水準儀使用_圖文.

1、第二章測量學基礎(chǔ)實驗指導本章根據(jù)非測量學專業(yè)教學大綱的要求，對部分實驗內(nèi)容進行了刪減，將有些 實驗內(nèi)容合并到了一起，共列出 9項實驗。每項實驗的教學一般為 4個學時，每個 實驗小組可分為35人，但應(yīng)根據(jù)實驗的具體內(nèi)容以及實驗設(shè)備條件靈活安排，以 保證每個成員都能進行觀測、記錄及輔助工作等實踐。每項實驗的記錄表格均列在每次實驗的后面，在實驗中應(yīng)做到隨時觀測、隨時 記錄、隨時計算檢核，實驗完成后，應(yīng)將填寫完整的觀測記錄表格裁剪下來，上交 指導教師。2.1水準測量2.1.1基本知識測量地面上各點高程的工作，稱為高程測量。高程測量根據(jù)所使用的儀器和施 測方法的不同分為水準測量、三角高程測量、欺壓高程測

2、量和GPS高程測量等，其中水準測量是高程測量中最基本的和精度較高的一種測量方法。水準測量就是利用一條水平視線，并借助水準尺，來測定地面兩點間的高差， 進而由已知點的高程推算出未知點的高程的方法。如圖2.1.1所示，設(shè)在地面A、B兩點上豎立水準尺，在 A和B兩點間安置水準儀，利用水準儀提供一條水平視 線，分別截取A、B兩點視距尺上的讀數(shù)a、b，可以得到H A +a =H B +b (2.1.1式中，A點水準尺讀數(shù)a稱為后視讀數(shù)，B點水準尺讀數(shù)b為前視讀數(shù)。A、B兩點的高差h ab也可以寫為h ab =a -b (2.1.2若A點高程H A已知，則由式(2.1.1和(2.1.2可求出B點高程為H

3、B =H A +(a -b =H A +h ab (2.1.3前視尺一I后視尺前進方向水平視線人地水準面圖2.1.1水準測量原理如果A、B兩點距離較遠、高差較大或遇到障礙物使視線受阻，不能安置一 站儀器完成觀測任務(wù)時，可采取分段、連續(xù)設(shè)站的方法施測，在線路中間設(shè)置一些轉(zhuǎn)點TP （臨時高程傳遞點，須放置尺墊）來完成測量工作。水準路線可分為閉合水準路線、附合水準 路線和支水準路線三種。如圖2.1.2所示，可容易得到高程計算公式：? h i =a i -b i (i =1,2, , n ? h ab =刀 h =-E a (2.1.4? H B =H A +h ab?TP 1 高程：H 1=H A

4、+h 1?TP 2 高程：H 2=H 1+h 2(2.1.5?點 B 高程：H B =H n -1+h n2.1.2水準線路測量水準測量的工具是水準儀，它主要由望遠鏡、水準器、基座三部分組成。按儀器精度分，有DS 05、DS l、DS 3、DS 10等四種型號的儀器。D和S分別為大地 測量”和 水準儀”的漢語拼音第一個字母；數(shù)字 05、1、3、10表示每千米該儀器往 返測量平均值的中誤差，單位為毫米。 DS 05、DS I型適用于精密水準測量，DS3、DS I0型適用于普通水準測量。按結(jié)構(gòu)分為微傾水準儀、自動安平水準儀和激 光水準儀。（1微傾水準儀。借助微傾螺旋獲得水平視線。其管水準器分劃值小

5、、 靈敏度高。望遠鏡與管水準器聯(lián)結(jié)成一體。憑借微傾螺旋使管水準器在豎直面內(nèi)微 作俯仰，符合水準器居中，視線水平。(2自動安平水準儀。借助自動安平補償器 獲得水平視線。當望遠鏡視線有微量傾斜時，補償器在重力作用下對望遠鏡作相對 移動，從而迅速獲得視線水平時的標尺讀數(shù)。這種儀器較微傾水準儀工效高、精度 穩(wěn)定。(3電子水準儀。利用激光束代替人工讀數(shù)。將激光器發(fā)出的激光束導入望 遠鏡筒內(nèi)使其沿視準軸方向射出水平激光束。在水準標尺上配備能自動跟蹤的光電 接收靶，即可進行水準測量。2.1.2實驗?zāi)康?1熟悉水準儀的基本構(gòu)造及主要部件的名稱和作用；(2 了解三腳架的構(gòu)造和作用，熟悉水準尺的刻劃、標注規(guī)律，尺

6、墊的作用；(3掌握水準儀測量高差的基本步驟；(4掌握水準測量的閉合差檢核與調(diào)整方法。2.1.3實驗儀器(1實驗室配備：水準儀1臺，三腳架1個，水準尺1把，尺墊1個，記錄板1 塊。(2自備：計算器1個，鉛筆1支，橡皮1塊，小刀1把。2.1.4實驗內(nèi)容熟悉水準儀各部件的名稱和作用，練習從安置水準儀、粗略整平、瞄準水準 尺、精平與讀數(shù)整個操作流程，學習消除視差的方法，掌握閉合差的計算與調(diào)整步 驟，每小組完成1次閉合水準路線或附合水準路線的測量，要求轉(zhuǎn)點不少于4個，精度符合要求。2.1.5實驗步驟(1安置儀器，熟悉水準儀基本構(gòu)造、各部件名稱和作用1選擇堅固、平坦、空闊的地方打開三角架，使三角架的三條腿

7、近似等距，架 設(shè)高度應(yīng)該適中，架頭應(yīng)該大致水平，架腿制動螺旋應(yīng)該固緊；2打開儀器箱，雙手取出水準儀，將儀器小心地安置到三角架頂面上，用一只 手握住儀器，另一只手松開三腳架中心連接螺旋，將儀器固定在三腳架上；3對照教材，觀察儀器的各個部件的構(gòu)造，熟悉各螺旋的名稱和作用，試著旋 擰各個螺旋以了解其功能。（2學習水準儀粗略整平、瞄準水準尺、精平與讀數(shù)的操作流程1粗略整平粗略整平是借助圓水準器的氣泡居中，使儀器豎軸大致鉛直，從而視準軸粗略 水平。如圖2.1.3（a）所示，氣泡未居中而位于a處；則先按箭頭所指方向，用雙 手相對轉(zhuǎn)動腳螺旋和，使氣泡移動到 b的位置（圖2.1.3（b ）;再左手轉(zhuǎn)動 腳螺旋

8、，即可使氣泡居中。在整平的過程中，氣泡移動的方向與左手大拇指運動 的方向一致。(a兩個腳螺旋轉(zhuǎn)動方向(b第三個腳螺旋轉(zhuǎn)動方向圖2.1.3概略整平方法2瞄準水準尺 將望遠鏡對著明亮的背景，轉(zhuǎn)動目鏡螺旋，使十字絲清晰； 松開制動螺旋，轉(zhuǎn)動望遠鏡，采用望遠鏡鏡筒上面的照門和準星瞄準水準尺，然后擰緊制動螺旋；從望遠鏡中觀察，轉(zhuǎn)動物鏡螺旋進行對光，使目標清晰，再轉(zhuǎn)動微動螺旋，使豎絲對準水準尺；眼睛在目鏡端上下微微移動，若十字絲與目標影響有相對移動，則應(yīng)重新仔細地進行物鏡對光，直到讀數(shù)不變?yōu)橹埂?精平眼睛通過位于目鏡左方的符合氣泡觀察窗看水準管氣泡，右手轉(zhuǎn)動微傾螺旋， 使氣泡兩端的像吻合，即表示水準儀的視

9、準軸已精確水平。4讀數(shù)觀察十字絲的中絲在水準尺上的分劃位置，讀取讀數(shù)。(3進行閉合或附合水準路線測量1選定一條閉合或附合水準路線，長度以安置46個測站為宜，確定起始點及水準路線的前進方向；2在起始點和第一個待定點分別立水準尺，在距該兩點大致 等距處安置儀器，按照粗略整平、瞄準水準尺、精平與讀數(shù)的操作流程，分別觀測 后視讀數(shù)和前視讀數(shù)，計算高差 h 1，然后將儀器搬至第1和第2點的中間設(shè)站觀 測，得到h 2,依次推進測出h 3、h 4、；3根據(jù)已知點高程及各觀測站的觀測高差，計算水準路線的高差閉合差，并檢 查是否超限，如果超限，則應(yīng)重新觀測；如沒有超限，則對閉合差進行分配，進而 推算出各待測點的

10、高程。2.1.6注意事項(1立尺時應(yīng)站在水準尺后面，雙手扶尺，使尺身保持豎直；(2前后視距可先由步數(shù)概量，使前、后視距大致相等；(3讀取讀數(shù)前，應(yīng)仔細對光以消除視差；(4觀測過程中不應(yīng)進行粗平，若圓水準器氣泡發(fā)生偏離，應(yīng)整平儀器后重新 觀測；每次讀數(shù)時都應(yīng)進行精平；(5測量完畢后，應(yīng)立刻檢核，一旦誤差超限，應(yīng)立即重測；(6實驗中嚴禁專門化作業(yè)，小組成員應(yīng)輪換操作每一項工作。2.1.7記錄表格班級同組成員小組測站點號姓名天氣狀況學號觀測時何班 級同組成員測站點號班 級觀測時間點號后觀瀆數(shù)山BMITpTrpTP2IP2TP3TP3TP4TP41 V-TP5班級""iT-測站點號

11、同組成員測站點號 天吒狀況 觀測時間高差BM1TP1TP1TP2TP2TP3班 級班 級附1微傾式水準儀基本構(gòu)造和功能介紹附圖1.1中為DS 3微傾式水準儀的結(jié)構(gòu)示意圖，其主要由望遠鏡、水準器和 基座3部分組成，附圖1.2為鐘光DS3-Z微傾式水準儀各部件名稱ri rn,IJX 軸岡水準器軸附圖1.1 DS3微傾式水準儀結(jié)構(gòu)示意圖望遠鏡觀淮軸圓水戰(zhàn)器軸*4豎軸管水吊轄軸!基;/41.連接壓板；2.基座；3.管水準盒；4.瞄準器；5.水準氣泡觀察窗；6.目鏡； 7.圓水準器；8.水平微動螺旋；9.微傾螺旋；10.調(diào)焦螺旋；11.準星；12.物鏡；13.水平制 動螺旋；14.腳螺旋附圖1.2鐘光D

12、S3-Z微傾式水準儀的各部件名稱(1望遠鏡的構(gòu)造望遠鏡用來瞄準水準尺并在水準尺上進行讀數(shù)，其構(gòu)造如附圖1.3所示。1.物鏡；2.齒條；3.調(diào)焦齒輪；4.調(diào)焦鏡座；5.物鏡調(diào)焦螺旋；6.十字絲分劃 板; 8.目鏡組附圖1.3 DS3微傾式水準儀的望遠鏡構(gòu)造為了精確瞄準目標進行讀數(shù)，望遠鏡里都安置了十字絲分劃板，如附圖1.4所示。豎絲用于瞄準目標，中間的橫絲用來讀取前、后視讀數(shù)，上下兩根與中絲平行 的短絲用力測量視距，稱為視距絲。1.十字絲橫絲；2.十字絲豎絲；3.視距絲附圖1.4十字絲分劃板為使不同視力的人都能觀測到清晰的目標，首先將望遠鏡對準天空（或明亮背 景），然后旋轉(zhuǎn)目鏡上的調(diào)焦螺旋，調(diào)節(jié)

13、目鏡與十字絲分劃板的距離，即可使十字 絲分劃板清晰，如附圖1.5所示。（a）十字絲調(diào)整前 （b ）十字絲調(diào)整后-10 -附圖1.5十字絲調(diào)整前后對比由于目標距儀器遠近不同，所以成像位置有前有后，為了使遠近目標的成像都 落在十字絲分劃板上，可通過旋轉(zhuǎn)物鏡調(diào)焦螺旋，移動調(diào)焦透鏡，改變物鏡的等效 焦距，使目標的像清晰的落在十字絲分劃板平面上，如圖 1.6所示。（a）調(diào)整前目標的像 （b ）調(diào)整后目標的像附圖1.6調(diào)整前后目標像的對比水準儀的望遠鏡可繞水準儀的豎軸在基座上水平轉(zhuǎn)動，控制這一轉(zhuǎn)動的是制動 螺旋和微動螺旋。放松制動螺旋，望遠鏡便可轉(zhuǎn)動，微動螺旋此時不起作用；旋緊 制動螺旋，望遠鏡則被固定，

14、此時，旋轉(zhuǎn)微動螺旋可使望遠鏡在水平方向上做微小 轉(zhuǎn)動。利用制動螺旋和微動螺旋，可使望遠鏡精確地照準目標。（2水準器水準器包括圓水準器和管水準器。圓水準器是一個內(nèi)壁頂面為球面的玻璃圓盒，如附圖1.7所示。球面的正中有圓分劃圈，分劃圈的中線為圓水準器的零點，通過零點的球面法線稱為圓水準器軸，當氣泡居中時，圓水準器處于鉛垂狀態(tài)。圓水準器的分化值一般為8'10'，精度較低，一般只用于粗略整平。管水準器是將一個縱向內(nèi)壁頂面磨成一定半徑圓弧的玻璃管，管內(nèi)裝滿酒精和 乙醚的混合液，加熱融封冷卻后在管內(nèi)形成一個空隙，如附圖1.8所示。水準管圓弧對稱點0稱為水準管的零點，當氣泡兩端以零點為中心對

15、稱時，稱為氣泡居 中，此時水準管軸處于水平位置。如果視準軸與水準管軸平行，則視準軸亦處于水 平位置。管水準器的分劃值一般為 20''/2m m，精度較高，一般用于精確整平。-11 -2 rnniLR|AL4 :附圖1.7圓水準器 附圖1.8管水準器(3基座基座由軸座、腳螺旋、三角壓板和底板構(gòu)成，其作用是支撐上部儀器并連接三 腳架，通過旋轉(zhuǎn)基座上的3個腳螺旋可整平儀器。lbP-m ii * ” 一- TTK mA= -%1 rLVii1 1-12 -附2自動安平水準儀基本構(gòu)造和功能介紹自動安平水準儀與微傾式水準儀外形相似，操作也十分相似，這里就不再介紹。兩者區(qū)別在于：（1自動安平

16、水準儀的機械部分采用了摩擦制動（無制動螺旋）控制望遠鏡的 轉(zhuǎn)動，（2自動安平水準儀的在望遠鏡的光學系統(tǒng)中裝有一個自動補償器代替了管 水準器起到了自動安平的作用，當望遠鏡視線有微量傾斜時補償器在重力作用下對 望遠鏡作相對移動從而能自動而迅速地獲得視線水平時的標尺讀數(shù)。自動安平水準儀由于沒有制動螺旋、管水準器和微傾螺旋，在觀測時候，在儀器粗略整平后， 即可直接在水準尺上進行讀數(shù)，因此自動安平水準儀的優(yōu)點是省略了精平”過程，從而大大加快了測量速度。附圖2.1為自動安平水準器的結(jié)構(gòu)示意圖，附圖 2.2蘇光NAL124自動安平水準儀的各部件名稱#1.物鏡；2.物鏡調(diào)焦透鏡；3.補償器棱鏡組；4.十字絲分

17、劃板；5.目鏡 附圖2.1自動安平水準器的結(jié)構(gòu)示意圖#1.目鏡；2.目鏡調(diào)焦螺旋；3.粗瞄器；4.調(diào)焦螺旋；5.物鏡；6.水平微動螺旋；7.腳螺旋；8.反光鏡；9.圓水準器；10.刻度盤；11.基座附圖2.2蘇一光NAL124自動安平水準儀的各部件名稱-13 -附3電子水準儀基本構(gòu)造和功能介紹電子水準儀又稱數(shù)字水準儀，是在自動安平水準儀的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的。它采 用條碼標尺，各廠家標尺編碼的條碼圖案不相同，不能互換使用。目前照準標尺和 調(diào)焦仍需目視進行。人工完成照準和調(diào)焦之后，標尺條碼一方面被成象在望遠鏡分 化板上，供目視觀測，另一方面通過望遠鏡的分光鏡，標尺條碼又被成象在光電傳 感器（又稱探測

18、器）上，即線陣 CCD器件上，供電子讀數(shù)。因此，如果使用傳統(tǒng) 水準標尺，電子水準儀又可以象普通自動安平水準儀一樣使用。不過這時的測量精 度低于電子測量的精度。電子水準儀一般由基座、水準器、望遠鏡及數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)組成，它的光學系統(tǒng) 和機械系統(tǒng)及自動安平水準儀基本相同，其原理和操作方法也大致相同，只是讀數(shù) 系統(tǒng)不同。因各種電子水準儀操作方式大同小異，這里僅給出天寶DiNi電子水準儀的基本操作流程。電子水準儀的主要特點是：(1操作簡捷，實現(xiàn)了觀測讀數(shù)、記錄、計算、顯示的一體化，避免了人為誤 差；(2整個觀測過程在幾秒鐘內(nèi)即可完成，從而大大減少觀測錯誤和誤差；(3儀器的中央處理器配有專用軟件，可將觀測結(jié)

19、果通過I/O接口輸入計算機進入后處理，實現(xiàn)測量工作自動化和流水線作業(yè)，大大提高功效；(4除進行高程測量外，數(shù)字水準儀還可以進行水平角測量、距離測量、坐標 增量測量、水平網(wǎng)的平差計算等。1.天寶DiNi電子水準儀(1各部件的名稱5 67811.基座；2.刻度盤；3.微動螺旋；4.圓水準器；5.調(diào)焦螺旋；6.測量快捷鍵;7.提手；8.物鏡；9. PCMCIA卡插槽；10.腳螺旋；11.電池鎖扣；12.顯示屏；13.目鏡；14.水平氣泡觀察窗; 15.操作鍵附圖3.1天寶DiNi電子水準儀的各部件名稱屏幕左上方:已測璉的數(shù)據(jù)信息屏幕右上方：下一個要測量點的信息屏幕左下Zfs Une：水準路線測哦模式

20、IntM:中間點測量模丟SOut；放樣模式-14 -15 -屏幕左上方:已測璉的數(shù)據(jù)信息屏幕右上方：下一個要測量點的信息屏幕左下Zfs Une：水準路線測哦模式IntM:中間點測量模丟SOut；放樣模式-14 -15 -Normal rodmeasurementPointMEASne|lntM|SOut屏幕左上方:已測璉的數(shù)據(jù)信息屏幕右上方：下一個要測量點的信息屏幕左下Zfs Une：水準路線測哦模式IntM:中間點測量模丟SOut；放樣模式-14 -15 -BFFi*| 仍“Uh農(nóng)駅郵離!肚a) ii v v 口武ntii 石 nd kin in fIO BLEU釦亡ax riMll.lt,

21、 MilitWIlB IflBAtWKY !劃出出軸，<*<16i hfi ft iEIl 削 HIHlA2i OF<i i P"C1利IL廠 !| F f FEn III * ' ( Ml 犀 i- Mr 扌 <£ t.ftip iviHmiji4w斗即 11 屯f " I *t VC* 1rii- t-Jlii- - .r.,-t K 勺心勺 rt JI W vUmWjL !W i'耳髦匸'n®. (Ml第牛恒UUMO>bBMIliJjl tfr扎mfi円殊 411*wFhi亦葉IH*Ma M.

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24、屏幕下的箭頭所描術(shù)按鍵；(2) 按下新建路線new line； 輸入路線號“ 一個路線號是項目文件下一個水準刃 示，在一個項目文件下町以有不同的路線號i(4) 選擇需翌的測啟模式(BF. BFFB. BBFF. BFBF(5) 輸入后視點高程*如果想另外計算可以輸入0:<6)輸入點號BM； 根據(jù)需要，叮以輸入代碼；(8)按下測鼠總MEASURE*可以開始測量辛(9>測餒的結(jié)呆寵示哇Rb：后視尺#的讀數(shù)HD：測雖的距離Tp：用戶所處的轉(zhuǎn)點數(shù)Cpt當前點號控制點咸者后視)-18 -inverei rc-imeagLiremn r*121 吃i（5 童花京 IJIWin范補It umi的

25、譽似AHitHMi速i（3）攔 F*l£Atk jk* hi* 'I »MhrtiL； MUttVJtfliiixft rg ti牛耳曲比忤卜羈肚侖押猊號I（4j Aj*IfKAl3ltLRA cbf. BfH. anFF. bi-'j：I、心 7 3. U t. 4.*' ilf'-i Jb：.:f- xo：ibi !> 2'. &M；i門嵌用J； U”邛叫精人低科r咔.搖 FJWK13 MGASl ftE. 4 U 開tifl 站, 心Ml的秫置3菲.Uth 和層X f 施I bittIID： fl KJ"

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