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第4章 高程测量 §4－1 水准测量原理 §4－2 水准测量工具及其使用 §4－3 水准测量外业 §4－4 水准测量内业 §4－5 三角高程测量简介 测定地面点高程的工作，称为高程测量。它是地面点定位的基本内容之一。 高程测量方法有水准测量、三角高程测量、GPS高程测量、液体静力水准测量等。 本章主要介绍工程上常用的水准测量和三角高程测量方法。 §4－1 水准测量原理 水准测量的基本原理是利用水准仪提供的水平视线在前后两把竖直的标尺上的读数之差来测定两点间的高差，再根据已知点高程计算待定点高程。 如下图所示，假设A为已知高程点（即HA为已知），欲求B点的高程HB ，需测量A、B两点的高差hAB 。 在A、B两点上竖立水准标尺（尺上刻有标准长度的厘米分划，由下而上注记）；在A、B两点的中间位置安置一台能提供水平视线的仪器——水准仪。利用水准仪给出的水平视线分别在A、B两水准尺上读出读数a和b，则A、B两点间的高差为： hAB＝a－b 若水准测量是从A点开始向B点方向进行的，则称A为“后视点”，A点上的水准尺为“后尺”，a为“后视读数”；称B为“前视点”，B点上的水准尺为“前尺”，b为“前视读数”。 两点之间的高差等于后视读数减去前视读数。高差的符号有正有负。 当ab时，高差为正，B点高于A点；反之，高差为负，B点低于A点。 求得高差hAB之后，B点的高程为： HB ＝HA＋ hAB 当A、B两点相距较远或高差较大，一个测站无法测出高差时，可在两点之间设若干个转点（TPi，教材中称之为ZDi），在转点上竖立标尺，一段一段测量高差，然后累加得总的高差。由若干个水准测站构成的高差观测路线叫水准路线。 由水准测量原理可知，水准仪必须具备两个基本功能：一是能提供水平视线，二是能在标尺上读数。 §4－2 水准测量工具及其使用 水准测量所用的仪器是水准仪，配套工具有水准尺、尺垫等。 一. 水准仪 水准仪的主要功能是提供水平视线，并能照准水准尺进行读数。 水准仪按精度可分为DS05 、 DS1 、 DS3 和DS10四个等级。“D”、“S”是“大地测量”和“水准仪”汉语拼音的第一个字母；后面的数字指仪器每公里往返观测高差中数的中误差（mm）。 土木工程中常用的是DS3型水准仪，如下图所示。 水准仪主要由望远镜、水准器和基座三部分组成。另外还有水平制动、微动螺旋，微倾螺旋等。 1. 望远镜 望远镜用来照准远处竖立的水准尺并读取水准尺上的读数。水准仪望远镜的内部结构与经纬仪望远镜相同，也是由物镜、调焦透镜、十字丝分划板和目镜组成。见下图。 跟经纬仪望远镜不同之处：一是物镜调焦（对光）螺旋位于望远镜右侧；二是望远镜只能水平转动，不能垂直转动。水准仪上没有垂直制动，仅有一个用以调节符合水准器气泡的微倾螺旋。 十字丝交点与物镜光心的连线同样叫做视准轴，又叫“水准视线”。水准测量就是在视准轴水平时，用十字丝的中横丝在水准尺上截取读数的。 十字丝纵丝下部不再为双丝；上、下短横丝也叫“视距丝”。 2. 水准器 水准仪上的水准器也有两套，一圆一管。“圆粗平，管精平”。 视准轴须平行于管水准轴。 水准测量对于视准轴水平度的要求很高，故对管水准器气泡居中的精确度要求也很高（比经纬仪测角时高！）。 为了准确观察管水准器气泡居中的程度，在管水准器的上方安装了一组符合棱镜（图a），通过符合棱镜的反射作用，使气泡两端的影像A、B同时反映在目镜旁边的观察窗中。 (类似于经纬仪竖盘指标水准管影像） 3. 基座 水准仪的基座与经纬仪基座大致相同，包括轴座、脚螺旋、底板和三角压板等，其作用是支承仪器并与三脚架相连。由于水准仪比经纬仪轻，故基座比经纬仪的小。 水准观测时不需对中，故水准仪上没有光学对中器。 二. 水准尺和尺垫 水准尺又叫水准标尺，简称标尺，其面上绘有宽度为1厘米的标准刻划间隔。土木工程中常用普通双面标尺。 双面标尺可用于三、四等水准测量。其长度一般为3米，两根为一对。每根标尺的两面都有刻划，一面为黑白相间，称作黑面（也称主面)，另一面为红白相间，称作红面。两面的刻划均为1厘米，只在分米处注记数字。“E”字上长 “横”的底端对应整分米位置。 为避免读数时产生印象错误，双面标尺的黑面与红面刻划的零点相差一个常数。黑面尺的零点为0，而红面尺的零点为4.687或4.787米。 一对尺子的常数不同，其中一把尺子的常数是4.687米，另一把则为4.787米。 尺垫是用生铁铸成的三角形垫件，其上部中央有一凸起的半球体，作为竖立和转动标尺之用；下部有三个支脚，可插入土中。尺垫的作用是在转点处支撑标尺。 三. 水准仪的使用（水准测量的基本操作方法） 包括架设仪器、整平、立尺、照准和读数等。