水准测量教学课件

水准测量教学课件这套教学课件专为测量学基础课程设计，适合高等院校测绘类专业的学生学习课件系统地介绍了水准测量的基本原理、操作方法、数据处理及误差分析等内容，旨在帮助学生全面掌握水准测量技术通过理论学习与实践训练相结合的方式，学生将能够独立完成水准测量任务，并为今后更深入的测量学习打下坚实基础教学目标与课程结构教学目标课程结构掌握水准测量的基本原理，理解高程测量的理论基础基础理论水准测量概念、原理、分类及应用熟练操作水准仪、水准尺等测量仪器设备仪器设备能够独立进行数据处理与误差分析，确保测量结果精确可靠水准仪、水准尺构造与使用方法掌握实际工程中水准测量的应用方法与技巧操作技能测量方法、数据记录与处理实践应用现场实训与工程案例分析什么是水准测量水准测量定义水准测量的重要性水准测量是通过测定各点间的高差，来确定地面各点高程的测量方法它是测量学中最基础、应用最广泛的高程测量技术之一，通过建立水平视线，观测水准尺上的读数来确定点位的高程工程建设水准测量以国家高程基准为基础，通过逐级传递建立控制网，为各类工程建设确保建筑物地基、楼层高度符合设计要求提供精确的高程数据支持地形测绘提供地形图绘制的高程基础数据水利工程保障堤坝、水库等水利设施的安全与功能水准测量在工程中的应用土地规划与地形图编制建筑基础施工道路铁路铺设水准测量为土地规划提供精确的高程数据，用于在建筑物地基开挖与浇筑过程中，通过水准测量在交通设施建设中，水准测量用于确定路基高程、绘制等高线，制作地形图，确保规划设计符合地确保基础平整度与设计标高一致，为上部结构提轨道铺设高度，保证路面平整度，提高行车舒适形条件，减少土方工程量供可靠的支撑性与安全性水准测量的分类按精度分类按测量范围分类广义水准测量等级中误差要求主要应用场景包括直接水准测量、间接水准测量等多种方法，用于确定点位高一级水准测量±国家基础网、精密≤

0.5mm/km程的各类测量技术这涵盖了三角高程测量、气压高程测量等多工程种形式二级水准测量±区域控制网、城市≤

2.0mm/km建设狭义水准测量三级水准测量±一般工程建设特指利用水准仪建立水平视线，通过读取水准尺上的刻度来测定≤

5.0mm/km点位高差的方法这是最常用且精度最高的高程测量方法四级水准测量±普通工程、地形测≤

10.0mm/km量高程的基本概念高程的定义水准面与高程基准面高程是指地面点到某一水准面（基准面）的铅垂距离在中国，通常以水准面青岛黄海平均海水面为基准，确定的高程称为黄海高程准确的高程测定对各类工程建设至关重要，是空间定位的垂直坐标分量与重力方向处处垂直的等位面，如静止海平面的延伸面地球上任何一点都有无数个水准面通过高程系统是国家基础测绘的重要组成部分，由国家统一规定并建立高程控制网，确保全国范围内高程数据的一致性与精确性高程基准面国家规定的作为高程起算的基本水准面，通常选择平均海水面中国采用国家高程基准1985高程测量必要性确保工程建设垂直方向的精确控制，如建筑物标高、管网坡度、防洪工程等水准测量的基本原理视线水平原理水准测量的核心原理是建立水平视线，该视线与铅垂线垂直，与水准面相切通过这条水平视线，可以读取不同位置水准尺上的刻度值高差测定两点间的高差等于后视读数减前视读数若后视读数大于前视读数，则表示地形上升；反之则表示地形下降高程计算已知点高程加上测得的高差，即可得到未知点的高程通过逐级传递，可以确定测区内所有点的高程值水准测量的几何关系可以通过公式表达，其中和分别为、HA=HB+a-b HAHB A两点的高程，为后视读数，为前视读数这一简单关系是水准测量高程传递的基础B a b水准测量的主要仪器水准仪水准尺与辅助工具水准尺通常为带有厘米刻度的木质或铝合金尺，有双面尺、条码尺等多种类型精密测量用尺通常为铟钢制作，减少温度影响脚架自动安平水准仪数字水准仪稳定支撑水准仪的三脚架，通常由木质或铝合金制成，要求坚固稳定，便于调节高度具有自动补偿装置，能在一定范围利用图像传感器自动识别条码CCD内自动建立水平视线，提高测量效尺，直接显示读数，减少人为误差，率和精度并可存储数据其他辅助工具包括尺垫、水准尺水准器、遮阳伞、尺尖等，用于提高测量精度和操作便利性水准仪的构造及使用水准仪主要部件仪器检校与保养1横轴检校确保横轴与竖轴垂直2视准轴检校确保视准轴与横轴垂直3水准器轴检校确保水准器轴与视准轴平行14日常保养避免碰撞、防潮防尘、定期检校水准仪使用前必须进行全面检查，确保各部件工作正常测量过程中应注意防震、防晒，保持仪器稳定使用后应清洁仪器，放入仪器箱妥善保存1望远镜系统包括物镜、目镜和十字丝，用于瞄准水准尺并读取刻度水准器用于指示视线是否水平，包括管式水准器和圆形水准器调整装置水准尺的种类与使用水准尺种类水准尺使用技巧站立方法类型特点适用场合水准尺应垂直站立，可用尺垫保持稳定，必要时配合水准尺水准木质水准尺重量轻，价格低一般测量工作器确保铅垂持尺人应站在尺的侧后方，避免遮挡视线铝合金水准尺不易变形，耐用野外长期作业读数技巧折叠式水准尺便于携带移动性要求高的场合读数时应从上到下依次读取，先读全厘米，再读毫米，确保读数准确数字水准仪可自动读取条码尺上的信息双面水准尺两面刻度，利于校高精度测量核尺面朝向条码水准尺与数字水准仪配套自动化测量尺面应朝向水准仪方向，保持刻度清晰可见双面尺可进行正倒面观测，提高精度水准测量的基本流程测前准备确定测量任务，检查仪器设备，了解测区情况，规划测量路线，准备测量记录本仪器设站选择合适的仪器位置，使仪器能同时观测到前后测点，架设三脚架，安装水准仪，进行粗平和精平读数与记录观测后视点、前视点的水准尺读数，按规定格式记录，计算高差必要时还需观测中间视点仪器移站完成一站观测后，将仪器移至下一站位置，继续进行观测，直至完成整条测线数据整理计算各站点高差，累计得到各测点高程，进行必要的误差分析与调整，形成测量成果整个水准测量流程必须严格按照规范操作，每个环节都应认真执行，确保测量数据的准确可靠特别是在野外作业中，应密切关注天气变化，适时调整测量计划水准测量的主要方法按观测方式分类循环测量法在一组点位之间进行闭合环路观测，形成测量环路这种方法可以提供误差检核条件，通过闭合差来评估测量精度，适用于控制网的建立循环测量的主要优点是可以进行闭合差校核，发现粗差，提高测量可靠性测量完成后，理论上环路中各点高差之和应为零，实际因误差存在会有闭合差前视后视法折返测量法最基本的水准测量方法，先读取后视点水准尺读数，再读在两点之间进行往返双向观测，取平均值作为最终高差取前视点水准尺读数，两者之差即为高差这是最常用的这种方法可以消除系统误差，提高测量精度，适用于重要方法，适用于一般地形工程按路线布设方式分类单一线法从已知高程点出发，沿一条路线测至终点，不返回起点这是最简单的测量方式，但不能进行闭合差检核，精度较低，适用于一般工程或临时性测量优点是操作简单、效率高；缺点是无法自检，一旦出现错误难以发现，适用于精度要求不高的场合往返测量法从起点到终点测一次，再从终点返回起点测一次，取两次结果的平均值这种方法能够互相验证，消除部分系统误差，提高精度往返测量法是高精度水准测量的常用方法，特别适用于

一、二等水准测量，可以有效控制误差积累闭合测量法从一个已知点出发，测量一周后回到原点，形成闭合环路这种方法可以通过闭合差来评估测量精度，是控制测量的重要方法闭合测量法可靠性高，能够发现并消除系统误差，是建立水准控制网的基本方法，适用于重要工程的高程控制水准测量实操步骤仪器设站流程观测与移站完成仪器架设后，首先观测后视点，读取水准尺上的刻度值，记录在野1选择合适位置，使仪器到前后视点距离大致相等，视线通畅外手簿上然后观测前视点，同样记录读数如果需要确定中间点的高程，还应观测中间视点2架设三脚架，使其顶面大致水平，高度适中一站观测完成后，将仪器移至下一站位置新站位置应保证能够观测到上一站的前视点（作为新站的后视点）和新的前视点这样通过逐站测3安装水准仪，拧紧中心连接螺旋量，依次传递高程注意整个测量过程中，必须始终明确起算点的坐标与高程，确保测量4调整圆水准器，使气泡居中，完成粗平数据的准确性和可靠性5调整管水准器，使气泡居中，完成精平观测顺序与操作规范1仪器安置三脚架应稳固插入地面•仪器高度以操作者舒适为宜•避免阳光直射物镜•站点应避开振动源•2读数顺序先观测后视点，再观测前视点•高精度测量需重复读数•两次读数差异超标需重新读取•双面尺需正倒面都读取•3精准操作读数前再次检查水准器•对准丝与刻度线保持水平•精读至级别•

0.1mm记录时立即校核计算•4站间控制视距控制在以内•60m前后视距尽量相等•视线离地不小于•

0.5m强光条件下应使用遮阳伞•规范的水准测量操作是保证测量精度的关键操作者应严格按照标准流程进行，避免主观随意性在实际工作中，应根据测量等级选择相应的仪器设备和操作规范，并严格执行野外水准测量记录本填写记录格式记录注意事项字迹清晰测站后视前视高差累计点号高程备注高差aba-b记录数据应字迹清晰，数字工整，避免模糊不清或易混淆的书写方式，防止后期整理时出现误读起算

11.

41.2+

0.2+

0.2BM

1100.点56381818000即时计算

21.

31.5--P

1100.每完成一站观测，应立即计算高差并检查，发现问题及时重测，避免积累

25620.

20.0218误差

371931.

61.421+

0.1+

0.1P

299.088768981详细记录闭合

41.

31.4-+

0.0BM

2100.除基本数据外，还应记录天气、温度、仪器编号、观测时间等信息，以及点

75520.091168特殊情况说明77防止涂改发现错误不应直接涂改，而应划线注明，另起一行重新记录，保持原始记录的完整性数据计算与高程求解高程计算基本公式计算方法在水准测量中，高程计算主要基于以下基本公式高差法单站高差计算依次计算各站高差，然后累加得到相对于起点的累计高差，最后加上起点高程得到各点高程h=a-b式中为高差，为后视读数，为前视读数h ab累计法将起点高程加上后视读数，减去前视读数，直接得到各点高程，高程传递计算无需计算中间高差HB=HA+h平差法式中为求点高程，为已知点高程，为测得高差HB HAh在闭合路线中，根据闭合差进行误差分配，对各点高程进行校正闭合差计算fh=∑h-HK-HJ式中为闭合差，为测量高差代数和，与为闭合路线首尾fh∑h HKHJ已知点高程基本计算案例案例数据高程计算过程第一站₁

1.h=

1.625-

0.875=+

0.750m测站后视前视点号已知高程m m点高程₂

2.B H=

45.250+

0.750=

46.000mm第二站₂

3.h=

1.550-

1.225=+

0.325m

11.

6250.875A

45.250点高程₃

4.C H=

46.000+

0.325=

46.325m第三站₃

5.h=

1.725-

1.375=+

0.350m

21.

5501.225B点高程₄

6.D H=

46.325+

0.350=

46.675m

31.

7251.375C第四站₄

7.h=

1.650-

1.425=+

0.225m点高程₅

8.E H=

46.675+

0.225=

46.900m

41.

6501.425D通过此案例可以看出，水准测量高程计算的基本流程是先计算每站高差，5-

1.275E再依次累加传递高程在实际工作中，应同时进行检核计算，确保结果正确水准测量误差来源操作误差包括仪器安置不稳定、水准器调整不精确、读仪器误差数不准确、记录错误等这是最常见的误差来包括视准轴与水准管轴不平行、横轴不水平、源，需要通过规范操作和反复检查来控制水准管分划不均匀、望远镜视差等这类误差通过仪器检校和严格操作可以减小1气象误差包括温度变化导致的仪器和水准尺热胀冷缩、气流扰动引起的视线摆动、大气折光变化等这类误差可通过选择合适的测量时间和环境条件来减小地球曲率与大气折光视线呈曲线而非直线，使观测值产生系统偏差尺误差这类误差可通过平衡前后视距或采用特定观测包括水准尺长度不准确、尺面不垂直、尺底不方法来消除平整、刻度变形等使用标准尺定期检校和规范持尺可以减小这类误差常见误差影响与防范误差影响分析防范措施±±仪器检校3mm2mm定期进行仪器检校，确保视准轴与水准管轴平行，消除系统误差重要工程前必须进行全面检查与校正仪器视准轴误差读数误差每米视距可能导致的高程误差，严人工读数时的平均误差，直接影响高程100操作规范重影响测量精度计算结果严格遵循操作规程，保持前后视距相等，控制视距长度，确保读数准确读数应重复观测，取平均值±±1mm5mm环境选择气象条件影响持尺不垂直避免在强光、大风或温度急剧变化的条件下测量最佳测量时间为早晨或傍晚，阳光不强烈时每米视距下，气流扰动可能导致的尺倾斜°时可能导致的米尺高下的10012读数波动读数误差数据检验采用闭合路线测量，通过闭合差检验成果可靠性重要点位应进行复测验证水准测量误差种类按性质分类特殊误差类型系统误差在相同条件下，大小和符号保持一致的误差如仪器轴线不垂直、水准尺长度偏差等这类误差可通过特定的观测方法（如平衡视距）或仪器校正来消除偶然误差累积误差闭合差由多种随机因素导致，大小和符号无规律变化的误差如读数时随着测量站数增加而累积增大的误在闭合水准路线中，理论上起点与的目测误差、气流扰动等这类误差无法完全消除，但可通过增差在长距离水准测量中尤为明显，终点高程应相同，但实际测量结果加观测次数、取平均值等方法减小可通过适当分段和闭合路线设计来存在差异，这一差值即为闭合差控制它是评价测量精度的重要指标粗差由操作失误、记录错误等原因导致的明显错误这类误差必须通过检核计算和实地复测来发现并排除误差处理与合理限差闭合差判断与限制误差修正方法闭合差是评价水准测量精度的重要指标，其计算公式为误差检查fh=∑h-HK-HJ计算闭合差，判断是否超出允许限差若超出，需检查计算和观测记录，查式中，为闭合差，为测量高差的代数和，与为起终点已知高程fh∑h HKHJ找可能的粗差水准等级允许闭合差测量要求mm误差分析一等水准±双程观测，特殊精密3√L分析误差来源，判断是偶然误差还是系统误差，为修正提供依据仪器二等水准±双程观测，精密水准6√L误差分配仪在允许闭合差范围内，按照测站数或路线长度比例分配误差三等水准±单程观测，型水12√L DS3准仪成果调整四等水准±单程观测，普通水准20√L根据分配的误差值，对各测点高程进行修正，得到最终成果仪注为测段长度，单位为千米L数据复核与检算1现场检算在野外作业过程中，应对每一站的观测数据进行即时检算，包括高差计算确认后视读数减前视读数的计算无误•累计高差确保各站高差累加正确•站间连接确认前站前视点与后站后视点一致•闭合差临界值估算当前闭合差是否接近限差•2表格校核整理数据时，应进行全面的表格校核，包括数据抄录检查野外记录到计算表格的转抄是否有误•计算过程复核高差计算和高程推算的每一步骤•闭合差分配确认误差分配合理，修正值计算正确•最终高程验证调整后的高程数值是否符合实际•3常见数据错误案例分析典型错误案例，提高警觉性读数颠倒将误读为，造成厘米误差•

3.

4563.5469小数点错误将记为，造成重大偏差•

1.

23412.34符号错误高差记为，方向完全相反•+

0.5-

0.5站点跳跃遗漏某一测站数据，导致系统性偏差•累加错误高差累计计算出错，影响后续所有点位•计算闭合差及调整闭合环线误差定义平差方法闭合环线误差是指在闭合水准路线测量中，理论上起点与终点高差之和应为零，但实际1比例分配法测量结果中存在的非零差值这一差值反映了测量过程中各种误差的累积效果根据测站数或路线长度，按比例分配闭合差这是最常用的简化平差方法，适用闭合差计算公式fh=∑h-HB-HA于一般工程测量其中，为闭合差，为测量高差代数和，和分别为终点和起点的已知高程（若fh∑h HBHA修正公式×vi=-fh Li/L为同一点则）HB=HA其中，为第段高差修正值，为该段长度，为总长度vi iLi L2最小二乘平差基于观测值权重的严密平差方法，考虑了各观测值的精度差异，适用于高精度控制网平差该方法需要建立观测方程，求解正规方程，计算最优估值3等距分配法将闭合差均匀分配给每个测站，适用于各站视距基本相等的情况修正公式vi=-fh/n其中，为测站总数n数据整理与成果表达表格填写标准绘制高程剖面图方法水准测量成果表是数据整理的标准格式，应包含以下内容确定比例尺•基本信息项目名称、测量日期、天气条件、仪器型号、操作人员选择合适的水平和垂直比例尺，通常垂直方向比例尺放大5-10倍，以突出地形起伏•点位信息点号、点位描述、埋石情况•测量数据后视读数、前视读数、高差、累计高差建立坐标系•计算结果未调整高程、平差改正数、最终高程•精度评定闭合差、测量等级、精度指标水平轴表示距离或桩号，垂直轴表示高程根据数据范围确定坐标范围•备注说明特殊情况说明、注意事项等表格应字迹清晰、格式规范，数据排列整齐，便于查阅和存档重要数据应标注单位，避免混淆绘制剖面线按照测点位置和高程绘制各点，连接形成地形剖面线标注信息添加测点编号、高程数值、重要地物位置等信息，完善图例和说明水准点布设与标志埋设永久水准点永久水准点通常采用混凝土柱或金属标志埋设，具有较高的稳定性和耐久性适用于国家控制网点和重要工程基准点埋设深度通常超过当地冻土层•标志上刻有编号、高程和建立日期•周围应有保护设施和明显标识•定期检查维护，确保稳定性•临时水准点临时水准点采用钢钉、木桩等简易材料标记，用于施工过程中的临时控制和测量使用期限较短，精度要求相对较低常用材料钢钉、铁钉加垫片、木桩、油漆标记•埋设位置应避开施工干扰区•需要明确标识，防止误认或损坏•使用前应核查其稳定性•附合水准点附合水准点通常设置在建筑物墙面、桥墩等稳固构筑物上，便于长期保存和使用城市测量中常用此类点位作为区域控制点常见形式墙面标志、预埋金属标志•安装位置应便于观测，避免人为损坏•需要详细记录点位说明和环境特征•建筑物应具有足够的稳定性•国家高程基准简介国家高程基准国家水准原点介绍1985国家高程基准是中国现行的统一高程基准系统，以青岛验潮站年至中国国家水准原点位于山东省青岛市，是全国高程控制网的起算点原点标志为铸铁19851952年的黄海平均海水面为基准面，于年正式建立并投入使用标石，上面刻有国家水准原点字样，埋设于青岛验潮站附近的坚固基岩上19791985该基准系统通过全国

一、二等水准网将高程基准点的高程值传递到全国各地，形成统水准原点的高程值规定为米，这是一个约定值而非实测值从水准原点出

72.2604一的高程控制网在此之前，中国曾使用黄海系和大连系等多个高程系发，通过严密的一等水准测量，建立了覆盖全国的高程控制网19561950统高程传递年2867000km国家水准原点一等水准点二等水准点

三、四等水准点用户测量点，形→→→→成了完整的高程传递体系观测时间控制网长度精度保证青岛验潮站长期潮位观测时间全国

一、二等水准网总长度一等水准测量采用高精度仪器和严格的操作规程，确保高程值传递的准确性测量中误差不超过±

0.5mm/km

0.001m定期复测高精度国家定期对水准网进行复测，监测地壳垂直运动，确保高程控制网的精度和可靠性一等水准测量的高程精度要求典型工程案例（）1路基施工前高程测量成果实例在高速公路建设中，路基施工前的高程测量是确保工程质量的关键环节以某高速公路桩号地面高程设计高程填挖高度m m m至段路基施工为例，展示水准测量在实际工程中的应用K45+500K46+500填K45+

500125.

36128.50+

3.14测量准备1填K45+

600126.

45129.20+

2.75根据设计图纸确定测量范围和精度要求，选择型水准仪，精度达DS3填K45+

700127.

88129.90+

2.02到三等水准测量标准利用附近的2控制点布设二等水准点作为起算点，进行高程填K45+

800130.

54130.60+

0.06每米设置一个水准控制点，控制网布设200共个，采用闭合水准路线测量，6挖K45+

900132.

21131.30-

0.91确保测量精度控制点采用混凝土地形测量3桩埋设，标记明显，便于施工参考挖K46+

000133.

45132.00-

1.45基于控制点，按照×米网格2020进行地形测量，获取原地面高程数通过详细的高程测量和数据分析，施工人员清晰了解路基的填挖方案，合理安排施工工序和据在地形变化处加密测点，确保机械设备，提高了施工效率和质量测量成果为后续路基压实度检测和路面铺设提供了精确4数据处理地形表达准确的高程基准对测量数据进行整理计算，绘制路基中线纵断面图和横断面图，计算土方量，为施工提供依据典型工程案例（）2市政管线埋设高程控制问题与解决方案分析市政排水管网工程中，管线埋设高程的精确控制直接关系到排水系统的正常运行以某城市DN1000问题坡度偏差雨水管线工程为例，介绍水准测量在管线高程控制中的应用在施工过程中发现部分管段实际坡度与设计不符，可能导致排水不畅1前期踏勘调查管线走向，了解地下障碍物分布，确定现场测量方案查找附近水准点，作为高程起算依分析测量误差据分析原因是临时水准点遭破坏，使用了错误的高程基准，以及施工人员对高程控制不严格2控制测量解决方案建立临时水准点网，采用型水准仪进行三等水准测量在管线起点、终点及转折处设置水DS3准控制点，作为施工放样的基准重新引测高程，增加水准点保护措施，加强测量复核，提高施工人员测量意识，严格按设计坡度施工3沟底高程测设通过精确的水准测量和严格的高程控制，最终确保了排水管网的正常功能该案例说明，在市政管线根据设计坡度（），计算各检查井处管底高程通过水准测量确定开挖深度，指导施工人3‰工程中，水准测量不仅是施工前的准备工作，更是贯穿整个施工过程的质量控制手段员精确开挖4管道安装控制管道安装过程中，利用水准仪定期检测管道高程，确保符合设计要求对偏差超标处及时调整，保证排水坡度均匀5竣工测量工程完成后进行竣工测量，记录实际管底高程，绘制竣工图，为后期维护提供依据城市测量中的水准应用建筑物定位地铁隧道高程控制前期控制网建立基础放样在地铁施工前，建立高精度的水准控制网，作为隧道施工的高程基准通常采用一等或二等水准测量在建筑基础施工前，通过水准测量确定开挖深度和基础标高，保证地基平整度和结构安全竖井测量通过竖井将地面高程传递至地下，建立隧道内部的高程控制系统这一过程需要特殊的技术和设备楼层控制高层建筑施工中，通过水准测量控制各楼层标高，确保层高一致，满足设计要求隧道内测量在隧道挖掘过程中，定期进行水准测量，控制隧道纵坡和横断面形状，确保与设计一致沉降监测轨道铺设控制建筑物使用期间，定期进行水准测量，监测结构沉降情况，评估建筑安全性隧道完工后，通过精密水准测量控制轨道标高，确保列车运行平稳安全在大型复杂建筑项目中，通常建立专门的高程控制网，采用精密水准仪进行测量，确保测量精度满足建筑施工的高要求现代建筑对垂直方向的精度控制越来越严格，尤其是超高层建筑，需要考虑地球曲率和大气折光的影响地铁隧道工程中，高程控制的精度直接影响工程质量和运营安全水准测量是隧道工程中最基础也是最重要的测量手段之一，贯穿整个工程周期数字水准仪应用数字读数原理效率提升与误差特点数字水准仪是将光学测量与电子技术相结合的现代测量仪器，其工作原理是通过内置的图像传感器自动识别条码水准尺上的黑白条纹•CCD利用图像处理技术分析条码图案，计算读数•自动校正大气折光和地球曲率影响•通过内置微处理器计算高差并存储数据•效率提升误差特点数字水准仪需配合专用的条码水准尺使用，条码尺上的黑白条纹编码包与传统光学水准仪相比，数字水准数字水准仪有其特有的误差来源含高度信息，可被仪器自动识别和解析现代数字水准仪测量精度可达仪大幅提高了测量效率自动读数条码识别误差，受光照条件影响；，适用于高精度水准测量

0.3mm/km速度快；消除人工读数误差；自动电子系统误差，需定期校准；电池记录数据，无需手工记录；内置计电量不足可能影响精度；软件算法算功能，实时得出结果误差可能导致系统性偏差复杂地形下的测量对策坡地测量方案在陡峭坡地进行水准测量时，应采取特殊措施确保测量精度缩短测站间距，控制在米以内•30-40保持视线高出地面至少米，避免近地面大气折光影响•

0.5尽量沿等高线方向设置测站，减少高差变化•采用折返测量法，往返取平均值减小误差•使用三脚架支撑水准尺，确保稳定垂直•大跨度测量方案遇到河流、峡谷等需要大跨度测量的情况时，可采用以下方法采用对向水准测量法，在河流两岸同时架设水准仪•使用高精度仪器，如数字水准仪，提高远距离测量精度•选择晴朗无风的早晨进行测量，减小大气折光影响•多次重复观测，取平均值•必要时采用三角高程测量辅助，或考虑使用全站仪•障碍物应急措施在城市环境或复杂地形中遇到障碍物时，可采取以下应对措施设置辅助测点，进行多次转站绕行测量•利用建筑物窗户或开口进行穿透测量•采用附合水准路线，从其他已知点引测•在障碍物两侧设置高架标尺，进行间接测量•结合测量，建立区域控制网•GNSS水准测量实践项目安排实训任务说明小组分工与流程规划实训采用人小组形式，每组配备一套水准仪器设备小组内部分工如下4-5角色职责组长总体协调，测量方案制定，质量控制观测员操作水准仪，读取水准尺读数记录员填写野外记录本，进行现场计算持尺员架设水准尺，确保尺身垂直检查员复核记录，协助检查仪器调整实训流程安排为第一天进行仪器练习与基础测量，第二天完成应用测量与地形测量，第三天整理数据撰写报告各小组需在实训结束后一周内提交完整的实训报告基础测量闭合水准路线测量，确定校园内个控制点的高程，要求达到四等水准测量精度5应用测量校园主楼周边沉降监测，测定建筑物周围埋设的监测点高程变化地形测量实训前准备与风险防范仪器检校与调试安全须知与环境评估1仪器检查确认水准仪外观完好，螺旋、水准器无损坏，镜片清晰检查水准尺刻度是否清晰，尺底是否交通安全平整在道路附近测量时，应设置警示标志，穿着反光背心，安排专人警戒，确保人员安全2双面检校采用双面观测法检校仪器视准轴与水准管轴是否平行，必要时进行调整天气条件3圆水准器调整避免在大风、暴雨或极端天气下作业高温天气应做好防暑准备，携带足够饮水检查并调整圆水准器，确保其指示的铅垂方向准确4分划值检定检定水准管分划值，确保仪器在工作范围内指示准确地形评估事先了解测区地形，避开危险区域陡坡、水域附近作业时应采取安全防护措施5视距丈量测定望远镜视距乘常数和加常数，用于视距测量设备防护仪器不使用时应放回仪器箱，避免碰撞和阳光直射雨天应准备防水罩，保护仪器野外实测操作演示1操作者分工细化在水准测量现场操作中，明确的分工是提高效率和精度的关键观测员负责调平仪器，瞄准水准尺，读取读数•记录员记录读数，进行实时计算，检查闭合差•持尺员负责后视点水准尺的架设与保持•A持尺员负责前视点水准尺的架设与保持•B组长总体协调，确定测站位置，解决现场问题•2标准操作流程遵循规范的操作流程是保证测量质量的基础选点设站选择视野开阔，地面稳固的位置

1.架设仪器展开三脚架，安装水准仪，拧紧连接螺旋

2.粗平与精平先调整圆水准器，再调整管水准器

3.瞄准后视转动望远镜瞄准后视点水准尺

4.读数记录读取后视读数，记录在野外手簿中

5.瞄准前视转动望远镜瞄准前视点水准尺

6.读数记录读取前视读数，记录在野外手簿中

7.现场计算计算高差，核对合理性

8.移站继续拆卸仪器，移至下一测站

9.3现场操作照片解读从实际操作照片中学习正确的测量姿势和技巧观测员姿势身体稳定，双眼自然观察目镜•持尺员站位站在尺的侧后方，不遮挡视线•水准尺位置尺底平稳放置，尺身保持垂直•记录员工作记录本放置在稳定平面上，字迹工整•团队配合各成员之间保持适当距离，相互配合•实验数据采集与初评差异数据判别重测与数据筛选方法在水准测量过程中，如何识别并处理异常数据是保证测量质量的关键环节以下是差异数据的判初步筛查别方法数据采集完成后立即进行计算校核，检查是否存在明显错误或异常特别关注读数抄录、小闭合差检验数点位置等常见错误源闭合水准路线中，理论闭合差应为零实际测量中的闭合差不应超过规范限差±（三等水准，为千米）超限则需查找原因或重测f≤12√L mmL定位问题发现异常数据后，分析可能的错误来源是读数错误、记录错误还是仪器问题逐一排查高差一致性检验测量流程中的各个环节往返测量中，同一段路线正测与反测高差应符号相反、数值相近若两者之差超过（二等水准），则需检查并重测5mm√L有针对性重测读数突变检验确定问题环节后，有针对性地进行重测不必重测整条路线，只需重测可能出现问题的测段重测时更换操作人员可增加检查效果相邻测站的读数变化应具有一定连续性如出现明显突变（如超过的异常跳跃），10cm应立即复测确认数据比对与筛选视距平衡检验将重测数据与原始数据进行比对，分析差异原因采用合理的数据处理方法，如多次测量取平均值，舍弃明显异常值等各测站前后视距之差不应超过，累计差不应超过违反此原则可能导致系统误差5m10m积累在实际工作中，经验丰富的测量人员能够快速识别异常数据并采取适当的处理方法培养这种测量直觉需要通过大量的实践和经验积累实地测量案例（小组展示）测量内容与现场图片数据成果交流与互评某学生小组完成了校园主教学楼周边的水准测量任务，通过精确测定各控制点高程，绘制了区域高程分布图控制点高程点位描述m主楼西南角A

135.426主楼西北角A

235.529主楼东北角A

335.617主楼东南角A

435.492主楼南侧入口A

535.375仪器架设控制点测量闭合差，测量路线长度，符合三等水准测量精度要求

1.8mm

0.8km小组成员在校园中央广场设站，使用型水准仪进行观在教学楼各角设置控制点，并与校园已知水准点连接，形该小组在成果展示中重点分析了测量过程中遇到的挑战与解决方案，包括如何克服校园内人流干扰、如何处理树木遮挡DS3测现场照片显示了正确的三脚架稳定性和仪器水平调整成闭合环路图片展示了水准尺的正确竖立方式和读数过视线的问题，以及测量数据处理中的经验与教训其他小组通过互评表提出了建设性意见，如建议增加更多的检核点以过程程提高成果可靠性数据记录与计算小组成员现场填写测量手簿，并进行初步计算检核照片中可见规范的记录格式和团队协作情况水准测量课程常见问题仪器调平误区站间距设置原则常见错误只注重圆水准器调整，忽略管水准器；调整顺序颠倒；调平后未及常见错误视距过长导致读数模糊；前后视距相差过大引入系统误差；忽视地时复核形变化因素正确做法先调整圆水准器，再调整管水准器；调整时先使气泡居中，然后旋正确做法一般情况下控制视距在米以内；前后视距尽量相等，差值不超60转°检查；每次读数前都应检查水准器气泡位置过米；复杂地形应适当缩短站距；视线离地面至少米以上，避免地面折

18050.5光影响读数与记录问题计算与闭合差分析常见错误读数时眼睛疲劳导致视差；抄写数据时小数点位置错误；读数顺序常见错误累计计算中的连续错误；闭合差分配不合理；忽略小数点舍入问题混乱正确做法调整目镜至清晰无视差；严格按照先后视，后前视顺序读取；读正确做法分段计算并及时检核；闭合差应按测段长度比例分配；注意计算精数立即记录，避免记忆错误；数字书写清晰，避免与、与等易混度与有效数字的保留；警惕小数位数不统一导致的系统性错误3817淆数字的书写模糊雨天极端天气应对/仪器保护措施实测数据处理建议防雨措施数据筛选使用专用防雨罩保护水准仪；架设遮阳伞覆盖仪器和操作者；在雨停后及时擦拭仪器外表极端天气下的测量数据应格外审慎，必要时剔除明显受天气影响的异常值；重要测段应在天面水滴；避免仪器长时间暴露在雨中气好转后重测验证防风措施多次观测大风天气应加固三脚架，可在脚架上悬挂重物增加稳定性；缩短视距，减少风对视线的影恶劣天气下，增加读数次数，取平均值减少随机误差；可采用往返测量法，消除系统性影响；观测时避开阵风时刻，选择风力较小的间隙进行响温度适应气象改正仪器从温差大的环境带入测区时，应有分钟的温度适应时间；避免仪器长时间暴10-15露在强烈阳光下；极端温度下应注意仪器膨胀收缩影响考虑温度、气压等气象因素对测量结果的影响，必要时引入相应改正项；记录测量时的气象条件，作为数据分析的参考运输保护合理限差雨天作业结束后，应将仪器彻底擦干后再装入仪器箱；回到室内后，应将仪器置于通风处自然干燥，避免密闭环境导致发霉恶劣天气下适当放宽限差标准，但应在规范允许范围内；必要时降低测量等级，确保安全和基本精度在极端天气条件下，应优先考虑人员和设备安全，必要时中止测量工作测量精度与人员安全相比，安全始终是第一位的现代技术在水准测量应用辅助高程传递全站仪辅助高程测量激光水准仪发展现状GNSS全球导航卫星系统可用于快速确定点位全站仪通过测量距离和垂直角，可计算目标点与激光水准仪利用旋转激光束建立水平参考面，接GNSS三维坐标，包括高程信息通过技术，可实仪器点的高差现代全站仪集成了电子测距、角收器可在任何位置确定与该平面的高差RTK现厘米级高程测量度测量和数据处理功能优点单人操作，效率高，适合大面积平整度控优点效率高，不受视线限制；缺点精度低于优点一机多用，操作便捷；缺点精度低于直制；缺点精度有限，不适合高精度控制测量传统水准测量，且受大地水准面模型精度影响接水准测量，受角度测量精度限制适用于地形广泛应用于建筑施工、室内装修和农田整平等工主要适用于中低精度要求的大范围控制测量测量和一般工程放样中的高程控制程中信息化技术与测量管理数字记录与自动数据采集数据管理系统初步介绍电子手簿数据存储替代传统纸质记录本的电子设备，可直接记录测量数据，减少抄写错误现代测量数据集中存储在专业数据库中，支持多种格式导入导出，确保数据电子手簿通常内置测量软件，能够实时计算和检核数据，提高工作效率安全和长期保存系统应具备自动备份和版本控制功能自动数据传输数据处理数字水准仪可通过蓝牙或数据线直接将测量数据传输至计算机或平板设备，消集成专业计算模块，自动进行高差计算、误差分析和平差计算支持批除人工记录环节这不仅提高了效率，也减少了记录错误量处理和自定义计算模型，适应不同项目需求移动测量应用成果可视化智能手机和平板电脑上的专业测量应用程序，可辅助记录、计算和管理测量数将测量结果转化为直观的图形表达，如等高线图、高程剖面图和三维地据许多应用还支持云存储和团队协作功能形模型支持多种出图格式和样式定制协同共享语音识别记录基于云平台的协作系统，支持多用户同时访问和编辑，实现项目团队的新兴的测量辅助技术，操作者通过语音报读数据，系统自动识别并记录，特别实时数据共享和工作协调具备权限管理和操作审计功能适合单人作业或复杂环境下的测量工作相关标准与技术规范常用规范摘录精度等级与测量要求规范名称编号主要内容87%一等水准测量国家

一、二等水准测量规范高精度水准测量的技术要求与GB/T12897方法国家基础网建设，中误差±，使用高精度水准仪，要求双程观测，视距平衡控制在±≤

0.5mm/km

0.5m以内国家

三、四等水准测量规范一般精度水准测量的技术要求GB/T12898工程测量规范各类工程建设中的测量要求GB5002665%城市测量规范城市建设中的测量标准二等水准测量CJJ8测绘成果质量检查与验收测量成果的检查与验收标准区域控制网，中误差±，使用型或同等精度水准仪，双程观测，视距平衡控制在GB/T24356≤

2.0mm/km DS3±以内

1.0m48%三等水准测量城市控制网与工程控制，中误差±，使用型水准仪，单程观测，视距平衡控制在≤

5.0mm/km DS3±以内

2.0m32%四等水准测量一般工程与地形测量，中误差±，使用普通水准仪，单程观测，视距平衡控制在±以≤

10.0mm/km

5.0m内水准测量与其他测量方式对比水准仪测量经纬仪测量全站仪测量优点高程测量精度最高，可达±；优点能精确测量水平角和垂直角；适合构建平优点可同时测量角度和距离，获取三维坐标；

0.5mm/km操作原理简单，易于掌握；设备相对经济实惠面控制网；操作程序规范，有严格的检核体系自动化程度高，数据记录便捷；适合复杂地形测量缺点只能测量高程，不能测量平面坐标；效率缺点高程测量精度低于水准仪；测距需配合测较低，尤其在复杂地形下；受视距和障碍物限制，距仪或尺量；操作相对复杂，效率不高缺点高程测量精度不如水准仪；设备成本较高；需多次转站需要较高的操作技能适用场景平面控制网建立；建筑物变形监测；适用场景高精度高程控制网建立；建筑物沉降角度测设与放样适用场景地形测量与工程放样；道路与隧道测监测；精密工程的高程放样量；中等精度的综合测量综合实训考核安排测量技能考查内容误差理论考查1仪器操作水准仪的架设与调平；视准轴检校与调整；水准尺的正确使用要求操作规范，动作熟练，符基础概念合测量规程水准测量的基本原理；高程系统与基准面；误差来源与分类；限差标准与控制2实地测量完成指定区域的闭合水准路线测量；控制测量精度符合四等水准要求；记录格式规范，计算无误计算方法3数据处理高差计算与高程传递；闭合差计算与分析；误差分配与平差计算；精度评定方法现场计算闭合差并分析测量精度；对测量数据进行误差分配；计算各点最终高程4成果表达应用分析绘制高程点位分布图；编制水准测量成果表；撰写简要测量报告测量方案设计与评价；误差控制措施制定；复杂环境下的应对策略；测量成果质量分析规范应用国家测量规范的理解与应用；不同等级水准测量的要求；测量成果检验与验收标准课程小结与学习拓展核心知识回顾下一步学习建议专业拓展深入学习工程测量、控制测量、变形监测等专业课程，拓展水准测量在不同领域的应用技术融合学习GNSS、遥感、GIS等现代测绘技术，了解多源数据融合和综合应用软件应用掌握测量数据处理软件，如南方CASS、天正等，提高数据处理效率和成果表达能力实践积累参与实际工程项目，在实践中积累经验，提升解决复杂问题的能力4基础理论水准测量原理、高程系统、误差理论等基础概念，是理解和应用水准测量技术的理论基础仪器使用水准仪、水准尺的构造原理、操作方法和检校技术，是进行高精度测量的技术保障测量方法参考文献与主要教材主要参考书目微课与网络平台资料教材类《测量学》，武汉大学出版社，张正禄主编《工程测量学》，同济大学出版社，李德仁主编《测量平差基础》，测绘出版社，武汉大学测绘学院编《测量误差理论》，测绘出版社，宁津生主编规范类在线课程平台视频教学资源《国家

一、二等水准测量规范》GB/T12897中国大学平台测量学基础课程测绘云课堂水准测量操作视频MOOC《国家

三、四等水准测量规范》GB/T12898学堂在线工程测量技术系列课程站测量仪器使用指南系列B《工程测量规范》GB50026超星学习通测量学资源库频道YouTube SurveyingTechniques《测绘成果质量检查与验收》GB/T24356实用手册《测量实习指导》，武汉大学出版社《工程测量手册》，测绘出版社《水准测量实用技术》，科学出版社专业资源网站中国测绘科学研究院资源库测绘地理信息局技术文档中心课后复习与思考题基础理论问答典型应用场景分析

1.简述水准测量的基本原理，并解释视线水平的重要性1工程实例分析比较分析

一、

二、

三、四等水准测量的精度要求和应用场景

2.某高层建筑沉降监测项目中，需要监测建筑物基础的不均匀沉降请设计一套完整的水准测量方案，水准测量中产生误差的主要来源有哪些？如何有效控制这些误差？

3.包括观测网设计、精度要求、仪器选择、测量方法和数据处理方式简述水准仪的三轴关系，以及不满足三轴关系时对测量结果的影响

4.闭合水准路线测量中，闭合差的计算公式和允许限差标准是什么？

5.2数据处理实践解释地球曲率和大气折光对水准测量的影响，以及如何消除这些影响

6.已知闭合水准路线的测量数据如下表，请计算闭合差并进行平差计算，得出各点的最终高程判断比较分析单一线法、往返测量法和闭合测量法的优缺点

7.测量精度是否达到三等水准测量要求水准测量成果平差的基本方法有哪些？各有什么特点？

8.点号后视前视距离已知高程mmkm mBM

11.456--

100.000P

11.

3251.

2380.8P

21.

6081.

5620.7P

31.

3751.

4210.6BM1-

1.

4520.

9100.0003方案设计挑战在一条米长的隧道施工中，需要控制隧道两端贯通时的高程误差不超过毫米请设计一套高50010精度的水准测量方案，确保满足贯通精度要求水准测量实训报告格式内容要求撰写规范与评分细则封面与摘要1评分项目权重评分要点封面包含课程名称、实训题目、学生信息、实训准备方案设计合理性，准备工作充10%日期等基本信息摘要简明扼要地概述实分性训目的、方法、主要结果和结论，字数控2引言与理论基础制在字以内300现场操作操作规范性，测量精度，团队30%介绍实训背景和目的，阐述水准测量的基协作本原理和理论基础，明确本次实训的具体仪器与方法3任务和预期目标理论部分应与实际操作数据处理计算正确性，误差分析合理性20%相关联，不宜过于冗长详细描述所用仪器设备的型号、精度指标，报告内容内容完整性，结果准确性，分阐述测量方案设计、测点布设原则、测量25%析深度方法选择等内容说明数据处理的方法和4测量数据与结果步骤，包括误差分析和平差计算的具体过报告格式结构清晰，格式规范，图表美10%程以表格形式呈现原始观测数据和计算过程，观包括测站信息、读数记录、高差计算、闭合差分析等成果部分应包含最终高程表、分析与讨论5创新与反思5%创新点，思考深度，改进建议精度评定结果以及必要的图表和图形对测量结果进行分析和讨论，评价测量精报告格式要求纸，宋体小四号字，倍行距，页边距上下各，左右各标题采用黑体，A

41.

52.5cm2cm度和可靠性，分析误差来源及其影响讨一级标题三号，二级标题四号图表应有编号和标题，并在正文中引用报告总页数控制在页15-20论实训过程中遇到的问题和解决方法，总6结论与参考文献结经验教训，提出改进建议报告提交要求纸质报告一份，同时提交电子版文档原始测量记录本应作为附件一并提交，不得事后誊抄总结实训的主要成果和结论，反思学习收或修改提交截止日期为实训结束后一周内获和体会列出报告中引用的参考文献和资料，格式规范统一必要时可添加附录，包含原始记录表、计算过程等详细材料常用测量工具推荐与采购建议实用测量仪器品牌学生实训工具包组成基础仪器自动安平水准仪建议选择DS3/DSZ3型或同等级产品铝合金三脚架稳定性好，高度可调3米铝合金折叠水准尺清晰耐用，便于携带辅助工具水准仪品牌数字水准仪尺垫保持水准尺稳定的底座徕卡Leica瑞士品牌，精度高，稳定性好，适合高精度测量，价格较高徕卡DNA系列自动读数精度高，适合精密工程和科研钢卷尺测量短距离和检核用拓普康Topcon日本品牌，性价比高，操作简便，适合教学和一般工程索佳SDL系列操作界面友好，数据存储功能强大对讲机长距离测量时的通讯工具南方测绘SOUTH国产品牌，价格适中，售后服务便捷，适合基础教学天宝DiNi系列测量速度快，适合大规模测量项目铅垂线检查水准尺垂直度遮阳伞保护仪器和操作者记录工具硬皮水准测量手簿防水耐用铅笔和橡皮野外记录用计算器现场计算使用防水记号笔标记测点用水准尺推荐安全装备铝合金伸缩式水准尺便于携带，适合野外作业玻璃钢水准尺轻便耐用，不易变形，价格适中反光背心提高野外作业安全性因瓦条码尺用于高精度测量，温度系数小工作手套保护手部，增加抓握力防晒霜和帽子野外防护必备便携急救包应对简单伤情采购建议学校可与仪器供应商建立长期合作关系，争取教育优惠价格建议购买保修期长、售后服务好的产品，确保实训设备的可靠性和耐用性仪器应定期检校，保持良好状态感谢聆听提问环节课程总结开放答疑交流感谢各位同学参与本课程的学习！水准测量是测量学的基础内容，也是测绘专业学生必须掌握的核心技能希望通过本课程的学习，大家不仅掌握了基本理论和操作技能，更培养了严谨的科学态度和团队协作精神现在进入答疑环节，欢迎大家就课程内容提出问题或分享学习心得无论是理论困惑还是实践难题，都可以在此交流讨论同时也欢迎大家对课程教学提出宝贵建议，以便我们不断改进教学质量课程结束后，教学资料将上传至学习平台，供大家复习参考期末考核将结合理论考试和实践操作，全面评价大家的学习成果希望大家在今后的学习和工作中，能够灵活运用所学知识，不断提升专业能力理论基础掌握了水准测量的基本概念、原理和分类，理解了高程系统和误差理论仪器操作熟悉了水准仪和水准尺的构造、使用方法和检校技术，能够熟练操作测量设备方法技巧学习了多种水准测量方法，掌握了数据记录、计算处理和误差分析的技巧和规范工程应用通过案例分析和实训项目，了解了水准测量在各类工程中的实际应用方法和要点发展趋势认识了水准测量技术的发展趋势，了解了新技术、新方法在测量领域的应用前景。