項(xiàng)目四水準(zhǔn)測(cè)量主要內(nèi)容水準(zhǔn)測(cè)量原理水準(zhǔn)測(cè)量的儀器和工具水準(zhǔn)測(cè)量的方法水準(zhǔn)路線高差閉合差的調(diào)整與高程計(jì)算水準(zhǔn)儀的檢驗(yàn)與校正水準(zhǔn)測(cè)量誤差產(chǎn)生的原因及消減方法

4-1水準(zhǔn)測(cè)量原理

要求：測(cè)量A，B兩點(diǎn)間的高差h思路：在A，B點(diǎn)上豎立標(biāo)尺（水準(zhǔn)尺），用水準(zhǔn)儀構(gòu)筑一條水平視線該視線在兩尺上截得讀數(shù)

a（后視讀數(shù)）和b（前視讀數(shù)）則高差h=a-b注：高差h有正有負(fù)高程計(jì)算的方法高差法

視線高法水準(zhǔn)測(cè)量的施測(cè)方法測(cè)站：架設(shè)水準(zhǔn)儀的地方轉(zhuǎn)點(diǎn)：用來傳遞高程的點(diǎn)。轉(zhuǎn)點(diǎn)應(yīng)放置尺墊。HB=HA+h1+h2+----+hn=HA+

h=HA+a-b測(cè)段：兩相鄰水準(zhǔn)點(diǎn)之間稱為一個(gè)測(cè)段。4-2水準(zhǔn)測(cè)量的儀器和工具

水準(zhǔn)儀的構(gòu)造：水準(zhǔn)儀主要由望遠(yuǎn)鏡、水準(zhǔn)器及基座三部分構(gòu)成

水準(zhǔn)儀的構(gòu)造——望遠(yuǎn)鏡望遠(yuǎn)鏡的作用：提供一條瞄準(zhǔn)目標(biāo)的視線；將遠(yuǎn)處的目標(biāo)放大，提高瞄準(zhǔn)和讀數(shù)的精度。成像原理放大率：28倍十字絲分劃板十字絲交點(diǎn)與物鏡光心的連線，稱為視準(zhǔn)軸或視線。水準(zhǔn)測(cè)量是在視準(zhǔn)軸水平時(shí)，用十字絲的中絲截取水準(zhǔn)尺上的讀數(shù)。水準(zhǔn)器分圓形和管形兩種管水準(zhǔn)器（水準(zhǔn)管）刻劃線對(duì)稱中點(diǎn)處的切線就是水準(zhǔn)管軸。當(dāng)氣泡兩端與O點(diǎn)對(duì)稱時(shí)，稱為“氣泡居中”，即水準(zhǔn)管軸水平。圓水準(zhǔn)器同心圓圓心處的球面法線是圓水準(zhǔn)器軸?！皻馀菥又小奔磮A水準(zhǔn)器軸垂直，儀器豎軸基本處于鉛垂位置。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。

9水準(zhǔn)儀的構(gòu)造——水準(zhǔn)器圓水準(zhǔn)器軸水準(zhǔn)管分劃值是相鄰分劃線之間的弧所對(duì)的圓心角。設(shè)弧長(zhǎng)為2毫米，曲率半徑為R毫米，則分劃值為：DS3型水準(zhǔn)儀上的水準(zhǔn)管，其分劃值不大于20"／2mm。分劃值越小，靈敏度越高。管水準(zhǔn)器用來指示視準(zhǔn)軸是否水平，用于儀器的精確整平。為了提高水準(zhǔn)管氣泡居中的精度，水準(zhǔn)儀多采用符合水準(zhǔn)管

符合棱鏡系統(tǒng)把水準(zhǔn)氣泡兩端成象在一起便于觀察。若直接用肉眼觀察則因?yàn)椴Ａв泻穸?，斜視時(shí)會(huì)產(chǎn)生視差用符合棱鏡系統(tǒng)觀察，可以避免上述缺點(diǎn)。判斷“氣泡居中”的精度約可提高一倍。轉(zhuǎn)動(dòng)微傾螺旋，使氣泡的半像吻合，此時(shí)，水準(zhǔn)管氣泡居中。觀察窗圓水準(zhǔn)器分劃值當(dāng)氣泡不居中時(shí)，氣泡中心偏移零點(diǎn)2mm，軸線所傾斜的角值，稱為圓水準(zhǔn)器的分劃值，一般為8′/2mm-10′/2mm。由于它的精度較低，故只用于儀器的概略整平。轉(zhuǎn)動(dòng)三個(gè)腳螺旋可使圓水準(zhǔn)器氣泡居中?；⑺疁?zhǔn)尺和尺墊

基座的作用是支撐儀器并與三腳架連接。轉(zhuǎn)動(dòng)三個(gè)腳螺旋可使圓水準(zhǔn)器氣泡居中。水準(zhǔn)尺用不易變形且干燥的優(yōu)質(zhì)木材制成；要求尺長(zhǎng)穩(wěn)定，分劃準(zhǔn)確。常用的水準(zhǔn)尺有塔尺和雙面尺兩種。雙面水準(zhǔn)尺多用于三、四等水準(zhǔn)測(cè)量。其長(zhǎng)度有2m和3m兩種，且兩根尺為一對(duì)。兩根尺的黑面均由零開始；而紅面，一根尺由4.687m開始，另一根由4.787m開始。尺墊用生鐵鑄成，上方突起的半球形頂點(diǎn)放置水準(zhǔn)尺，以防下沉；尺墊放在轉(zhuǎn)點(diǎn)上，起標(biāo)志轉(zhuǎn)點(diǎn)之用。水準(zhǔn)儀的使用

安置：打開三腳架并使高度適中，目估使架頭大致水平。用連接螺旋把儀器固定在三腳架上粗平：旋轉(zhuǎn)三個(gè)腳螺旋，使圓水準(zhǔn)器的氣泡居中。瞄準(zhǔn)：轉(zhuǎn)動(dòng)儀器，利用望遠(yuǎn)鏡外殼上的缺口和準(zhǔn)星粗略瞄準(zhǔn)目標(biāo)；轉(zhuǎn)動(dòng)目鏡對(duì)光螺旋，使十字絲清晰，轉(zhuǎn)動(dòng)物鏡對(duì)光螺旋進(jìn)行對(duì)光，使目標(biāo)清晰，注意消除視差。再轉(zhuǎn)動(dòng)微動(dòng)螺旋，精確瞄準(zhǔn)目標(biāo)，即：使豎絲對(duì)準(zhǔn)水準(zhǔn)尺的中間稍偏一點(diǎn)以便讀數(shù)。精平：用微傾螺旋使水準(zhǔn)管氣泡居中。讀數(shù)：用十字絲的橫絲在水準(zhǔn)尺上取“讀數(shù)”（先取毫米數(shù)，然后取米，分米，厘米數(shù)。每次取四位數(shù)，“0”也是必須記錄的數(shù)字。）粗平（左手拇指法則）17瞄準(zhǔn)

視差：如果目標(biāo)象沒有落在十字絲面上，則當(dāng)觀測(cè)員的眼睛上下左右移動(dòng)時(shí)，會(huì)感到目標(biāo)象與十字絲之間有相對(duì)錯(cuò)動(dòng)。這種現(xiàn)象稱為視差。視差影響瞄準(zhǔn)的精度。消除的方法：是重新仔細(xì)地進(jìn)行物鏡對(duì)光，直到眼睛上下移動(dòng)，讀數(shù)不變?yōu)橹埂?/p>

普通水準(zhǔn)尺自動(dòng)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(jìn)行粗平，然后借助自動(dòng)補(bǔ)償器直接讀得水平視線讀數(shù)的水準(zhǔn)儀。自動(dòng)安平水準(zhǔn)儀的原理:

視準(zhǔn)袖巳傾斜了一個(gè)角,為使經(jīng)過物鏡光心的水平光線能通過十字絲交點(diǎn)，可采用以下方法,即在光路中裝置—個(gè)“補(bǔ)償器”,使光線偏轉(zhuǎn)一個(gè)角而通過十字絲交點(diǎn)A。由于α、β角都很小,若成立,則能達(dá)到“補(bǔ)償”的目的。

21自動(dòng)安平水準(zhǔn)儀精密水準(zhǔn)儀

我國將精度等級(jí)為DS05、DS1的水準(zhǔn)儀稱為精密水準(zhǔn)儀。右圖是我國江蘇靖江測(cè)繪儀器廠生產(chǎn)的DS1水準(zhǔn)儀。

精密水準(zhǔn)儀的構(gòu)造由望遠(yuǎn)鏡、水準(zhǔn)器和基座三大部分組成。其與DS3型水準(zhǔn)儀的主要區(qū)別在于：

1、水準(zhǔn)管分劃值較小，一般設(shè)計(jì)為10"/2mm；

2、望遠(yuǎn)鏡亮度好，放大率較大，不小于40倍；

3、儀器整體結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，受溫度變化的影響小；

4、為了提高讀數(shù)精度，精密水準(zhǔn)儀上還設(shè)有光學(xué)測(cè)微器讀數(shù)系統(tǒng)。精密水準(zhǔn)儀——精密水準(zhǔn)尺精密水準(zhǔn)尺通常在木質(zhì)尺身的槽內(nèi),引張一根因瓦合金帶,在帶上刻有分劃,數(shù)字注記在木尺上。根據(jù)不同的刻劃注記方法，精密水準(zhǔn)尺分為基輔分劃尺和奇偶分劃尺兩種。電子水準(zhǔn)儀

電子水準(zhǔn)儀，又稱數(shù)字水準(zhǔn)儀。優(yōu)點(diǎn)：速度快，精度高，讀數(shù)客觀，使用方便，可以自動(dòng)記錄存儲(chǔ)測(cè)量數(shù)據(jù)。與普通水準(zhǔn)儀的不同點(diǎn)：望遠(yuǎn)鏡中裝置了一個(gè)由光敏二極管構(gòu)成的行陣探測(cè)器，采用數(shù)字圖象識(shí)別處理系統(tǒng)，并配有條碼水準(zhǔn)標(biāo)尺。

如圖為德國蔡司廠生產(chǎn)的DiNi數(shù)字水準(zhǔn)儀，該儀器高程測(cè)量精度為每公里往返誤差0.3mm/km,最小顯示讀數(shù)0.01mm。一、水準(zhǔn)點(diǎn)水準(zhǔn)點(diǎn)：用水準(zhǔn)測(cè)量方法測(cè)定的高程控制點(diǎn)。水準(zhǔn)點(diǎn)有永久性和臨時(shí)性兩種。

4-3水準(zhǔn)測(cè)量的方法二、水準(zhǔn)路線1、附合水準(zhǔn)路線2、閉合水準(zhǔn)路線3、支水準(zhǔn)路線兩相鄰水準(zhǔn)點(diǎn)之間稱為一個(gè)測(cè)段。三、普通水準(zhǔn)測(cè)量方法HB=HA+h1+h2+----+hn=HA+

h=HA+a-b1、兩次儀器高法已知HA，求HBh1=a1-b1h2=a2-b2若h1-h2≤±5mm

則取兩次高差的平均值作為該測(cè)站的高差a2a1b2四、水準(zhǔn)測(cè)量的校核方法（一）測(cè)站校核校核每一站觀測(cè)的結(jié)果是否正確。b1水準(zhǔn)測(cè)量記錄（兩次儀器高法）312.雙面尺法已知HA，求HBh黑=a1-b1H紅=a2-b2h黑-h紅≤±5mm

32a1b1水準(zhǔn)測(cè)量記錄（雙面尺法）（二）水準(zhǔn)路線校核附合水準(zhǔn)路線：由于誤差的存在，產(chǎn)生高差閉合差：閉合差不應(yīng)超過允許值，否則，就不符合規(guī)定要求，必須重測(cè)。

普通水準(zhǔn)測(cè)量高差閉合差允許值：閉合水準(zhǔn)路線：

高差閉合差：

支水準(zhǔn)路線：

常用往返測(cè)的高差進(jìn)行比較，即：不允許超過限差，否則，須重測(cè)。

（二）水準(zhǔn)路線校核

4-4水準(zhǔn)路線高差閉合差的調(diào)整與

高程計(jì)算（一）附合水準(zhǔn)路線高差閉合差的調(diào)整（二）閉合水準(zhǔn)路線高差閉合差的調(diào)整（二）支水準(zhǔn)路線高差閉合差的調(diào)整（一）附合水準(zhǔn)路線高差閉合差的調(diào)整

1、計(jì)算高差閉合差

2、高差閉合差的調(diào)整原則：將閉合差反號(hào)，按與距離或測(cè)站數(shù)成正比的原則進(jìn)行調(diào)整。HB=32.509m已知已知改正數(shù)湊整到毫米，余數(shù)強(qiáng)制分配到長(zhǎng)測(cè)段中已知距離的附和水準(zhǔn)路線計(jì)算(二)閉合水準(zhǔn)路線成果計(jì)算

與附合水準(zhǔn)路線不同之處是終點(diǎn)和起點(diǎn)是同一點(diǎn)，

因此：

∑h理=0

fh=∑h測(cè)

-∑h理=∑h測(cè)

其余計(jì)算與附合水準(zhǔn)路線相同。閉合水準(zhǔn)路線：（三）支水準(zhǔn)路線高差閉合差的調(diào)整支水準(zhǔn)路線閉合差的調(diào)整方法是：取往測(cè)和返測(cè)高差絕對(duì)值的平均值作為兩點(diǎn)的高差值，其符號(hào)與往測(cè)相同，然后根據(jù)起點(diǎn)高程和各段平均高差推算各測(cè)點(diǎn)的高程。

4-5水準(zhǔn)儀的檢驗(yàn)與校正

一、水準(zhǔn)儀的主要軸線：望遠(yuǎn)鏡視準(zhǔn)軸（視線）水準(zhǔn)管軸儀器要求這兩個(gè)軸平行。從而可以借助水準(zhǔn)器把視線置平豎軸圓水準(zhǔn)器軸豎軸與圓水準(zhǔn)器軸平行,達(dá)到使儀器粗平的目的。二、水準(zhǔn)儀應(yīng)滿足的條件水準(zhǔn)儀應(yīng)滿足的條件：）圓水準(zhǔn)器軸平行儀器豎軸）十字絲的橫絲水平（橫絲垂直于豎軸））水準(zhǔn)管軸與視準(zhǔn)軸平行三、水準(zhǔn)儀檢驗(yàn)與校正

（一）圓水準(zhǔn)器軸平行于儀器豎軸的檢驗(yàn)與校正1、檢驗(yàn)：先調(diào)腳螺旋使圓水準(zhǔn)器氣泡居中，然后將儀器繞縱軸旋轉(zhuǎn)180度。如果氣泡仍然居中，則水準(zhǔn)器軸平行儀器豎軸。否則，需要校正。2、校正：調(diào)腳螺旋使氣泡向居中位置移動(dòng)偏離量的一半，這時(shí)，圓水準(zhǔn)器的豎軸基本豎直，然后調(diào)整圓水準(zhǔn)器下面的三個(gè)校正螺絲，使氣泡居中。校正工作一般都難于一次完成，需反復(fù)進(jìn)行直至儀器旋轉(zhuǎn)到任何位置圓水準(zhǔn)器氣泡皆居中時(shí)為止。

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（二）十字絲的橫絲垂直于豎軸的檢驗(yàn)與校正1、檢驗(yàn)：安置好儀器后，用十字絲橫絲的一端照準(zhǔn)某一清晰目標(biāo)。用水平微動(dòng)螺旋轉(zhuǎn)動(dòng)望遠(yuǎn)鏡，如果十字絲的橫絲一直不離開目標(biāo)，則無誤差。否則要校正。2、校正：松開十字絲的固定螺絲，轉(zhuǎn)動(dòng)十字絲，使其滿足條件，最后旋緊松開的固定螺絲。47（三）水準(zhǔn)管軸不平行視準(zhǔn)軸檢驗(yàn)：在較平坦的地面上，選定相距約80米的兩點(diǎn)A、B，儀器架于中點(diǎn)，用兩次儀器高法測(cè)量?jī)啥它c(diǎn)的高差，若兩次高差之差不超過3mm,則取平均值hAB作為最后的結(jié)果。由于距離相等，兩軸不平行的誤差x可在高差計(jì)算中自動(dòng)消除，故hAB值不受視準(zhǔn)軸誤差的影響。

安置儀器于B點(diǎn)附近約3米左右，精平后讀得B點(diǎn)水準(zhǔn)尺上的讀數(shù)為b2，因儀器離B點(diǎn)很近，兩軸不平行引起的讀數(shù)誤差可忽略不計(jì)。故根據(jù)b2和A、B兩點(diǎn)的正確高差hAB算出A點(diǎn)尺上應(yīng)有讀數(shù)為

然后，瞄準(zhǔn)A點(diǎn)水準(zhǔn)尺，讀出水平視線讀數(shù)a2‘

，如果a2與a2’相等，說明兩軸平行，否則當(dāng)a2-a2‘>3mm時(shí)，需校正。

或計(jì)算i角值，對(duì)于DS3型微傾水準(zhǔn)儀，i值不得大于20″，如果超過，則需校正。

4849水準(zhǔn)管軸不平行視準(zhǔn)軸校正：轉(zhuǎn)動(dòng)微傾螺旋使中絲對(duì)準(zhǔn)A點(diǎn)尺上正確讀數(shù)a2,此時(shí)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(dòng)水準(zhǔn)管一端的上、下兩個(gè)校正螺絲，使氣泡居中。

4-6水準(zhǔn)測(cè)量誤差產(chǎn)生的原因及消減方法水準(zhǔn)測(cè)量誤差來源于儀器誤差、觀測(cè)誤差和外界條件的影響三個(gè)方面。一、儀器及工具誤差

1．儀器校正后的殘余誤差

i角校正殘余誤差，這種影響與距離成正比，只要觀測(cè)時(shí)注意前、后視距離相等，可消除或減弱此項(xiàng)誤差的影響。

2．水準(zhǔn)尺誤差

由于水準(zhǔn)尺刻劃不準(zhǔn)確，尺長(zhǎng)變化、彎曲等影響，水準(zhǔn)尺必須經(jīng)過檢驗(yàn)才能使用。標(biāo)尺的零點(diǎn)差可在一水準(zhǔn)段中使測(cè)站為偶數(shù)的方法予以消除。

3.調(diào)焦誤差 將儀器安置于距前、后視尺等距離處，避免此誤差的產(chǎn)生。

二、觀