水平仪使用方法

一、水准测量原理

1.水准测量的基本原理

目的：测量两点之间的高度差

仪器：液位计

原理：利用水准仪提供的水平视线观察架设在两点之间的水准尺，通过一点(m点)的高程计算另一点(n点)的高程。

2.水准观测方法

(1)高差法：在m点和n点之间放置水准仪，分别在m点和n点架设水准尺，利用水准测量运动的水平视线分别读取m点和n点的读数a和b，则两点之间的高差为

a:后视阅读(后视观察阅读)；

b:前瞻性阅读(前瞻性观察阅读)。

m:后视点

n:前视点

(2)高视距法(单站多测法)

一次安装仪器测量多点高程的方法。首先计算水准仪的视线标高hi，然后分别计算各点的标高：

bj是jth前视点的读数，hj是jth前视点的仰角。

这种方法常用于线路纵断面测量。

3.连续调平(路线调平)

应用前提：待测两点距离远，高差大，或者中间有障碍物。

方法：增加几只临时脚(称之为转折点zd)测量相邻两点之间的高度差，取每个高度差的代数和，得到两点之间的高度差。

m点和n点的高差为

4.提高准确性的观察方法

“中间法”观测：各站前后视线大致相等

二、水准仪

1.水准仪：提供水平视线的设备(平行于大地水准面)

2.级别类型：

(1)微倾斜水平

(2)自动安平水准仪

(3)电子水准仪

3.液位计(家用仪表)的表示方法

dsn: d表示大地测量，s表示水准仪，n表示数字仪器精度，n值越小，仪器精度越高。例如ds0.5，这意味着每公里来回测量的中间高度差的偶然中间误差小于或等于0.5毫米.

4.常用水准仪的分类及主要用途

5.该级别的主要结构

主要有三个部分：

(1)望远镜底座(2)水平仪(3)

望远镜是主要部件。下图显示了wild nak-0x级别

6.望远镜组成和成像原理

望远镜由四个主要部分组成：物镜、目镜、凹透镜和十字准线。

成像原理：通过物镜和凹透镜在镜筒内产生反转缩小的实像。通过调节凹透镜，可以在十字准线平面上清晰地形成图像。

(望远镜放大率)

目镜功能：放大。通过目镜，人眼可以看到目标的小实像和十字准线的放大虚像。

十字准线的作用：提供瞄准目标的标准。连接物镜中心和光学中心交点的线称为准直轴，即视线。玻璃片上的上下短丝称为视距丝。水准测量是当视线水平时，用中间的水平线截取水准尺的读数。

瞄准轴：十字准线中心和物镜光学中心(水平仪四个轴之一)的交点之间的连线

垂直轴：连接到望远镜底部底座的轴的中心线。(水平仪的四个轴之一)

7.水准仪

(1)等级的目的：

衡量视线是否水平、纵轴是否垂直的标志。

(2)液位计类型：液位箱和液位管

调平箱用于粗调平，调平管用于精密调平。

(3)调平箱轴线：

水平盒顶面中心的球面法线(水平盒的零点)(水平的四个主轴之一)。

(4)水准管轴线：

通过水准测量管圆弧中心点(水准测量管零点)并与顶面圆弧内壁相切的直线(水准仪四个主轴之一)。

(5)水平灵敏度：

用分度值表示，即当气泡移动2mm时，调平箱(管)的轴线相应倾斜。

8.水准标尺

目的：观察水准测量的目标点

类型：塔尺、板尺。塔尺是可伸缩的，一般3米长，由三段组成。尺子一般2米。

水准标尺的刻度和标记：

精度对比：板尺精度高于塔尺。

用途：板尺一般用于三、四级水准测量，塔尺用于外水准测量。

使用注意事项：使用前，要认清标尺分数线与数字的位置关系，是正数还是负数，标尺底部的数值。对于塔尺，当使用两段以上时，应注意两段的接口位置是否对齐，卡簧是否卡住。

三、水准仪使用方法

注意：如何区分和消除视差？

带脚螺旋水准仪

视差的根本原因：目标图像与十字准线十字线不重合！

元素铂的符号

水平尺的阅读方法：

四、水准测量的实施

1.基准及其选择

水准测量必须有已知的水准点(即高程已知的点，以bm表示，如bm0、bm1等)。)

水准点的选择：结合测量区域内水准点的分布、测点的分布、地形及采用的路线形式。

水准点的类型：长期和临时

基准制作：根据长期和临时基准点。

1.基准及其选择

水准测量必须有已知的水准点(即高程已知的点，以bm表示，如bm0、bm1等)。)

水准点的选择：结合测量区域内水准点的分布、测点的分布、地形及采用的路线形式。

水准点的类型：长期和临时

基准制作：根据长期和临时基准点。

1.基准及其选择

水准测量必须有已知的水准点(即高程已知的点，以bm表示，如bm0、bm1等)。)

水准点的选择：结合测量区域内水准点的分布、测点的分布、地形及采用的路线形式。

水准点的类型：长期和临时

基准制作：根据长期和临时基准点。

2.调配路线布局

附加水准线

(3)分支水准路线：从一个水准点开始，沿线路测量各待定点，其路线既不靠近原已知点，也不依附于另一已知点。而是通过往返观察来检查观察差异。理论上往返高差值应该相等，符号相反。

(4)节点水准网：由几条单一水准路线连接而成的图形。可分为附属水位网和独立水位网。

3.水准测量

(1)观测记录：测量采用连续水准路线测量法。点与点之间的距离取决于能见度条件、阅读清晰度和保证视线在尺内，一般为50 ~ 100m。注意：必须用直尺观察待测点。记录每个站的后视读数和前视读数。注意：记录方法

(2)检查测量结果

1)计算检查：检查计算结果是否有误差：高差的计算结果；使用的公式是否正确等。

2)站场验证：及时对各站场的观测和记录进行现场检查。检查方法有：变仪器高度法、双尺法或双仪器法；

3)路线检查：根据计算出的闭合差，与规定的允许误差进行比较，判断观测精度是否合格。

平地

(l是水准路线的总长度km)

丘陵区

(n是站点总数)

4.水准测量的高程计算

(1)高差闭合计算

计算闭合差及其允许值，写在“路线检查”一栏。

(2)高差闭合差的分布及高程计算

当合线误差满足技术要求时，可以进行分配。分布原则：改正数v与站数n(或路线长度l)成正比，与闭合差相反，即

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每个点的高程值

h0:已知点的高程，hi是校正前的高程值。

五、水准测量的误差来源及削减措施

六、水准仪校验

1.水平轴几何关系

(1)调平箱轴线与垂直轴线平行；

(2)十字线的十字线垂直于纵轴；

(3)水准管的轴线与准直轴线平行。

2.检验方法：

(1)检查调平箱的轴线是否与垂直轴线平行：调平调平箱内的气泡，然后将望远镜旋转180度。如果气泡仍然居中，则两个轴平行。

(2)检查十字准线的横轴和纵轴是否垂直：将十字准线的左端对准某个目标，旋转水平微动螺钉，将目标移动到十字准线的右端，如果目标仍在十字准线上，则表示两个轴垂直。

(3)检查水准管轴线是否与准直轴线平行：在已知高差的两点之间架设仪器，使仪器与两点之间的距离变宽。首先用尺子在一点观察读数a，根据a计算仪器到另一点的读数b.然后观察读取得到b’，用b’，b和两个测量点之间的距离dmn计算两轴夹角(以秒为单位)。如果大于20秒，则不平行。

七、其它用于水准测量的仪器

1.精度等级

光学千分尺精密水准尺

2.自动安平水平仪

自动补偿装置，用于补偿瞄准轴轻微倾斜引起的误差。

3.电子水准仪(数字水准仪)

分光镜和探测器条纹编码标尺图像处理电子系统。自动读取、记录和计算。

4.激光水平

激光发射器用于测量激光的双向传播时间，并计算两点之间的距离。

5.全站仪

光学理论、几何理论的计算机理论计算方法。角度测量(水平角度和垂直角度)和距离测量(斜距、水平距离和高差)可以在一个站同时进行，并可以自动计算出待测点的三维坐标。