咦！水準(zhǔn)儀原來這么簡單啊！看完不僅懂了操作，還懂了原理

時(shí)間：2022-05-24作者：吳興新一光測給儀器經(jīng)營部瀏覽：459

一、水平測量原理

1. 水準(zhǔn)測量的基本原理

目的：測量兩點(diǎn)之間的高差

儀器：水準(zhǔn)儀

原理：利用水準(zhǔn)儀提供的水平視線觀察豎立在兩點(diǎn)之間的水準(zhǔn)尺，并通過其中一點(diǎn)（M高程計(jì)算的另一點(diǎn))(N點(diǎn))高程。

2. 水準(zhǔn)測量觀測方法

(1)高差法: 在M、N兩點(diǎn)之間放置水準(zhǔn)儀，M、N兩點(diǎn)分別豎立水準(zhǔn)尺，用水準(zhǔn)移的水平視線讀取M點(diǎn)、N點(diǎn)上的讀數(shù)a、b，兩點(diǎn)的高差是

a：后視讀數(shù)(后視觀測讀數(shù))；

b：前視讀數(shù)(前視觀測讀數(shù))。

M：后視點(diǎn)

N：前視點(diǎn)

(2)視線高法(單站多測法)

安置一次儀器可以測算多個(gè)點(diǎn)高程的方法。首先算出水準(zhǔn)儀的視線高程Hi，然后計(jì)算每個(gè)點(diǎn)的高程：

bj為*j讀數(shù)為個(gè)前視點(diǎn)，Hj為*j前視點(diǎn)的高程。

該方法常用于路線縱斷面測量。

3. 連續(xù)水準(zhǔn)測量(路線水準(zhǔn)測量)

應(yīng)用前提：兩個(gè)待測點(diǎn)之間的距離較遠(yuǎn)，高差較大，或中間有障礙物。

方法:添加幾個(gè)臨時(shí)立尺點(diǎn)(稱為轉(zhuǎn)點(diǎn))ZD），相鄰兩點(diǎn)之間的高差，取每個(gè)高差的代數(shù)得到起終兩點(diǎn)之間的高差。

則M、N兩點(diǎn)的高差是

4. 提高精度的觀測方法

中間法觀測:各測站前后視線長度大致相等

二、水準(zhǔn)儀

1. 水準(zhǔn)儀:提供水平視線(平行地面水平面)的設(shè)備

2. 水準(zhǔn)儀類型：

(1)微傾水準(zhǔn)儀

(2)自動(dòng)安平水平儀

(3)電子標(biāo)準(zhǔn)儀

3. 水準(zhǔn)儀表示方法(國產(chǎn)儀器)

DSn：D表示地球測量S表示水準(zhǔn)儀，n儀器的精度用數(shù)值表示n儀器精度越小越高。DS0.5,,意味著每公里往返測量高差中數(shù)的偶然誤差小于或等于0.5mm。

4. 常用水準(zhǔn)儀的等級劃分及主要用途

5. 水準(zhǔn)儀的主要結(jié)構(gòu)組成

三部分：

(1)望遠(yuǎn)鏡 (2)水準(zhǔn)器 (3)基座

望遠(yuǎn)鏡是主要部件。WILD NAK-0X型水準(zhǔn)儀

6. 望遠(yuǎn)鏡的組成及其成像原理

望遠(yuǎn)鏡由四個(gè)主要部分組成：物鏡、目鏡、光凹透鏡和十字絲。

成像原理:目標(biāo)是通過物鏡和對光凹透鏡的作用，在鏡筒內(nèi)倒立縮小實(shí)像。通過調(diào)整對光凹透鏡，圖像可以清晰地形成在十字絲平面上。

(望遠(yuǎn)鏡放大倍數(shù))

目鏡的作用：放大，人眼經(jīng)過目鏡，可以看到目標(biāo)的小實(shí)像與十字絲一起放大的虛像。

交叉線的功能：提供準(zhǔn)確目標(biāo)的標(biāo)準(zhǔn)。中心交點(diǎn)與物鏡光心的連接稱為視線軸，即視線。玻璃板上的上下短線稱為視距線。水平測量是指當(dāng)視線水平時(shí)，用中間水平線截取水平尺讀數(shù)。

視準(zhǔn)軸:物鏡光心的中心交點(diǎn)和連線 (水準(zhǔn)儀四軸之一)

垂直軸：望遠(yuǎn)鏡底部與底座相連的軸的中心線。（四個(gè)軸線之一）

7. 水準(zhǔn)器

(1)水準(zhǔn)器的用途:

測量視線是否水平，垂直軸是否垂直。

(2)水準(zhǔn)器類型:水準(zhǔn)箱和水準(zhǔn)管

粗調(diào)整平采用標(biāo)準(zhǔn)盒，精密整平采用標(biāo)準(zhǔn)管。

(3)水準(zhǔn)箱軸：

球面法線(水準(zhǔn)箱**面中心(水準(zhǔn)箱零點(diǎn))(水準(zhǔn)儀四大軸線之一)。

(4)水平管軸：

水準(zhǔn)管弧中心點(diǎn)(水準(zhǔn)管零點(diǎn))與**弧內(nèi)壁相切的直線(水準(zhǔn)儀四大軸線之一)。

（5）水準(zhǔn)器靈敏度：

用劃分值表示，即當(dāng)氣泡移動(dòng)時(shí)2mm時(shí)，水準(zhǔn)盒（管）軸相應(yīng)傾斜的角度。

8. 水準(zhǔn)尺

用途：水準(zhǔn)測量目標(biāo)點(diǎn)觀測

類型：塔尺和板尺。塔尺可伸縮，塔尺一般長3米，由三節(jié)組成。板尺一般為2米。

標(biāo)準(zhǔn)尺的刻度和標(biāo)記：

精度比較：板尺精度**塔尺。

途：板尺一般用于三、四等水平測量，塔尺用于等外水平測量。

使用注意事項(xiàng)：使用前，應(yīng)識別尺刻線與數(shù)字的位置關(guān)系，是否為正、倒數(shù)字，尺底值。對于塔尺，使用兩個(gè)以上部分時(shí)，應(yīng)注意兩個(gè)接口位置是否對齊，卡簧是否卡住。

三、水準(zhǔn)儀使用方法

注：如何識別和消除視差？

用腳螺旋找平儀器

視差的根本原因：目標(biāo)圖像與十字絲劃分板不一致！

標(biāo)準(zhǔn)尺讀數(shù)法：

四、實(shí)施標(biāo)準(zhǔn)測量

1. 水準(zhǔn)點(diǎn)及其選擇

水準(zhǔn)測量必須有已知的水準(zhǔn)點(diǎn)(即已知的高程點(diǎn))BM表示，如BM0、BM1等）

標(biāo)準(zhǔn)點(diǎn)選擇：結(jié)合測量區(qū)域標(biāo)準(zhǔn)點(diǎn)的分布、測量點(diǎn)的分布、地形和地形，選擇路線形式。

標(biāo)準(zhǔn)點(diǎn)類型：*性和臨時(shí)性

水準(zhǔn)點(diǎn)制成：依*性及臨時(shí)性水準(zhǔn)點(diǎn)而制做。

1. 水準(zhǔn)點(diǎn)及其選擇

   水準(zhǔn)測量必須有已知的水準(zhǔn)點(diǎn)(即已知的高程點(diǎn))BM表示，如BM0、BM1等）

標(biāo)準(zhǔn)點(diǎn)選擇：結(jié)合測量區(qū)域標(biāo)準(zhǔn)點(diǎn)的分布、測量點(diǎn)的分布、地形和地形，選擇路線形式。

標(biāo)準(zhǔn)點(diǎn)類型：*性和臨時(shí)性

水準(zhǔn)點(diǎn)制作：根據(jù)*性和臨時(shí)性水準(zhǔn)點(diǎn)制作。

1. 水準(zhǔn)點(diǎn)及其選擇

   水準(zhǔn)測量必須有已知的水準(zhǔn)點(diǎn)(即已知的高程點(diǎn))BM表示，如BM0、BM1等）

標(biāo)準(zhǔn)點(diǎn)選擇：結(jié)合測量區(qū)域標(biāo)準(zhǔn)點(diǎn)的分布、測量點(diǎn)的分布、地形和地形，選擇路線形式。

標(biāo)準(zhǔn)點(diǎn)類型：*性和臨時(shí)性

水準(zhǔn)點(diǎn)制作：根據(jù)*性和臨時(shí)性水準(zhǔn)點(diǎn)制作。

2. 水平路線布置

附水準(zhǔn)路線

（3）分支水平路線：從一個(gè)水平點(diǎn)開始，沿線測量各待**，其線路既不關(guān)閉原已知點(diǎn)，也不附加到另一個(gè)已知點(diǎn)。相反，通過往返觀測來檢查觀測差。理論上，往返高差應(yīng)等于**值，而符號則相反。

(4)結(jié)點(diǎn)水平網(wǎng):由多條單水平線連接而成的圖形?？煞譃楦郊铀骄W(wǎng)和獨(dú)立水平網(wǎng)。

3. 水準(zhǔn)測量施測

（1）觀察和記錄：采用連續(xù)水平路線測量方法進(jìn)行測量。點(diǎn)與點(diǎn)之間的距離取決于視覺條件、讀數(shù)清晰度和尺子范圍內(nèi)的視線，通常是50~100米。注：待測點(diǎn)必須立尺觀察。記錄每個(gè)測站的后視讀數(shù)和前視讀數(shù)。注：記錄方法

(2)檢查測量結(jié)果

1）計(jì)算驗(yàn)證：檢查計(jì)算結(jié)果是否錯(cuò)誤：高差計(jì)算結(jié)果；公式是否正確等。

2）測站校準(zhǔn)：對各站的觀察和記錄進(jìn)行現(xiàn)場校準(zhǔn)。校準(zhǔn)方法包括：變更儀器高法、雙面尺法或雙儀器法；

3）路線驗(yàn)證：根據(jù)計(jì)算的閉合差，比較規(guī)定的允許誤差，判斷觀測精度是否合格。

平地

(L 是水平路線的總長度km）

山地

(n為測站總數(shù))

4. 水準(zhǔn)測量的高程計(jì)算

(1)高差閉合差計(jì)算

在路線校核欄中計(jì)算閉合差和閉合差允許值。

(2)高差閉合差分配及高程計(jì)算

當(dāng)導(dǎo)線閉合差滿足技術(shù)要求時(shí)，可以進(jìn)行閉合差分配。分配原則：改正數(shù)v與測站數(shù)n(或路線長度L）與閉合差成正比，即

H0：已知點(diǎn)的高程，Hi糾正之前的高程值。

五、水準(zhǔn)測量的誤差來源及削減措施

六、標(biāo)準(zhǔn)儀校準(zhǔn)

1. 水平儀軸線的幾何關(guān)系

(1)水平箱軸平行豎軸；

(2)橫絲垂直豎軸；

（3）水準(zhǔn)管軸平行視準(zhǔn)軸。

2. 檢驗(yàn)方法：

(1)檢查水準(zhǔn)盒軸是否與垂直軸平行: 將水準(zhǔn)盒的氣泡調(diào)平到中間，然后旋轉(zhuǎn)望遠(yuǎn)鏡180度。如果氣泡仍在中間，兩軸平行。

（2）檢查橫軸是否垂直于垂直軸： 將橫線左端對準(zhǔn)一個(gè)目標(biāo)，旋轉(zhuǎn)水平微螺旋將目標(biāo)移動(dòng)到橫線右端。如果目標(biāo)仍在橫線上，則表示兩個(gè)軸垂直。

（3）檢查標(biāo)準(zhǔn)管軸是否平行。視準(zhǔn)軸: 在已知高差的兩點(diǎn)之間架設(shè)儀器，使儀器之間的距離大于兩點(diǎn)。首先，觀察其中一點(diǎn)尺的讀數(shù)a，并根據(jù)a計(jì)算儀器對另一點(diǎn)的讀數(shù)b。然后觀其進(jìn)行觀b’，利用b’、b兩個(gè)測點(diǎn)之間的距離DMN兩軸的夾角可以計(jì)算出來γ (單位為秒) γ 不平行**過20秒。

七、其他用于水準(zhǔn)測量的儀器

1.精密水準(zhǔn)儀

光學(xué)測微器

2.自動(dòng)安平水平儀

自動(dòng)補(bǔ)償裝置，補(bǔ)償視準(zhǔn)軸有輕微傾斜帶領(lǐng)誤差。

3.電子水準(zhǔn)儀(數(shù)字水準(zhǔn)儀)

分光鏡和探測器 條紋編碼尺 圖像處理電子系統(tǒng)。自動(dòng)讀數(shù)、記錄和計(jì)算。

4.激光水準(zhǔn)儀

激光**器，測量兩點(diǎn)之間的距離。

5.全站測量儀

光學(xué)理論 幾何理論 計(jì)算機(jī)理論 計(jì)算方法。角度（水平角和垂直角）和距離（斜距、水平距離和高差）可同時(shí)測量，并可自動(dòng)計(jì)算待測點(diǎn)的三維坐標(biāo)。


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