,测量学, 学习辅导
,测量学,
同济大学 测量与国土信息工程系
第二章 水准测量
第二章 水准测量
◆ 水准测量原理
◆ 水准测量的方法与成果整理
◆ 水准仪轴线的检验与校正
◆ 自动安平水准仪和精密水准仪
学习要点
提要四 自动安平
及精密水准仪
§ 2-5自动安平水准仪
精密水准仪
电子水准仪
自动安平水准仪原
图
一,自动安平水准仪
1.自动安平水准仪设计原理
2.自动安平补偿器
结构2.自动安平补偿器结构
Koni007自动安平水
准仪
Zeiss Koni007自动安平水准仪
二,精密水准仪
精密水准测量的两个重要条件：
精密水准仪 —— 提供精确的水平视线；
精密水准尺 —— 刻度精确 (铟钢带水准尺 )，
能读得精确的读数。
二,精密水准仪
?每公里往返平均高差中误差 ?1mm
精密水准仪特点
1.水准器灵敏度高：
?水准器格值达到 5??10??2mm。
?采用微倾式结构和符合水准器棱镜组，能方便、
精确地完成精平。
2.望远镜放大率大，孔径大：
?放大率 V在 40倍以上，孔径 D大于 50mm，照准精
度高。
3.望远镜结构严密，视准轴变化小：
?有隔热罩。
4.装有平行玻璃板测微装置：
?测微范围 10（ 5） mm，测微器刻度 100格，格值
为 0.1（ 0.05） mm，可估读至 0.01（ 0.005)mm。
精密水准仪的特点
精密水准仪、水准尺
WILD N3、
精密水准
尺
WILD N3精密
自动安平水准仪
精
密
水
准
尺
精密水准仪读
数图
读数：
197150
测微器
读数窗
水准器
视窗
楔型丝
平行玻璃板测
微装置平行玻璃板测微装置
?测微器结构与测微原理
?转动测微螺旋，改变平行玻璃板的倾斜角度，可使
视线作上、下平移，平移量在测微分划尺上读取。
三,电子水准仪三, 电子水准仪
● 也称“数字水准仪”
?具有自动安平功能。
?自动显示水平视线读数和视距。
?通过物镜获取水准尺图象，通过
仪器的处理系统，将图象信息转
换成数字显示。
?能与计算机实现数据通讯。
?基本避免了人为的观测误差（视
差、水准器精平误差、瞄准误差、
估读数误差。
电子水准
仪图电子水准仪图
条
码
尺
测量键
电子水准仪的
瞄准
要求竖丝
位于条码
带上
电子水准仪的瞄准
SDL30数字水准仪
提要三,微倾式水准
仪的 检验与校正
§ 2-6微倾式水准仪
的检验与校正
一,水准仪的轴线及其应
满足的条件
二,水准仪检验与校正
一,水准仪的轴线及其
应满足的条件一,水准仪的轴线及其
应满足的条件
C C
L L
V
V
L'
L'
1.四条轴线
视 准 轴 CC
水准管轴 LL
圆水准轴 L'L'
竖 轴 VV
(1) L'L'// VV
(2) 横丝 ⊥ VV
(3) LL // CC (主要条件 )
2,应满足的 三个条件
对以上三个条件进行检验和校正
二,水准仪的检验与
校正
二,水准仪的检验与校正
1.圆水准器的检验和校正
了解原理与作业方法
2.十字丝的检验和校正
了解原理与作业方法
3.水准管轴平行于视准轴的检验与校正
掌握原理与作业方法
? （一）圆水准器轴平行于仪器纵轴的
检验与校正
? 误差的影响：
不影响读数，但使纵轴倾斜，影响操作速度
? 1、检验：（如何发现误差？）
a)以圆水准器为准（气泡居中）安置仪器的
纵轴
b)把仪器连带水准器绕纵轴旋转 180度。如果
气泡仍然居中，则水准器轴平行仪器纵轴。
否则，水准器轴不平行仪器纵轴。
? 2、校正,
? （如何减少误差？）
（气泡移动量一半所表
示的倾斜度就是纵轴
的倾斜度。）
动校正螺丝，使
气泡返回移动
量的 一半 。
? 重复上述检验和校正
一二次，使这误差尽
可能小。
纵
轴
纵
轴
（二） 十字丝的横丝垂直于纵轴
? 误差的影响：
如果水准尺象偏离十字丝中心，就
会增加读数误差
? 1、检验：
用圆水准器使纵轴垂直后，用十字
丝的横丝照准某一清晰目标。用
微动螺旋转动望远镜，如果十字
丝的横丝一直不离开目标，则无
误差。否则要校正。
? 2、校正：
松开十字丝的固定螺丝，转动十字
丝。
(1)检验 3
h’-h >± 3~5 mm 要校正
(1)检验 a.场地准备 (CA,CB等距，约 40米 )
b.在 C测定 A,B的正确高差：
h正确 =(a1-△ )-(b1-△ )=a1-b1=h
c.仪器至 B近旁，读数 b2,a2,h’=a2 -b2
（三）水准管轴平行于视准轴的检验与校正 LL // CC
（ 2）校正 3
（ 2）校正
方法 1,校正水准管
a.计算 A尺水平视线读数,a2'=b2+h
b.转动微倾螺旋，使横丝瞄准读数 a2’,CC水平
c,校正水准管气泡居中,LL水平（ LL // CC）
d,重复检验直至符合要求。
水准管
的校正
螺丝像
片
水准管
的一端
水准管的
校正螺丝
方法 2,校正十
字丝环
a.保持水准管气泡居中即 LL水平；
b.调整十字丝环上、下校正螺丝，使横丝对准读数 a2‘即
CC水平，从而 LL // CC。
2
1
3
4
十字丝环
校正螺丝
十字丝环
校正螺丝
方法 2,校正十字丝
水准测量的误
差分析§ 2-7水准测量的误差分析及注意事项
?仪器误差
仪器校正的残余误差 (主要是 i角的误差 )。
观测时保持前后视距相等，能抵消 i角误差的影响。
?置平误差
?水准尺倾斜误差
?水准仪和水准尺下沉
?外界环境的影响
(1)大气折光 —— 由于温度、湿度的不同，使得沿视
线的大气密度不同，引起视线弯曲。 (使视线离
地 面或墙面等保持足够的距离 )
(2)日光和风力 —— 日光爆晒使仪器金属部件受热不
匀而变形，改变轴线的正确关系 (给仪器打伞防
晒 )。较大的风力使仪器受到横向的不均匀的力，
难以精平，观测困难 (避开大风天气 )。
,测量学,
同济大学 测量与国土信息工程系
第二章 水准测量
第二章 水准测量
◆ 水准测量原理
◆ 水准测量的方法与成果整理
◆ 水准仪轴线的检验与校正
◆ 自动安平水准仪和精密水准仪
学习要点
提要四 自动安平
及精密水准仪
§ 2-5自动安平水准仪
精密水准仪
电子水准仪
自动安平水准仪原
图
一,自动安平水准仪
1.自动安平水准仪设计原理
2.自动安平补偿器
结构2.自动安平补偿器结构
Koni007自动安平水
准仪
Zeiss Koni007自动安平水准仪
二,精密水准仪
精密水准测量的两个重要条件：
精密水准仪 —— 提供精确的水平视线；
精密水准尺 —— 刻度精确 (铟钢带水准尺 )，
能读得精确的读数。
二,精密水准仪
?每公里往返平均高差中误差 ?1mm
精密水准仪特点
1.水准器灵敏度高：
?水准器格值达到 5??10??2mm。
?采用微倾式结构和符合水准器棱镜组，能方便、
精确地完成精平。
2.望远镜放大率大，孔径大：
?放大率 V在 40倍以上，孔径 D大于 50mm，照准精
度高。
3.望远镜结构严密，视准轴变化小：
?有隔热罩。
4.装有平行玻璃板测微装置：
?测微范围 10（ 5） mm，测微器刻度 100格，格值
为 0.1（ 0.05） mm，可估读至 0.01（ 0.005)mm。
精密水准仪的特点
精密水准仪、水准尺
WILD N3、
精密水准
尺
WILD N3精密
自动安平水准仪
精
密
水
准
尺
精密水准仪读
数图
读数：
197150
测微器
读数窗
水准器
视窗
楔型丝
平行玻璃板测
微装置平行玻璃板测微装置
?测微器结构与测微原理
?转动测微螺旋，改变平行玻璃板的倾斜角度，可使
视线作上、下平移，平移量在测微分划尺上读取。
三,电子水准仪三, 电子水准仪
● 也称“数字水准仪”
?具有自动安平功能。
?自动显示水平视线读数和视距。
?通过物镜获取水准尺图象，通过
仪器的处理系统，将图象信息转
换成数字显示。
?能与计算机实现数据通讯。
?基本避免了人为的观测误差（视
差、水准器精平误差、瞄准误差、
估读数误差。
电子水准
仪图电子水准仪图
条
码
尺
测量键
电子水准仪的
瞄准
要求竖丝
位于条码
带上
电子水准仪的瞄准
SDL30数字水准仪
提要三,微倾式水准
仪的 检验与校正
§ 2-6微倾式水准仪
的检验与校正
一,水准仪的轴线及其应
满足的条件
二,水准仪检验与校正
一,水准仪的轴线及其
应满足的条件一,水准仪的轴线及其
应满足的条件
C C
L L
V
V
L'
L'
1.四条轴线
视 准 轴 CC
水准管轴 LL
圆水准轴 L'L'
竖 轴 VV
(1) L'L'// VV
(2) 横丝 ⊥ VV
(3) LL // CC (主要条件 )
2,应满足的 三个条件
对以上三个条件进行检验和校正
二,水准仪的检验与
校正
二,水准仪的检验与校正
1.圆水准器的检验和校正
了解原理与作业方法
2.十字丝的检验和校正
了解原理与作业方法
3.水准管轴平行于视准轴的检验与校正
掌握原理与作业方法
? （一）圆水准器轴平行于仪器纵轴的
检验与校正
? 误差的影响：
不影响读数，但使纵轴倾斜，影响操作速度
? 1、检验：（如何发现误差？）
a)以圆水准器为准（气泡居中）安置仪器的
纵轴
b)把仪器连带水准器绕纵轴旋转 180度。如果
气泡仍然居中，则水准器轴平行仪器纵轴。
否则，水准器轴不平行仪器纵轴。
? 2、校正,
? （如何减少误差？）
（气泡移动量一半所表
示的倾斜度就是纵轴
的倾斜度。）
动校正螺丝，使
气泡返回移动
量的 一半 。
? 重复上述检验和校正
一二次，使这误差尽
可能小。
纵
轴
纵
轴
（二） 十字丝的横丝垂直于纵轴
? 误差的影响：
如果水准尺象偏离十字丝中心，就
会增加读数误差
? 1、检验：
用圆水准器使纵轴垂直后，用十字
丝的横丝照准某一清晰目标。用
微动螺旋转动望远镜，如果十字
丝的横丝一直不离开目标，则无
误差。否则要校正。
? 2、校正：
松开十字丝的固定螺丝，转动十字
丝。
(1)检验 3
h’-h >± 3~5 mm 要校正
(1)检验 a.场地准备 (CA,CB等距，约 40米 )
b.在 C测定 A,B的正确高差：
h正确 =(a1-△ )-(b1-△ )=a1-b1=h
c.仪器至 B近旁，读数 b2,a2,h’=a2 -b2
（三）水准管轴平行于视准轴的检验与校正 LL // CC
（ 2）校正 3
（ 2）校正
方法 1,校正水准管
a.计算 A尺水平视线读数,a2'=b2+h
b.转动微倾螺旋，使横丝瞄准读数 a2’,CC水平
c,校正水准管气泡居中,LL水平（ LL // CC）
d,重复检验直至符合要求。
水准管
的校正
螺丝像
片
水准管
的一端
水准管的
校正螺丝
方法 2,校正十
字丝环
a.保持水准管气泡居中即 LL水平；
b.调整十字丝环上、下校正螺丝，使横丝对准读数 a2‘即
CC水平，从而 LL // CC。
2
1
3
4
十字丝环
校正螺丝
十字丝环
校正螺丝
方法 2,校正十字丝
水准测量的误
差分析§ 2-7水准测量的误差分析及注意事项
?仪器误差
仪器校正的残余误差 (主要是 i角的误差 )。
观测时保持前后视距相等，能抵消 i角误差的影响。
?置平误差
?水准尺倾斜误差
?水准仪和水准尺下沉
?外界环境的影响
(1)大气折光 —— 由于温度、湿度的不同，使得沿视
线的大气密度不同，引起视线弯曲。 (使视线离
地 面或墙面等保持足够的距离 )
(2)日光和风力 —— 日光爆晒使仪器金属部件受热不
匀而变形，改变轴线的正确关系 (给仪器打伞防
晒 )。较大的风力使仪器受到横向的不均匀的力，
难以精平，观测困难 (避开大风天气 )。
