第四章 水准测量

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第四章 水准测量

一、基本概念

水准测量原理：是使用水准仪和水准尺，根据水平视线测定两点之间的高差，从而由已知点的高程推求未知点的高程

高差注意下标，如Hab就是A点到B点的高差，高差都是后视减前视

转点：水准测量中如果两点较远，或者高差较大，安置一次仪器不能测得他们的高差，此时需要加设若干的临时立尺点，作为传递高程的过渡点，称为转点

球差（地球曲率）改正，气差（大气垂直折光）改正
当前后视距离相等时，地球曲率和大气折光影响可以互相抵消，通常将前后视距限制在一个范围内，使球气差可以忽略不记

二、光学水准仪

S3和S10称为普通水准仪，用于国家三四等测量，S05和S1为精密水准仪用于国家一、二等测量精密水准测量（数字代表精度：每千米往返高差中数偶然中误差，单位：mm）

水准仪主要由，望远镜（用于瞄准远处目标），水准器（置平仪器）和基座三部分组成

1、望远镜

测量望远镜主要由，物镜、目镜、调焦透镜、十字丝分划板、物镜调焦螺旋、目镜调焦螺旋组成

分划板（三根横丝，一根纵丝，中间的长横丝读取水准尺上分划的读数，上下短横丝为视距丝，用来测定水准仪到水准尺的距离），
物镜调焦螺旋（可使目标在十字丝平面上成像），
目镜调焦螺旋（可使十字丝像清晰）

视准轴：物镜光心和十字丝交点的连线
视差：当目标和十字丝平面不重合时，观测者眼睛有移动时，会发现目标像与十字丝之间有相对移动，这种现象为视差
消除视差的方法：先转动目镜调焦螺旋，使十字丝十分清晰，然后转动物镜调焦螺旋，使目标像十分清晰。上下左右移动眼睛，如果目标和十字丝之间无相对移动，视差已消除；否则，重新进行物镜，目镜的调焦直到无相对移动

2、水准器

水准器分为圆水准器，水准管

水准管 是由玻璃圆管制成，其内壁被磨成一定半径的圆弧面，管内注满酒精或乙醚，加热封闭冷却后，管内形成的空隙为液体的蒸汽所充满，即为水准气泡

在水准管表面刻有2mm间隔的分划线，分划线与水准管圆弧中点O对称，O称为水准管的零点，通过零点作圆弧的纵向切线，称为水准管轴

水准管分划值（灵敏度）：水准管上相邻两分划线间的圆弧所对应的圆心角（可以理解为气泡移动2mm时。水准管轴所倾斜的角度）

圆水准器 （用于粗略整平仪器）：是将一圆柱形的玻璃盒镶嵌在金属框内，盒内装有酒精或者乙醚，玻璃盒顶面内壁被打磨成圆球面，中间刻有一个小圆圈，他的圆心就是圆水准器的零点，通过零点的法线就是圆水准轴

3、水准尺

三四等水准测量和普通水准测量可用折尺、塔尺、直尺
三四等规定只能用直尺
一二等水准测量用尺长更稳定的因瓦水准尺

4、水准仪的使用

使用水准仪的基本操作包括安置水准仪（摆三脚架，放水准仪，动第三条腿调圆水准器气泡）、粗平（用脚螺旋使圆水准器气泡居中，从而使仪器的竖轴大致铅垂）、瞄准、精平（微倾螺旋调整水准管气泡居中）和读数

三、自动安平水准仪

略

四、数字水准仪

略

五、水准测量

1、水准路线的三种形式

附和水准路线；闭合水准路线；水准支线

2、水准测量的方法

1）两次仪器高法（后前前后）

如测量AB之间的高差，中间有许多的1、2、3…测站，开始在A到1点之间设站，后视尺位于A点，前视尺位于1站，先看后再看前，计算之后重新安置水准仪，（改变仪器10cm以上），在此观测，看前再看后，计算高差，两次测得的高差差值允差在5mm以内，作为检核。最后取平均值作为高差

2）双面尺法（后前前后）

3、水准测量的误差

4、水准仪应满足的条件

主要条件

次要条件

5、水准仪的检测与校正

经常检验第一个主要条件和两个次要条件

1）望远镜视准轴应与水准管的水准轴平行的检验和校正

a）对竖直面上的投影是否平行称为i角检验

法一：在平坦地选择适当距离的两个点A，B，将水准尺放在A，B中间，使两端距离相等测量高差hAB，然后将水准仪放在任意一点附近，测量高差hab，由于距离不等，hab有i角的影响

可计算

法二：将仪器放到AB延长线A的一端得到一个高差，再移动到延长线B的一端得到一个高差，两次测量都有i角影响

可计算

b）对水平面上的投影是否平行称为交叉误差检验

略

2）次要条件检验

（略）