水準(zhǔn)儀使用方法及原理課件

2.1水準(zhǔn)測(cè)量原理

1.水準(zhǔn)測(cè)量基本原理目的：測(cè)定兩點(diǎn)的高差儀器：原理：利用水準(zhǔn)儀提供的水平視線對(duì)豎立在兩點(diǎn)之間的水準(zhǔn)尺進(jìn)行觀測(cè)，并通過(guò)其中一個(gè)點(diǎn)（M點(diǎn)）的高程推算另一個(gè)點(diǎn)(N點(diǎn))的高水準(zhǔn)儀使用方法及原理2.水準(zhǔn)測(cè)量觀測(cè)方法

（1）高差法：

在M、N兩點(diǎn)間安置水準(zhǔn)儀，在M、N兩點(diǎn)分別豎立水準(zhǔn)尺，利用水準(zhǔn)移的水平視線分別讀取M點(diǎn)、N點(diǎn)上的讀數(shù)a、b，則兩點(diǎn)的高差為則N點(diǎn)的高程HN為

a：后視讀數(shù)(后視觀測(cè)讀數(shù))；b：前視讀數(shù)(前視觀測(cè)讀數(shù))。M：后視點(diǎn)N：前視點(diǎn)永遠(yuǎn)是后視減前視水準(zhǔn)儀使用方法及原理（2）視線高法（單站多測(cè)法）

安置一次儀器可以測(cè)算多個(gè)點(diǎn)高程的方法。首先算出水準(zhǔn)儀的視線高程Hi，然后分別計(jì)算出各個(gè)點(diǎn)的高程：bj為第j個(gè)前視點(diǎn)的讀數(shù)，Hj為第j個(gè)前視點(diǎn)的高程。這種方法常用于路線縱斷面測(cè)量。水準(zhǔn)儀使用方法及原理3.

連續(xù)水準(zhǔn)測(cè)量（路線水準(zhǔn)測(cè)量）

應(yīng)用前提：兩待測(cè)點(diǎn)之間距離較遠(yuǎn)、高差較大，或中間有障礙。方法：加設(shè)若干個(gè)臨時(shí)立尺點(diǎn)（稱為轉(zhuǎn)點(diǎn)ZD），依此測(cè)定相鄰兩個(gè)點(diǎn)的高差，取各高差的代數(shù)和即得到起終兩個(gè)點(diǎn)的高差。則M、N兩點(diǎn)的高差為

水準(zhǔn)儀使用方法及原理4.提高精度的觀測(cè)方法“中間法”觀測(cè)：各測(cè)站前、后視線長(zhǎng)度大致相等水準(zhǔn)儀使用方法及原理2.2水準(zhǔn)儀1.水準(zhǔn)儀：提供水平視線（平行大地水準(zhǔn)面）的設(shè)備2.水準(zhǔn)儀類型：（1）微傾式水準(zhǔn)儀（2）自動(dòng)安平水準(zhǔn)儀（3）電子水準(zhǔn)儀3.水準(zhǔn)儀的表示方法（國(guó)產(chǎn)儀器）

DSn：D表示大地測(cè)量S表示水準(zhǔn)儀，n為數(shù)字表示儀器精度，數(shù)值n越小,表示儀器精度越高。如DS0.5,,表示每公里往返測(cè)量高差中數(shù)的偶然中誤差小于或等于0.5mm

水準(zhǔn)儀使用方法及原理4.常用水準(zhǔn)儀的等級(jí)劃分及主要用途水準(zhǔn)儀使用方法及原理5.水準(zhǔn)儀的主要結(jié)構(gòu)組成主要為三部分：（1）望遠(yuǎn)鏡（2）水準(zhǔn)器

（3）基座其中望遠(yuǎn)鏡為主要組成部分。下圖為WILDNAK-0X型水準(zhǔn)儀（由北京測(cè)繪儀器廠組裝）目鏡目鏡對(duì)光螺旋物鏡對(duì)光螺旋物鏡水平微調(diào)螺旋腳螺旋準(zhǔn)星水準(zhǔn)儀使用方法及原理6.望遠(yuǎn)鏡組成及其成像原理望遠(yuǎn)鏡由物鏡、目鏡、對(duì)光凹透鏡和十字絲四個(gè)主要部分組成。成像原理：目標(biāo)經(jīng)過(guò)物鏡和對(duì)光凹透鏡的作用，在鏡筒內(nèi)造成倒立、縮小的實(shí)像，通過(guò)調(diào)節(jié)對(duì)光凹透鏡，就可以使像清晰地成在十字絲平面上。（望遠(yuǎn)鏡的放大倍數(shù)）視準(zhǔn)軸水準(zhǔn)儀使用方法及原理目鏡的作用：放大，人眼經(jīng)過(guò)目鏡，可以看到目標(biāo)的小實(shí)像與十字絲一起放大了的虛像。十字絲的作用：提供照準(zhǔn)目標(biāo)的標(biāo)準(zhǔn)。其中心交點(diǎn)和物鏡光心的連線稱為視準(zhǔn)軸，即視線。玻璃片上的上、下短絲稱為視距絲。水準(zhǔn)測(cè)量就是當(dāng)視線水平時(shí)，用中間橫絲截取水準(zhǔn)尺讀數(shù)。視準(zhǔn)軸：十字絲中央交點(diǎn)和物鏡光心的連線（水準(zhǔn)儀四條軸線之一）豎軸：望遠(yuǎn)鏡底部與基座相連的軸的中心線。（水準(zhǔn)儀四條軸線之一）視距絲橫絲水準(zhǔn)儀使用方法及原理7.水準(zhǔn)器（1）水準(zhǔn)器的用途：

衡量視線是否水平、豎軸是否鉛垂的標(biāo)志。（2）水準(zhǔn)器種類：水準(zhǔn)盒及水準(zhǔn)管水準(zhǔn)盒用于粗調(diào)整平，水準(zhǔn)管則用于精密整平水準(zhǔn)儀使用方法及原理（3）水準(zhǔn)盒軸線：水準(zhǔn)盒頂面中心（水準(zhǔn)盒零點(diǎn)）的球面法線（水準(zhǔn)儀四條主要軸線之一）（4）水準(zhǔn)管軸線：過(guò)水準(zhǔn)管圓弧中心點(diǎn)（水準(zhǔn)管零點(diǎn)）與頂面圓弧內(nèi)壁相切的直線（水準(zhǔn)儀四條主要軸線之一）（5）水準(zhǔn)器靈敏度：用分劃值表示，即當(dāng)氣泡移動(dòng)2mm時(shí)，水準(zhǔn)盒（管）軸相應(yīng)傾斜的角度水準(zhǔn)儀使用方法及原理8.水準(zhǔn)尺用途：用于水準(zhǔn)測(cè)量的目標(biāo)點(diǎn)觀測(cè)種類：塔尺和板尺兩種。塔尺是可以伸縮的塔尺一般長(zhǎng)3米，由三節(jié)組成。板尺一般2米。水準(zhǔn)尺的刻度與標(biāo)注：水準(zhǔn)儀使用方法及原理精度比較：板尺精度高于塔尺。用途：板尺一般常用于三、四等水準(zhǔn)測(cè)量，而塔尺則用于等外水準(zhǔn)測(cè)量。

使用注意事項(xiàng)：使用前應(yīng)認(rèn)清尺子刻劃線與數(shù)字之間的位置關(guān)系，是否為正、倒數(shù)字，尺底的數(shù)值。對(duì)于塔尺，當(dāng)使用兩節(jié)以上時(shí)應(yīng)注意兩節(jié)接口位置是否對(duì)準(zhǔn)、卡簧是否卡住。水準(zhǔn)儀使用方法及原理2.3水準(zhǔn)儀使用方法儀器安放整平

對(duì)光照準(zhǔn)消除視差照準(zhǔn)讀數(shù)三角架腳螺旋目、物鏡對(duì)光螺旋腳架張開角度勿太大或太小不可對(duì)準(zhǔn)太陽(yáng)水平微調(diào)螺旋刻度大小正、倒像注意：如何辨別及消除視差？水準(zhǔn)儀使用方法及原理用腳螺旋整平儀器水準(zhǔn)儀使用方法及原理

視差存在的根本原因：目標(biāo)像和十字絲分劃板不重合?。?！水準(zhǔn)儀使用方法及原理水準(zhǔn)尺讀數(shù)方法：2.375m水準(zhǔn)儀使用方法及原理2.4水準(zhǔn)測(cè)量的實(shí)施1.水準(zhǔn)點(diǎn)及其選擇

水準(zhǔn)測(cè)量必須要有已知水準(zhǔn)點(diǎn)（即其高程已知的點(diǎn)，用BM表示，如BM0、BM1等）水準(zhǔn)點(diǎn)選擇：結(jié)合測(cè)區(qū)內(nèi)水準(zhǔn)點(diǎn)的分布情況、被測(cè)點(diǎn)的分布以及地形地勢(shì)情況、所采取的路線形式選擇。水準(zhǔn)點(diǎn)類型：永久性和臨時(shí)性水準(zhǔn)點(diǎn)制成：依永久性及臨時(shí)性水準(zhǔn)點(diǎn)而制做。水準(zhǔn)儀使用方法及原理2.水準(zhǔn)路線布置（1）閉合水準(zhǔn)路線高差閉合差：（2）附合水準(zhǔn)路線高差閉合差：附合水準(zhǔn)路線閉合水準(zhǔn)路線3水準(zhǔn)儀使用方法及原理（3）支水準(zhǔn)路線：從一水準(zhǔn)點(diǎn)出發(fā)，沿線測(cè)量各待定點(diǎn)，其線路既不閉合到原來(lái)的已知點(diǎn)，也不附合到另一已知點(diǎn)。而是通過(guò)往返觀測(cè)來(lái)檢查觀測(cè)差。理論上往返高差應(yīng)為絕對(duì)值相等而符號(hào)相反。（4）結(jié)點(diǎn)水準(zhǔn)網(wǎng)：由若干條單水準(zhǔn)路線相互連接而成的圖形。可分為附合水準(zhǔn)網(wǎng)及獨(dú)立水準(zhǔn)網(wǎng)。

水準(zhǔn)儀使用方法及原理3.水準(zhǔn)測(cè)量施測(cè)

（1）觀測(cè)與記錄：采用連續(xù)水準(zhǔn)路線測(cè)量方法進(jìn)行測(cè)量。點(diǎn)與點(diǎn)之間的距離大小取決于通視條件、讀數(shù)清晰度以及保證視線在尺子范圍內(nèi)，一般為50~100米。注意：待測(cè)點(diǎn)必須要立尺觀測(cè)。對(duì)每一測(cè)站分別記錄后視讀數(shù)及前視讀數(shù)。注意：記錄方法水準(zhǔn)儀使用方法及原理（2）測(cè)量結(jié)果校核1）計(jì)算校核：檢查計(jì)算結(jié)果有無(wú)錯(cuò)誤：高差計(jì)算結(jié)果；采用公式是否正確等。

2）測(cè)站校核：對(duì)每一站的觀測(cè)和記錄都及時(shí)地在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行校核。校核方法有：變動(dòng)儀器高法、雙面尺法或雙儀器法；

3）路線校核：根據(jù)計(jì)算的閉合差，與規(guī)定的允許誤差比較，判斷觀測(cè)精度是否合格。

平地

(L為水準(zhǔn)路線總長(zhǎng)度km）

山地

(n為測(cè)站總數(shù)）水準(zhǔn)儀使用方法及原理4.水準(zhǔn)測(cè)量的高程計(jì)算（1）高差閉合差計(jì)算

計(jì)算閉合差及閉合差允許值，寫在“路線校核”欄內(nèi)。（2）高差閉合差分配及高程計(jì)算

當(dāng)導(dǎo)線閉合差滿足技術(shù)要求時(shí)，可進(jìn)行閉合差分配。分配的原則：改正數(shù)v與測(cè)站數(shù)n（或路線長(zhǎng)度L）成正比，與閉合差反號(hào)，即

各點(diǎn)高程值

H0：已知點(diǎn)的高程，Hi為改正前的高程值。水準(zhǔn)儀使用方法及原理2.5水準(zhǔn)測(cè)量的誤差來(lái)源及削減措施儀器誤差（水準(zhǔn)儀、水準(zhǔn)尺）觀測(cè)誤差（視差、估讀、氣泡、尺傾斜）外界條件影響（設(shè)備下沉、地球曲率、大氣折光等）1.校正儀器

2.偶數(shù)測(cè)站數(shù)觀測(cè)1.消除視差

2.相同人觀測(cè)

3.嚴(yán)格調(diào)平儀器

4.立尺豎正1.往返觀測(cè)取平均

2.控制前后視點(diǎn)距離

3.選擇良好氣候觀測(cè)

4.視線盡量高于地面水準(zhǔn)儀使用方法及原理2.6水準(zhǔn)儀校驗(yàn)

1.水準(zhǔn)儀軸線幾何關(guān)系（1）水準(zhǔn)盒軸平行豎軸；（2）十字絲橫絲垂直豎軸；（3）水準(zhǔn)管軸平行視準(zhǔn)軸。水準(zhǔn)儀使用方法及原理2.檢驗(yàn)方法：（1）檢驗(yàn)水準(zhǔn)盒軸與豎軸是否平行：

調(diào)平水準(zhǔn)盒氣泡居中，然后旋轉(zhuǎn)望遠(yuǎn)鏡180度，若氣泡依然居中則兩軸平行。（2）檢驗(yàn)十字絲橫軸與豎軸是否垂直：

將十字絲橫絲左端對(duì)準(zhǔn)某一目標(biāo)，旋轉(zhuǎn)水平微動(dòng)螺旋使目標(biāo)移到十字絲的右端，若目標(biāo)依然位于十字絲橫絲上則表明兩軸垂直。（3）檢驗(yàn)水準(zhǔn)管軸是否平行視準(zhǔn)軸：

在已知高差的兩點(diǎn)間架設(shè)儀器，并使儀器距兩點(diǎn)之間的距離懸殊，首先在其中一個(gè)點(diǎn)立尺觀測(cè)讀數(shù)a，并根據(jù)a計(jì)算出儀器對(duì)另一點(diǎn)的應(yīng)該讀數(shù)b。然后對(duì)其進(jìn)行觀測(cè)讀數(shù)得b’，利用b’、b及兩測(cè)點(diǎn)之間的距離DMN可以計(jì)算出兩軸線的夾角γ

(單位為秒)，若γ

大于20秒不平行。水準(zhǔn)儀使用方法及原理2.7其它用于水準(zhǔn)測(cè)量的儀器1.精密水準(zhǔn)儀光學(xué)測(cè)微器+精密水準(zhǔn)尺2.自動(dòng)安平水準(zhǔn)儀自動(dòng)補(bǔ)償裝置，補(bǔ)償視準(zhǔn)軸出現(xiàn)輕