任务二
水准测量

·任务引入·

重庆市某学院食堂工程，三面都有校区道路，在食堂一楼和二楼均设置了数个入口直接与周边的道路连通，但食堂入口与道路存在一定的高差，那么，在施工过程中，如何控制这数个入口的高程使其达到设计要求呢？

·任务分析·

在建筑施工过程中，需要准确掌握基槽、墙体、室外地坪、入户梯步等各部位的形状、坐标和高程。这种测定地面点的高程的工作称为高程测量。高程测量根据使用仪器和方法的不同，分为水准测量、三角高程测量和气压高程测量。在一般建筑物的施工测量中，运用最多的高程测量还是水准测量。

·知识链接·

一、水准测量的基本原理

水准测量是利用水准仪提供的水平视线，借助于带有分划的水准尺，测定地面上两点间的高差，然后根据已知点高程和测得的高差，推算出未知点高程。

由图1-2-1可知，设水准测量由 A 点向 B 点进行，则 A 点为后视点， A 点尺上的读数 a 称为后视读数； B 点为前视点， B 点尺上的读数 b 称为前视读数。高差等于后视读数 a 减去前视读数 b 。因此， A ， B 两点的高差 h _AB 为

计算未知点高程的方法有高差法和视线高法。

1．高差法

测得 A ， B 两点间的高差 h _AB 后，如果已知 A 点的高程 H _A ，则 B 点的高程 H _B 为

这种直接利用高差计算未知点 B 点的高程的方法，称为高差法。

2．视线高法

如图1-2-1所示， B 点高程也可以通过水准仪的视线高程 H _i 来计算，即

这种利用仪器视线高程 H _i 计算未知点 B 点高程的方法，称为视线高法。在施工测量中，有时安置一次仪器，需测定多个地面点的高程，采用视线高法比较方便。

二、水准测量的工具

水准测量所使用的仪器为水准仪，测量工具有水准尺和尺垫。

水准仪是为水准测量提供水平视线的仪器。我国水准仪系列标准按其精度等级分为DS _0.5 ，DS ₁ ，DS ₃ ，DS ₁₀ ，DS ₂₀ 等型号。D，S分别是“大地”与“水准仪”的汉语拼音第一个字母，下标数字表示精度等级（即每千米往返测量高差中数的中误差，以毫米为单位）。如DS ₃ 型水准仪的“3”表示该仪器每千米往返观测高差精度为±3mm。目前使用最多的是DS ₃ 普通水准仪，如图1-2-2所示。

1．DS ₃ 水准仪的构造

该水准仪主要由望远镜、水准器及基座3个部分组成。

（1）望远镜

望远镜具有成像和扩大视角的功能，是测量仪器观测远目标的主要部件。望远镜由物镜、调焦透镜、调焦螺旋、十字丝分划板和目镜等组成，如图1-2-3所示。望远镜的作用是看清不同距离的目标和提供照准目标的视线。

物镜的作用是将远处的目标在望远镜内成像，转动物镜对光螺旋能使水准尺上的分划成像清晰。目镜是一个放大镜，能将物像和十字丝同时放大，转动目镜可使十字丝清晰。十字丝分划板是刻有十字丝的透明玻璃板，安装在目镜前端，由水平丝（横丝）和纵丝组成，且相互垂直。十字丝的作用是瞄准目标，横丝用于读取水准尺读数。十字丝分划板上下两根短丝称为视距丝，用于测量距离。物镜光心与十字丝交点的连线称为望远镜的视准轴，即视线。

（2）水准器

水准器是用来指示视准轴是否水平或仪器竖轴是否竖直的装置，是操作人员判断水准仪是否置平的重要部件。一般水准仪上的水准器通常有圆水准器和管水准器两种。圆水准器装在基座上，供粗略整平用；管水准器装在望远镜旁，供精确整平视准轴用。

①圆水准器：如图1-2-4所示，圆水准器顶面的内壁为一圆球面，中央刻有一个小圆圈。其圆心称为圆水准器的零点，过零点的球面法线称为圆水准器轴。当气泡中心与零点重合时，表示气泡居中，此时圆水准轴处于竖直位置。

②管水准器：又称为水准管（图1-2-5），其构造是把玻璃管内壁磨成一定半径的弧面，内装轻质易流动的液体，经加热熔封，冷却后形成一个气泡。水准管上一般刻有间隔2mm的分划线，分划线的对称中心 O 称为水准管零点，过零点所作圆弧面的纵向切线 LL 为水准管轴。当气泡的中心与水准管零点重合时称为气泡居中，此时水准管轴处于水平位置。为了方便观察和提高精度，一般微倾水准仪常在水准管的上方装有符合棱镜系统。装有符合棱镜系统的水准管称为符合水准器。

（3）基座

基座位于仪器下部，主要由轴座、脚螺旋和连接板等组成。仪器上部通过竖轴插入轴座内，由基座承托。脚螺旋用于调节圆水准气泡，使气泡居中。

2．水准尺和尺垫

①水准尺为水准测量时与水准仪配套使用的必备工具。水准尺的质量直接影响水准测量的精度，因此，通常用干燥不易变形的木质材料、铝合金、玻璃钢制成。水准测量常用的水准尺有直尺和塔尺两种。

直尺又分为单面和双面两种。双面水准尺多用于三、四等水准测量（三、四等水准测量见学习情境二高程控制测量），以两把尺为一对使用。尺的两面均有分划，一面为黑白相间，称黑面尺；另一面为红白相间，称红面尺，两面的最小分划均为1 cm，只在分米处注有数字。两把尺的黑面均由零开始分划和注记。而红面，一把尺从4.687m开始分划和注记，另一把尺从4.787m开始分划和注记，其目的是避免观测时的读数错误，以便校核读数。同时用红、黑面读数求得的高差，进行测站校核计算。

塔尺有3m，4m，5m等几种，可以伸缩。尺面最小分划为1 cm或者0.5 cm，也分为红黑两面。塔尺便于携带但也因接头处易影响尺长精度，故常用于等外水准测量。

②尺垫用于转点时放置水准尺。它一般由铸铁制成，中间有一个突起的球状圆顶，下部有3个尖脚。使用时，首先将尖脚踩入地下踏实，然后将尺子立于圆球顶部。尺垫可防止点位移动和水准尺下沉。

三、水准仪的使用及水准测量基本方法

1．普通水准仪的使用方法

普通水准仪使用操作的基本步骤为：安置仪器、粗平、瞄准水准尺、精平和读数。水准仪的技术操作，包括水准尺和尺垫的使用，是水准测量的一项基本功能训练。通过具体操作，理论联系实际，可加深对仪器功能的认识，达到准确使用仪器的目的。

（1）安置水准仪

张开三脚架，将其支在地面上，注意高度适当，架头大致水平。从仪器箱中取出水准仪，用中心螺旋将其与三脚架连接牢靠，通过摆动或者踏实三脚架使圆水准气泡大致居中。

（2）粗略整平（粗平）

粗略整平是通过转动脚螺旋使圆水准气泡居中，从而使仪器竖轴铅直，视准轴粗略水平。操作方法如图1-2-6所示，用双手以相对的方向转动一对脚螺旋，使气泡从 a 处移至 b 处，然后单独转动另一个脚螺旋，使气泡居中。气泡移动的方向与左手拇指移动的方向一致。

（3）瞄准水准尺

首先进行目镜对光，使望远镜对向远方明亮的背景，转动目镜对光螺旋，直到十字丝清晰。松开制动螺旋，转动望远镜，通过镜筒上部的瞄准器瞄准水准尺，拧紧制动螺旋。转动物镜调焦螺旋，使水准尺成像清晰。转动微动螺旋，使十字丝的竖丝贴近水准尺的边缘或者中央。让眼睛在目镜端上、下微动，若看到十字丝与目标的影像有相对移动时，这种现象称为视差。由于视差的存在，当眼睛与目镜的相对位置不同时，会得到不同的读数，从而增大读数的误差，应予以消除。消除方法就是仔细进行目镜调焦和物镜调焦，直到眼睛上下移动时读数不变为止。

（4）精确整平和读数

精确整平简称精平。眼睛观察水准气泡观察窗内的气泡影像，用右手缓慢地转动微倾螺旋，使气泡两端的影像严密吻合。此时的视线为水平视线。微倾螺旋的转动方向与左侧半气泡影像的移动方向一致，如图1-2-7所示，气泡两端的影像吻合时用中丝在水准尺上截取读数。先估读水准尺与中丝重合位置处的毫米数，然后报出全部读数，如图1-2-8所示的读数为1.608m。读数后再检查符合水准器气泡是否居中，若不居中，应再次精平，重新读数。

2．水准测量的施测方法

用水准测量方法测定的高程控制点称为水准点，用BM表示。按其精度和作用的不同，分为国家级水准点和普通水准点。国家级水准点是全国范围的高程控制点，主要用来满足地形测量以及各种工程测量的需要，要埋设固定形式的永久性标志；普通水准点则是从国家级水准点引测的，直接用于某一测区或者施工场地的高程控制点，可以埋设永久性或者临时性水准点标志。

要得到待定点的正确高程，保证测量成果的可靠性，水准测量时应根据作业的要求和条件，首先拟订水准路线（将已知水准点和待测水准点组成一条水准路线）。根据测区情况和需要，工程建设中水准路线可布设成以下3种形式。

（1）闭合水准路线

如图1-2-9（a）所示，从一个已知高程点BM _A 出发，沿线测定待定高程点1，2，3，…的高程后，最后闭合在BM _A 上。这种水准测量路线称为闭合水准路线，多用于面积较小的块状测区。

（2）支水准路线

如图1-2-9（b）所示，从一已知高程点BM _A 出发，沿线测定待定高程点1，2，3，…的高程后，既不闭合也不附合在已知高程点上。这种水准测量路线称为支水准路线或支线水准路线，多用于测图水准点加密。支水准路线要进行往返测量，以资检核，从理论上讲，支水准路线往测高差与返测高差的代数和应等于零。

（3）附合水准路线

如图1-2-9（c）所示，从一个已知高程点BM _A 出发，沿线测定待定高程点1，2，3，…的高程后，最后附合在另一个已知高程点BM _B 上。这种水准测量路线称为附合水准路线，多用于带状测区。

作业前应选择适当的仪器、标尺，并对其进行检验和校核。三、四等水准测量和图根控制用DS ₃ 型仪器和双面尺，等外水准配单面尺。一般性测量采用单程观测，作为首级控制或支水准路线测量必须往返观测。等级水准测量的仪尺距、路线长度等必须符合规范要求。测量应尽可能采用中间法，即仪器安置在距离前、后视尺大致相等的位置。

如图1-2-10所示，设 A 点的高程 H _A ＝123.446m，现测定 B 点的高程 H _B 的程序如下：

①安置仪器于1站并粗平，后视尺立于 A 点，在路线前进方向选择一点与 A ₁ 距离大致相等的适当位置作 TP ₁ ，作为临时的高程传递点，称为转点。放上并踏紧尺垫，将前视尺立于其上。

②照准 A 点尺，精平仪器后，读取后视读数 a ₁ （如2.142m），将数据记入表1-2-1的后视读数栏中；平转望远镜，照准 TP ₁ 点尺，精平仪器后，读取前视读数 b ₁ （如1.258m），记入前视读数栏中。

③将仪器搬至2站，粗平仪器， TP ₁ 点尺面向仪器， A 点尺转移立于 TP ₂ 。

④照准 TP ₁ 点尺，精平仪器，读取后视读数 a ₂ ，照准 TP ₂ 尺，精平仪器，读取前视读数 b ₂ ，记入水准测量手簿中。

⑤按上述步骤三和四连续设站施测，直至测至终点 B 为止。各站的高差为

根据式（1-2-4）可以得到各点的高程，取各测站高差之和，得

则 B 点高程为：

在测量过程中，我们发现有一个位置是非常重要的，那就是前视点，它是测站过渡的衔接点，所以此位置不能随意变动，该位置处的水准尺也不能随意更改。因此，立尺员必须守好这个位置，等待其他伙伴设站，做好前后站的测量工作。在需要的时候要像一颗永不生锈的螺丝钉，在自己平凡的岗位上坚守职责，甘于奉献。

在测量工作中，尽职尽责还不足以保证每项数据的正确，观测、记录原因导致的高差错误不能完全避免，还需要对每一站的高程进行测站检核。常用的测站检核方法有以下两种：

①变动仪器高法：在同一测站上，变动仪器高度，两次测定高差。第一次测定后，重新安置仪器，使仪器高度的改变量不小于10 cm，再进行第二次高差测定，两次测值之差若不超过容许值（如等外水准测量容许值为6mm），则符合要求，取高差的平均值作为该测站的观测高差，否则就需要返工重测。

②双面尺法：在同一测站上仪器高度不变，分别用水准尺的黑、红面各自测出两点之间的高差，相互进行校核。如同一水准尺红面与黑面读数（加常数后）之差不超过3mm，且两次测得值之差不超过5mm，同样取高差的平均值作为观测结果。

四、水准测量的内业计算

水准测量的外业测量数据，经检核无误，满足规定等级的精度要求后，就可以进行内业成果计算。内业计算工作的主要内容就是调整高差闭合差，最后计算出各待定点的高程。不同形式的水准路线，高差闭合差的含义也有所差异，计算方法也不同。高差闭合差容许值的大小与测量等级有关。测量规范中，对不同等级的水准测量作了高差闭合差容许值的规定。等外水准测量的高差闭合差容许值规定为：平地： f _h容 ＝±40 mm， L 为水准路线的长度，以km计；在山地每1 km的测站数超过16站时： f _h容 ＝±12 mm， n 为测站数。高级点间附合路线或闭合环线长度不得大于8 km，节点间路线长度不得大于6 km，支线长度不得大于4 km。

（一）附合水准路线的内业计算

1．高差闭合差

高差闭合差一般用 f _h 表示，对于附合水准路线，从理论上讲，各测站观测高差的代数和应等于路线两端水准点 A ， B 的高程之差。但是由于测量误差的存在，实际上二者一般不会相等，所存在的差值称为附合水准路线的高差闭合差，即

2．附合水准路线高差闭合差的计算和调整

图1-2-11是一附合水准路线等外水准测量示意图。 A ， B 为已知高程的水准点， H _A ＝65.376m， H _B ＝68.623m；1，2，3为待定高程的水准点。

（1）填写观测数据和已知数据

将点号、测段长度、测站数、观测高差及已知水准点 A 和 B 的高程填入表1-2-2所示附合水准路线成果计算表有关各栏内。

（2）计算高差闭合差

等外水准测量平地高差闭合差容许值 f _h容 的计算：

因 ，说明观测成果精度符合要求，可对高差闭合差进行调整。如果 ，说明观测成果不符合要求，必须重新测量。

（3）调整高差闭合差

高差闭合差调整的原则和方法，是按与测站数或测段长度成正比的原则，将高差闭合差反号分配到各相应测段的高差上，得改正后高差，即

式中 v _i ——第 i 测段的高差改正数，mm；

Σ n ， Σ L ——水准路线总测站数与总长度；

n _i ， L _i ——第 i 测段的测站数与测段长度。

本例中，各测段改正数为

计算检核： Σ v _i ＝- f _h ，将各测段高差改正数填入表1-2-2中第5列内。

（4）计算各测段改正后高差

各测段改正后高差等于各测段观测高差加上相应的改正数，即

式中 ——第 i 段的改正后高差，m。

本例中，各测段改正后高差为

计算检核： ，将各测段改正后高差填入表1-2-2中第6列内。

（5）计算待定点高程

根据已知水准点 A 的高程和各测段改正后高差，即可依次推算出各待定点的高程，即

计算检核： ＝67.203m＋1.420m＝68.623m，最后推算出的 B 点高程应与已知的 B 点高程相等，以此作为计算检核。将推算出各待定点的高程填入表1-2-2中第7列内。

（二）闭合水准路线

针对闭合水准路线，各测站观测高差代数和应等于零，如果不等于零，其代数和即为高差闭合差 f _h ＝ Σ h _测 ，闭合水准路线成果计算的步骤与附合水准路线相同。

（三）支水准路线

针对支水准路线，沿着同一路线往测所得高差 Σ h _往 与返测高差 Σ h _返 的绝对值应大小相等而符号相反，如果不相等，其差值即为高差闭合差，也称为较差。

针对支水准路线，在满足 f _h ≤ f _h容 的条件下，取其往返高差绝对值的平均值作为观测成果，即路线的最终高差。调整高差闭合差的方法和推算待定点的高程与附合水准路线的方法相同。

五、水准仪的检验与校正

《论语》有：“曾子曰：‘吾日三省吾身’”，意思是每天不断地反思自己是否有不足之处。精确的测量数据，需要人尽职工作，也需要仪器处于良好的状态。因此，对仪器进行检验和校正也是测量人员需要掌握的一项技能。

由水准测量的原理可知，在水准测量时，水准仪只有准确提供一条水平视线，才能准确测出两点间的正确高差。水准仪的主要轴线有视准轴 CC 、水准管轴 LL 、仪器竖轴 VV 和圆水准器轴 L′L′ ，如图1-2-12所示。

水准仪若要正常工作，在构造上应满足以下几何关系：

①圆水准器轴 L′L′ 平行于仪器竖轴 VV 。

②十字丝的中丝垂直于仪器竖轴。

③水准管轴 LL 平行于视准轴 CC 。

仪器出厂前，虽然经过严格检验均能满足条件，但是搬运、长期使用、震动等会使轴线间的几何关系发生变化。因此，测量前应对上述条件进行必要的检验与校正。

1．圆水准器轴的检验和校正

检验：调整脚螺旋，使圆水准器气泡居中，则圆水准器轴 L′L′ 处于竖直位置。松开制动螺旋，使仪器绕竖轴 VV 旋转180°，若气泡仍居中，说明 VV 轴也处于竖直位置， L′L′ 与 VV 平行，不需要校正。若转动180°后气泡不再居中，则说明 L′L′ 与 VV 不平行，需要校正。

校正：校正时先松开中间的紧固螺钉，然后根据气泡偏移方向用校正针拨动校正螺钉，使气泡向零点位置移动偏移量的一半，从而使 L′L′ 与 VV 变成平行关系。转动脚螺旋，使圆水准器气泡居中， L′L′ 与 VV 就会变成竖直方向。

圆水准器校正螺钉的结构如图1-2-13所示。此项校正需反复进行，直至仪器旋转到任何位置时，圆水准器气泡皆居中为止。最后旋紧固定螺钉。

2．十字丝的检验和校正

检验：仪器整平后，在望远镜中用横丝的十字丝一端对准某一标志 M 点，如图1-2-14所示。拧紧制动螺旋，转动微动螺旋。微动时，如果 M 点不离开中丝，则表明中丝水平。如果标志 M 点偏离中丝，表明需要校正。

校正：取下护盖，放松十字丝分划板的固定螺钉，微微转动板座，使 M 点对中丝的偏移量减小一半，直至转动微动螺旋时， M 点不离开中丝。

检验和校正工作需要反复进行数次，直至 M 点不离开中丝。校正后拧紧固定螺钉。

3．水准管轴的检验和校正

检验：在平坦的地面选定相距80m的 A ， B 两点，各打一大木桩或者放尺垫，并在上面立尺，如图1-2-15所示，然后按照以下步骤进行检验。

第一步：将水准仪置于与 A ， B 等距离处的 C 点，用仪器高法（或者双面尺法）测点 A ， B 两点间的高差，设其读数为 a ₁ 和 b ₁ ，则 h _AB ＝ a ₁ - b ₁ 。两次测得值之差小于3mm时，取其平均值作为两点间的高差。不管水准管轴 LL 和视准轴 CC 是否水平，此时测出的高差都是正确的。

第二步：将仪器搬至距离 B 点（ A 点）3m左右的 D 位置，精平仪器后，在 B 点水准尺上读数 b ₂ 。根据近尺读数和高差 h _AB 算出 A 点水准尺上水平视线时应有的读数为： a ₂ ＝ b ₂ ＋ h _AB ，然后掉转望远镜照准 A 点上水准尺，精平仪器后读取读数。如果实际读出的数值 ，说明 LL // CC ；否则，说明 LL 和 CC 不平行，需要校正。

校正：根据读数 a ₂ 和高差 h _AB 算出视线水平时 B 点水准尺上的正确读数 b ₂ 。转动微倾螺旋，用中丝对准 B 点水准尺上的读数 b ₂ ，此时视准轴 CC 处于水平位置，而水准管气泡不再居中。用校正针将左（或者右）侧的校正螺钉略微松开，再分别拨动上、下两个校正螺钉，将水准管的一端升高或者降低，使气泡居中。

该项校正工作需要反复进行，直至 B 点水准尺的实际读数 与正确读数 b ₂ 的差值不大于3mm为止。最后拧紧左（或者右）侧的校正螺钉。

注意：在测定正确高差时，应采用仪器高法连续两次测出 A ， B 两点的高差，若两次测得值之差不超过3mm，取其平均值作为正确高差。

六、水准测量的误差及注意事项

水准测量因为仪器和观测人员感官的局限与外界环境因素的影响，观测数据不可避免地存在误差。在水准测量的过程中，为了保证应有的观测精度，应对测量误差产生的原因、性质及防止措施有所了解，以便将误差控制在最小。水准测量的误差主要源于仪器误差、观测误差和外界环境因素影响误差3个方面。

1．仪器误差

（1）视准轴与水准管轴不平行

仪器经校正后，两轴仍会残留一个微小的夹角。即使水准管气泡居中时，视线仍会有稍许倾斜，由此产生读数误差。观测时，注意前后视等距，就可以减少或者消除该项误差。

（2）水准尺的误差

水准尺的刻划不准确、尺底磨损、弯曲变形等都会给读数带来误差。水准尺的误差主要包括尺长误差、分划误差和零点误差。在观测前应对水准尺进行检验，不符合尺长误差、分划误差规定要求的水准尺应禁止使用。尺长误差较大的尺，对于精度要求较高的水准测量，应对读数进行尺长误差改正。零点误差是由尺底不同程度磨损造成的，可通过在测段内设偶数站成对使用水准尺的方法来消除。这是因为水准尺前后视交替使用，相邻两站高差的影响值大小相等、符号相反。

2．观测误差

（1）水准管气泡居中的误差

水准管气泡居中与否完全凭眼睛的观测，由于生理条件的限制，无法精确辨别，就会产生水准管气泡居中的误差。该项误差的存在导致视线偏离水平位置。设水准管分划值 ＝20″/（2mm），气泡居中误差一般为分划值的0.15倍，即0.15 ＝0.15×20″＝3″，若仪器到水准尺的距离为80m，由此带来的读数误差为1.2mm。

（2）读数误差

水准尺的毫米读数是根据十字丝在尺子的厘米分划内所处的位置，是用估计的方法读取的。估读不准确会带来误差。此项误差与望远镜的放大率和视距长度有关。因此，水准测量中规定望远镜的放大率应在20倍以上，视距不超过100m，以保证估读精度。

（3）视差的影响

水准测量时由于十字丝平面与水准尺影像不重合，眼睛与目镜的相对位置不同，所得读数也不相同，从而产生读数误差。因此，观测时要仔细调焦，严格消除视差。

（4）水准尺倾斜的误差

当水准尺倾斜时，读取的读数总是大于尺子竖直时的读数。而且在水准尺倾斜程度相同的情况下，视线越高产生的读数误差也越大。扶尺人员需要发挥精益求精的职业精神，特别注意扶直水准尺，使尺上的圆水准器气泡居中后，再进行读数。

3．外界环境因素影响带来的误差

（1）仪器、水准尺下沉的影响

在观测过程中，由于仪器的自重，随时间会下沉或由于土壤的弹性会使仪器上升，使得读数减小或增大。如果往测上坡使高差增大，则返测下坡使高差减小，取往返高差平均数，可削弱其影响。对一个测站进行往返观测就意味着观测程序的改变，按“后、前、前、后”或“前、后、后、前”的观测程序，取高差平均值，也能削弱其影响。因此，观测时选择坚实的地面作测站和转点，踏实脚架和尺垫，缩短测站观测时间，采取往返观测等，可以减小此项影响。

（2）地球曲率及大气折光的影响

如图1-2-16所示， A ， B 为地面上的两点，大地水准面是一个曲面，如果水准仪的视线 a′b′ 平行于大地水准面，则 A ， B 两点的正确高差为： h _AB ＝ a′ - b′ ，但是，水平视线在水准尺上的读数分别为 a″ ， b″ 。 a′ ， a″ 之差与 b′ ， b″ 之差，就是地球曲率对读数的影响，用 c 表示： ， D 为视线长， R 为地球的平均半径。 a ， a″ 之差与 b ， b″ 之差，就是大气折光对读数的影响，用 r 表示。在稳定的气象条件下， r 约为 c 的1/7，即在稳定的气象条件下，大气折光差约为地球曲率影响的1/7，即

c ， r 同时存在，其共同影响为

减小地球曲率和大气折光影响的方法有两种：一是用“中间法”消除或削弱；二是选择良好的观测时间（一般为日落前或者日出后2 h），并控制视线高出地面一定的高度和视线长度。

七、其他水准仪的介绍

除了工程测量中最常见的水准仪（或者称为微倾式水准仪）之外，下面再简单介绍其他几种水准仪：精密水准仪、电子水准仪、自动安平水准仪和激光水准仪。

1．精密水准仪

精密水准仪的构造和DS ₃ 水准仪基本相同，也是由望远镜、水准器和基座3个部分组成的，但是其技术指标高于普通水准仪，水准管分划值可达到10″/2mm，望远镜放大率一般不小于40倍。精密水准仪的主要特点是：在望远镜中增加了测微装置，在测微尺上可直接读到0.1mm或者0.05mm。另外，精密水准仪还配有专用的精密水准尺。精密水准仪一般用于国家一、二等水准测量和高精度的工程测量，如大型机械设备的安装测量和大型建筑物的沉降观测等。

2．电子水准仪

电子水准仪的主要优点：操作简单，自动观测和记录，并立即用数字显示测量结果；整个观测过程在几秒内即可完成，从而大大减少观测错误和误差；仪器还附有数据处理器及与之配套的软件，从而可将观测结果输入计算机进行处理，实现测量工作自动化和流水线作业，大大提高效率。

（1）电子水准仪的观测精度

电子水准仪的观测精度高，如瑞士徕卡公司开发的NA2000型电子水准仪的分辨率为0.1mm，每千米往返测得高差中数的中误差为2.0mm；NA3003型电子水准仪的分辨率为0.01mm，每千米往返测得高差中数的中误差为0.4mm。DNA03型电子水准仪最小读数为0.01mm，高差观测误差为0.3mm/km。

（2）电子水准仪测量原理简述

与电子水准仪配套使用的水准尺为条形编码尺，通常由玻璃纤维或铟钢制成。在电子水准仪中装置有行阵传感器，它可识别水准标尺上的条形编码。电子水准仪摄入条形编码后，经处理器转变为相应的数字，再通过信号转换和数据化，在显示屏上直接显示中丝读数和视距。

（3）电子水准仪的使用

NA2000电子水准仪用15个键的键盘和安装在侧面的测量键来操作。有两行LCD显示器显示给使用者，并显示测量结果和系统的状态。

观测时，电子水准仪在人工完成安置与粗平、瞄准目标（条形编码水准尺）后，按下测量键后3～4 s即可显示测量结果。其测量结果可储存在电子水准仪内或通过电缆连接存入机内记录器中。

另外，观测中如水准标尺条形编码被局部遮挡＜30％，仍可进行观测。

3．自动安平水准仪

自动安平水准仪利用自动安平补偿器，观测时能自动使视准轴置平，获得水平视线读数。这样就避免了在使用普通水准仪时在调整气泡居中上花费时间造成视疲劳，进而提高测量精度。

4．激光水准仪

激光水准仪的原理是将氦-氖气体激光器发出的激光导入水准仪的望远镜内，使在视准轴方向能射出一束可见红色光束，利用激光束在水准尺上的光斑读数。

·思考与讨论·

1．水准仪根据什么原理来测定两点之间的高差？

2．水准仪有哪几条轴线？各轴线应满足什么条件？

3．结合水准测量的主要误差来源，说明在观测过程中要注意的事项。

·实训题·

1．练习普通水准测量的实测、记录、计算、闭合差调整和高程计算。

2．后视点 A 的高程为55.318m，读得其水准尺的读数为2.212m，在前视点 B 尺上读数为2.522m，问高差 h _AB 是多少？ B 点比 A 点高，还是比 A 点低？ B 点高程是多少？试绘图说明。

3．表1-2-3为一闭合水准路线的水准测量观测成果，试计算各水准点的高程。

·案例分析·

某施工现场，在高程测设时，使用1点的高程在测量时比较方便，但1点高程未知，需从高程已知的水准点引测过来。图1-2-17是一支线水准路线等外水准测量示意图， A 点为已知高程的水准点，其高程 H _A 为45.276m，1点为待定高程的水准点， h _w 和 h _f 为往返测量的观测高差。 n _w 和 n _f 为往、返测量的测站数，共16站，则1点的高程计算如下：

1．计算高差闭合

2．计算高差容许闭合差

测站数： n ＝ （ ）＝ ×16＝8

f _h容 ＝±12 mm＝±12 mm＝±34mm，因为 ，故精确度符合要求。

3．计算改正后高差

取往测和返测高差绝对值的平均值作为 A 和1两点间的高差，其符号和往测高差符号相同，即

4．计算待定点高程

问题：

怎样进行水准测量的内业计算？如何计算和调整高差闭合差？ zmIq6yfSmr7z2bp61yLutxH9zBBeZ9Jwc8sY50HgdZAu/pwtPpWwOjnW6O7BVqco