同濟大學(xué)出版社制作覃輝同濟大學(xué)出版社制作覃輝2)十字絲分劃板的橫絲垂直于豎軸的檢驗與校正檢驗：整平儀器后，用十字絲橫絲的一端對準(zhǔn)遠(yuǎn)處一明顯標(biāo)志點P，旋緊制動螺旋，旋轉(zhuǎn)微動螺旋轉(zhuǎn)動水準(zhǔn)儀，如果標(biāo)志點P始終在橫絲上移動，說明橫絲垂直于豎軸。否則，需要校正。校正：旋下十字絲分劃板護罩，用螺絲刀松開四個壓環(huán)螺絲，按橫絲傾斜的反方向轉(zhuǎn)動十字絲組件，再進行檢驗。如果P點始終在橫絲上移動，則表示橫絲已經(jīng)水平，最后擰緊四個壓環(huán)螺絲。同濟大學(xué)出版社制作覃輝同濟大學(xué)出版社制作覃輝同濟大學(xué)出版社制作覃輝§2.5水準(zhǔn)測量的誤差及其消減方法水準(zhǔn)測量誤差包括儀器誤差、觀測誤差和外界環(huán)境的影響三個方面。(1)儀器誤差1)儀器校正后的殘余誤差：規(guī)范規(guī)定，DS3水準(zhǔn)儀的i角大于20″才需要校正，因此，正常使用情況下，i角將保持在±20″以內(nèi)。i角引起的水準(zhǔn)尺讀數(shù)誤差與儀器至標(biāo)尺的距離成正比，只要觀測時注意使前、后視距相等，便可消除或減弱角誤差的影響。在水準(zhǔn)測量的每站觀測中，使前、后視距完全相等是不容易做到的，因此規(guī)范規(guī)定，對于四等水準(zhǔn)測量，一站的前、后視距差應(yīng)小于等于5m，任一測站的前后視距累積差應(yīng)小于等于10m。2)水準(zhǔn)尺誤差：由于水準(zhǔn)尺分劃不準(zhǔn)確、尺長變化、尺彎曲等原因而引起的水準(zhǔn)尺分劃誤差會影響水準(zhǔn)測量的精度，因此須檢驗水準(zhǔn)尺上米間隔平均真長與名義長之差。規(guī)范規(guī)定，對于區(qū)格式木質(zhì)標(biāo)尺不應(yīng)大于0.5mm，否則，應(yīng)在所測高差中進行米真長改正。至于一對水準(zhǔn)尺的零點差，可在一水準(zhǔn)測段的觀測中安排偶數(shù)個測站予以消除。(2)觀測誤差1)管水準(zhǔn)氣泡居中誤差：視準(zhǔn)軸水平是通過管水準(zhǔn)氣泡居中來實現(xiàn)的。如果精平儀器時，管水準(zhǔn)氣泡沒有精確居中，將造成管水準(zhǔn)器軸偏離水平面而產(chǎn)生誤差。由于這種誤差在前視與后視讀數(shù)中不相等，所以，高差計算中不能抵消。同濟大學(xué)出版社制作覃輝2)讀數(shù)誤差：普通水準(zhǔn)測量觀測中的mm位數(shù)字是根據(jù)十字絲橫絲在水準(zhǔn)尺的厘米分劃內(nèi)的位置進行估讀的，在望遠(yuǎn)境內(nèi)看到的橫絲寬度相對于厘米分劃格寬度的比例決定了估讀的精度。讀數(shù)誤差與望遠(yuǎn)鏡的放大倍數(shù)和視距長有關(guān)。視距愈長，讀數(shù)誤差愈大。因此，規(guī)范規(guī)定，使用DS3水準(zhǔn)儀進行四等水準(zhǔn)測量時，視距應(yīng)小于等于80m。3)水準(zhǔn)尺傾斜：讀數(shù)時水準(zhǔn)尺必須豎直。如果水準(zhǔn)尺前后傾斜，在水準(zhǔn)儀望遠(yuǎn)鏡的視場中不會察覺，但由此引起的水準(zhǔn)尺讀數(shù)總是偏大。且視線高度愈大，誤差就愈大。在水準(zhǔn)尺上安裝圓水準(zhǔn)器是保證尺子豎直的主要措施。4)視差：視差是指在望遠(yuǎn)鏡中，水準(zhǔn)尺的像沒有準(zhǔn)確地成在十字絲分劃板上，造成眼睛的觀察位置不同時，讀出的標(biāo)尺讀數(shù)也不同，由此產(chǎn)生讀數(shù)誤差。(3)外界環(huán)境的影響1)儀器下沉和尺墊下沉：儀器或水準(zhǔn)尺安置在軟土或植被上時，容易產(chǎn)生下沉。采用“后—前—前—后”的觀測順序可以削弱儀器下沉的影響，采用往返觀測取觀測高差的中數(shù)可以削弱尺墊下沉的影響。2)大氣折光影響：晴天在日光的照射下，地面的溫度較高，靠近地面的空氣溫度也較高，其密度較上層為稀。水準(zhǔn)儀的水平視線離地面越近，光線的折射也就越大。規(guī)范規(guī)定，三、四等水準(zhǔn)測量時應(yīng)保證上、中、下三絲應(yīng)能讀數(shù)，二等水準(zhǔn)測量則要求下絲讀數(shù)大于等于0.3m。3)溫度影響：當(dāng)日光照射水準(zhǔn)儀時，由于儀器各構(gòu)件受熱不勻而引起的不規(guī)則膨脹，將影響儀器軸線間的正常關(guān)系，使觀測產(chǎn)生誤差。觀測時應(yīng)注意撐傘遮陽。同濟大學(xué)出版社制作覃輝§2.6自動安平水準(zhǔn)儀自動安平水準(zhǔn)儀(compensatorlevel)的結(jié)構(gòu)特點是沒有管水準(zhǔn)器和微傾螺旋。國產(chǎn)自動安平水準(zhǔn)儀的型號是在DS后加字母Z，即為：DSZ05、DSZ1、DSZ3、DSZ10，其中Z代表“自動安平”漢語拼音的第一個字母。自動安平水準(zhǔn)儀的視線安平原理如圖所示。同濟大學(xué)出版社制作覃輝同濟大學(xué)出版社制作覃輝圖2-28為北京光學(xué)儀器廠生產(chǎn)的DZS3-1自動安平水準(zhǔn)儀，圖2-29為其望遠(yuǎn)鏡視場，左邊為補償器狀態(tài)窗口，當(dāng)儀器安置好、補償器指標(biāo)線位于補償器指標(biāo)附近時，即可以進行讀數(shù)。同濟大學(xué)出版社制作覃輝同濟大學(xué)出版社制作覃輝§2.7精密水準(zhǔn)儀和精密水準(zhǔn)尺精密水準(zhǔn)儀(preciselevel)主要用于國家一、二等水準(zhǔn)測量(thefirstandsecondorderleveling)和高精度的工程測量中，例如建構(gòu)筑物的沉降觀測，大型橋梁工程的施工測量和大型精密設(shè)備安裝的水平基準(zhǔn)測量等。(1)精密水準(zhǔn)儀的特點1)望遠(yuǎn)鏡的放大倍數(shù)大，分辨率高，如規(guī)范要求DS1不小于38倍，DS05不小于40倍；2)管水準(zhǔn)器分劃值為10″/2mm，精平精度高；3)望遠(yuǎn)鏡的物鏡有效孔徑大，亮度好；4)望遠(yuǎn)鏡外表材料一般采用受溫度變化小的因瓦合金鋼，以減小環(huán)境溫度變化的影響；5)采用平板玻璃測微器讀數(shù)，讀數(shù)誤差??；6)配備精密水準(zhǔn)尺。(2)精密水準(zhǔn)尺(因瓦水準(zhǔn)尺)精密水準(zhǔn)尺(invarlevelingstaff)是在木質(zhì)尺身的凹槽內(nèi)，引張一根因瓦合金鋼帶，其中零點端固定在尺身上，另一端用彈簧以一定的拉力將其引張在尺身上，以使因瓦合金鋼帶不受尺身伸縮變形的影響。長度分劃在因瓦合金鋼帶上，數(shù)字注記在木質(zhì)尺身上，精密水準(zhǔn)尺的分劃值有10mm和5mm兩種。同濟大學(xué)出版社制作覃輝(2)精密水準(zhǔn)尺(因瓦水準(zhǔn)尺)精密水準(zhǔn)尺(invarlevelingstaff)是在木質(zhì)尺身的凹槽內(nèi)，引張一根因瓦合金鋼帶，其中零點端固定在尺身上，另一端用彈簧以一定的拉力將其引張在尺身上，以使因瓦合金鋼帶不受尺身伸縮變形的影響。長度分劃在因瓦合金鋼帶上，數(shù)字注記在木質(zhì)尺身上，精密水準(zhǔn)尺的分劃值有10mm和5mm兩種。圖2-30a為徠卡公司生產(chǎn)的與新N3精密水準(zhǔn)儀配套的精密水準(zhǔn)尺，因為新N3的望遠(yuǎn)鏡為正像望遠(yuǎn)鏡，所以水準(zhǔn)尺上的注記也是正立的。水準(zhǔn)尺全長約3.2m，在因瓦合金鋼帶上刻有兩排分劃，左邊一排分劃為基本分劃，數(shù)字注記從0到300cm，右邊一排分劃為輔助分劃，數(shù)字注記從300cm到600cm，基本分劃與輔助分劃的零點相差一個常數(shù)301.55cm，稱為基輔差或尺常數(shù)。水準(zhǔn)測量作業(yè)時用以檢查讀數(shù)是否存在粗差。

同濟大學(xué)出版社制作覃輝(3)N3精密水準(zhǔn)儀及其讀數(shù)原理圖2-31就是新N3微傾式精密水準(zhǔn)儀，其每km往返測高差中數(shù)的中誤差為±0.3mm。為了提高讀數(shù)精度，精密水準(zhǔn)儀上設(shè)有平行玻璃板測微器(parallelplatemicrometer)，N3的平行玻璃板測微器的結(jié)構(gòu)見圖2-32。

(3)N3精密水準(zhǔn)儀及其讀數(shù)原理圖2-31就是新N3微傾式精密水準(zhǔn)儀，其每km往返測高差中數(shù)的中誤差為±0.3mm。為了提高讀數(shù)精度，精密水準(zhǔn)儀上設(shè)有平行玻璃板測微器(parallelplatemicrometer)，N3的平行玻璃板測微器的結(jié)構(gòu)見圖2-32。同濟大學(xué)出版社制作覃輝它由平行玻璃板、測微尺，傳動桿和測微螺旋等構(gòu)件組成。平行玻璃板安裝在物鏡前，它與測微尺之間用帶有齒條的傳動桿連接，當(dāng)旋轉(zhuǎn)測微螺旋時，傳動桿帶動平行玻璃板繞其旋轉(zhuǎn)軸作俯仰傾斜。視線經(jīng)過傾斜的平行玻璃板時產(chǎn)生上下平行移動，可以使原來并不對準(zhǔn)尺上某一分劃的視線能夠精確對準(zhǔn)某一分劃，從而讀到一個整分劃讀數(shù)(見圖2-32中的148cm分劃)，而視線在尺上的平行移動量則由測微尺記錄下來，測微尺的讀數(shù)通過光路成像在測微尺讀數(shù)窗內(nèi)。同濟大學(xué)出版社制作覃輝旋轉(zhuǎn)N3的平行玻璃板可以產(chǎn)生的最大視線平移量為10mm，它對應(yīng)測微尺上的100個分格。測微尺上1個分格等于0.1mm，如在測微尺上估讀到0.1分格，則可以估讀到0.01mm。將標(biāo)尺上的讀數(shù)加上測微尺上的讀數(shù)就等于標(biāo)尺的實際讀數(shù)。如圖2-33的讀數(shù)為148+0.655=148.655cm=1.48655m。同濟大學(xué)出版社制作覃輝§2.8數(shù)字水準(zhǔn)儀和條碼水準(zhǔn)尺數(shù)字水準(zhǔn)儀(digitallevel)是在儀器望遠(yuǎn)鏡光路中增加了分光鏡和光電探測器(CCD陣列)等部件，采用條形碼分劃水準(zhǔn)尺(codinglevelstaff)和圖像處理電子系統(tǒng)構(gòu)成光、機、電及信息存儲與處理的一體化水準(zhǔn)測量系統(tǒng)。數(shù)字水準(zhǔn)儀的特點是：①用自動電子讀數(shù)代替人工讀數(shù)，不存在讀錯、記錯等問題，沒有人為讀數(shù)誤差；②精度高，多條碼(等效為多分劃)測量，削弱標(biāo)尺分劃誤差，自動多次測量，削弱外界環(huán)境變化的影響；③速度快、效率高，實現(xiàn)自動記錄、檢核、處理和存儲，可實現(xiàn)水準(zhǔn)測量從外業(yè)數(shù)據(jù)采集到最后成果計算的內(nèi)外業(yè)一體化。④數(shù)字水準(zhǔn)儀一般是設(shè)置有補償器的自動安平水準(zhǔn)儀，當(dāng)采用普通水準(zhǔn)尺時，數(shù)字水準(zhǔn)儀又可當(dāng)作普通自動安平水準(zhǔn)儀使用。(1)數(shù)字水準(zhǔn)儀的原理圖2-34為采用相關(guān)法的徠卡NA3003數(shù)字水準(zhǔn)儀的機械光學(xué)結(jié)構(gòu)圖。同濟大學(xué)出版社制作覃輝當(dāng)用望遠(yuǎn)鏡照準(zhǔn)標(biāo)尺并調(diào)焦后，標(biāo)尺上的條形碼影像入射到分光鏡上；分光鏡將其分為可見光和紅外光兩部份，可見光影像成像在分劃板上，供目視觀測；紅外光影像成像在CCD(charge-coupleddevice電荷耦合器件)線陣光電探測器上(探測器長約6.5mm，由256個口徑為25μm的光敏二極管組成，一個光敏二極管就是線陣的一個像素)，探測器將接收到的光圖像先轉(zhuǎn)換成模擬信號，再轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號傳送給儀器的處理器，通過與機內(nèi)事先存儲好的標(biāo)尺條形碼本源數(shù)字信息進行相關(guān)比較，當(dāng)兩信號處于最佳相關(guān)位置時，即可獲得水準(zhǔn)尺上的水平視線讀數(shù)和視距讀數(shù)，最后將處理結(jié)果存儲并送往屏幕顯示。同濟大學(xué)出版社制作覃輝(2)條碼水準(zhǔn)尺與數(shù)字水準(zhǔn)儀配套的條碼水準(zhǔn)尺一般為因瓦帶尺、玻璃鋼或鋁合金制成的單面或雙面尺，形式有直尺和折疊尺兩種，規(guī)格有1m、2m、3m、4m、5m幾種，尺子的分劃一面為二進制偽隨機碼分劃線(配徠卡儀器)或規(guī)則分劃線(配蔡司儀器)，其外形類似于一般商品外包裝上印制的條紋碼，圖2-35為與徠卡數(shù)字水準(zhǔn)儀配套的條碼水準(zhǔn)尺，它用于數(shù)字水準(zhǔn)測量；雙面尺的另一面為長度單位的分劃線，用于普通水準(zhǔn)測量。(3)徠卡DNA03中文精密數(shù)字水準(zhǔn)儀簡介1990年，徠卡在世界上首次推出了第一代精密數(shù)字水準(zhǔn)儀NA3003，現(xiàn)在又在NA3003的基礎(chǔ)上推出了第二代精密數(shù)字水準(zhǔn)儀DNA03，見圖2-36所示。其中銷往中國市場的DNA03的顯示界面全部為中文，同時內(nèi)置了適合我國測量規(guī)范的觀測程序。DNA03的主要技術(shù)參數(shù)如下：精度：0.3mm/km(采用因瓦水準(zhǔn)尺)最小讀數(shù)：0.01mm測距精度：1cm/20m內(nèi)存：可以存儲1650組測站數(shù)據(jù)或6000個測量數(shù)據(jù)補償器：磁性阻尼補償器補償范圍：±8′補償精度：±0.3″同濟大學(xué)出版社制作覃輝單次測量時間：3秒GEB電池：連續(xù)測量12小時為確保外業(yè)觀測數(shù)據(jù)的安全，DNA03上還插有一個PCMCIA閃存卡，全部測量數(shù)據(jù)同時保存在儀器內(nèi)存和PCMCIA卡中。同濟大學(xué)出版社制作覃輝同濟大學(xué)出版社制作覃輝同濟大學(xué)出版社制作覃輝與N