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水 准 测 量
基本知识
5923986239 1.水准测量原理
工程上常用的高程测量方法有几何水准测量、三角高程测量、GPS测高及在特定对象和条件下采用的物理高程测量，其中几何水准测量是目前高程测量中精度最高、应用最普遍的测量方法。
如图2-1所示，设在地面A、B两点上竖立标尺（水准尺），在A、B两点之间安置水准仪，利用水准仪提供一条水平视线，分别截取A、B两点标尺上读数a、b，显然
HA?a?HB?b A、B两点的高差hAB可写为
hAB?a?b
A点高程HA已知， 求出B点高程
HB?HA?hAB 我们规定A点水准尺读数a为后视读数，B点水准尺读数b为前视读数。
图 2-1
如果A、B两地距离较远时，可以用连续水准测量的方法。中间可设置转点TP（临时高程传递点，须放置尺垫），如图2-2所示
h1?a1， h3?a3?b3，……， hn?an?bn。 hAB?h1?h2?h3?......hn??hi
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于是，可以求得A、B之间的高程差
hAB??ai??bi
B点高程
HB?HA?hAB.
图 2-2
2.水准仪介绍：
水准仪是提供水平视线的仪器，按精度分，水准仪通常有DS05、DS1、DS3等几种。其中“D”和“S”分别为“”和“水准仪”首字汉语拼音的首字母，而下标是仪器的精度指标，即每千米测量中的偶然误差（以mm为单位）。目前常用的水准仪从构造上可分为两大类：利用水准管来获得水平视线的“微倾式水准仪”和利用补偿器来获得水平视线的“自动安平水准仪”。此外，还有一种新型的水准仪——“电子水准仪”，它配合条形码标尺，利用数字化图像处理的方法，可自动显示高程和距离，使水准测量实现了自动化。
水准仪主要由望远镜、水准器、基座三部分组成。
（1） DS3微倾式水准仪
1.仪器介绍
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图2-3 DS3微倾式水准仪
1-物镜：2-目镜；3-调焦螺旋；4-管水准器；5-圆水准器；
6-脚螺旋；7-制动螺旋；8-微动螺旋；9-微倾螺旋；10-基座
2. DS3微倾式水准仪的使用 （1）安置水准仪
在测站上松开架腿的蝶形螺旋，按需要调整架腿的长度，将螺旋拧紧。将三脚架开，使架头大致水平，并将架脚的脚尖踩入土中。然后把水准仪从箱中取出，将其固连在三脚架上。 （2）认识水准仪
指出仪器各部件的名称，了解其作用并熟悉其使用方法；同时弄清水准尺的分划与注记。 （3）粗略整平水准仪 按“左手拇指规则”，先用双手同时反向旋转一对脚螺旋，使圆水准器气泡移至中间，再转动另一只脚螺旋使气泡居中。通常需反复进行。
（4）瞄准水准尺
瞄准水准尺的步骤是：转动目镜对光螺旋，使十字丝清晰；松开水平制动螺旋，转动望远镜，通过望远镜上的缺口和准星初步瞄准水准尺，固定水平制动螺旋；转动物镜对光螺旋，使水准尺分划清晰；旋转水平微动螺旋，使水准尺影像的一侧靠近于十字丝竖丝（便于检查水准尺是否竖直）；眼睛略作上下移动，检查十字丝与水准尺分划像之间是否有相对移动（视差）；如果存在视差，则重新进行目镜与物镜对光，消除视差。
（5）精确整平水准仪
转动微倾螺旋，使符合水准器气泡两端的像吻合。注意微倾螺旋转动方向与符合水准管左侧气泡移动方向的一致性。
（6）读数
用十字丝中丝在水准尺上读取4位读数。读数时，先估读毫米数，然后按米、分米、厘米及毫米一次读出。
（2）自动安平水准仪
自动安平水准仪与微倾式水准仪的区别在于：自动安平水准仪没有水准管和微倾螺旋，而是在望远镜的光学系统中装置了补偿器。
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1．视线自动安平的原理
当圆水准器气泡居中后，视准轴仍存在一个微小倾角α，在望远镜的光路上安置一补偿器，使通过物镜光心的水平光线经过补偿器后偏转一个β角，仍能通过十字丝交点，这样十字丝交点上读出的水准尺读数，即为视线水平时应该读出的水准尺读数。
由于无需精平，这样不仅可以缩短水准测量的观测时间，而且对于施工场地地面的微小震动、松软土地的仪器下沉以及大风吹刮等原因，引起的视线微小倾斜，能迅速自动安平仪器，从而提高了水准测量的观测精度。
2．自动安平水准仪的使用
自动安平水准仪的使用方法较微倾式水准仪简便。安置仪器后，只需用脚螺旋使圆水准气泡居中，完成仪器的错略整平，即可用望远镜照准水准尺直接读数。由于补偿器有一定的补偿围，所以使用自动安平水准仪时，要防止补偿器贴靠周围的部件，保证其处于自由悬挂状态。有的仪器在目镜旁有一按钮，它可以直接触动补偿器。读数前可轻按此按钮，以检查补偿器是否处于正常工作状态，也可以消除补偿器轻微的贴靠现象。如果每次触动按钮后，水准尺读数变动后又能恢复原有读数，则表示工作正常。如果仪器上没有这种检查按钮，则可用脚螺旋使仪器数轴在视线方向稍作倾斜，若读数不变则表示补偿器工作正常。由于要确保补偿器处于工作围，使用自动安平水准仪时应特别注意圆水准器的气泡居中。
2.3 电子水准仪简介 电子水准仪的主要优点是：
（1）操作简捷，自动观测和记录，并立即用数字显示测量结果。
（2）整个观测过程在几秒钟即可完成，从而大大减少观测错误和误差。
（3）仪器还附有数据处理器及与之配套的软件，从而可将观测结果输入计算机进入后处理，实现测量工作自动化和流水线作业，大大提高功效。
1．电子水准仪的观测精度
电子水准仪的观测精度高，如瑞士徕卡公司开发的NA2000型电子水准仪的分辨力为0.1mm，每千米往返测得高差中数的偶然中误差为2.0mm；NA3003型电子水准仪的分辨力为0.01mm，每千米往返测得高差中
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测量键 （MEAS) 数的偶然中误差为0.4mm。 2．电子水准仪测量原理简述 与电子水准仪配套使用的水准尺为条形编码尺，通常由玻璃纤维或铟钢制成。在电子水准仪中装置有行阵传感器，它可识别水准标尺上的条形编码。电子水准仪摄入条形编码后，经处理器转变为相应的数字，在通过信号转换和数据化，在显示屏上直接显示USB&SD卡端口中丝读数和视距。 望远镜调焦钮3．电子水准仪的使用（以南方电子水准仪DL301为例） 水平微调旋钮 南方电子水准仪DL301为用键盘和安装在侧面的测量键来操作。由LCD显示器显示给使用者，并显示测量结果和系统的状态。 观测时，电子水准仪在人工完成安置与粗平、瞄准目标（条形编码水准尺）后，按下测量键后约3～4秒既显示出测量结果。其测量结果可贮存在电子水准仪或通过电缆连接存入机记录器中。 另外，观测中如水准标尺条形编码被局部遮挡＜30％，仍可进行观测。
电池各键功能说明 提手把物镜基座显示窗操作键望远镜目镜电源开关键（POWER)调整角螺旋水泡键 符 REC SET 键 名 记录键 设置键 记录测量数据。 功 能 进入设置模式，设置模式是用来设置测量参数、条件参数和仪器参数。 进入菜单模式，菜单模式有下列选择项:标准测量模式、线路测量模式、检校模式、数据管理和格式化存／数据卡。 用来查询和显示记录的数据。 在连续水准线路测量时，测中间点或放样。 MENU SRCH IN／SO DIST MANU ▲ ▼ ?? REP ESC/C 菜单键 查询键 中间点／ 放样模式键 测距键 手工输入键 选择键 数字移动键 重复测量键 退出/清除键 测量并显示距离。 当不能用[MEAS]键进行测量时，可从键盘手工输入数据。 用来翻页菜单屏幕或数据显示屏幕。 查询数据时的左右翻页或字母符号输入状态时左右选择。 在连续水准线路测量时,可用来重测已测过的后视或前视。 用来退出菜单模式或任一设置模式，也可作输入数据时的后退清除键。 .. .
水准仪经纬仪使用方法详细图解
