水準測量方法示意圖

① 水準測量原理

水準測量不是直接測定地面點的高程，而是先測出兩點間的高差，然後求得未知點的高程。如圖2-1所示，在兩個點上分別豎立水準尺，利用一種稱為水準儀的測量儀器提供的一條水平視線，在水準尺上讀數，求得兩點間的高差，從而由已知點高程推求未知點高程。

圖2-1 水準測量原理

設已知A點高程為H_A，今用水準測量方法求未知點B的高程H_B。在A，B兩點中間安置水準儀，並在A，B兩點上分別豎立水準尺，根據水準儀提供的水平視線在A點水準尺上的讀數為a，在B點水準尺上的讀數為b，則A，B兩點間的高差為

h_AB=a-b （2-1）

設水準測量是由A點向B點進行，如圖2-1 中的箭頭所示，則規定A點為後視點，其水準尺讀數a為後視讀數，B點為前視點，其水準尺讀數b為前視讀數。由此可見，兩點之間的高差是「後視讀數」減「前視讀數」。如果a＞b，則高差h_AB為正，表示B點比A點高；如果a＜b，則高差h_AB為負，表示B點比A點低。

在計算高差h_AB時，一定要注意h_AB下標AB的順序：h_AB表示A點至B點的高差，h_BA則表示B點至A點的高差，兩個高差絕對值相同而符號相反，即

h_AB=-h_BA （2-2）

測得A，B兩點間高差h_AB後，則未知點B的高程H_B為

H_B=H_A+h_AB=H_A+（a-b） （2-3）

由圖2-1可以看出，B點高程也可以通過水準儀的視線高程（也稱為儀器高程）來計算，視線高程Hi等於A點的高程加A點水準尺上的後視讀數a，即

H_i=H_A+a （2-4）

則

H_B=H_A+h_AB=（H_A+a）-b=H_i-b （2-5）

即未知點高程等於視線高減去未知點上的水準尺讀數。

一般情況下，用（2-3）式計算未知點B的高程H_B，稱為高差法。當安置一次水準儀需要同時求出若干個未知點的高程時，則用（2-5）式計算較為方便，這種方法稱為視線高法。此法是在每一個測站上測定一個視線高程作為該測站的常數，分別減去各待測點上的水準尺讀數，即可求得各未知點的高程，這在建築工程中經常用到。

在實際工作中，A，B兩點間高差可能較大或相距較遠從而視線超過了允許的長度，安置一次水準儀（一個測站）不能測定這兩點間的高差。此時可在沿A點至B點的水準路線中間增設若干個必要的臨時立尺點，稱為轉點，根據水準測量原理依次連續地在兩個立尺點中間安置水準儀來測定相鄰各點間高差，最後取各個測站高差的代數和，即求得A，B兩點間的高差值，這種方法稱為連續水準測量。如圖2-2所示，欲求A，B兩點間高差h_AB，在A點至 B點水準路線中間增設（n-1）個臨時立尺點（轉點）TP.1～TP.n-1，安置n次水準儀，依次連續地測定相鄰兩點間高差h₁～h_n，即

建築工程測量

則

h_AB=h₁+h₂+h₃+…+h_n=∑h=∑a-∑b （2-6）

式中：∑a——後視讀數之和；

∑b——前視讀數之和。

則未知點B的高程為

H_B=H_A+h_AB=H_A+（∑a-∑b） （2-7）

A，B兩點間增設的轉點起著傳遞高程的作用。為了保證高程傳遞的正確性，在連續水準測量過程中，轉點須安放尺墊，而且在相鄰測站的觀測過程中，要保持轉點（尺墊）穩定不動；同時要盡可能保持每個測站的前後視距大致相等；還要通過調節前、後視距離，盡可能保持整條水準路線中的前視視距之和與後視視距之和基本相等，這樣有利於消除（或減弱）地球曲率和某些儀器誤差對高差的影響。

圖2-2 連續水準測量

② 水準閉合測量具體操作步驟

一、安置水準儀

打開三腳架並使高度適中，目估使架頭大致水平，檢查腳架腿是否安置穩固，腳架伸縮螺旋是否擰緊，然後打開儀器箱取出水準儀，置於三腳架頭上用連接螺旋將儀器牢固地固連在三腳架頭上。

二、粗略整平

粗平是藉助圓水準器的氣泡居中，使儀器豎軸大致鉛垂，從而視准軸粗略水平。在整平的過程中，氣泡的移動方向與左手大拇指運動的方向—致。

三、瞄準水準尺

首先進行目鏡對光，即把望遠鏡對著明亮的背景，轉動目鏡對光螺旋，使十字絲清晰。再松開制動螺旋，轉動望遠鏡，用望遠鏡筒上的照門和準星瞄準水準尺，擰緊制動螺旋。然後從望遠鏡中觀察；轉動物鏡對光螺旋進行對光，使目標清晰，再轉動微動螺旋，使豎絲對准水準尺。

四、精平與讀數

眼睛通過位於目鏡左方的符合氣泡觀察窗看水準管氣泡，右手轉動微傾螺旋，使氣泡兩端的像吻合，即表示水準儀的視准軸已精確水平。這時，即可用十字絲的中絲在尺上讀數。現在的水準儀多採用倒像望遠鏡，因此讀數時應從小往大，即從上往下讀。

(2)水準測量方法示意圖擴展閱讀

施工測量與一般測圖工作相比具有以下幾個特點：

1. 目的不同

施工測量是將圖紙上設 計的建築物、構築物放樣到實地/一般測圖是將地物、地貌縮繪到圖紙上。

2. 精度不同

建築物、構築物的各部相對位置關系的精度要求較高，因而工程的細部放樣精度要求往往高於整體放樣精度。

3. 施工測量工序與工程施工的工序密切相關，某項工序沒有開工，就不能進行該項的施工測量。

4. 受施工干擾

所以常採用設置基準點和工作點的方式。

基準點遠離現場，而工作點布設於現場。當工作點密度不夠或在現場受到破壞時，可用基準點增設或恢復之。

③ 測量水準儀的使用方法

首先，取下三腳架底部的帶子，松開翼形螺釘，然後將三腳架伸展到合適的長度。然後，以一條腿作為參考，用另外兩條腿打開它。

使三腳架盡可能水平。然後壓上石頭固定。（在柔軟的地面上，腳可以插入地下。）

安裝水平體

以一定角度拉起皮帶兩端的帶扣，取下蓋子，輕輕地連接打開。輕輕將其放在三腳架上面，然後將中心螺釘擰入主機底部的內螺紋中進行固定。

當您需要將垂直球精確地放置在一個點上時，例如使用具有水平刻度的主體來測量方向角時，請使用垂直球。懸掛垂直釣魚線並用自由金屬調整線的長度，使垂直球正好在該點上方。松開定心桿並移動主體。

調平主體

首先，將望遠鏡與三個調平螺釘中的兩個平行放置。（平行調平螺釘為A和B.）

接下來，同時轉動調平螺釘A和B，同時轉動圓形氣泡管中的氣泡。此時，雙手轉動AB螺釘的動作應該是相反的方向，即轉動手握住螺釘，使雙手向內擰或向外打開。（此時，氣泡管的移動方向與左手的拇指移動方向相同。）
完成後，只使用最後一個調平螺絲（C）在氣泡之間移動氣泡。領先於「○」。

一旦氣泡在「○」內，將望遠鏡旋轉180°並檢查氣泡是否繼續位於「○」的中心。（如果是這樣的原因可能是在氣泡管的缺陷如果發現氣泡移位時，請到找平。）

調整望遠鏡

與第一望遠鏡之外，屈光度環作為十字線可以清楚地看到轉動調整。接下來

，將望遠鏡對准目標方向，使得連接到望遠鏡頂部的準直望遠鏡和準直目標（測量標尺）對齊。

使用聚焦手柄調整焦距，使目標清晰可見，並在焦點聚焦時轉動水平微調螺絲，使目標刻度與伸縮十字准線對齊。

接下來，上下移動臉部以確保沒有視差。最後，從目鏡側檢查通過反射器的圓形氣泡管，並檢查氣泡是否在圓圈內。在這種狀態下，保持垂直方向上的水平狀態，並且可以進行測量。

當主體移動後移動儀器時，理想情況下將其存放在盒子中並運輸以防止對儀器的沖擊。安裝在三腳架上時可能會移動。在這種情況下，盡可能垂直移動。

長距離移動時請務必將其存放在箱子中。確保主機上的調平螺釘盡可能與螺釘中心的黑線（調平內螺紋中心的線）對齊。

④ 水準儀測量道路標高的步驟

如圖所示：

埋設水準點後，應繪出水準點與附近固定建築物或其它地物的關系圖，在圖上還要寫明水準點的編號和高程，稱為點之記，以便於日後尋找水準點位置之用。水準點編號前通常加BM字樣，作為水準點的代號。

水準測量路線形式主要有：閉合水準路線、附合水準路線和支水準路線。

當預測的高程點距水準點較遠或高差很大時，就需要連續多次安置儀器以測出兩點的高差。為測A、B點高差，在AB線路上增加1、2、3、4、……等中間點。

將AB高差分成若干個水準測站。其中間點僅起傳遞高程的作用，稱為轉點（Turning Point），簡寫為TP或者ZD。轉點無固定標志，無需算出高程。顯然，每安置一次儀器，便可測得一個高差。

測量高程通常採用的方法有：水準測量、三角高程測量和氣壓高程測量。偶爾也採用的流體靜力水準測量方法，主要用於越過海峽傳遞高程。例如歐洲水準網中，包括英法之間，以及丹麥和瑞典之間的流體靜力水準聯測路線。

①水準測量是測定兩點間高差的主要方法，也是最精密的方法，主要用於建立國家或地區的高程式控制制網。

②三角高程測量是確定兩點間高差的簡便方法，不受地形條件限制，傳遞高程迅速，但精度低於水準測量。主要用於傳算大地點高程。

③氣壓高程測量是根據大氣壓力隨高度變化的規律，用氣壓計測定兩點的氣壓差，推算高程的方法。

精度低於水準測量、三角高程測量，主要用於丘陵地和山區的勘測工作。

⑤ 水準儀的使用方法圖解

在未知兩點間，擺開三腳架，從儀器箱取出水準儀安放在三腳架上，利用三個機座螺絲調平，使圓氣泡居中，跟著調平管水準器。水平制動手輪是調平的，在水平鏡內通過三角棱鏡反射，水平重合，就是水平。

將望遠鏡對准未知點1上的塔尺，再次調平管水平器重合，讀出塔尺的讀數（後視），把望遠鏡旋轉到未知點2的塔尺，調整管水平器，讀出塔尺的讀數（前視），記到記錄本上。

(5)水準測量方法示意圖擴展閱讀

電子水準儀的照準標尺和調焦仍需目視進行。人工調試後，標尺條碼一方面被成像在望遠鏡分化板上，供目視觀測，另一方面通過望遠鏡的分光鏡，又被成像在光電感測器（又稱探測器）上，供電子讀數。由於各廠家標尺編碼的條碼圖案各不相同，因此條碼標尺不能互通使用。

當使用傳統水準標尺進行測量時，電子水準儀也可以像普通自動安平水準儀一樣使用，不過這時的測量精度低於電子測量的精度，特別是精密電子水準儀，由於沒有光學測微器，當成普通自動安平水準儀使用時，其精度更低。