【正文】 第二講 水準測量 （ 1）了解微傾水準儀的檢驗、校正的方法。 （ 2） 熟悉水準測量誤差和注意事項 。 （ 3）掌握水準點、水準路線概念及水準測量原理，掌握 DS3水準儀和自動安平水準儀的構(gòu)造及使用方法，掌握水準測量的施測、記錄和內(nèi)業(yè)成果計算方法。 教學(xué)目標 重點： 水準測量的施測、記錄和計算方法，水準測量內(nèi)業(yè)成果計算 難點： 水準測量內(nèi)業(yè)成果計算 ?高程測量概念 （ Height Measurement） 根據(jù) 已知點 高程，測定該點與未知點的 高差 ，然后計算出未知點的高程的方法。 ?高程測量的方法分類 水準測量 (leveling) 三角高程測量 (trigonometric leveling) 氣壓高程測量 (air pressure leveling) GPS測量。 (GPS leveling) 水準測量 采用水準儀和水準尺根據(jù)水平視線測定兩點的高差，一般適用于平坦地區(qū)，是一種精密的高程測量方法。 三角高程測量 是用經(jīng)緯儀 (或電磁波測距儀 )測量豎直角和距離，用三角學(xué)的公式，計算兩點間的高差，適用于丘陵或山區(qū)。三角高程測量的精度較水準測量低。 氣壓高程測量 是利用大氣壓與該氣層距地面的高程 (海拔 )成反比的原理 (也就是大氣壓的水銀柱高度隨地面高程增加而減少 )，將兩個氣壓計放在兩個不同高程的地點，同時讀出氣壓，由其差數(shù)可以推算出兩點的高差。氣壓高程測量一般用于踏勘測量和路線勘測上，其測量精度較前兩種低。 第一節(jié) 水準測量原理 一 .基本原理 利用水準儀提供的 “ 水平視線 ” ，測量兩點間高差，再由已知點高程推算出未知點高程。 大地水準面 hAB A B HA HB=HA+hAB 水平視線 水準尺 水準尺 a b 前進方向 A—— 后視點 a—— 后視讀數(shù) B—— 前視點 b—— 前視讀數(shù) bHaHH BAi ????ABAB hHH ?? A、 B兩點間高差 2. B點的高程 bah AB ??大地水準面 hAB A B HA HB=HA+hAB 水平視線 水準尺 水準尺 a b 前進方向 注意： 高差 hAB本身可正可負。當 ab時， hAB值為正；此時 B點高于 A點；當 ab時， hAB值為負，即 B點低于 A點。 為避免計算中發(fā)生正負符號的錯誤，在求算高差時，必須注意 h的下標小字。例 hAB是表示由已知高程的 A點推算至未知高程的 B點的高差， ABAB HHh ??? 在實際工作中，亦可利用水準儀的視線高 Hi來計算前視點 B的高程。這一做法對 安置一次儀器 ，以一個已知高程點作后視，求取多個前視點 高程時，計算較為方便。 ? Hi=HA+a ? HB=HA+(ab） = Hi b 視線高程法 轉(zhuǎn)點 (turning point) 、測站 當 A、 B兩點相距較遠或其高差較大時，往往安置一次儀器不可能測定其間的高差值，則必須在兩點之間加設(shè)若干個臨時的立尺點，作為 高程傳遞 的過渡點（ 轉(zhuǎn)點 ），并分段連續(xù)安置儀器豎立水準尺，依次測定轉(zhuǎn)點之間的高差， 每安置一次儀器，稱為一個 測站 ，最后取其代數(shù)和，從而求得 A、 B兩點間的高差 h。 AB 測站 轉(zhuǎn)點 ? hAB=h1+ h2+…. + hn =(a1b1)+(a2b2)+…. +(anbn) =?a?b ? HB=HA+ ?hi 第二節(jié) 水準儀和水準尺 一、 DS3水準儀 (level)構(gòu)造 ? 水準儀主要由望遠鏡、水準器及基座三部分構(gòu)成。 水準儀操作螺旋 物鏡對光螺旋 ：調(diào)節(jié)物鏡與目鏡筒的相對位置 ，使物像清晰 。 目鏡螺旋 ：調(diào)節(jié)目鏡位置 ， 使我們能夠看清十字絲 。 水平制動及微動螺旋 ：在水平方向制動與微動望遠鏡 ， 精確瞄準目標 。 微傾螺旋 ：使望遠鏡上下微動 ， 精平 。 望遠鏡 (telescope) 精確 瞄準 遠處目標 和 提供水平視線 進行 讀數(shù) 的設(shè)備。目鏡中可看到目標經(jīng)放大后在十字絲分劃板上成的像。 視準軸（視線）：十字絲分劃中心與物鏡光心的連線。 組成 ： 物鏡、目鏡、調(diào)焦透鏡、十字絲分劃板、物鏡和目鏡調(diào)焦螺旋 等。 1)望遠鏡各組成部分的作用 物鏡的作用 ：使目標成象（拉近）。 目鏡的作用 ：把十字絲（和目標象）放大。 十字絲固定不動。為了讓儀器適用于不同視力的人，可用 目鏡調(diào)焦螺旋 前后調(diào)節(jié)目鏡 目鏡調(diào)焦 。 調(diào)焦透鏡的作用 ：使遠近不同的目標都能成象于十字絲面上。通過 物鏡調(diào)焦螺旋 移動調(diào)焦鏡稱為 物鏡調(diào)焦。 十字絲分劃板作用： 準確瞄準目標 中間一根長橫絲稱為 中絲 (水平視線在尺上的位置 ） ， 與之垂直的一根絲稱為 豎絲 ， 在中絲上下對稱的兩根與中絲平行的短橫絲稱為 上 、 下絲（ 又稱 視距絲 ） 。 水準測量時 ， 用中絲在水準尺上進行前 、 后視讀數(shù) ， 用以計算 高差； 用上 、 下絲在水準尺上讀數(shù) ， 用以計算 水準儀至水準尺的距離 （ 視距 ） 。 視距公式 =（上絲讀數(shù) 下絲讀數(shù)） *100 2)種類 由于物鏡調(diào)焦構(gòu)造不同 ， 望遠鏡分為： 外對光 望遠鏡 、 內(nèi)對光 望遠鏡 。 內(nèi)對光望遠鏡通過轉(zhuǎn)動 對光螺旋 ， 使對光凹透鏡前后移動 ， 進行調(diào)焦 。 內(nèi)對光望遠鏡的優(yōu)點 ：密封性好 ， 灰塵 、 潮氣不易侵入；鏡筒短 ， 使用方便；對光時物鏡位置不變 ， 儀器穩(wěn)定 。 目前測量儀器上的望遠鏡都是內(nèi)對光式的 。 3） 望遠鏡成像原理 目標 AB物鏡 倒立縮小的實像 ab。 移動對光凹透鏡 ， （ 不同距離的 )目標 成像在十字絲平面 上 ，目鏡 放大十字絲和目標影像 a′ b′ (正立或倒立虛像 ） 望遠鏡的 放大率 ： 通過望遠鏡看到的目標影像的視角與肉眼直接觀察該目標的視角之比 。 若望遠鏡目標影像的視角為β ， 用肉眼直接觀察視角是 α ， 則放大率 v= β /α 。 DS3型水準儀望遠鏡放大率為 28倍 。 4） 視差 及視差的消除 當望遠鏡瞄準目標后，眼睛在目鏡處上下左右作少量的移動，發(fā)現(xiàn) 十字絲和目標有著相對的運動 ，這種現(xiàn)象稱為視差。 測量作業(yè)是不允許存在視差的，因為這說明不能判明是否精確地瞄準了目標。 產(chǎn)生視差的原因 ：目標通過物鏡之后的 象沒有與十字絲分劃板重合 。 如圖 （ a） 和 （ b） 所示：人眼位于中間位置時 ， 十字絲交點 O與目標的象 a點重合 ， 當眼睛略為向上 ， O點又與b點重合 ， 當眼睛略為向下時 ， O點便與 O點重合了 。 如果連續(xù)使眼睛上下移動 ， 就好象看到 O點在目標的象上面運動一樣 。 圖 （ c） 是沒有視差的情況 。 象與十字絲分劃板不重合 的原因： （ 1） 未按正確的操作程序調(diào)焦； （ 2） 目鏡調(diào)焦看十字絲時眼睛有一個焦距 ， 而瞄準目標看目標的象時 ， 眼睛本身自行調(diào)焦用了另一個焦距 。 消除視差的方法 ：首先必須按操作程序依次調(diào)焦 ， 特別注意在物鏡調(diào)焦時要控制眼睛本身不再調(diào)焦 ， 保持十字絲始終是清晰