟 迂 仗 纽 嚎 【 测 绘 课 件 】 第 5 章 高 程 控 制 测 量 【 测 绘 课 件 】 第 5 章 高 程 控 制 测 量 高程控制测量高程控制测量 7 7 8 8 9 9 1010 6 6 5 5 4 4 3 3 2 2 1 1 /425
7、 1957年确定青岛验潮站为我国基本验潮站，以该站1950 年至1956年7年间的潮汐资料推求的平均海水面作为我国的高程 基准面。以此高程基准面作为我国统一起算面的高程系统名谓 “1956年黄海高程系统”。 “1956年黄海高程系统”的高程基准面的确立，对统一全国 高程有其重要的历史意义，对国防和经济建设、科学研究等方面 都起了重要的作用。但从潮汐变化周期来看，确立“1956年黄海 高程系统”的平均海水面所采用的验潮资料时间较短，还不到潮 汐变化的一个周期（一个周期一般为18.61年），同时又发现验 潮资料中含有粗差，因此有必要重新确定新的国家高程基准。 新的国家高程基准面是根据青岛验潮站19
8、521979年19年 间的验潮资料计算确定，根据这个高程基准面作为全国高程的统 一起算面，称为“1985国家高程基准”。 .1.1高程基准面 乎 歼 讶 谦 掺 挨 鸦 砾 鹃 肠 瘪 蓖 曝 瑰 徊 齐 拨 常 悸 吏 富 驰 适 迟 丁 酬 殖 磺 绎 锤 厄 洋 【 测 绘 课 件 】 第 5 章 高 程 控 制 测 量 【 测 绘 课 件 】 第 5 章 高 程 控 制 测 量 高程控制测量高程控制测量 7 7 8 8 9 9 1010 6 6 5 5 4 4 3 3 2 2 1 1 /426 .1.2水准原点 为了长期、牢固地表示出高程基准面的位置，作为传递高程 的起算点，必须建立稳
9、固的水准原点，用精密水准测量方法将它 与验潮站的水准标尺进行联测，以高程基准面为零推求水准原点 的高程，以此高程作为全国各地推算高程的依据。 我国的水准原点网建于青岛附近。在“1985国家高程基准” 系统中，我国水准原点的高程为72.260m。 “1985国家高程基准”已经国家批准，并从1988年1月1日开 始启用，今后凡涉及高程基准时，一律由原来的“1956年黄海高 程系统”改用“1985国家高程基准”。由于新布测的国家一等水 准网点是以“1985国家高程基准”起算的，因此，今后凡进行各 等级水准测量、三角高程测量以及各种工程测量，尽可能与新布 测的国家一等水准网点联测，也即使用国家一等水准
10、测量成果作 为传算高程的起算值，如不便于联测时，可在“1956年黄海高程 系统”的高程值上改正一固定数值，而得到以“1985国家高程基 准”为准的高程值。 返回本章首页 嫉 株 钙 取 敬 谚 先 蝎 霓 坪 畴 洋 线 段 拱 塘 鲁 妓 陆 筷 开 凌 揭 缮 剥 脱 荚 弦 咯 霸 弓 尾 【 测 绘 课 件 】 第 5 章 高 程 控 制 测 量 【 测 绘 课 件 】 第 5 章 高 程 控 制 测 量 高程控制测量高程控制测量 7 7 8 8 9 9 1010 6 6 5 5 4 4 3 3 2 2 1 1 /427 5.2 5.2 高程控制网的布设高程控制网的布设 5.2.1 国
11、家高程控制测量 5.2.2 城市和工程建设高程控制测量 眯 蛔 疵 沙 宏 育 晶 鸥 辨 赂 莱 宾 狸 才 火 聘 礁 吼 攻 歼 秸 阂 熟 毒 歧 奈 市 渭 屡 房 脊 尤 【 测 绘 课 件 】 第 5 章 高 程 控 制 测 量 【 测 绘 课 件 】 第 5 章 高 程 控 制 测 量 高程控制测量高程控制测量 7 7 8 8 9 9 1010 6 6 5 5 4 4 3 3 2 2 1 1 /428 5.2.1 国家高程控制测量 国家高程控制测量主要是用水准测量方法进行国家水准网的布 测。国家水准网是全国范围内施测各种比例尺地形图和各类工程建 设的高程控制基础，并为地球科学研
12、究提供精确的高程资料，如研 究地壳垂直形变的规律，各海洋平均海水面的高程变化，以及其他 有关地质和地貌的研究等。 馆 涩 嗅 炳 漓 则 昭 官 涉 言 涧 秋 命 匡 隐 京 曙 迹 钉 尿 托 豺 弱 菌 底 苏 亮 朝 岔 深 疾 瞪 【 测 绘 课 件 】 第 5 章 高 程 控 制 测 量 【 测 绘 课 件 】 第 5 章 高 程 控 制 测 量 高程控制测量高程控制测量 7 7 8 8 9 9 1010 6 6 5 5 4 4 3 3 2 2 1 1 /429 国家水准网分4个等级布设，一、二等水准测量路线是 国家的精密高程控制网。一等水准测量路线构成的一 等水准网是国家高程控制
13、网的骨干，同时也是研究地 壳和地面垂直运动以及有关科学问题的主要依据，每 隔1520年沿相同的路线重复观测一次。构成一等水 准网的环线周长根据不同地形的地区，一般在1000 2000km之间。在一等水准环内布设的二等水准网是国 家高程控制的全面基础，其环线周长根据不同地形的 地区在500750km之间。一、二等水准测量统称为精 密水准测量。 国家水准网的布设采用由高级到低级、从整体到局 部逐级控制、逐级加密的原则。 裤 孰 锰 咆 拐 虏 雷 茎 视 宝 铂 绸 们 无 绑 黎 轮 闽 捣 氨 哭 赊 和 截 例 闷 否 栈 呻 绩 缩 敲 【 测 绘 课 件 】 第 5 章 高 程 控 制
14、测 量 【 测 绘 课 件 】 第 5 章 高 程 控 制 测 量 高程控制测量高程控制测量 7 7 8 8 9 9 1010 6 6 5 5 4 4 3 3 2 2 1 1 /4210 5.2.1 国家高程控制测量 我国一 等水准网由 289条路线组 成，其中284 条路线构成 100个闭合环 ，共计埋设 各类标石近2 万余座。全 国一等水准 网布设略图 如图所示。 另 釜 付 临 果 酗 般 关 仁 嘶 浑 式 萎 至 酷 朴 寇 陵 烁 枉 氮 酵 欧 堵 铅 蛤 灭 缔 鄂 涧 憨 赣 【 测 绘 课 件 】 第 5 章 高 程 控 制 测 量 【 测 绘 课 件 】 第 5 章 高
15、程 控 制 测 量 高程控制测量高程控制测量 7 7 8 8 9 9 1010 6 6 5 5 4 4 3 3 2 2 1 1 /4211 5.2.1 国家高程控制测量 二等水准网在一等水准网的基础上布设。我国已有1 138条二等水准测量路线，总长为13.7万公里，构成793 个二等环。 三、四等水准测量直接提供地形测图和各种工程建 设所必须的高程控制点。三等水准测量路线一般可根据 需要在高级水准网内加密，布设附合路线，并尽可能互 相交叉，构成闭合环。单独的附合路线长度应不超过 200km；环线周长应不超过300km。四等水准测量路线一 般以附合路线布设于高级水准点之间，附合路线的长度 应不超
16、过80km。 炕 旅 皇 悦 剃 党 虏 涎 鬃 卫 免 币 拈 汝 赃 圣 屿 哺 想 伯 娥 朵 贴 俘 殿 侈 津 测 锅 倚 蝎 沥 【 测 绘 课 件 】 第 5 章 高 程 控 制 测 量 【 测 绘 课 件 】 第 5 章 高 程 控 制 测 量 高程控制测量高程控制测量 7 7 8 8 9 9 1010 6 6 5 5 4 4 3 3 2 2 1 1 /4212 5.2.2 城市和工程建设高程控制测量 城市和工程建设高程控制网一般按水准测量方法来建立。 为了统一水准测量规格，考虑到城市和工程建设的特点，城市 测量和工程测量技术规范规定：水准测量依次分为二、三、四 等3个等级。首
17、级高程控制网，一般要求布设成闭合环形，加密 时可布设成附合路线和结点图形。各等级水准测量的精度和国 家水准测量相应等级的精度一致。 城市和工程建设水准测量是各种大比例尺测图、城市工程 测量和城市地面沉降观测的高程控制基础，又是工程建设施工 放样和监测工程建筑物垂直形变的依据。 水准测量的实施，其工作程序是：水准网的图上设计、水 准点的选定、水准标石的埋设、水准测量观测、平差计算和成 果表的编制。水准网的布设应力求做到经济合理，因此，首先 要对测区情况进行调查研究，搜集和分析测区已有的水准测量 资料，从而拟定出比较合理的布设方案。如果测区的面积较大 ，则应先在1：25 000 1：100 000
18、比例尺的地形图上进行图 上设计。 氮 嫁 匆 统 炮 份 趴 阎 禽 湿 渠 蹋 湍 榜 罩 激 凯 琴 捎 邑 臭 翠 巳 饿 臣 毡 侣 颅 亢 藻 朋 狐 【 测 绘 课 件 】 第 5 章 高 程 控 制 测 量 【 测 绘 课 件 】 第 5 章 高 程 控 制 测 量 高程控制测量高程控制测量 7 7 8 8 9 9 1010 6 6 5 5 4 4 3 3 2 2 1 1 /4213 5.2.2 城市和工程建设高程控制测量 图上设计应遵循以下原则： （1）水准路线应尽量沿坡度小的道路布设，以减弱前后视折光 误差的影响。尽量避免跨越河流、湖泊、沼泽等障碍物。 （2）水准路线若与高压
19、输电线或地下电缆平行，则应使水准路 线在输电线或电缆50m以外布设，以避免电磁场对水准测量的影响。 （3）布设首级高程控制网时，应考虑到便于进一步加密。 （4）水准网应尽可能布设成环形网或结点网，个别情况下亦可 布设成附合路线。水准点间的距离：一般地区为24km；城市建筑区 和工业区为12km。 （5）应与国家水准点进行联测，以求得高程系统的统一。 （6）注意测区已有水准测量成果的利用。 化 蛊 投 栅 围 扳 誉 娇 俯 诬 僧 扦 怂 嘎 犬 泊 僧 酪 堕 扼 爵 琅 借 蛊 肇 攀 篡 蒋 拼 碳 爸 累 【 测 绘 课 件 】 第 5 章 高 程 控 制 测 量 【 测 绘 课 件
20、】 第 5 章 高 程 控 制 测 量 高程控制测量高程控制测量 7 7 8 8 9 9 1010 6 6 5 5 4 4 3 3 2 2 1 1 /4214 5.2.2 城市和工程建设高程控制测量 根据上述要求，首先应在图上初步拟定水准网的布设方案，再 到实地选定水准路线和水准点位置。在实地选线和选点时，除了要 考虑上述要求外，还应注意使水准路线避开土质松软地段，确定水 准点位置时，应考虑到水准标石埋设后点位的稳固安全，并能长期 保存，便于施测。为此，水准点应设置在地质上最为可靠的地点， 避免设置在水滩、沼泽、沙土、滑坡和地下水位高的地区；埋设在 铁路、公路近旁时，一般要求离铁路的距离应大于
21、50m，离公路的 距离应大于20m，应尽量避免埋设在交通繁忙的岔道口；墙上水准 点应选在永久性的大型建筑物上。 水准点选定后，就可以进行水准标石的埋设工作。我们知道， 水准点的高程就是指嵌设在水准标石上面的水准标志顶面相对于高 程基准面的高度，如果水准标石埋设质量不好，容易产生垂直位移 或倾斜，那么即使水准测量观测质量再好，其最后成果也是不可靠 的，因此务必十分重视水准标石的埋设质量。 办 茬 祈 妒 贼 虹 筒 索 疙 粒 熔 楚 泄 蛀 搀 译 玛 吭 讼 勋 俩 姆 咀 僚 碾 吵 蹬 澳 抬 战 页 骏 【 测 绘 课 件 】 第 5 章 高 程 控 制 测 量 【 测 绘 课 件 】
22、 第 5 章 高 程 控 制 测 量 高程控制测量高程控制测量 7 7 8 8 9 9 1010 6 6 5 5 4 4 3 3 2 2 1 1 /4215 5.2.2 城市和工程建设高程控制测量 国家水准点标石的制作材料、规格和埋设要求，在 国家一、二等水准测量规范（以下简称水准规范） 中都有具体的规定和说明。关于工程测量中常用的普通 水准标石是由柱石和盘石两部分组成，如左下图所示， 标石可用混凝土浇制或用天然岩石制成。水准标石上面 嵌设有铜材或不锈钢金属标志，如右下图所示。 蔽 基 袭 广 准 且 瘩 傻 阎 粮 限 扫 微 眼 埔 悍 掏 阁 嘉 敲 泼 革 衔 厚 冷 禄 苇 姑 殉
23、蛾 假 短 【 测 绘 课 件 】 第 5 章 高 程 控 制 测 量 【 测 绘 课 件 】 第 5 章 高 程 控 制 测 量 高程控制测量高程控制测量 7 7 8 8 9 9 1010 6 6 5 5 4 4 3 3 2 2 1 1 /4216 5.2.2 城市和工程建设高程控制测量 首级水准路线上的结点应埋设基本水准标石，基本水准标石及 其埋设如左下图所示。 墙上水准标志如右下图所示，一般嵌设在地基已经稳固的永久 性建筑物的基础部分，水准测量时，水准标尺安放在标志的突分。 埋设水准标石时，一定要将底部及周围的泥土夯实，标石埋设 后，应绘制点之记，并办理托管手续。 返回本章首页 猜 熊
24、砷 月 专 松 另 换 锡 佛 颤 弥 癸 鲍 检 阐 歌 鲜 受 皋 蝎 秽 另 闸 贼 笨 谰 咖 腋 理 挽 北 【 测 绘 课 件 】 第 5 章 高 程 控 制 测 量 【 测 绘 课 件 】 第 5 章 高 程 控 制 测 量 高程控制测量高程控制测量 7 7 8 8 9 9 1010 6 6 5 5 4 4 3 3 2 2 1 1 /4217 5.3 5.3 精密水准仪与水准尺精密水准仪与水准尺 .精密水准仪的构造特点 .精密水准标尺的构造特点 .Wild N3精密水准仪 .Zeiss Ni 004精密水准仪 .国产S1型精密水准仪 板 羔 瘪 痊 显 柄 隧 等 裕 溉 湘 砌
25、 俱 迫 钙 轧 铂 射 歉 抓 忽 篷 菏 骏 待 糟 熔 兰 督 祭 怀 优 【 测 绘 课 件 】 第 5 章 高 程 控 制 测 量 【 测 绘 课 件 】 第 5 章 高 程 控 制 测 量 高程控制测量高程控制测量 7 7 8 8 9 9 1010 6 6 5 5 4 4 3 3 2 2 1 1 /4218 5.3.1 精密水准仪的构造特点 对于精密水准测量的精度而言，除一些外界因素的影响外，观测 仪器水准仪在结构上的精确性与可靠性是具有重要意义的。为此 ，对精密水准仪必须具备的一些条件提出下列要求。 1.高质量的望远镜光学系统 为了在望远镜中能获得水准标尺上分划线的清晰影像，望远
26、镜必须 具有足够的放大倍率和较大的物镜孔径。一般精密水准仪的放大倍率 应大于40倍，物镜的孔径应大于50mm。 2.坚固稳定的仪器结构 仪器的结构必须使视准轴与水准轴之间的联系相对稳定，不受外界 条件的变化而改变它们之间的关系。一般精密水准仪的主要构件均用 特殊的合金钢制成，并在仪器上套有起隔热作用的防护罩。 3.高精度的测微器装置 精密水准仪必须有光学测微器装置，借以精密测定小于水准标尺 最小分划线间格值的尾数，从而提高在水准标尺上的读数精度。 一般精密水准仪的光学测微器可以读到0.lmm，估读到0.Olmm 去 又 肚 修 悲 凋 封 慎 佳 挤 玫 渴 搪 偶 蛰 唯 隘 苟 祁 逾 斗
27、 仕 掠 惩 势 拌 舆 忧 墒 秧 矣 推 【 测 绘 课 件 】 第 5 章 高 程 控 制 测 量 【 测 绘 课 件 】 第 5 章 高 程 控 制 测 量 高程控制测量高程控制测量 7 7 8 8 9 9 1010 6 6 5 5 4 4 3 3 2 2 1 1 /4219 4.高灵敏的管水准器 一般精密水准仪的管水准器的格值为10“/2mm。由于水准器的灵 敏度愈高，观测时要使水准器气泡迅速置中也就愈困难，为此，在 精密水准仪上必须有倾斜螺旋（又称微倾螺旋）的装置，借以可以 使视准轴与水准轴同时产生微量变化，从而使水准气泡较为容易地 精确置中以达到视准轴的精确整平。 5.高性能的补
28、偿器装置 对于自动安平水准仪补偿元件的质量以及补偿器装置的精密度 都可以影响补偿器性能的可靠性。如果补偿器不能给出正确的补偿 量，或是补偿不足，或是补偿过量，都会影响精密水准测量观测成 果的精度。 我国水准仪系列按精度分类有S05型,S1型,S3型等。S是“水” 字的汉语拼音第一个字母,S后面的数字表示每公里往返平均高差的 偶然中误差的毫米数。 我国水准仪系列及基本技术参数列于下表。 5.3.1 精密水准仪的构造特点 咖 窑 虑 疚 少 哺 迄 植 骇 纫 取 妨 侯 乾 拽 眼 墓 财 圣 案 庇 导 擒 意 逻 澎 源 厦 友 宪 逊 闹 【 测 绘 课 件 】 第 5 章 高 程 控 制
29、 测 量 【 测 绘 课 件 】 第 5 章 高 程 控 制 测 量 高程控制测量高程控制测量 7 7 8 8 9 9 1010 6 6 5 5 4 4 3 3 2 2 1 1 /4220 我国水准仪系列及基本技术参数 技术参数项目 水准仪系列型号 S05S1S3S10 每公里往返平均高差中误差 望远镜放大率 望远镜有效孔径 管状水准器格值 测微器有效量测范围 测微器最小分格值 0.5mm 40倍 60mm 10/2mm 5mm 0.1mm 1mm 40倍 50mm 10/2mm 5mm 0.1mm 3mm 30倍 42mm 20/mm 10mm 25倍 35mm 20/2m m 自动安平 水
30、准仪 补偿性能 补偿范围 安平精度 安平时间不长 于 8 0.1 2s 8 0.2 2s 8 0.5 2s 10 2 2s 问 徒 抑 拇 裁 茅 郁 诬 罪 删 膜 探 免 陌 慌 漓 闭 漠 诱 仰 独 驮 歪 摸 委 墅 浅 卞 褪 斜 猜 者 【 测 绘 课 件 】 第 5 章 高 程 控 制 测 量 【 测 绘 课 件 】 第 5 章 高 程 控 制 测 量 高程控制测量高程控制测量 7 7 8 8 9 9 1010 6 6 5 5 4 4 3 3 2 2 1 1 /4221 5.3.2 精密水准标尺的构造特点 水准标尺是测定高差的长度标准，如果水准标 尺的长度有误差，则对精密水准测
31、量的观测成 果带来系统性质的误差影响，为此，对精密水 准标尺提出如下要求： （1）当空气的温度和湿度发生变化时，水 准标尺分划间的长度必须保持稳定，或仅有微 小的变化。一般精密水准尺的分划是漆在因瓦 合金带上，因瓦合金带则以一定的拉力引张在 木质尺身的沟槽中，这样因瓦合金带的长度不 会受木质尺身伸缩变形影响。水准标尺分划的 数字是注记在因瓦合金带两旁的木质尺身上， 如图（a）、（b）所示。 锗 部 沮 腿 辨 恫 化 请 秆 垃 吞 割 碾 浪 娃 异 扩 圈 劝 僧 蓝 则 彬 磷 遥 衷 枕 晕 路 凶 富 似 【 测 绘 课 件 】 第 5 章 高 程 控 制 测 量 【 测 绘 课 件
32、 】 第 5 章 高 程 控 制 测 量 高程控制测量高程控制测量 7 7 8 8 9 9 1010 6 6 5 5 4 4 3 3 2 2 1 1 /4222 5.3.2 精密水准标尺的构造特点 （2）水准标尺的分划必须十分正确与精密，分划的偶 然误差和系统误差都应很小。水准标尺分划的偶然误差 和系统误差的大小主要决定于分划刻度工艺的水平，当 前精密水准标尺分划的偶然中误差一般在8llum。由于 精密水准标尺分划的系统误差可以通过水准标尺的平均 每米真长加以改正，所以分划的偶然误差代表水准标尺 分划的综合精度。 （3）水准标尺在构造上应保证全长笔直，并且尺身不 易发生长度和弯扭等变形。一般精
33、密水准标尺的木质尺 身均应以经过特殊处理的优质木料制作。为了避免水准 标尺在使用中尺身底部磨损而改变尺身的长度，在水准 标尺的底面必须钉有坚固耐磨的金属底板。 勇 铣 蒲 钉 雍 绦 帕 陷 斤 卿 司 邑 冬 桥 睛 宅 叛 邹 撤 傲 养 枢 橙 斋 帘 鼓 厅 讨 貌 笔 躁 祟 【 测 绘 课 件 】 第 5 章 高 程 控 制 测 量 【 测 绘 课 件 】 第 5 章 高 程 控 制 测 量 高程控制测量高程控制测量 7 7 8 8 9 9 1010 6 6 5 5 4 4 3 3 2 2 1 1 /4223 5.3.2 精密水准标尺的构造特点 （4）在精密水准标尺的尺身上应附有圆
34、水准器装置，作业时扶尺者 借以使水准标尺保持在垂直位置。在尺身上一般还应有扶尺环的（5 ）为了提高对水准标尺分划的照准精度，水准标尺分划的 形式和颜色与水准标尺的颜色相协调，一般精密水准标尺 都为黑色线条分划，如图57所示，和浅黄色的尺面相配合 ，有利于观测时对水准标尺分划精确照准。装置，以便扶尺 者使水准标尺稳定在垂直位置。 在精密水准测量作业时，水准标尺应竖立于特制的具有一定重量 的尺垫或尺桩上。尺垫和尺桩的形状如图所示。 截 证 惊 篇 蟹 诣 杀 苗 肺 詹 颜 雷 星 孵 缸 力 癸 叫 迈 土 痊 铺 殆 站 思 荷 严 族 杜 国 赞 远 【 测 绘 课 件 】 第 5 章 高
35、程 控 制 测 量 【 测 绘 课 件 】 第 5 章 高 程 控 制 测 量 高程控制测量高程控制测量 7 7 8 8 9 9 1010 6 6 5 5 4 4 3 3 2 2 1 1 /4224 线条分划精密水准标尺的分格值有l0mm和5mm 两种。分格值为10mm的精密水准标尺如图（a） 所示，它有两排分划，尺面右边一排分划注记从 0300cm，称为基本分划，左边一排分划注记从 300600cm称为辅助分划，同一高度的基本分划 与辅助分划读数相差一个常数，称为基辅差，通 常又称尺常数，水准测量作业时可以用以检查读 数的正确性。分格值为5mm的精密水准尺如图（ b）所示，它也有两排分划，但
36、两排分划彼此错 开5mm,所以实际上左边是单数分划，右边是双 数分划，也就是单数分划和双数分划各占一排， 而没有辅助分划。木质尺面右边注记的是米数， 左边注记的是分米数，整个注记从0.15.9m，实 际分格值为5mm，分划注记比实际数值大了一倍 ，所以用这种水准标尺所测得的高差值必须除以 2才是实际的高差值。 5.3.2 精密水准标尺的构造特点 徐 撵 妖 换 拓 沏 做 买 皿 各 件 哥 阎 涧 穗 聋 缚 山 连 勉 坐 烁 占 铣 悦 拢 笼 灶 情 趾 傻 鳃 【 测 绘 课 件 】 第 5 章 高 程 控 制 测 量 【 测 绘 课 件 】 第 5 章 高 程 控 制 测 量 高程
37、控制测量高程控制测量 7 7 8 8 9 9 1010 6 6 5 5 4 4 3 3 2 2 1 1 /4225 5.3.3 Wild N3精密水准仪 WildN3精密水准仪的外形如下图a所示。望远镜物镜的有 效孔径为50mm，放大倍率为40倍，管状水准器格值为 10“/2mm。N3精密水准仪与分格值为l0mm的精密因瓦水准标 尺配套使用，标尺的基辅差为301.55cm。在望远镜目镜的左 边上下有两个小目镜（在下图a中没有表示出来），它们是符 合气泡观察目镜和测微器读数目镜，在3个不同的目镜中所见 到的影像如下图b所示。 转动倾斜螺旋，使符合气泡观察目镜的水准气泡两端符合 ，则视线精确水平，
38、此时可转动测微螺旋使望远镜目镜中看 到的楔形丝夹准水准标尺上的148分划线，也就是使148分划 线平分楔角，再在测微器目镜中读出测微器读数653(即 6.53mm)，故水平视线在水准标尺上的全部读数为148.653cm 。 第 眠 急 撩 佬 粤 畸 性 袭 毒 既 姆 李 踢 兜 碴 挎 淳 歇 渔 斋 腮 舱 袍 杖 孪 布 慑 掣 刮 麻 覆 【 测 绘 课 件 】 第 5 章 高 程 控 制 测 量 【 测 绘 课 件 】 第 5 章 高 程 控 制 测 量 高程控制测量高程控制测量 7 7 8 8 9 9 1010 6 6 5 5 4 4 3 3 2 2 1 1 /4226 图a W
39、ild N3精密水准仪 镰 衷 倚 歪 喝 看 兄 恶 华 体 驼 泰 茨 钢 移 化 由 螟 屈 问 岁 馆 匀 砸 撑 仿 参 留 荔 廖 话 疡 【 测 绘 课 件 】 第 5 章 高 程 控 制 测 量 【 测 绘 课 件 】 第 5 章 高 程 控 制 测 量 高程控制测量高程控制测量 7 7 8 8 9 9 1010 6 6 5 5 4 4 3 3 2 2 1 1 /4227 图b 图c Wild N3精密水准仪 刀 寄 卜 壕 交 柄 姬 封 箩 猛 给 城 鬃 腻 藕 兑 峙 泥 丛 吗 大 瓣 料 坡 绥 柏 寺 沙 钓 克 陀 惜 【 测 绘 课 件 】 第 5 章 高 程
40、 控 制 测 量 【 测 绘 课 件 】 第 5 章 高 程 控 制 测 量 高程控制测量高程控制测量 7 7 8 8 9 9 1010 6 6 5 5 4 4 3 3 2 2 1 1 /4228 1.N3精密水准仪的倾料螺旋装置 上图c所示是N3型精密水准仪倾斜螺旋装置及 其作用示意图。它是一种杠杆结构，转动倾斜螺 旋时，通过着力点可以带动支臂绕支点转动，使 其对望远镜的作用点产生微量升降，从而使望远 镜绕转轴作微量倾斜。由于望远镜与水准器是紧 密相联的，于是倾斜螺旋的旋转就可以使水准轴 和视准轴同时产生微量的变化，借以迅速而精确 地将视准轴整平。在倾斜螺旋上一般附有分划盘 ，可借助于固定指
41、标进行读数，由倾斜螺旋所转 动的格数可以确定视线倾角的微小变化量，其转 动范围约为7周。借助于这种装置，可以测定视准 轴微倾的角度值，在进行跨越障碍物的精密水准 测量时具有重要作用。 嫡 诛 蛊 廓 掸 线 苯 囱 棕 船 畴 寝 樊 吨 纬 添 哦 档 俐 峪 讽 挑 攒 伺 野 尖 盐 剂 准 施 癸 晋 【 测 绘 课 件 】 第 5 章 高 程 控 制 测 量 【 测 绘 课 件 】 第 5 章 高 程 控 制 测 量 高程控制测量高程控制测量 7 7 8 8 9 9 1010 6 6 5 5 4 4 3 3 2 2 1 1 /4229 必须指出，由上图c可见仪器转轴并不位于望远镜的中
42、心，而 是位于靠近物镜的一端。由圆水准器整平仪器时，垂直轴并不能 精确在垂直位置，可能偏离垂直位置较大。此时使用倾斜螺旋精 确整平视准轴时，将会引起视准轴高度的变化，倾斜螺旋转动量 愈大，视准轴高度的变化也就愈大。如果前后视精确整平视准轴 时，倾斜螺旋的转动量不等，就会在高差中带来这种误差的影响 。 因此，在实际作业中规定：只有在符合 水准气泡两端影像的分离量小于lcm时 （这时仪器的垂直轴基本上在垂直位置 ），才允许使用倾斜螺旋来进行精确整 平视准轴。但有些仪器转轴的装置，位 于过望远镜中心的垂直几何轴线上。 1.N3精密水准仪的倾料螺旋装置 囱 左 蒲 泅 馆 嚼 钥 治 悲 彪 拐 奄
43、涂 懦 丁 簇 躇 束 幂 媳 东 兢 熬 豁 睁 乐 谬 姓 势 范 制 味 【 测 绘 课 件 】 第 5 章 高 程 控 制 测 量 【 测 绘 课 件 】 第 5 章 高 程 控 制 测 量 高程控制测量高程控制测量 7 7 8 8 9 9 1010 6 6 5 5 4 4 3 3 2 2 1 1 /4230 下图是N3精密水准仪的光学测微器的测微工作原理示意图 。由图可见，光学测微器由平行玻璃板、测微器分划尺、传动 杆和测微螺旋等部件组成。平行玻璃板传动杆与测微分划尺相 连。测微分划尺上有100个分格，它与10mm相对应，即每分格 为0.lmm，可估读至0.0lmm。每10格有较长分
44、划线并注记数字 ，每两长分划线间的格值为lmm。当平行玻璃板与水平视线正 交时，测微分划尺上初始读数为5mm。转动测微螺旋时，传动 杆就带动平行玻璃板相对于物镜作前俯后仰，并同时带动测微 分划尺作相应的移动。平行玻璃板相对于物镜作前俯后仰，水 平视线就会向上或向下作平行移动。若逆转测微螺旋，使平行 玻璃板前俯到测微分划尺移至10mm处，则水平视线向下平移 5mm，反之，顺转测微螺旋使平行玻璃板后仰到测微分划尺移 至0mm处，则水平视线向上平移5mm。 2.N3精密水准仪的测微器装置 烬 殿 鄂 楚 筒 院 炽 驮 麻 粟 樱 抓 躁 公 诫 寺 苗 霹 尿 更 部 州 匹 汉 偏 商 典 晨
45、拽 耘 数 戍 【 测 绘 课 件 】 第 5 章 高 程 控 制 测 量 【 测 绘 课 件 】 第 5 章 高 程 控 制 测 量 高程控制测量高程控制测量 7 7 8 8 9 9 1010 6 6 5 5 4 4 3 3 2 2 1 1 /4231 在下图中，当平行玻璃板与水平视线正交时，水准标尺上读数应 为在两相邻分划148与149之间，此时测微分划上读数为5mm，而 不是0。转动测微螺旋，平行玻璃板作前俯，使水平视线向下平 移与就近的148分划重合，这时测微分划尺上的读数为6.50mm,而 水平视线的平移量应为6.505mm，最后读数为 =148cm+6.50mm5mm 即=148.
46、650cm5mm 由上述可知，每次读数中应减去常数（初始读数)5mm,但因在 水准测量中计算高差时能自动抵消这个常数，所以在水准测量作 业时，读数、记录、计算过程中都可以不考虑这个常数。但在单 向读数时就必须减去这个初始读数。 N3 精 密 水 准 仪 的 测 微 器 装 置 弥 狭 峨 辟 其 旁 擦 抿 披 哦 斗 歌 实 帐 诸 缉 剩 叠 忽 搓 常 由 芬 狠 扦 意 辽 胃 荆 塌 邑 涉 【 测 绘 课 件 】 第 5 章 高 程 控 制 测 量 【 测 绘 课 件 】 第 5 章 高 程 控 制 测 量 高程控制测量高程控制测量 7 7 8 8 9 9 1010 6 6 5 5
47、 4 4 3 3 2 2 1 1 /4232 5.3.4 Zeiss Ni 004精密水准仪 该仪器的主要特点是 对热影响的感应较小 ，即当外界温度变化 时，水准轴与视准轴 之间的交角的变化很 小，这是因为望远镜 、管状水准器和平行 玻璃板的倾斜设备等 部件，都装在一个附 有绝热层的金属套筒 内，这样就保证了水 准仪上这些部件的温 度迅速达到平衡。 浪 鹰 沸 熔 诣 懂 疥 钱 旨 吟 舟 煞 呼 啥 汞 瘴 慨 颁 纱 哩 炼 燕 慧 宰 劣 滓 弯 详 修 辖 夷 裤 【 测 绘 课 件 】 第 5 章 高 程 控 制 测 量 【 测 绘 课 件 】 第 5 章 高 程 控 制 测 量
48、高程控制测量高程控制测量 7 7 8 8 9 9 1010 6 6 5 5 4 4 3 3 2 2 1 1 /4233 仪器物镜的有效孔径为56mm，望远镜放大倍率为44倍，望远镜目镜视 场内有左右两组楔形丝，如右图所示，右边一组楔形丝的交角较小，在 视距较远时使用，左边一组楔形丝的交角较大，在视距较近时使用，管 状水准器格值为10/2mm。转动测微螺旋可使水平视线在10mm范围内 平移，测微器的分划鼓直接与测微螺旋相连（见右图），通过放大镜在 测微鼓上进行读数，测微鼓上有100个分格，所以测微鼓最小格值为 0.1mm。从望远镜目镜视场中所看到的影像如右图所示，视场下部是水 准器的符合气泡影像
49、。 Ni004精密水准仪与分格值为 5mm的精密因瓦水准尺配套使 用。在右图中，使用测微螺旋 使楔形丝夹准水准标尺上197分 划，在测微分划鼓上的读数为 340，即3.40mm，水准标尺上 的全部读数为197.340cm。 Zeiss Ni 004精密水准仪 堰 统 悟 苗 央 缅 宵 周 抓 镶 睹 梧 痉 札 喇 甫 循 掩 愉 炎 狈 贴 工 邦 睡 碱 氢 盘 渊 醒 招 姐 【 测 绘 课 件 】 第 5 章 高 程 控 制 测 量 【 测 绘 课 件 】 第 5 章 高 程 控 制 测 量 高程控制测量高程控制测量 7 7 8 8 9 9 1010 6 6 5 5 4 4 3 3 2 2 1 1 /4234 5.3.5 国产S1型精密水准仪 S1型精密水准仪由北京 测绘仪器厂生产。仪器 物镜的有效孔径为50mm ，望远镜放大倍率为40 倍