#第二章水準(zhǔn)測量本章摘要：本章將著重介紹水準(zhǔn)測量原理、微傾式水準(zhǔn)儀的構(gòu)造和使用、水準(zhǔn)測量的施測方法及成果檢核和計算等內(nèi)容。水準(zhǔn)測量是高程測量中最基本的和精度較高的一種測量方法，在國家高程控制測量、工程勘測和施工測量中被廣泛采用。§2-1水準(zhǔn)測量原理摘要內(nèi)容：本節(jié)主要介紹水準(zhǔn)測量概念、測站概念、測點概念、前后視概念、視線高程概念；高差計算公式、高程計算公式。講課重點：水準(zhǔn)測量概念、測站概念、測點概念、前后視概念；高差計算公式、高程計算公式。講課難點：高差與高程關(guān)系。講授重點內(nèi)容提要：水準(zhǔn)測量概念：水準(zhǔn)測量是利用一條水平視線（由提供水準(zhǔn)儀），并借助水準(zhǔn)尺，來測定地面兩點間的高差，這樣就可由已知點的高程推算出未知點的高程。水準(zhǔn)測量原理如何測定A、B兩點之間的高差hAB?方法：如圖所示，在A、B兩點分別豎立水準(zhǔn)尺（A、B稱為測點）；在A、B兩點之間I安置水準(zhǔn)儀（I稱為測站）。在A點尺上讀數(shù)，設(shè)為。；在B點尺上讀數(shù)b。定義測量方向：由A一B進行的，A點稱為后視點，尺上讀數(shù)。稱為后視讀數(shù)；B點稱為前視點，尺上讀數(shù)b稱為前視讀數(shù)。定義、兩點的高差：hAB=a-高差等于后視讀數(shù)減去前視讀數(shù)。a>-，高差為正；a<b，高差為負(fù)。如何由A高程推算B高程?高差法：若HA已知，則HB=HA+hAB儀高法：視線高程H=Ha+a，則HB=Hib例：設(shè)A為后視點，B為前視點；HA是20.016m。當(dāng)后視讀數(shù)a為1.124m，前視讀數(shù)b為1.428m。（1）A、B兩點高差？（1.124-1.428=-0.304）B點比A點高還是低？（3）B點的高程？（20.016-0.304=19.712）（4）繪圖說明?！?-2水準(zhǔn)測量的儀器和工具摘要內(nèi)容：本節(jié)主要介紹微傾式水準(zhǔn)儀的構(gòu)造和使用。水準(zhǔn)測量所使用的儀器為水準(zhǔn)儀，工具為水準(zhǔn)尺和尺墊。水準(zhǔn)儀按其精度可分為DS0.5、DS1、DS3和DS10等四個等級。DS0.5和DS1級水準(zhǔn)儀稱為精密水準(zhǔn)儀，用于國家一、二等水準(zhǔn)測量；DS3和DS10級水準(zhǔn)儀稱為普通水準(zhǔn)儀，常用于國家三、四等水準(zhǔn)測量或等外水準(zhǔn)測量。講課重點：望遠(yuǎn)鏡成像放大率概念；視準(zhǔn)軸或視線（C—C）概念；水準(zhǔn)管軸（L—L）概念；管水準(zhǔn)器分劃值概念；視差概念；十字絲分劃板作用；雙面水準(zhǔn)尺標(biāo)記方法；水準(zhǔn)儀操作步驟。講課難點：管水準(zhǔn)氣泡居中方法；視準(zhǔn)軸與水準(zhǔn)管軸關(guān)系；消除視差方法。講授重點內(nèi)容提要：一、水準(zhǔn)儀的構(gòu)造（級微傾式水準(zhǔn)儀）水準(zhǔn)儀主要由望遠(yuǎn)鏡、水準(zhǔn)器及基座三部分構(gòu)成。圖示是我國生產(chǎn)的DS3級微傾式水準(zhǔn)儀。1.望遠(yuǎn)鏡（1）組成：主要由1物鏡、2目鏡、3對光透鏡和4十字絲分劃板所組成。物鏡和目鏡多采用復(fù)合透鏡組（2）十字絲分劃板：十字絲分劃板是由平板玻璃圓片制成的，平板玻璃片裝在分劃板座上，分劃板座由止頭螺絲固定在望遠(yuǎn)鏡筒上。（說明：十字絲分劃板上刻有兩條互相垂直的長線，豎直的一條稱豎絲，橫的一條稱為中絲。在中絲的上下還對稱地刻有兩條與中絲平行的短橫線，是用來測量距離的，稱為視矩絲。）（3）視準(zhǔn)軸或視線：十字絲交點（豎絲和中絲）與物鏡光心的連線，稱為視準(zhǔn)軸或視線（圖中的C—C）。（4）望遠(yuǎn)鏡成像原理：目標(biāo)AB經(jīng)過物鏡后形成一個倒立而縮小的實像ab，移動對光凹透鏡可使不同距離的目標(biāo)均能成像在十字絲平面上。再通過目鏡，便可看清同時放大了十字絲和目標(biāo)影像a1b1O放大率：從望遠(yuǎn)鏡內(nèi)所看到的目標(biāo)影像的視角與肉眼直接觀察該目標(biāo)的視角之比，稱為望遠(yuǎn)鏡的放大率。DS3級水準(zhǔn)儀望遠(yuǎn)鏡的放大率一般為28倍。V=B/a2.水準(zhǔn)器（1）水準(zhǔn)器：水準(zhǔn)器是用來指示視準(zhǔn)軸是否水平或儀器豎軸是否豎直的裝置。有管水準(zhǔn)器和圓水準(zhǔn)器兩種。（2）管水準(zhǔn)器管水準(zhǔn)器：又稱水準(zhǔn)管，是用來指示視準(zhǔn)軸是否水平的裝置。構(gòu)造：水準(zhǔn)管是一縱向內(nèi)壁磨成圓弧形（圓弧半徑一般為7?20m）的玻璃管，管內(nèi)裝酒精和乙醚的混合液，加熱融封冷卻后留有一個氣泡（長方形帶圓頭）。（說明：水準(zhǔn)管上一般刻有間隔為2mm的分劃線，分劃線的中點0,稱為水準(zhǔn)管零點；通過零點作水準(zhǔn)管圓弧的切線，稱為水準(zhǔn)管軸（L—L）；當(dāng)水準(zhǔn)管的氣泡中點與水準(zhǔn)管零點重合時，稱為氣泡居中（這時水準(zhǔn)管軸L—L處于水平位置）。）氣泡居中方法：用微傾螺旋,使氣泡的半像吻合,稱為精平。（說明：微傾式水準(zhǔn)儀在水準(zhǔn)管的上方安裝一組符合棱鏡,通過符合棱鏡的反射作用,使氣泡兩端的像反映在望遠(yuǎn)鏡旁的符合氣泡觀察窗中。若氣泡兩端的半像吻合時,就表示氣泡居中；若氣泡的半像錯開,則表示氣泡不居中。）分劃值t的意義：角值T愈?。▓A弧的半徑R愈大），則水準(zhǔn)管靈敏度愈高；角值T愈大（圓弧的半徑R愈小），則水準(zhǔn)管靈敏度愈低。（說明：安裝在DS3級水準(zhǔn)儀上的水準(zhǔn)管，其分劃值t不大于20〃/2mm。）（2）圓水準(zhǔn)器圓水準(zhǔn)器：圓水準(zhǔn)器用來指示豎軸是否豎直的裝置。構(gòu)造：圓水準(zhǔn)器頂面的內(nèi)壁是球面,其中有圓分劃圈,圓圈的中心為水準(zhǔn)器的零點。通過零點的球面法線為圓水準(zhǔn)器軸線,當(dāng)圓水準(zhǔn)器氣泡居中時,該軸線處于豎直位置。氣泡居中方法：用基座的腳螺旋調(diào)整,稱為粗平。管水準(zhǔn)器分劃值t:氣泡中心偏移零點（360方向）2mm,軸線所傾斜的角值，稱為圓水準(zhǔn)器的分劃值。。一般為8,?10,。（3）基座基座的作用是支承儀器的上部并與三腳架連接。它主要由軸座、腳螺旋、底板和三角壓板構(gòu)成。二、水準(zhǔn)尺和尺墊.水準(zhǔn)尺水準(zhǔn)尺是水準(zhǔn)測量時使用的標(biāo)尺。常用的水準(zhǔn)尺有塔尺和雙面尺（板尺）。（1）塔尺概念：塔尺其長度有2m和5m兩種，用兩節(jié)或三節(jié)套接在一起。多用于等外水準(zhǔn)測量。標(biāo)記：尺的底部為零點，尺上黑白格相間，每格寬度為1cm，有的為0.5cm，每整米、分米處均有注記數(shù)字。立尺：保持尺身鉛垂方向（直立）。（2）雙面水準(zhǔn)尺概念：雙面水準(zhǔn)尺長度有2m和3m兩種，且兩根尺為一對（說明：尺的兩面均有刻劃，一面為紅白相間稱紅面尺，另一面為黑白相間，稱黑面尺（也稱主尺），兩面的刻劃均為1cm，并在分米處注數(shù)字。多用于三、四等水準(zhǔn)測量。）標(biāo)記：兩根尺的黑面均由零開始；而紅面，一根尺由4.687m開始至6.687m（2m尺）或7.687m（3m尺），另一根由4.787m開始至6.787m（2m尺）或7.787m（3m尺）。立尺：采用支架與圓水準(zhǔn)器保持尺身鉛垂方向（直立）。.尺墊尺墊用生鐵鑄成，一般為三角形，中央有一突起的半球體，下方有三個支腳。（說明：尺墊是在轉(zhuǎn)點處放置水準(zhǔn)尺用的，用時將支腳牢固地插入土中，以防下沉，上方突起的半球形頂點作為豎立準(zhǔn)尺和標(biāo)志轉(zhuǎn)點之用。）三、水準(zhǔn)儀的使用水準(zhǔn)儀的使用包括儀器的安置、粗略整平、瞄準(zhǔn)水準(zhǔn)尺、精平和讀數(shù)等操作步驟。.安置水準(zhǔn)儀（說明：打開三腳架并使高度適中，目估使架頭大致水平，檢查腳架腿是否安置穩(wěn)固，腳架伸縮螺旋是否擰緊，然后打開儀器箱取出水準(zhǔn)儀，置于三腳架頭上用連接螺旋將儀器牢固地固連在三腳架頭上。）.粗略整平粗平是圓準(zhǔn)器氣泡居中，豎軸大致鉛直，視準(zhǔn)軸粗略水平。（說明：松開制動螺旋，轉(zhuǎn)動望遠(yuǎn)鏡使圓準(zhǔn)器位于兩腳螺旋中間；兩手同時相對（向內(nèi)或外）轉(zhuǎn)動兩腳螺旋，沿左手大拇指運動方向使氣泡移動到中間；轉(zhuǎn)動望遠(yuǎn)鏡90°左右，左手轉(zhuǎn)動另一個腳螺旋，沿大拇指運動方向使氣泡居中。）.瞄準(zhǔn)水準(zhǔn)尺（1）目鏡對光：把望遠(yuǎn)鏡對著明亮的背景，擰緊制動螺旋，轉(zhuǎn)動目鏡對光螺旋，使十字絲清晰。視差：當(dāng)眼睛在目鏡端上下微微移動時，若發(fā)現(xiàn)十字絲與目標(biāo)像有相對運動，這種現(xiàn)象稱為視差。（說明：產(chǎn)生視差的原因是目標(biāo)成像的平面和十字絲平面不重合。消除的方法是重新仔細(xì)地進行目鏡對光，直到眼睛上下移動，讀數(shù)不變?yōu)橹?。）?）對準(zhǔn)目標(biāo)：松開制動螺旋，轉(zhuǎn)動望遠(yuǎn)鏡，用望遠(yuǎn)鏡筒上的照門和準(zhǔn)星瞄準(zhǔn)水準(zhǔn)尺，擰緊制動螺旋。然后從望遠(yuǎn)鏡中觀察，轉(zhuǎn)動物鏡對光螺旋進行對光，使目標(biāo)清晰，再轉(zhuǎn)動微動螺旋，使豎絲對準(zhǔn)水準(zhǔn)尺。.精平與讀數(shù)（1）精平：眼睛通過位于目鏡左方的符合氣泡觀察窗看水準(zhǔn)管氣泡，右手轉(zhuǎn)動微傾螺旋，使氣泡兩端的像吻合。（2）讀數(shù)：在氣泡兩端的像吻合時，用十字絲的中絲在尺上讀數(shù)。先估讀毫米數(shù)，然后報出全部讀數(shù)。讀數(shù)后還要檢查管水準(zhǔn)氣泡是否完全符合。注意：水準(zhǔn)儀多采用倒像望遠(yuǎn)鏡，讀數(shù)時應(yīng)從上往下讀（從小往大）。§2-3水準(zhǔn)測量的實施及成果整理摘要內(nèi)容：本節(jié)主要介紹水準(zhǔn)點和水準(zhǔn)路線、水準(zhǔn)測量的實施、水準(zhǔn)測量的檢核方法、水準(zhǔn)測量的成果整理。講課重點：水準(zhǔn)路線類型、水準(zhǔn)等級；水準(zhǔn)測量的步驟、測站檢核方法、成果檢核原理；附合水準(zhǔn)路線閉合差的計算和調(diào)整。講課難點：成果檢核原理；附合水準(zhǔn)路線閉合差的計算和調(diào)整。講授重點內(nèi)容提要：一、水準(zhǔn)點和水準(zhǔn)路線.水準(zhǔn)點為了統(tǒng)一全國的高程系統(tǒng)和滿足各種測量的需要，測繪部們在全國各地埋設(shè)并測定了很多高程點，這些點稱為水準(zhǔn)點（BenchMark）,簡記BM。水準(zhǔn)測量通常是從水準(zhǔn)點引測其它點的高程。水準(zhǔn)點有永久生和臨時性兩種。（說明：（1）工地上的永久性水準(zhǔn)點一般用混凝土或鋼筋混凝土制成。臨時性的水準(zhǔn)點可用地面上突出的堅硬巖石或用大樁打入地下，樁頂釘以半球形鐵釘所示。（2）埋設(shè)水準(zhǔn)點后，應(yīng)繪出水準(zhǔn)點與附近固定建筑物或其它地物的關(guān)系圖，在圖上還要寫明水準(zhǔn)點的編號和高程，稱為點之記。水準(zhǔn)點編號前通常加BM字樣，作為水準(zhǔn)點的代號。（3）反映路線平面線形設(shè)計成果的主要表格有直線、曲線及轉(zhuǎn)角表、逐樁坐樁表、導(dǎo)線點（水準(zhǔn)點）一覽表、路線固定表等。.水準(zhǔn)路線在兩水準(zhǔn)點之間進行水準(zhǔn)測量所經(jīng)過的路線稱為水準(zhǔn)路線。（1）閉合水準(zhǔn)路線從某一已知水準(zhǔn)點BMI開始，沿各高程待定的水準(zhǔn)點1、2、3、4進行水準(zhǔn)測量，最后仍回到原水準(zhǔn)點BMI，稱為閉合水準(zhǔn)路線。（2）附合水準(zhǔn)路線從某一已知水準(zhǔn)點BMI出發(fā)，沿各高程待定的水準(zhǔn)點1、2、3進行水準(zhǔn)測量，最后附合到另一個已知高程的水準(zhǔn)點BMn上，稱為附合水準(zhǔn)路線。（3）支水準(zhǔn)路線從某一已知水準(zhǔn)點BMI出發(fā)，沿各高程待定的水準(zhǔn)點1、2進行水準(zhǔn)測量，其路線既不閉合又不附合，稱為支水準(zhǔn)路線。3.水準(zhǔn)等級水準(zhǔn)等級分為六級，一、二、三、四、五、圖根（等外）。（說明：（1）一等水準(zhǔn)網(wǎng)是國家高程控制網(wǎng)的骨干。二等水準(zhǔn)網(wǎng)布設(shè)于一等水準(zhǔn)環(huán)內(nèi)，是國家高程控制網(wǎng)的全面基礎(chǔ)。三、四等水準(zhǔn)網(wǎng)為國家高程控制網(wǎng)的進一步加密。建立國家高程控制網(wǎng)，采用精密水準(zhǔn)測量的方法。（2）城市首級高程等級：二等42%；三等42%；四等16%。（3）各級公路及構(gòu)造物的水準(zhǔn)測量等級應(yīng)按規(guī)范要求選定。）二、水準(zhǔn)測量的實施例如：支水準(zhǔn)路線。BM'的高程點Ha=27.354m，現(xiàn)擬測量B點的高程。其觀測步驟如下：(1)選測站、轉(zhuǎn)點：在距離點BMA(75?150m)I處，選定測站；在距A點與I盡量等距離選定轉(zhuǎn)點(ZD)1。(僅起傳遞高程的作用，這些點稱為轉(zhuǎn)點，常用簡寫ZD)。(3)安置、粗略整平：在測站安置水準(zhǔn)儀并粗略整平。(2)立尺：在A、1兩點上分別立水準(zhǔn)尺。(3)讀數(shù)、記錄：后視A點上的水準(zhǔn)尺，精平后讀數(shù)得1.467,記入表觀測點A的后視讀數(shù)欄內(nèi)。旋轉(zhuǎn)望遠(yuǎn)鏡，前視點1上的水準(zhǔn)尺，同法讀取讀數(shù)為1.124,記入點1的前視讀數(shù)欄內(nèi)。后視讀數(shù)Q)減去前視讀數(shù)(b)得到高差h=ab=+0.343,記入高差欄內(nèi)。(1)~(3)為一個測站上的工作。(4)轉(zhuǎn)點1上的水準(zhǔn)尺不動，在1點的前進方向選測站〃、轉(zhuǎn)點2(方法同1,2步)。把A點上的水準(zhǔn)尺移到點2,儀器安置在測站〃，同法進行觀測和計算，依次測到B點。水準(zhǔn)測量觀測步驟實例圖。測站數(shù)=轉(zhuǎn)點數(shù)+1。水準(zhǔn)測量手簿則B點的高程為：HA=HB+Eh三、水準(zhǔn)測量的檢核方法.計算檢核(計算互相校對)參照實例，B點對A點的高差等于各轉(zhuǎn)點之間高差的代數(shù)和；也等于后視讀數(shù)之和減去前視讀數(shù)之和；終點B的高程HB減去A點的高程HA。工a-b=+0.828=Zh=+0828=Ha-b=EhEh=Eh測。計算檢核只能檢查計算是否正確，并不能檢核觀測和記錄時是否產(chǎn)生錯誤。.測站檢核（1）變動儀器高法：是在同一個測站上用兩次不同的儀器高度，測得兩次高差以相互比較進行檢核。即測得第一次高差后，改變儀器高度（應(yīng)大于10cm）重新安置，再測一次高差。（說明：兩次所測高差之差不超過容許值（例如等外水準(zhǔn)容許值為6mm）,則認(rèn)為符合要求，取其平均值作為最后結(jié)果，否則必須重測。）（2）雙面尺法：是儀器的高度不變,而立在前視點和后視點上的水準(zhǔn)尺分別用黑面和紅面各進行一次讀數(shù),測得兩次高差,相互進行檢核。（說明：若同一水準(zhǔn)尺紅面與黑面讀數(shù)（加常數(shù)后）之差，不超過3mm；且兩次高差之差，又未超過5mm,則取其平均值作為該測站觀測高差。否則，需要檢查原因，重新觀測。）測站檢核只能檢核一個測站上的讀數(shù)是否存在粗差。3.成果檢核（說明：溫度、風(fēng)力、大氣折光；標(biāo)尺下沉、傾斜；人差、儀器差等,產(chǎn)生積累,有時會超限。對一條水準(zhǔn)線路,如何說明精度是否符合要求？）（1）閉合水準(zhǔn)路線各段高差的代數(shù)和（Eh測）理論值應(yīng)等于零：Eh理=HA-A=0如果不等于零，便產(chǎn)生閉合差，fh=HA-A=Eh測，其值不應(yīng)超高容允許值：基々If容I（2）附合水準(zhǔn)路線各段的高差代數(shù)和理論值應(yīng)等于兩端已知水準(zhǔn)點間的高差：Eh理=HA-B=Eh測如果不相等，兩者之差稱為高程閉合差，fh=Eh測Eh理，其值不應(yīng)超高容許值：基々If容I。（3）支水準(zhǔn)路線往返高差的代數(shù)和理論值應(yīng)為零（往測高差總和與返測高差總和絕對值應(yīng)相等而符號相反）：Eh往Eh返=0如果不等于零，便產(chǎn)生閉合差，fh=Eh往Eh返，其值不應(yīng)超高容許值：1fh々Ifh容I。公路水準(zhǔn)測量容許值符合下表的規(guī)定。

等級往返較差、附合或環(huán)線閉合差(mm)檢測已測測段高差之差(mm)平原微丘區(qū)山嶺重丘區(qū)三等±12業(yè)±3.57n或±157L±20"i四等±20業(yè)±6.0dn或±25dL±30"i五等±30業(yè)±45業(yè)±40"i注:計算往返較差時,L為水準(zhǔn)點間的路線長度(km)；計算附合或環(huán)線閉合差時,L為附合或環(huán)線的路線長度(km)。n為測站數(shù)。Li為檢測測段長度(km)。四、水準(zhǔn)測量的成果整理.水準(zhǔn)測量的內(nèi)業(yè)水準(zhǔn)測量外業(yè)工作結(jié)束后，要檢查手薄，再計算各點間的高差。經(jīng)檢核無誤后，才能進行計算和調(diào)整高差閉合差。最后計算各點的高程。以上工作，稱為水準(zhǔn)測量的內(nèi)業(yè)。一般采用表算方法。.附合水準(zhǔn)路線閉合差的計算和調(diào)整如圖，A、B為山地兩個水準(zhǔn)點。HA為56.345m，HB為59.039m。各測段的高差，分別為h1、h2、h3和h4。水準(zhǔn)測量成果計算表測段編號點名距離L(km)測站數(shù)實測高差(m)改正數(shù)(m)改正后的高差(m)高程(m)備注1234567891A0.812+2,7850.010+2,77556.345159.12021.318-4.3690.0164.385254.73531.113+1,9800.011+1,969356.70440.711+2,3450.010+2,335B59.039E3.954+2,7410.047+2,694輔助計算 fh=+47mm n=54 -h/n=0.87mm fh容=±12754=±88mm(1)高差閉合差的計算fh=Eh測-h理=2.741(59.03956.345)=+0.047(m)fh容=±12754=±88(mm)1fhKIfh容I，其精度符合要求。（2）閉合差的調(diào)整①每一站的高差改正數(shù)V:按與測站數(shù)（或距離）成正比例反符號分配的原則進行。正比例：V=fh/n=+47/54=+0.87mm反符號：v=0.87mm。（注意：改正數(shù)總和的絕對值應(yīng)與閉合差的絕對值相等；在同一條水準(zhǔn)路線上，假設(shè)觀測條件是相同的，可認(rèn)為各站產(chǎn)生的誤差機會是相同的。）②改正后的高差：各實測高差分別加改正數(shù)后，便得到改正后的高差。（注意：最后求改正后的高差代數(shù)和，其值應(yīng)與A、B兩點的高差相等，否則，說明計算有誤）（3）高程的計算根據(jù)檢核過的改正后高差，由起始點A開始，逐點推算出各點的高程。（注意：最后算的B點高程應(yīng)與已知的高程HB相等（59.039m），否則說明高程計算有誤。）.閉合水準(zhǔn)路線閉合差的計算與調(diào)整閉合水準(zhǔn)路線高差閉合差的調(diào)整、容許值的計算，均與附合水準(zhǔn)路線相同。.支水準(zhǔn)路線閉合差的計算與調(diào)整按式h=Eh,、-h,日計算高差，其符號同往測平往返§2-4DS3級水準(zhǔn)儀的檢驗與校正摘要內(nèi)容：本節(jié)主要介紹微傾式水準(zhǔn)儀的檢驗與校正。講課重點：水準(zhǔn)儀應(yīng)滿足的條件、檢驗與校正。講課難點：圓水準(zhǔn)器軸平行于儀器豎軸的檢驗校正；視準(zhǔn)軸平行于水準(zhǔn)管軸的檢驗校正；十字絲橫絲應(yīng)垂直于儀器豎軸的檢驗與校正。講授重點內(nèi)容提要：一、水準(zhǔn)儀應(yīng)滿足的條件水準(zhǔn)儀應(yīng)滿足的條件如圖所示。（1）圓水準(zhǔn)器軸L'L'應(yīng)平行于儀器的豎軸W;（2）水準(zhǔn)管LL應(yīng)平行于視準(zhǔn)軸CC。（3）十字絲的中絲（橫絲）應(yīng)垂直于儀器的豎軸。，二、檢驗與校正.圓水準(zhǔn)器軸平行于儀器豎軸的檢驗校正（1）檢驗安置水準(zhǔn)儀，用腳螺旋使圓水準(zhǔn)器氣泡居中，將儀器繞豎軸旋轉(zhuǎn)180°，圓水準(zhǔn)器氣泡還居中，則圓水準(zhǔn)器軸L'L'應(yīng)平行于儀器的豎軸VK如果圓水準(zhǔn)器氣泡不居中，則圓水準(zhǔn)器軸L'L'不平行于儀器的豎軸W，需要校正。（說明：用腳螺旋使圓水準(zhǔn)器氣泡居中，此時圓水準(zhǔn)軸L'L'處于豎直位置（與豎直線ll重合），圓水準(zhǔn)軸L'L'與豎軸W成a交角；將儀器繞豎軸旋轉(zhuǎn)180°，圓水準(zhǔn)器轉(zhuǎn)到豎軸的左面，L'L'不但不豎直，而且與豎直線ll的交角為2a，顯然氣泡不再居中，而離開零點的弧長所對的圓心角為2a。）（2）校正校正前應(yīng)先稍松中間的固緊螺絲；調(diào)整三個校正螺絲，使氣泡向居中位置移動偏離量的一半（圓水準(zhǔn)器軸L'L'與W平行）；再用腳螺旋整平，使圓水準(zhǔn)器氣泡居中，豎軸W則處于豎直狀態(tài)。校正工作一般都難于一次完成，需反復(fù)進行直到儀器旋轉(zhuǎn)到任何位置圓水準(zhǔn)器氣泡皆居中時為止。最后應(yīng)注意擰緊固緊螺絲。.視準(zhǔn)軸平行于水準(zhǔn)管軸的檢驗校正（1）檢驗選定較平坦場地，在S1處安置水準(zhǔn)儀，從儀器向兩側(cè)各量約40m，定出等距離的A、B兩點，打木樁或放置尺墊標(biāo)志之。在S1處用變動儀高（或雙面尺）法，測出A、B兩點的高差（若兩次測得的高差之差不超過3mm，則取其平均值hAB作為結(jié)果，S1由于距離相等，兩軸不平行誤差A(yù)h可在高差計算中自動消除，故h值不受視準(zhǔn)軸誤差的影響）；安置儀器于B點附近的S2處，測出A、B兩點的高差h、ab，若h'ab=hAB則不需要校正，若h'abWhAB則需要校正。（說明：安置儀器于B點附近的S2處，離b點使望遠(yuǎn)鏡的目鏡距尺面3?5cm。整平儀器從物鏡中觀察按目鏡中心位置用鉛筆尖直接在B點水準(zhǔn)尺上的讀數(shù)為b2，因儀器離B點很近，兩軸不平行引起的讀數(shù)誤差可忽略不計。根據(jù)b2和A、B兩點的正確高差hAB算出A點尺上應(yīng)有讀數(shù)為：a2=b2+hAB，瞄準(zhǔn)A點水準(zhǔn)尺，精平儀器，讀出水平視線讀數(shù)a'2，如果a'2與a2相等，則說明兩軸平行。否則存在i角，其值為：，'=（△h/DAB）p〃，式中△h=a'2a2；pu=206265〃。對于DS3級微傾水準(zhǔn)儀，i值不得大于20〃，如果超限，則需要校正。）（2）校正轉(zhuǎn)動微傾螺旋使中絲對準(zhǔn)A點尺上正確讀數(shù)a2（此時視準(zhǔn)軸（。。）處于水平位置，但管水準(zhǔn)氣泡必然偏離中心）；用撥針撥動水準(zhǔn)管一端的上、下兩個校正螺絲（可在松緊上、下兩個校正螺絲前，應(yīng)稍旋松左、右兩上螺絲，校正完畢再轉(zhuǎn)緊。），使氣泡的兩個半象符合。這項檢驗校正要反復(fù)進行，直至i角小于20〃為止。3.十字絲橫絲應(yīng)垂直于儀器豎軸的檢驗與校正（1）檢驗安置儀器后，先將橫絲一端對準(zhǔn)一個明顯的點目標(biāo)M；然后固定制動螺旋，轉(zhuǎn)動微動螺旋，如果標(biāo)志點M不離開橫絲，則說明橫絲垂直豎軸，不需要校正。否則，則需要校正。（2）校正校正方法因十字絲分劃板座裝置的形式不同而異。對于圖示形式，用螺絲刀松開分劃板座固定螺絲，轉(zhuǎn)動分劃板座，改正偏離量的一半，即滿足條件。也有卸下目鏡處的外罩，用螺絲刀松開分劃板座的固定螺絲，撥正分劃板座的?！?-5~7幾種水準(zhǔn)儀介紹講授重點內(nèi)容提要：一、DS1精密水準(zhǔn)儀和水準(zhǔn)尺.構(gòu)造與DS3水準(zhǔn)儀基本相同，也是由望遠(yuǎn)鏡、水準(zhǔn)器和基座三部分組成。（說明：其不同之點是：水準(zhǔn)管分劃值較小，一般為10〃/2mm；望遠(yuǎn)鏡放大率較大，一般不小于40倍；望遠(yuǎn)鏡的亮度好，儀器結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，受溫度的變化影響小等。精密水準(zhǔn)儀主要用于國家一、二等水準(zhǔn)測量和高精度的工程測量中，例如建筑物沉降觀測，大型精密設(shè)備安裝等測量工作。）.精密水準(zhǔn)儀光學(xué)原理平行玻璃板P、傳動桿、測微輪和測微尺等部件組成。（1）平行玻璃板裝置：在望遠(yuǎn)鏡物鏡前，其旋轉(zhuǎn)軸A與平行玻璃板的兩個平面相平行，并與望遠(yuǎn)鏡的視準(zhǔn)軸（。。）成正交。平行玻璃板通過傳動桿與測微尺相連。（2）測微尺：有100個分格，它與水準(zhǔn)尺上一個分格（1cm或5mm）相對應(yīng)，所以測微時能直接讀到0.1mm（或0.05mm）。（3）成像原理：當(dāng)平等玻璃板與視線正交時，視線將不受平行玻璃板的影響，對準(zhǔn)水準(zhǔn)尺上B處，讀數(shù)為148（cm）+a。轉(zhuǎn)動測微輪帶動傳動桿，使平行玻璃板繞A軸俯仰一個小角，這時視線不再與平行玻璃板面垂直，而受平等玻璃板折射影響，使得視線上下平移。當(dāng)視線下移對準(zhǔn)水準(zhǔn)尺上148cm分劃時，從測微分劃尺上可讀出a的數(shù)值。.精密水準(zhǔn)尺（說明：這種水準(zhǔn)尺一般都是在木質(zhì)尺身的槽內(nèi)，引張一根因瓦合金帶。在帶上標(biāo)有刻劃，數(shù)字注在木尺上。精密水準(zhǔn)尺的分劃值有1cm和0.5cm兩種。WildN3水準(zhǔn)儀的精密水準(zhǔn)尺分劃值為1cm，水準(zhǔn)尺全長約3.2m，因瓦合金帶上有兩排分劃，右邊一排的注記數(shù)字自0cm至300cm，稱為基本分劃；左邊一排注記數(shù)字自300cm至600cm，稱為輔助分劃?；痉謩澓洼o助分劃有差數(shù)K，K等于3.01550m，稱為基輔差靖江DS1級水準(zhǔn)儀和Ni004水準(zhǔn)儀配套用的精密水準(zhǔn)尺，為0.5cm分劃，該尺只有基本分劃。右面一排分劃為偶數(shù)值，左面一排分劃為奇數(shù)值；右邊注記為米數(shù)，左邊注記為分米數(shù)。小三角形表示半分米處，長三角形表示分米的起始線。厘米分劃的實際間隔為5mm，尺面值為實際長度的兩倍；所以，用此水準(zhǔn)尺觀測高差時，須除以2才是實際高差值。）.精密水準(zhǔn)儀使用精密水準(zhǔn)儀的操作方法與一般水準(zhǔn)儀基本相同，不同之處是用光學(xué)測微器測出不足一個分格的數(shù)值。（1）讀數(shù)在儀器精平后，轉(zhuǎn)動測微輪使十字絲的楔形絲正好夾住一個整分劃線，讀整分劃線讀數(shù)；讀測微尺讀數(shù)窗內(nèi)讀數(shù)。（說明：在儀器精平后，十字絲橫絲往往不恰好對準(zhǔn)水準(zhǔn)尺上某一整分劃線，這時就要轉(zhuǎn)動測微輪使視線上、下平行移動，使十字絲的楔形絲正好夾住一個整分劃線，如圖被夾住的分劃線讀數(shù)為1.97m。視線在對準(zhǔn)整分劃過程中平移的距離顯示在目鏡右下方的測微尺讀數(shù)窗內(nèi)，讀數(shù)1.50mm。）（2）計算全讀數(shù)=整分劃線讀數(shù)+讀測微尺讀數(shù)窗內(nèi)讀數(shù)。實際讀數(shù)=全讀數(shù)/2（說明：水準(zhǔn)尺的全讀數(shù)為1.97+0.0015=1.9715m，而其實際讀數(shù)是全讀數(shù)除以2，即0.98575m。注意全讀數(shù)計算時整分劃線讀數(shù)為m，讀測微尺讀數(shù)窗內(nèi)讀數(shù)為mm，應(yīng)把單位統(tǒng)一為m；N3水準(zhǔn)儀:楔形絲夾住的讀數(shù)為1.48m，測微尺的讀數(shù)為6.5mm，所以全讀數(shù)為1.48650m。這時實際讀數(shù)，無需除以2。）二、自動安平水準(zhǔn)儀.原理自動安平水準(zhǔn)儀是一種不用符合水準(zhǔn)器和微傾螺旋，只用圓水準(zhǔn)器進行粗略整平，然后借助安平補償器自動地把視準(zhǔn)線軸置平，讀出視線水平時的讀數(shù)。（說明：（1）當(dāng)望遠(yuǎn)鏡視準(zhǔn)軸（。。）傾斜了一個小角a時，由水準(zhǔn)尺上的冊點過物鏡光心O所形成的水平線，不再通過十字絲中心Z，而在離Z為l的A點處，顯然l=f?a，式中，f為物鏡的等效焦距;a為視準(zhǔn)軸傾斜的小角。若在距十字絲分劃板s處，安裝一個補償器k，使水平光線偏轉(zhuǎn)B角，以通過十字絲中心Z，則1=S-B。故有f?a=S/，條件若能得到保證，雖然視準(zhǔn)軸有微小傾斜，但十字絲中心Z仍能讀出視線水平時的讀數(shù)a0,從而達(dá)到自動補償?shù)哪康摹＃?）還有另一種補償，借助補償器K將Z移至A處，這時視準(zhǔn)軸所截取尺上的讀數(shù)仍為a0。這種補償器是將十字絲分劃板懸吊起來，借助重力，在儀器微傾的情況下，十字絲分劃板回到原來的位置。.自動安平補償器自動安平補償器的種類很多，但一般都是采用吊掛光學(xué)零件的方法，借助重力的作用達(dá)到視線自動補償?shù)哪康?。（說明：（1）dsz3自動安平水準(zhǔn)儀是在對光透鏡與十字絲分劃板之間裝置一套補償器。構(gòu)造：將屋脊棱鏡固定在望遠(yuǎn)鏡筒內(nèi)，在屋脊棱鏡的下方，用交叉的金屬絲吊掛著兩個直角棱鏡，該直角棱鏡在重力作用下，能與望遠(yuǎn)鏡作相對的偏轉(zhuǎn)。為了使吊掛的棱鏡盡快地停止擺動，還設(shè)置了阻尼器。（2）當(dāng)儀器處于水平狀態(tài)，視準(zhǔn)軸水平時，尺上讀數(shù)冊隨著水平光線進入望遠(yuǎn)鏡，通過補償器到達(dá)十字絲中心Z。則讀得視線水平時的讀數(shù)冊。（3）當(dāng)望遠(yuǎn)鏡傾斜了微小角度a時，吊掛的兩個直角棱鏡在重力作用下，相對于望遠(yuǎn)鏡的傾斜方向作反向偏轉(zhuǎn)，虛線所畫直角棱鏡，它對于虛線直角棱鏡偏轉(zhuǎn)了a角。這時，原水平光線（虛線所示）通過偏轉(zhuǎn)后的直角棱鏡（起補償作用的棱鏡）的反射，到達(dá)十字絲的中心Z，所以仍能讀得視線水平時的讀數(shù)品，從而達(dá)到了補償?shù)哪康?。這就是自動安平水準(zhǔn)儀為什么在儀器偏斜了一個小角a時，十字絲中心在水準(zhǔn)尺上仍能讀得正確讀數(shù)的道理。）4.自動安平水準(zhǔn)儀的使用自動安平水準(zhǔn)儀的操作方法和一般水準(zhǔn)儀的操作方法一樣。（說明：（1）使用：圓水準(zhǔn)器的粗平后，警告指示窗是否全部呈綠色，若沒有全部呈綠色，不能對水準(zhǔn)尺讀數(shù)，必須再調(diào)整圓水準(zhǔn)器，直到警告指示窗全部呈綠色后，即視線在補償器范圍內(nèi)，方可進行測量。（2）注意：自動安平水準(zhǔn)儀若長期未使用，則在使用前應(yīng)檢查補償器是否失靈，可以轉(zhuǎn)動腳螺旋，如果警告指示窗兩端能分別出現(xiàn)紅色，反轉(zhuǎn)腳螺旋紅色能消除，并有紅轉(zhuǎn)為綠，說明補償器擺動靈敏，阻尼器沒有卡死，可以進行水準(zhǔn)測量。）三、電子水準(zhǔn)儀.構(gòu)造與工作原理（1）構(gòu)造電子水準(zhǔn)儀是一種自動化程度很高的智能水準(zhǔn)儀器，它由基座、水準(zhǔn)器、望遠(yuǎn)鏡及數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)組成。電子水準(zhǔn)儀具有內(nèi)藏應(yīng)用軟件和良好的操作界面，可以自動完成讀數(shù)、記錄和計算處理等工作，并通過數(shù)據(jù)通訊將數(shù)據(jù)傳輸?shù)接嬎銉?nèi)進行后續(xù)處理，還可以通過遠(yuǎn)程通訊系統(tǒng)將測量成果直接傳輸給其它用戶。（說明：若使用普通水準(zhǔn)尺，也可當(dāng)普通水準(zhǔn)儀使用。電子水準(zhǔn)儀不僅可進行普通水準(zhǔn)儀的各種測量，還可以進行水平角測量、高精度距離測量、坐標(biāo)增量測量、水準(zhǔn)網(wǎng)測量的平差計算，在較為平坦的地區(qū)可作中等精度全站儀使用。尤其是自動連續(xù)測量的功能對大型建筑物的變形（瞬時變化值）觀測，更具有優(yōu)越性。）（2）電子水準(zhǔn)儀的工作原理把圖像信息轉(zhuǎn)換成水準(zhǔn)尺讀數(shù)和水平距離或其它所需要的數(shù)據(jù)，并自動記錄儲存在記錄器中或在顯示器上。（說明：中央處理器（數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，對單平面圖像信息自動編碼程序）；望遠(yuǎn)鏡中的照相機；數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)（按編碼轉(zhuǎn)換成數(shù)據(jù)）；記錄儲存器或顯示器。）.條碼水準(zhǔn)尺條碼水準(zhǔn)尺是與電子水準(zhǔn)儀配套的專用尺，尺面上刻有寬度不同的水平黑白相間的分劃（條碼）。（說明：條碼水準(zhǔn)尺由玻璃纖維塑料制成，或用銦鋼制成尺面鑲嵌在基尺上形成；條碼相當(dāng)于普通水準(zhǔn)尺上的分劃和注記，全長為2?4.05m。）.技術(shù)操作步驟電子水準(zhǔn)儀用于測量時，其技術(shù)操作方法與自動安平水準(zhǔn)儀類似，分為粗平、照準(zhǔn)、讀數(shù)三步。§2-8水準(zhǔn)測量的誤差及注意事項摘要內(nèi)容：了解誤差來源，理解如何使用水準(zhǔn)儀。講課重點：儀器誤差、觀測誤差和外界條件的影響分析原理。講課難點：如何消除外界條件的影響。講授重點內(nèi)容提要：一、水準(zhǔn)測量誤差來源水準(zhǔn)測量誤差包括儀器誤差、觀測誤差和外界條件的影響三個方面。.儀器誤差（1）儀器校正后的殘余誤差問題：例如水準(zhǔn)管軸與視準(zhǔn)軸不平行，雖經(jīng)校正但仍然殘存少量誤差等。解決方法：這種誤差的影響與距離成正比，只要觀測時注意使前、后視距離相等，便可消除或減弱此項誤差的影響。（2）水準(zhǔn)尺誤差問題：由于水準(zhǔn)尺刻劃不準(zhǔn)確，尺長變化、彎曲等影響，會影響水準(zhǔn)測量的精度；尺的零點差等。解決方法：水準(zhǔn)尺須經(jīng)過檢驗才能使用；至于尺的零點差，可在一水準(zhǔn)測段中使測站為偶數(shù)的方法予以消除。.觀測誤差（1）水準(zhǔn)管氣泡居中誤差設(shè)水準(zhǔn)管分劃值為，，居中誤差一般為±0.15J,采用符合式水準(zhǔn)器時，氣泡居中精度可提高一倍，故居中誤差為：mT=±（0.15t〃/2p〃）.D，式中，D為水準(zhǔn)儀到水準(zhǔn)尺的距離。（2）讀數(shù)誤差在水準(zhǔn)尺上估讀毫米數(shù)的誤差，與人眼的分辨能力、望遠(yuǎn)鏡的放大倍率以及視線長度有關(guān)，通常按下式計算：mv=（60〃/￥）?（D/p〃），式中，V為望遠(yuǎn)鏡的放大倍率；60〃為人限的極限分辨能力。（3）視差影響當(dāng)存在視差時，十字絲平面與水