水准测量方法示意图

① 水准测量原理

水准测量不是直接测定地面点的高程，而是先测出两点间的高差，然后求得未知点的高程。如图2-1所示，在两个点上分别竖立水准尺，利用一种称为水准仪的测量仪器提供的一条水平视线，在水准尺上读数，求得两点间的高差，从而由已知点高程推求未知点高程。

图2-1 水准测量原理

设已知A点高程为H_A，今用水准测量方法求未知点B的高程H_B。在A，B两点中间安置水准仪，并在A，B两点上分别竖立水准尺，根据水准仪提供的水平视线在A点水准尺上的读数为a，在B点水准尺上的读数为b，则A，B两点间的高差为

h_AB=a-b （2-1）

设水准测量是由A点向B点进行，如图2-1 中的箭头所示，则规定A点为后视点，其水准尺读数a为后视读数，B点为前视点，其水准尺读数b为前视读数。由此可见，两点之间的高差是“后视读数”减“前视读数”。如果a＞b，则高差h_AB为正，表示B点比A点高；如果a＜b，则高差h_AB为负，表示B点比A点低。

在计算高差h_AB时，一定要注意h_AB下标AB的顺序：h_AB表示A点至B点的高差，h_BA则表示B点至A点的高差，两个高差绝对值相同而符号相反，即

h_AB=-h_BA （2-2）

测得A，B两点间高差h_AB后，则未知点B的高程H_B为

H_B=H_A+h_AB=H_A+（a-b） （2-3）

由图2-1可以看出，B点高程也可以通过水准仪的视线高程（也称为仪器高程）来计算，视线高程Hi等于A点的高程加A点水准尺上的后视读数a，即

H_i=H_A+a （2-4）

则

H_B=H_A+h_AB=（H_A+a）-b=H_i-b （2-5）

即未知点高程等于视线高减去未知点上的水准尺读数。

一般情况下，用（2-3）式计算未知点B的高程H_B，称为高差法。当安置一次水准仪需要同时求出若干个未知点的高程时，则用（2-5）式计算较为方便，这种方法称为视线高法。此法是在每一个测站上测定一个视线高程作为该测站的常数，分别减去各待测点上的水准尺读数，即可求得各未知点的高程，这在建筑工程中经常用到。

在实际工作中，A，B两点间高差可能较大或相距较远从而视线超过了允许的长度，安置一次水准仪（一个测站）不能测定这两点间的高差。此时可在沿A点至B点的水准路线中间增设若干个必要的临时立尺点，称为转点，根据水准测量原理依次连续地在两个立尺点中间安置水准仪来测定相邻各点间高差，最后取各个测站高差的代数和，即求得A，B两点间的高差值，这种方法称为连续水准测量。如图2-2所示，欲求A，B两点间高差h_AB，在A点至 B点水准路线中间增设（n-1）个临时立尺点（转点）TP.1～TP.n-1，安置n次水准仪，依次连续地测定相邻两点间高差h₁～h_n，即

建筑工程测量

则

h_AB=h₁+h₂+h₃+…+h_n=∑h=∑a-∑b （2-6）

式中：∑a——后视读数之和；

∑b——前视读数之和。

则未知点B的高程为

H_B=H_A+h_AB=H_A+（∑a-∑b） （2-7）

A，B两点间增设的转点起着传递高程的作用。为了保证高程传递的正确性，在连续水准测量过程中，转点须安放尺垫，而且在相邻测站的观测过程中，要保持转点（尺垫）稳定不动；同时要尽可能保持每个测站的前后视距大致相等；还要通过调节前、后视距离，尽可能保持整条水准路线中的前视视距之和与后视视距之和基本相等，这样有利于消除（或减弱）地球曲率和某些仪器误差对高差的影响。

图2-2 连续水准测量

② 水准闭合测量具体操作步骤

一、安置水准仪

打开三脚架并使高度适中，目估使架头大致水平，检查脚架腿是否安置稳固，脚架伸缩螺旋是否拧紧，然后打开仪器箱取出水准仪，置于三脚架头上用连接螺旋将仪器牢固地固连在三脚架头上。

二、粗略整平

粗平是借助圆水准器的气泡居中，使仪器竖轴大致铅垂，从而视准轴粗略水平。在整平的过程中，气泡的移动方向与左手大拇指运动的方向—致。

三、瞄准水准尺

首先进行目镜对光，即把望远镜对着明亮的背景，转动目镜对光螺旋，使十字丝清晰。再松开制动螺旋，转动望远镜，用望远镜筒上的照门和准星瞄准水准尺，拧紧制动螺旋。然后从望远镜中观察；转动物镜对光螺旋进行对光，使目标清晰，再转动微动螺旋，使竖丝对准水准尺。

四、精平与读数

眼睛通过位于目镜左方的符合气泡观察窗看水准管气泡，右手转动微倾螺旋，使气泡两端的像吻合，即表示水准仪的视准轴已精确水平。这时，即可用十字丝的中丝在尺上读数。现在的水准仪多采用倒像望远镜，因此读数时应从小往大，即从上往下读。

(2)水准测量方法示意图扩展阅读

施工测量与一般测图工作相比具有以下几个特点：

1. 目的不同

施工测量是将图纸上设 计的建筑物、构筑物放样到实地/一般测图是将地物、地貌缩绘到图纸上。

2. 精度不同

建筑物、构筑物的各部相对位置关系的精度要求较高，因而工程的细部放样精度要求往往高于整体放样精度。

3. 施工测量工序与工程施工的工序密切相关，某项工序没有开工，就不能进行该项的施工测量。

4. 受施工干扰

所以常采用设置基准点和工作点的方式。

基准点远离现场，而工作点布设于现场。当工作点密度不够或在现场受到破坏时，可用基准点增设或恢复之。

③ 测量水准仪的使用方法

首先，取下三脚架底部的带子，松开翼形螺钉，然后将三脚架伸展到合适的长度。然后，以一条腿作为参考，用另外两条腿打开它。

使三脚架尽可能水平。然后压上石头固定。（在柔软的地面上，脚可以插入地下。）

安装水平体

以一定角度拉起皮带两端的带扣，取下盖子，轻轻地连接打开。轻轻将其放在三脚架上面，然后将中心螺钉拧入主机底部的内螺纹中进行固定。

当您需要将垂直球精确地放置在一个点上时，例如使用具有水平刻度的主体来测量方向角时，请使用垂直球。悬挂垂直钓鱼线并用自由金属调整线的长度，使垂直球正好在该点上方。松开定心杆并移动主体。

调平主体

首先，将望远镜与三个调平螺钉中的两个平行放置。（平行调平螺钉为A和B.）

接下来，同时转动调平螺钉A和B，同时转动圆形气泡管中的气泡。此时，双手转动AB螺钉的动作应该是相反的方向，即转动手握住螺钉，使双手向内拧或向外打开。（此时，气泡管的移动方向与左手的拇指移动方向相同。）
完成后，只使用最后一个调平螺丝（C）在气泡之间移动气泡。领先于“○”。

一旦气泡在“○”内，将望远镜旋转180°并检查气泡是否继续位于“○”的中心。（如果是这样的原因可能是在气泡管的缺陷如果发现气泡移位时，请到找平。）

调整望远镜

与第一望远镜之外，屈光度环作为十字线可以清楚地看到转动调整。接下来

，将望远镜对准目标方向，使得连接到望远镜顶部的准直望远镜和准直目标（测量标尺）对齐。

使用聚焦手柄调整焦距，使目标清晰可见，并在焦点聚焦时转动水平微调螺丝，使目标刻度与伸缩十字准线对齐。

接下来，上下移动脸部以确保没有视差。最后，从目镜侧检查通过反射器的圆形气泡管，并检查气泡是否在圆圈内。在这种状态下，保持垂直方向上的水平状态，并且可以进行测量。

当主体移动后移动仪器时，理想情况下将其存放在盒子中并运输以防止对仪器的冲击。安装在三脚架上时可能会移动。在这种情况下，尽可能垂直移动。

长距离移动时请务必将其存放在箱子中。确保主机上的调平螺钉尽可能与螺钉中心的黑线（调平内螺纹中心的线）对齐。

④ 水准仪测量道路标高的步骤

如图所示：

埋设水准点后，应绘出水准点与附近固定建筑物或其它地物的关系图，在图上还要写明水准点的编号和高程，称为点之记，以便于日后寻找水准点位置之用。水准点编号前通常加BM字样，作为水准点的代号。

水准测量路线形式主要有：闭合水准路线、附合水准路线和支水准路线。

当预测的高程点距水准点较远或高差很大时，就需要连续多次安置仪器以测出两点的高差。为测A、B点高差，在AB线路上增加1、2、3、4、……等中间点。

将AB高差分成若干个水准测站。其中间点仅起传递高程的作用，称为转点（Turning Point），简写为TP或者ZD。转点无固定标志，无需算出高程。显然，每安置一次仪器，便可测得一个高差。

测量高程通常采用的方法有：水准测量、三角高程测量和气压高程测量。偶尔也采用的流体静力水准测量方法，主要用于越过海峡传递高程。例如欧洲水准网中，包括英法之间，以及丹麦和瑞典之间的流体静力水准联测路线。

①水准测量是测定两点间高差的主要方法，也是最精密的方法，主要用于建立国家或地区的高程控制网。

②三角高程测量是确定两点间高差的简便方法，不受地形条件限制，传递高程迅速，但精度低于水准测量。主要用于传算大地点高程。

③气压高程测量是根据大气压力随高度变化的规律，用气压计测定两点的气压差，推算高程的方法。

精度低于水准测量、三角高程测量，主要用于丘陵地和山区的勘测工作。

⑤ 水准仪的使用方法图解

在未知两点间，摆开三脚架，从仪器箱取出水准仪安放在三脚架上，利用三个机座螺丝调平，使圆气泡居中，跟着调平管水准器。水平制动手轮是调平的，在水平镜内通过三角棱镜反射，水平重合，就是水平。

将望远镜对准未知点1上的塔尺，再次调平管水平器重合，读出塔尺的读数（后视），把望远镜旋转到未知点2的塔尺，调整管水平器，读出塔尺的读数（前视），记到记录本上。

(5)水准测量方法示意图扩展阅读

电子水准仪的照准标尺和调焦仍需目视进行。人工调试后，标尺条码一方面被成像在望远镜分化板上，供目视观测，另一方面通过望远镜的分光镜，又被成像在光电传感器（又称探测器）上，供电子读数。由于各厂家标尺编码的条码图案各不相同，因此条码标尺不能互通使用。

当使用传统水准标尺进行测量时，电子水准仪也可以像普通自动安平水准仪一样使用，不过这时的测量精度低于电子测量的精度，特别是精密电子水准仪，由于没有光学测微器，当成普通自动安平水准仪使用时，其精度更低。