《工程测量基础：课件中的水准测量技术》

工程测量基础水准测量技术水准测量是工程测量中最基础也是最重要的技术之一，它为各类工程项目提供高程基准和控制本课程将系统介绍水准测量的基本原理、仪器设备、测量方法及其在工程中的实际应用无论是建筑工程、道路工程还是水利工程，水准测量都扮演着不可替代的角色通过本课程的学习，您将掌握从基础理论到实际操作的全套水准测量技能，为未来的工程测量工作打下坚实基础让我们一起探索这门精密而又实用的测量技术，理解其中的精妙原理，掌握专业的操作方法课程概述课程目标主要内容使学生掌握水准测量的基本原本课程将系统讲解水准测量的理和技术方法，能够独立进行基础理论、仪器设备、测量方各类水准测量工作，并具备分法、数据处理以及在工程中的析和解决实际问题的能力培应用内容涵盖从基本原理到养学生严谨的测量工作态度和最新技术，全面展现水准测量科学的工作方法，为今后从事的各个方面工程测量工作奠定基础学习要求学生需要具备基础的数学知识和测量学常识，认真参与课堂实践和外业操作，掌握仪器使用和数据处理方法每章内容都要求完成相应的习题和实践作业，以巩固所学知识第一章水准测量概述定义应用领域水准测量是测定地面点位高程或水准测量广泛应用于国家高程控高差的测量方法，是工程测量中制网建立、工程建设中的高程放最基础的高程测量技术它通过样控制、建筑物变形与沉降监测建立水平视线，利用水准尺读数、地壳垂直运动研究等众多领域来确定点位之间的高差，进而确，是工程建设和科学研究中不可定各点的绝对或相对高程或缺的重要技术手段重要性高程控制是各类工程建设的基础，精确的水准测量是保证工程质量的前提掌握水准测量技术对于工程测量人员具有极其重要的意义，它关系到工程的安全性、经济性和功能性水准测量的基本原理高程概念高程是指地面点到水准面的铅垂距离在我国，通常采用国家1985高程基准，即黄海平均海水面作为零点，向上为正值高程是表示地面点绝对位置的重要坐标水准面水准面是与地球重力场等位面相重合的曲面，在静止海洋中表现为平均海平面的延伸它处处与铅垂线垂直，是高程测量的基准面由于地球重力场的不规则性，水准面是一个不规则曲面高差测量高差是两点高程之差，水准测量通过建立水平视线，读取水准尺上的刻度值来确定两点间的高差这一过程遵循后视减前视等于高差的基本原理，是水准测量的核心方法水准测量的分类三角高程测量利用测角仪器测定视线与水平面的夹角（即竖盘角），结合水平距离计算高差几何水准测量适用于地形起伏大、视线受阻的地区通过水准仪建立水平视线，直接读取水，但精度低于几何水准测量准尺上的刻度来测定高差这是最常用、最精确的水准测量方法，精度可达毫卫星定位水准测量米级，广泛应用于精密工程和科学研究利用技术测定点位的大地高，结合GNSS大地水准面资料转换为正常高优点是速度快、受地形限制小，但需要精确的大地水准面模型支持水准测量的精度等级一等水准测量最高精度，用于国家基本水准网建立二等水准测量用于区域性高程控制网三等水准测量用于城市和工程高程控制四等水准测量用于一般工程和地形测量水准测量按精度要求分为四个等级，每个等级有严格的技术规范和误差限制一等水准测量要求最高，仪器精度、观测方法和数据处理都有特殊规定，闭合差限制最严格，通常用于国家基准网建立四等水准测量虽然精度要求相对较低，但仍需遵循基本测量原则，在一般工程中广泛应用不同等级的选择应根据工程需求和重要性来确定第二章水准仪器古代水平仪1最早的水平测量工具可追溯到古埃及和古巴比伦时期，他们使用水盆和标尺进行简单的水平测量，为建造金字塔等大型建筑提供了高程控制光学水准仪2世纪中期，现代光学水准仪开始出现，配备望远镜和气泡水准器，大大提高了测19量精度这一时期的水准仪需要操作者手动调整水平，观测效率较低自动安平水准仪3世纪年代，自动安平水准仪问世，采用悬挂补偿器自动建立水平视线，简化了2050操作流程，提高了测量效率和精度，成为现代水准测量的主流仪器数字水准仪4世纪末，数字水准仪出现，能自动读取条码水准尺，直接记录和计算数据，极大20地提高了测量效率和精度，代表了水准仪发展的最新方向水准仪的基本构造望远镜水准器基座水准仪的核心部件，用用于指示视准轴是否处连接仪器与脚架的部分于瞄准水准尺并清晰观于水平状态管式水准，包括整平螺旋和微动测刻度由物镜、目镜器精度高，用于精确调装置整平螺旋用于调和十字丝系统组成，提平；圆形水准器精度较整仪器水平；微动装置供一定的放大倍数，使低，用于粗略调平自用于精确瞄准目标基操作者能够精确读取远动安平水准仪用补偿器座结构稳定性直接影响处水准尺上的刻度值替代管式水准器，能自测量精度动建立水平视线水准仪的主要部件目镜是观测者直接接触的部分，用于放大和观察十字丝及水准尺影像现代水准仪的目镜通常具有调焦功能，可根据观测者视力调整清晰度物镜是望远镜的前端光学组件，负责收集光线并形成实像其口径和质量直接影响成像亮度和清晰度，高精度水准仪配备大口径高质量物镜十字丝是观测时的基准线，通常由横丝和竖丝组成，其中横丝是读取水准尺刻度的基准线精密水准仪还配有测微装置，可以更精确地读取刻度值水准仪的分类普通水准仪自动安平水准仪数字水准仪也称为管式水准仪，通过气泡水准器来指内置悬挂补偿器，能在一定范围内自动建集成了电子图像处理技术，能自动识别特示视准轴是否水平操作者需要手动调整立水平视线，无需精确调平仪器大大提制条码水准尺上的刻度，直接给出读数和整平螺旋，使气泡居中，建立水平视线高了工作效率，减少了人为误差，是当前计算结果具有自动记录、计算和传输数结构简单，造价低，但效率较低，目前主最常用的水准仪类型根据补偿器结构不据的功能，是水准仪发展的最高阶段，适要用于教学和简单测量同，分为摆式、液体式等多种类型用于高精度和大量测量工作需手动调平自动读数和记录••自动建立水平视线读数完全依靠人工•消除读数误差••操作简便价格较低•数据处理便捷••精度可靠•水准尺介绍水准尺类型水准尺按材质分为木质、金属和玻璃纤维尺；按刻度分为厘米格尺、毫米格尺和条码尺；按结构分为整体式和折叠式不同类型适用于不同精度要求的测量工作，条码尺专门用于数字水准仪水准尺特点标准水准尺长度通常为米或米，刻度清晰，底部有金属鞋保护高精35度水准测量使用双面尺，正反面刻度起点相差一个固定值，用于消除尺底不平引起的误差刻度精度和尺身稳定性直接影响测量结果使用方法水准尺使用时必须垂直放置，可配合气泡管或尺垂仪确保垂直操作者手持尺身，保持稳定不晃动观测时，视线应与尺面垂直，读数取横丝对应的刻度值，精密测量需读取毫米值条码尺需对准数字水准仪，保持在识别范围内水准仪的检验与校正

（一）检验的重要性检验时机水准仪作为精密测量仪器，其各新购仪器使用前、长期存放后重部分的几何关系必须符合特定要新使用前、仪器遭受剧烈震动后求，才能保证测量精度长期使、进行高精度测量前以及日常使用后，仪器各部分可能因震动、用中定期检验，都是必要的检验温度变化等因素发生变形或错位时机养成定期检验的习惯，可，导致测量误差增大定期检验以及时发现和排除仪器故障是确保测量精度的必要措施检验项目概述水准仪的检验主要包括圆水准器检验、十字丝检验、视准轴检验（即角检i验）等其中角检验是最重要的项目，直接关系到水准测量的精度检验i后发现不符合要求的部分，应进行相应校正水准仪的检验与校正

（二）圆水准器检验十字丝检验检验内容检查圆水准器气泡与仪器竖轴是否平行检验内容检查十字丝的横丝是否与视准轴垂直，竖丝是否与竖轴平行检验方法通过三个脚螺旋使气泡居中，然后旋转仪器°，180观察气泡位置变化如果气泡偏离中心，表明圆水准器需要校正检验方法对准清晰物体边缘，使其与十字丝横丝重合，然后左右移动望远镜，观察是否始终重合竖丝检验类似，但上下移动校正方法用校正针调整气泡管上的校正螺丝，使气泡向偏离方物体或望远镜向的一半位置移动，然后用脚螺旋调整使气泡完全居中，反复操作直至满足要求校正方法如果检验不合格，需松开十字丝座固定螺丝，轻轻旋转十字丝座，使横丝与水平方向平行，竖丝与竖轴平行，然后重新固定螺丝水准仪的检验与校正

（三）视准轴检验（角检验）i检验内容检查视准轴是否与水准器轴（或补偿器建立的水平面）平行，即角是否为零i角检验方法i采用两点法在两点、之间（距离约）各安置一次仪器，分别测定、两点的高差，对A B50m AB比两次测量结果，差值应在允许范围内角校正方法i对于管式水准仪，通过调整横丝的位置来校正；对于自动安平水准仪，则调整补偿器的位置或反光镜的倾角，使视准轴与水平面平行角是水准仪最重要的检验项目，因为它直接影响测量结果的准确性角不为零时，即使前后视距离相等，测得的高差仍会有系统误差对于高精度水准测i i量，即使角校正合格，也应采用前后视距相等的测量方法，以消除残余角误差的影响i i水准仪的检验与校正是测量工作的基础，应成为测量人员的必备技能定期检验和及时校正能有效保证测量成果的可靠性第三章水准测量的基本方法测站布设原则前视后视距离平衡测站应布设在视野开阔、地面为消除仪器误差和地球曲率与坚实的位置，避免松软土壤和大气折光影响，应保证前后视振动源站点间距通常为距离相等或近似相等理想情50-米，视地形条件和精度要况下，仪器应位于两点中间，100求而定测站高度应适中，既但实际工作中，只要保证每测能清晰观测水准尺，又能保证段或全线前后视距离累计相等仪器平稳即可视线遮挡处理当遇到视线遮挡无法直接测量时，可采用间接水准测量法设立临时水准点，通过多次测站连接，绕过障碍物完成测量这种方法虽增加工作量，但能有效解决实际问题水准测量的观测程序仪器安置将三脚架稳固安置于地面，安装水准仪并进行粗平和精平对于自动安平水准仪，使圆水准器气泡居中即可；对于管式水准仪，需要通过脚螺旋使管水准器气泡居中瞄准与对焦转动望远镜对准水准尺，调整目镜使十字丝清晰，调整物镜使水准尺刻度清晰确保水准尺垂直放置，尺面正对仪器观测前应检查补偿器是否稳定读数顺序先读后视点，再读前视点，按规定格式记录精密水准测量采用前后视重复观测法，读数顺序为后前前后，以检验观测过程中仪器是否保持稳定记录方法使用标准的水准测量手簿记录观测数据，包括测站号、后视点、前视点、视距和计算高差等信息记录应清晰、规范，现场计算高差，并进行检核水准路线的设计需求分析路线选择明确测量目的、范围和精度要求确定最优测量路线和控制方式方案评估水准点布设检查设计是否满足技术规范要求3合理配置水准点位置和密度水准路线设计是水准测量的前期工作，直接影响工作效率和成果质量路线选择应遵循便捷、经济、安全的原则，尽量避开不良地形和障碍物，减少测站数量水准点应选在稳固、易于保存且不易受损的位置，确保长期使用对于控制网测量，应设计成闭合路线或附合路线，以便进行误差检核和平差水准点间距离根据测量等级和地形条件确定，一般控制点间距为

0.5-2公里，加密点可根据工程需要适当加密良好的路线设计可大幅提高测量效率和准确性水准测量的外业工作

（一）仪器准备1测量前应检查仪器是否完好，包括外观、光学系统和机械部分对仪器进行必要的检验，确保各项指标符合要求准备好三脚架、水准尺、尺垫等辅助设备，并检查其完好性资料准备2收集测区地形图、已有控制点资料和技术设计书准备好外业记录手簿、计算表格和绘图工具根据测量等级和要求，制定详细的工作计划和技术路线测量前检查3到达测区后，先进行踏勘，熟悉地形和控制点分布检查已有控制点的保存状况，必要时进行恢复或重建对工作区域进行安全评估，确保测量过程中的人身和设备安全水准点确认4查找并确认已有水准点，记录其点号、位置特征和标志类型对损毁或不清晰的水准点进行维护和标识根据需要，在适当位置埋设新的水准点，做好标记和保护工作水准测量的外业工作

（二）观测方法数据记录水准测量的基本观测方法包括单程观测和往返观测单程观测适使用标准水准测量手簿记录数据，内容包括测站号、后视点号用于低精度测量，往返观测适用于高精度测量，可互相检核、后视读数、前视点号、前视读数、高差计算和备注等按照后视前视的顺序进行读数，记录在手簿中高精度测量采记录应清晰、规范，数字书写工整，避免涂改现场计算高差并-用后前前后的观测顺序，检验仪器稳定性进行检核，发现异常及时复测观测时，视距一般控制在米，保持前后视距离大致相等对于电子水准仪，应同时保存电子数据和手工记录，以防数据丢50-100扫视水准尺，确保读数准确无误，必要时请同伴复核失每完成一段测量后，应进行数据备份和闭合差检查水准测量的内业计算水准测量误差来源仪器误差观测误差包括视准轴不水平（角）、十字丝不正源于观测者的主观因素，如读数错误、i、水准器轴不平行等系统误差，以及读记录错误、仪器安置不稳、视准轴调整数装置精度限制引起的偶然误差高精不当等通过规范操作、认真观测和多度测量应使用经过检验的精密仪器，并次检核可减少此类误差观测者的经验采取措施消除系统误差影响和技术水平直接影响测量精度水准尺误差自然条件影响水准尺刻度不准、尺底磨损变形、尺身包括地球曲率、大气折光、热闪现象和弯曲等都会引起测量误差使用检定合地面震动等地球曲率和大气折光可通格的水准尺，定期检查尺底状况，确保过前后视距离相等来消除；热闪影响严水准尺垂直放置，可减少此类误差影响重时应避开中午高温时段；有震源时应暂停测量或更换测站水准测量误差控制观测方法改进采用后前前后的观测顺序，可检验测量过程中仪器是否保持稳定前后视距离严格相等，消除仪器系统误差和地球曲率、大气折光影响适当控制视距长度，减少读数误差和大气影响仪器精度要求根据测量等级选择相应精度的仪器设备一等水准测量应使用高精度数字水准仪和因瓦尺，而四等水准测量可使用普通自动安平水准仪定期检验仪器，确保各项指标符合要求，及时排除故障环境因素控制避开大风、强光和高温时段进行观测视线尽量远离地面，减少地面热辐射影响雨天或雾天避免观测，以免影响视线清晰度选择稳固的测站位置，避免振动源对仪器稳定性的影响第四章四等水准测量四等水准测量的特点技术指标应用范围四等水准测量是精度要求最低的一类几四等水准测量的技术指标包括闭合差四等水准测量广泛应用于一般建筑工程何水准测量，主要用于一般工程建设和或附合路线高差闭合差不超过±、市政工程、农田水利工程等领域，为20√L地形测量中的高程控制其特点是操作毫米（为路线长度，单位公里）；视工程设计和施工提供基本高程控制也L简便、效率高、成本低，适合大面积普距一般不超过米；前后视距差累用于地形测量中的高程点测定，为地形100通精度的高程测量工作计不超过米；水准仪精度要求相对图测绘提供高程数据10较低四等水准测量的技术要求1:5000测量比例尺常用于工程地形图测绘±20√L闭合差限值mm为路线长度L km100m最大视距视线条件良好时的限制±10m累计视距差限值全线前后视距差累计四等水准测量对仪器的选择要求相对较低，一般使用普通自动安平水准仪即可满足要求仪器放大倍率一般为倍，视准轴误差应控制在以24-3010″内水准尺可使用木质或铝合金厘米格尺，分划误差应符合相关标准观测精度要求读数精确到毫米，记录和计算也以毫米为单位测量方法一般采用单程观测，即从起点到终点只测量一次，但必须形成闭合或附合路线进行检核起始点高程应从高一等级的水准点引测四等水准测量的外业操作

（一）测站设置选择视野开阔、地面稳固的位置设置仪器，避开松软土壤和有震动的区域测站间距一般为米，根据地形条件可适当调整仪器安置应平稳，确保观测过程中不发生80-100移动或倾斜仪器整平将三脚架稳固地架设在地面上，安装水准仪并进行初步整平调整脚螺旋使圆水准器气泡居中，对于自动安平水准仪，只需使气泡大致居中即可测量过程中应定期检查气泡位置，确保仪器保持水平测站布局控制前后视距大致相等，差值不应超过米，全线累计不超过米视线应远离地面，510减少地面热辐射影响测站之间应形成连续的线路，确保高程传递的连续性遇障碍物时，可设置临时水准点进行绕测观测路线四等水准测量应组成闭合路线或附合路线，以便检核测量精度路线长度一般不超过12公里，若需测量更长距离，应分段进行并设置联系点测量起点和终点应选择高一级的水准点，以保证成果可靠性四等水准测量的外业操作

（二）读数方法记录格式现场检核瞄准水准尺，调整焦距使尺面清晰可见使用标准水准测量手簿记录数据，包括测在测量过程中进行现场检核，包括每站读取十字丝横丝对应的刻度值，精确到毫站号、后视点号、后视读数、前视点号、高差计算检查；每一测回的闭合差检查；米四等水准测量一般只读中丝，即十字前视读数、高差计算等内容记录应清晰与已知水准点联测时的高差检查发现超丝中心对应的刻度读数时应避免视差，、规范，数字书写工整每完成一个测站限或可疑数据时，应立即重测完成全线确保视线与尺面垂直的观测后，立即计算高差并检核测量后，计算闭合差，检查是否满足精度要求四等水准测量的内业计算高程计算闭合差处理根据已知起算点高程和改正后的高高差计算计算水准路线的闭合差或附合差，差，计算路线上各水准点的高程原始数据整理根据后视减前视等于高差原则计算检查是否满足精度要求（±毫计算应遵循从已知到未知、从主点20√L核对外业记录手簿，检查数据完整各测站高差对于每一测段，累加米）若超限，需查找原因或重新到辅点的原则高程计算应进行复性和记录规范性整理测站信息、各测站高差得到测段总高差对于测量；若合格，则按路线长度比例核，确保计算正确成果表示应符观测数据和计算结果，准备进行后往返测量的路线，计算往测和返测分配闭合差闭合差分配采用公里合相关规范要求续计算发现记录疑问或明显错误的平均高差作为最终结果计算过数比例法，各段改正数与其长度成时，与外业人员核实或安排重测程中应注意符号，上坡为正，下坡正比为负四等水准测量成果整理技术总结报告水准点成果表概述测量目的、范围、方法和成果质量记录点号、位置、高程和精度信息原始资料归档水准路线图包括外业手簿、计算表格和检验材料展示测量路线、点位分布和闭合情况水准路线图是四等水准测量成果的重要组成部分，它直观地展示了测量路线的几何形状、水准点分布和连接关系绘制时应使用标准图式，标明点号、路线长度、实测高差和闭合差等信息，并注明测量日期和测量人员成果表格应包含水准点的基本信息（点号、位置描述、标石类型）、坐标（如有）、高程值及其精度估计表格应规范、清晰，并经过检查验证全部成果应按照相关规定进行归档保存，以便今后查阅和使用，同时为后续测量工作提供依据第五章三等水准测量三等水准测量的特点应用场景三等水准测量精度高于四等水准测量，但低于

一、二等水准测量三等水准测量主要应用于城市和工业区的高程控制网建立、重要，是中等精度的水准测量工作它要求更严格的观测条件和操作工程的高程控制、精密变形监测的基础高程网等场合它为城市规程，仪器精度要求更高，观测方法更为规范规划、建筑设计、工程施工提供较高精度的高程基准三等水准测量通常采用往返测量法，即同一路线测量两次，取平在一些特殊工程中，如大型桥梁、高层建筑、地下工程等，三等均值作为最终结果，以提高测量精度和可靠性观测中需控制前水准测量提供的高程控制点是确保工程高程精度的重要保障它后视距严格相等，并严格执行观测规程也是连接国家高程控制网与工程测量的重要环节三等水准测量的技术要求闭合差限值三等水准测量的闭合差或附合路线高差闭合差不应超过±毫米，其中为路线长度，单位12√L L为公里这一精度要求比四等水准测量高约，需要更精细的操作和控制40%仪器精度要求三等水准测量应使用精度较高的自动安平水准仪或数字水准仪，仪器放大倍率不低于倍，视30准轴误差应控制在以内水准尺应使用检定合格的双面尺或条码尺，分划误差不超过相关标8″准路线要求测量路线长度一般不超过公里，应形成闭合或附合路线测站间距控制在米，视线1060-80高度不低于米，以减小地面反射影响全线应采用往返测量，两次测量的路线安排应错开

0.3观测规范采用后前前后的观测顺序，每站读数取两次平均值前后视距差每站不超过米，全线累计不2超过米观测应避开强风、暴雨和正午高温时段，以减小环境因素的影响5三等水准测量的外业操作三等水准测量的测站布设比四等水准测量更为严格，要求测站位置稳固、视野良好、前后视点明确可见测站间距一般控制在米60-80，视线高度应不低于米，避免地面热辐射影响每个测站都要精确测量前后视距，确保差值不超过米

0.32观测方法采用后前前后的顺序，即先读后视点，再读前视点，然后再读一次前视点，最后再读一次后视点这种方法可以检验观测过程中仪器是否保持稳定每次读数都精确到毫米，取两次读数的平均值作为最终读数观测过程要求两人配合，一人观测，一人记录和扶尺，保证工作效率和准确性三等水准测量的内业计算±12√L闭合差限值mm为测量路线长度L km

1.5mm单公里中误差高于四等水准测量精度

3.6mm单公里最大偶然误差为中误差的倍

2.

40.01m成果展示精度高程表示到厘米三等水准测量的内业计算流程比四等水准测量更为复杂严谨首先整理外业观测数据，检查记录完整性和合理性按照后视减前视原则计算每站高差，采用两次观测的平均值作为最终高差对于往返测量，计算往测和返测的平均高差，并检查两次测量结果的差异是否符合规范要求高差闭合差计算与四等水准测量类似，但精度要求更高，闭合差不应超过±毫米闭合差合格后，按照路线长度比例分配闭合差，计算改正后的高差最12√L后基于已知点高程和改正后的高差，计算路线上各水准点的高程值，并按照规范要求表示到厘米三等水准测量成果分析精度评定通过计算闭合差与限差比、相邻平行路线的联测差等指标，评定测量成果的精度等级一般要求闭合差不超过限差的为优，不超过170%限差为合格误差分析分析测量过程中可能的误差来源，包括仪器误差、观测误差和环境影响等计算单公里中误差、最大偶然误差等统计指标，评估测量的整体精度水平成果可靠性通过对比重复测量结果、检查与已知点的联测差等方法，验证成果的可靠性对于重要控制点，可进行多路线联测，增强成果的几何强度和可靠性三等水准测量成果的应用范围广泛，主要用于建立区域性高程控制网，为工程建设提供高程基准在城市规划和建设中，三等水准点是市政、交通、水利等工程高程控制的基础在大型工程中，如桥梁、隧道、高层建筑，三等水准测量提供的高精度高程控制点是确保工程质量的重要保障成果分析是质量评定的重要环节，通过科学的分析方法，确保测量成果满足工程需求高质量的三等水准测量成果能提高后续工程测量的效率和精度，节约工程造价，保证工程质量第六章精密水准测量精密水准测量的意义精度指标应用领域精密水准测量是指一等和二等水准测量一等水准测量的闭合差限值为±毫精密水准测量广泛应用于国家基本高程3√L，是最高精度的水准测量工作它为国米，二等为±毫米（为公里数）控制网建立、地壳垂直运动监测、大型6√L L家建立高程基准和高程控制网提供基础一等水准测量单公里中误差不超过毫水利工程高程控制、特大桥梁建设控制

0.5，具有重要的科学和工程意义精密水米，二等不超过毫米这种高精度要以及科学研究等领域它是国家基础测

1.0准测量采用最严格的观测条件和最先进求特殊的仪器设备和严格的操作规程绘和重大工程建设的重要支撑的仪器设备，以保证极高的精度要求精密水准测量的技术要求精密水准测量对仪器选择有极高要求，一等水准测量必须使用高精度数字水准仪或光学微倾水准仪，视准轴误差控制在以内水准尺1″必须使用因瓦双面尺，因瓦合金具有极低的热膨胀系数，能减小温度变化引起的误差仪器和尺尺都必须经过专业计量部门检定合格观测条件也有严格限制视距不超过米；前后视距差每站不超过米，累计不超过米；观测时间避开正午高温和日出日落前后，晴

500.51天观测时间一般安排在上午点和下午点；风力不超过级；视线高度不低于米还需记录气象参数，包括气温、气压和湿8-113-

540.5度，以进行气象改正精密水准测量的外业操作

（一）测站布设原则测站位置选择平坦坚实的地面，避开软土、石板等不稳定表面测站间距控制在30-米，视线高度不低于米，以减少地面热辐射影响精心选择前后视点位置，确保

500.5视线畅通，水准尺放置稳固观测步骤采用后前前后的观测顺序，读取水准尺上、中、下三丝，进行全丝观测对于数字水准仪，进行多次读数取平均值往返测量必须在不同时间段进行，以减小系统误差影响每站均测量前后视距，确保差值控制在允许范围内气象观测每小时记录一次气温、气压和湿度等气象参数，用于计算气象改正水准尺需测量尺温，因为即使是因瓦尺也会因温度变化而产生微小伸缩气象观测使用经检定的专业气象仪器，确保测量准确质量控制实行全过程质量控制，包括仪器检验、观测条件控制、数据记录检查等每日测量结束后，计算当日闭合差或附合差，检查是否满足精度要求对不合格路段及时安排重测，确保整体测量质量精密水准测量的外业操作

（二）特殊地形测量1在山区陡坡等特殊地形条件下，应缩短视距，增加测站数量，确保视线远离地面过河或沟谷时，采用对称观测法，即在障碍物两侧各设置一个测站，形成对称观测，减小系统误差影响大温差环境2在昼夜温差大的地区，应避开温度变化剧烈的时段进行观测必要时增加气象观测频率，每半小时记录一次使用遮阳伞保护仪器和水准尺，减小阳光直射引起的温度误差长距离测量3跨越大江大河等无法设置中间点的情况下，可采用同时观测法，即在障碍物两岸同时安置仪器和水准尺，互相观测，并记录气象数据，计算改正数这种方法可有效减小大气折光的影响误差控制措施4实施严格的误差控制措施，包括避开强烈阳光照射和热源附近；定时检查仪器竖轴稳定性；控制观测速度，保证仪器和观测者状态稳定；定期检验仪器角，及时进行校正i精密水准测量的内业计算精密水准测量成果分析与应用成果精度评定工程应用科学研究精密水准测量成果的精度评定采用严格的精密水准测量广泛应用于特大型工程建设精密水准测量是地壳垂直运动研究的重要统计方法，计算单公里中误差、相邻环路，如大型水利枢纽、特大桥梁、长隧道等手段通过长期反复观测同一路线，可获闭合差比值、网平差后点位中误差等指标例如，三峡大坝建设中，采用一等水准取地壳垂直形变数据，为地震预测、地质一等水准测量单公里中误差应不超过测量建立工程控制网，确保大坝各部分高灾害防治提供科学依据例如，我国建立

0.5毫米，二等不超过毫米高精度的成果程精确协调，为混凝土浇筑和设备安装提的青藏高原地壳垂直运动监测网络，通过

1.0能够满足国家高程基准网和特殊工程的高供精确的高程控制精密水准测量发现了多个地区的异常抬升精度要求或沉降现象第七章数字水准测量数字水准测量的优势工作原理数字水准测量是水准测量技术的重大革新，它结合了电子图像处数字水准仪的核心是图像传感器和图像处理系统它通过以CCD理技术和传统水准测量原理，具有显著优势下步骤完成测量自动读数，消除读数误差瞄准特制的条码水准尺•

1.观测速度快，效率提高以上传感器捕获条码图像•50%

2.CCD数据自动记录和传输，减少记录错误图像处理系统分析条码模式•

3.实时数据处理和检核，提高工作质量通过相关算法精确计算视线与条码的交点位置•

4.适应性强，可在较差光照条件下工作结合已知条码间距，计算出精确的读数值•

5.自动存储数据并计算高差

6.这一过程完全自动化，消除了人工读数的主观误差，大大提高了测量精度和效率数字水准仪介绍光电系统处理单元包含传感器和光学镜头图像识别和数据计算的核心CCD通信接口存储模块与计算机和其他设备连接存储观测数据和计算结果数字水准仪的结构特点包括集成了数字图像处理系统，能自动识别条码水准尺；配备液晶显示屏，实时显示观测数据和状态信息；内置存储器，可存储数千个测点数据；具有多种通信接口，方便数据传输；自动补偿系统，确保视准轴水平；功能键和操作系统，便于用户交互数字水准仪的主要功能包括自动读取条码尺数据；测量高差并计算高程；存储和管理观测数据；测量水平距离；进行闭合差检核；数据传输和导出；多种测量模式选择（单次、平均、监测等）；自检功能，监测仪器状态这些功能大大简化了水准测量的操作流程，提高了工作效率和准确性数字水准测量的操作流程仪器设置将三脚架稳固地安置在地面上，安装数字水准仪通过脚螺旋使圆水准器气泡居中，完成粗平开启仪器电源，进行自检和初始化设置测量参数，包括测量模式、精度要求、数据存储方式和项目信息等检查电池电量，确保足够完成预定工作观测准备安置条码水准尺，确保垂直稳固，可使用尺垂仪辅助对准水准尺，通过望远镜调焦使条码清晰可见检查视距是否在有效范围内（通常米）确保条码表面清洁，无遮2-100挡，光照适宜检查补偿器状态，确保仪器处于稳定状态数据采集按照预定的观测顺序，依次测量后视点和前视点按下测量键，仪器自动读取条码值并计算高差观察显示屏上的读数，检查是否合理对于重要测点，可进行多次重复测量取平均值，提高可靠性实时记录气象参数，如温度、气压等，以便后期进行改正数据管理观测完成后，在仪器上进行初步数据检查，包括闭合差检核、观测值合理性分析等将数据导出至计算机，备份原始观测数据，防止丢失使用专业软件进行数据处理，包括格式转换、误差分析和成果计算等生成标准格式的成果报告和图表数字水准测量数据处理数据传输通过数据线或无线传输方式，将仪器中存储的原始观测数据传输到计算机主流数字水准仪支持、、蓝牙或等多种传输方式传输过程中应确保数据完整性，避免损坏或丢失USB RS232Wi-Fi数据导入使用专业水准测量数据处理软件导入原始数据常用软件包括、Leica GeoOffice Trimble等导入过程中进行数据格式转换，确保与软件兼容填写项目信息，建立数据Business Center库结构，为后续处理做准备数据处理对观测数据进行预处理，包括异常值检测和剔除、系统误差改正等计算测段高差，进行闭合差或附合差检核，评估测量精度根据水准测量等级要求，进行误差分配或严密平差，获取最优高程值对精密水准测量数据，还需进行气象改正和地球曲率改正成果输出生成标准格式的成果表格，包括点号、高程值、精度估计等信息绘制水准路线图和高程分布图，直观展示测量结果编制技术报告，详细说明测量方法、过程和质量评定结果将成果以规定格式存档，便于后续查询和使用数字水准测量的应用前景效率提升精度保证智能集成数字水准测量显著提高数字水准仪消除了读数数字水准测量正向智能了作业效率，比传统水误差，提高了观测精度化和集成化方向发展准测量节省高端数字水准仪的高与系统集成，实现30%-50%GIS的时间自动读数和记差测量精度可达数据可视化管理；与云录功能减少了人工操作，满足一平台连接，实现数据实

0.3mm/km环节，降低了疲劳度和等水准测量要求内置时共享；开发移动应用差错率实时数据处理的质量控制功能，如多，提升野外工作便利性功能使问题能在现场及次测量统计分析，进一未来将融合技术，AI时发现和解决，避免返步保证了成果可靠性实现更智能的数据处理工和决策支持第八章水准测量GNSS水准测量原理转换关系GNSS水准测量是利用卫星定位技术水准测量的核心是大地高与正GNSS GNSS确定点位高程的方法它直接测定点常高的转换关系，其中H=h-N位的大地高（相对于参考椭球的高度为正常高，为大地高，为大地水H hN），结合精确的大地水准面模型，将准面差距（大地水准面相对于参考椭大地高转换为正常高（相对于水准面球的高度）精确的值是水准N GNSS的高度）这种方法突破了传统水准测量精度的关键，通常通过重力测量测量视距和通视条件的限制，特别适或结合已知水准点拟合得到合大范围区域的高程控制与几何水准测量的比较与传统几何水准测量相比，水准测量具有效率高、不受地形限制、可全天候GNSS作业等优点，但精度通常低于高等级水准测量在平坦地区，水准测量精度GNSS可达；结合精密水准点控制，可提高至适用于中低精度要求的大2-5cm1-2cm范围高程控制水准测量的仪器设备GNSS接收机天线数据处理软件GNSS GNSS水准测量应使用高精度测地型接收机高精度测地型天线，具有良好的相位中心专业的数据处理软件，具备基线解算GNSS GNSS，至少支持双频观测，最好支持多星座（稳定性和多路径抑制能力天线应配备地、网平差和坐标转换功能软件应能处理、、北斗、）接平面，减少多路径效应影响对于高精度多种接收机数据格式，支持各种观测模式GPS GLONASSGalileo收机应具备良好的抗干扰能力和低噪声水测量，应使用带有强制对中装置的天线支的解算，并具备精确的大地水准面模型平，信号跟踪能力强常用型号包括架，确保天线精确安置在测点上正确测常用软件包括Trimble BusinessCenter系列、系列等专业测量天线高是确保高程精度的关键、和科学研究用的Trimble RLeica GSLeica Infinity量型接收机等GAMIT/GLOBK水准测量的外业操作GNSS观测网设计合理设计控制网结构点位选择2开阔视野，避免干扰源观测计划选择最佳观测窗口数据采集严格遵循操作规程水准测量的观测网设计应考虑区域大小、精度要求和已知控制点分布通常采用网状结构，确保几何强度点位间距可根据精度要求和地形条件确定，一般为GNSS5-公里对于关键点位，应设计重复观测方案，以检验结果可靠性10外业观测时，应选择卫星状态良好、电离层活动较弱的时段观测时间对于静态测量一般为小时，高精度要求可延长至小时以上采用静态相对定位方法，设置1-24一个或多个基准站，与流动站同时观测记录仪器型号、天线高、气象参数等辅助信息数据采集间隔一般设为秒或秒，卫星截止高度角设为°°153010-15水准测量的数据处理GNSS水准测量的应用案例GNSS大范围水准测量案例某省级水利规划项目，覆盖面积超过万平方公里，传统水准测量工作量巨大且部分地区交通不便采用水准测2GNSS量技术，设计了个控制点的网状结构，结合个已知水准点建立区域拟合模型观测采用小时连续静态测量方式，最终高程精度达到382224±，满足工程设计要求，工期比传统方法缩短3cm60%复杂地形测量案例某山区高速公路项目，地形起伏大，传统水准测量难以实施采用与传统水准相结合的方案，在交通便利地段设置GNSS传统水准控制点，山区采用测量通过在重叠区域同时进行两种测量，建立精确的转换参数最终控制网高程精度达到±，满足GNSS5cm了公路设计要求，解决了山区高程控制难题第九章水准测量在工程中的应用道路工程水利工程道路工程中的水准测量应用包括路线水利工程对高程控制要求极高，水准测纵断面测量、路基标高控制、路面高程量用于水库库容测量、大坝施工高程建筑工程控制、排水系统高程设计与施工控制等控制、渠道系统高程设计、排灌系统高道路纵断面设计直接影响行车舒适性程控制等水利工程中的水流方向和流地铁工程水准测量在建筑工程中主要用于建立施和排水效果，精确的水准测量是保证道量直接受高程影响，精确的水准测量是工高程控制网、基础开挖控制、结构标地铁工程中的水准测量应用于隧道开路工程质量的基础确保水利工程功能的关键高控制、设备安装高程控制以及沉降变挖高程控制、轨道铺设高程控制、车站形监测等建筑施工要求各部分标高符结构高程控制、地面沉降监测等地铁合设计要求，通过精密水准测量保证垂工程对精度要求高，特别是轨道铺设阶直方向的施工精度，确保建筑结构安全段，需要采用精密水准测量确保轨道几和功能正常何参数满足设计要求沉降观测中的水准测量观测点布设1科学合理地布设沉降观测点基准点建立选择稳定区域建立高程基准周期性观测按照规定时间间隔进行测量数据分析处理观测数据，分析沉降趋势沉降观测是水准测量的重要应用之一，用于监测建筑物、大坝、路基等结构在荷载作用下的垂直变形观测点布设应遵循代表性原则，在结构关键部位和可能产生较大沉降的区域布设沉降观测的参考基准应建立在稳定的地质区域，避开可能受到观测对象影响的范围沉降观测采用高精度水准测量方法，通常要求采用二等或三等水准测量标准观测周期根据工程性质确定，一般在施工期间采用较密的观测周期（如天或天一次），运行715期间可适当延长观测间隔数据处理采用时间序列分析方法，通过建立沉降量与时间的关系曲线，评估沉降速率和趋势，为工程安全评估提供科学依据变形监测中的水准测量桥梁工程中的水准测量设计阶段桥梁设计阶段的水准测量主要用于地形测量和原始地面高程确定通过精确的高程数据，确定桥梁纵断面设计、桥墩高度设计和引桥连接方案精确的地形高程数据是合理设计桥梁线形的基础施工阶段施工阶段的水准测量用于桥墩基础开挖控制、墩台混凝土浇筑高程控制、预制梁安装高程控制和桥面铺装高程控制等特别是大跨度桥梁的合龙阶段，需要高精度的水准测量确保两侧结构精确对接桥面控制桥面纵断面测量是确保桥面平顺、排水良好的关键通过精密水准测量，确定桥面纵坡和横坡，控制铺装厚度，确保行车舒适性和排水效果对于特大桥梁，需考虑地球曲率影响运营监测桥梁投入使用后，定期进行沉降和变形监测通过精密水准测量，监测桥墩沉降量、桥面变形和结构挠度变化，评估桥梁结构状况对于特大桥梁，建立专门的监测系统，实施长期监测隧道工程中的水准测量±3mm精密导线高程精度保证隧道纵向贯通误差控制5m隧道施工断面测点间距确保掘进方向和断面控制±5mm隧道衬砌允许偏差控制结构安全和使用功能100m长隧道加密控制点间距确保高程传递精度隧道工程中的坑道水准测量是一项专业性强、难度大的工作隧道内光线条件差、空间有限、环境恶劣，对水准测量提出了特殊要求坑道水准测量通常采用特殊的悬吊式水准点，利用精密水准仪进行测量，要求具备良好的照明条件测量方法多采用闭合路线，以便检核精度隧道贯通误差控制是水准测量的关键任务长隧道贯通前，需要通过多种方法对高程进行校核，包括地面精密水准导线与隧道内测量的联系在贯通点附近，采用更高频率的测量和校核，确保贯通时两侧高程吻合隧道施工过程中，还需进行断面测量、衬砌测量和变形监测，水准测量是其中不可或缺的环节，直接关系到隧道工程质量和安全第十章水准测量新技术发展激光水准测量水下水准测量高精度电子测距激光水准测量技术利用激光束的直线传播特性水下水准测量是在水下环境进行高程测量的特现代水准测量中集成了高精度电子测距技术，建立水平或垂直参考线激光水准仪能自动建殊技术，主要应用于港口、水利工程和海底构能同时测量高差和水平距离全站仪的三角高立水平激光平面，广泛应用于建筑施工、隧道筑物测量传统方法采用特制水尺或杆测法，程测量功能不断提高，在使用棱镜常数修正和开挖和设备安装等工程优点是操作简便、可现代技术多采用声呐测深与定位系统结合的方大气改正后，其垂直角测量精度可达±，结1″视性好、自动化程度高，特别适合大面积平整式水下多波束测量系统能快速获取大面积海合精密距离测量，高程测定精度显著提升这度控制和高程放样新型激光水准仪集成了倾床地形，精度可达厘米级结合高精度姿态传种技术特别适用于地形复杂区域的快速高程测斜补偿系统和电子自动调平功能，精度可达感器和声速剖面仪，能有效排除水体温度、盐量，为水准测量提供了有效补充±度等因素影响1mm/10m水准测量自动化趋势自动化观测系统远程数据传输集成了自动识别和控制功能实时采集和处理测量数据移动终端应用云端数据管理便捷操作和实时显示多用户协作和数据共享水准测量的自动化是当前技术发展的主要方向自动化观测系统集成了机器视觉、精密驱动和智能控制技术，能自动完成目标识别、瞄准、读数和记录全过程这种系统特别适用于长期变形监测，如大坝安全监测和地壳运动观测自动化系统大幅减少了人为误差，提高了观测效率和数据可靠性远程数据传输技术使水准测量数据能实时传送至数据中心，支持即时处理和分析通过移动通信网络或专用无线网络，测量信息可以在野外采集的同时传输至办公室，实现测量与分析的同步进行云端数据管理平台支持多用户协作和历史数据访问，为大型工程提供全方位的高程监控服务移动终端应用使操作者能通过智能手机或平板电脑实时查看和控制测量过程，大大提高了工作便利性水准测量与其他测量技术的集成水准与全站仪集成现代测量系统将水准测量与全站仪测量技术相结合，形成互补优势全站仪提供三维坐标测量能力，而水准测量提供高精度高程控制在工程测量中，常用全站仪建立平面控制网，用水准仪建立高程控制网，两者结合提供完整的三维控制框架水准与集成GNSS水准测量与技术的集成是高效覆盖大区域的理想方案提供快速的三维定位，水准测GNSS GNSS量提供精确的高程基准两者结合可建立区域性高程转换模型，提高高程精度在工程测量GNSS中，常用快速建立控制网，然后用水准测量加密重要区域的高程控制GNSS水准与激光扫描集成激光扫描技术能快速获取大量三维点云数据，但高程精度有限水准测量提供高精度高程控制点，用于点云数据的高程标定和校正两者结合可实现地形、建筑物和构筑物的高精度三维建模在古建筑测量、变形监测等领域，这种集成技术显示出巨大优势水准与摄影测量集成水准测量与摄影测量技术结合，可提高航空摄影测量的高程精度通过在摄影区域布设水准控制点，为空三加密和生成提供高精度控制在城市测图、大型工程测量中，这种集成技术能高效获DEM取高精度地形数据，满足工程设计需求水准测量质量控制质量保证体系检查验收标准水准测量质量控制应建立全面的质量保证体系，包括水准测量成果的检查验收应遵循以下标准人员资质控制测量人员应具备相应资质和技能，定期培训和闭合差或附合差检验根据测量等级要求，检查是否在允许范•

1.考核围内仪器设备管理仪器定期检定校准，建立设备档案，记录使用往返测高差较差检验两次测量结果差值应符合规范要求•

2.和维护情况平差计算检验检查平差方法是否正确，计算是否准确

3.过程质量控制制定严格的作业规程，实施全过程监督，发现•成果表达检验检查高程值表达是否符合规定精度和格式

4.问题及时纠正资料完整性检验检查测量记录、计算资料、成果报告等是否

5.成果质量检验建立多级检查制度，确保最终成果满足精度要•完整规范求实地复测检验必要时进行抽样复测，验证成果可靠性

6.文档资料管理规范资料整理、归档和保存，确保可追溯性•水准测量安全与环保野外作业安全措施恶劣环境防护环境保护要求水准测量野外作业面临多种安全风险，必须在恶劣天气条件下作业需加强防护雷雨天测量工作应遵循环保理念，最小化对环境的采取有效防护措施在交通路段作业时，应气应立即停止作业，远离金属设备和高处；干扰在生态敏感区测量，避免破坏植被和设置醒目的警示标志和安全围栏，穿着反光大风天气下应避免在高大建筑物、树木附近土壤；测量标志应尽量使用可回收材料，撤背心，配备安全帽人员应分工明确，专人作业，防止坠物伤人；严寒环境应做好保温场时带走所有废弃物；临时设施应在工作结负责安全警示在高温环境下作业，注意防措施，避免冻伤长时间野外作业需准备应束后恢复原状；使用环保型标记喷漆，减少暑降温，适时休息，补充水分，避免中暑急药品和通讯设备，确保与外界保持联系，有害物质排放；尊重当地文化和习俗，与当在山区陡坡作业，需使用安全绳索，穿防滑发生意外能及时处理地居民友好沟通，最大限度减少对社区的干鞋，避免跌落风险扰课程总结知识点回顾本课程系统讲解了水准测量的基本原理、仪器设备、测量方法和应用技术从水准测量的基础概念、精度等级到各类水准仪器的使用和检校，从外业操作到内业计算，从传统方法到现代技术，构建了完整的水准测量知识体系，为工程测量提供了坚实的理论基础技能要求学习者应掌握水准仪的使用和检校方法，能熟练进行各等级的水准测量外业操作，具备水准测量数据处理和成果分析能力应能根据工程需求选择合适的测量方法和技术路线，解决实际工程中的高程测量问题，并具备质量控制和安全管理意识未来展望水准测量技术将向数字化、智能化和集成化方向发展、激光扫描、无GNSS人机遥感等新技术与传统水准测量的融合将创造更高效、更精确的高程测量方法人工智能在数据处理和分析中的应用，将提升水准测量的自动化水平和成果可靠性。