水平儀使用方法

一、水準測量原理

1.水準測量的基本原理

目的：測量兩點之間的高度差

儀器：液位計

原理：利用水準儀提供的水平視線觀察架設在兩點之間的水準尺，通過一點(m點)的高程計算另一點(n點)的高程。

2.水準觀測方法

(1)高差法：在m點和n點之間放置水準儀，分別在m點和n點架設水準尺，利用水準測量運動的水平視線分別讀取m點和n點的讀數a和b，則兩點之間的高差為

a:后視閱讀(后視觀察閱讀)；

b:前瞻性閱讀(前瞻性觀察閱讀)。

m:后視點

n:前視點

(2)高視距法(單站多測法)

一次安裝儀器測量多點高程的方法。首先計算水準儀的視線標高hi，然后分別計算各點的標高：

bj是jth前視點的讀數，hj是jth前視點的仰角。

這種方法常用于線路縱斷面測量。

3.連續調平(路線調平)

應用前提：待測兩點距離遠，高差大，或者中間有障礙物。

方法：增加幾只臨時腳(稱之為轉折點zd)測量相鄰兩點之間的高度差，取每個高度差的代數和，得到兩點之間的高度差。

m點和n點的高差為

4.提高準確性的觀察方法

“中間法”觀測：各站前后視線大致相等

二、水準儀

1.水準儀：提供水平視線的設備(平行于大地水準面)

2.級別類型：

(1)微傾斜水平

(2)自動安平水準儀

(3)電子水準儀

3.液位計(家用儀表)的表示方法

dsn: d表示大地測量，s表示水準儀，n表示數字儀器精度，n值越小，儀器精度越高。例如ds0.5，這意味著每公里來回測量的中間高度差的偶然中間誤差小于或等于0.5毫米.

4.常用水準儀的分類及主要用途

5.該級別的主要結構

主要有三個部分：

(1)望遠鏡底座(2)水平儀(3)

望遠鏡是主要部件。下圖顯示了wild nak-0x級別

6.望遠鏡組成和成像原理

望遠鏡由四個主要部分組成：物鏡、目鏡、凹透鏡和十字準線。

成像原理：通過物鏡和凹透鏡在鏡筒內產生反轉縮小的實像。通過調節凹透鏡，可以在十字準線平面上清晰地形成圖像。

(望遠鏡放大率)

目鏡功能：放大。通過目鏡，人眼可以看到目標的小實像和十字準線的放大虛像。

十字準線的作用：提供瞄準目標的標準。連接物鏡中心和光學中心交點的線稱為準直軸，即視線。玻璃片上的上下短絲稱為視距絲。水準測量是當視線水平時，用中間的水平線截取水準尺的讀數。

瞄準軸：十字準線中心和物鏡光學中心(水平儀四個軸之一)的交點之間的連線

垂直軸：連接到望遠鏡底部底座的軸的中心線。(水平儀的四個軸之一)

7.水準儀

(1)等級的目的：

衡量視線是否水平、縱軸是否垂直的標志。

(2)液位計類型：液位箱和液位管

調平箱用于粗調平，調平管用于精密調平。

(3)調平箱軸線：

水平盒頂面中心的球面法線(水平盒的零點)(水平的四個主軸之一)。

(4)水準管軸線：

通過水準測量管圓弧中心點(水準測量管零點)并與頂面圓弧內壁相切的直線(水準儀四個主軸之一)。

(5)水平靈敏度：

用分度值表示，即當氣泡移動2mm時，調平箱(管)的軸線相應傾斜。

8.水準標尺

目的：觀察水準測量的目標點

類型：塔尺、板尺。塔尺是可伸縮的，一般3米長，由三段組成。尺子一般2米。

水準標尺的刻度和標記：

精度對比：板尺精度高于塔尺。

用途：板尺一般用于三、四級水準測量，塔尺用于外水準測量。

使用注意事項：使用前，要認清標尺分數線與數字的位置關系，是正數還是負數，標尺底部的數值。對于塔尺，當使用兩段以上時，應注意兩段的接口位置是否對齊，卡簧是否卡住。

三、水準儀使用方法

注意：如何區分和消除視差？

帶腳螺旋水準儀

視差的根本原因：目標圖像與十字準線十字線不重合！

元素鉑的符號

水平尺的閱讀方法：

四、水準測量的實施

1.基準及其選擇

水準測量必須有已知的水準點(即高程已知的點，以bm表示，如bm0、bm1等)。)

水準點的選擇：結合測量區域內水準點的分布、測點的分布、地形及采用的路線形式。

水準點的類型：長期和臨時

基準制作：根據長期和臨時基準點。

1.基準及其選擇

水準測量必須有已知的水準點(即高程已知的點，以bm表示，如bm0、bm1等)。)

水準點的選擇：結合測量區域內水準點的分布、測點的分布、地形及采用的路線形式。

水準點的類型：長期和臨時

基準制作：根據長期和臨時基準點。

1.基準及其選擇

水準測量必須有已知的水準點(即高程已知的點，以bm表示，如bm0、bm1等)。)

水準點的選擇：結合測量區域內水準點的分布、測點的分布、地形及采用的路線形式。

水準點的類型：長期和臨時

基準制作：根據長期和臨時基準點。

2.調配路線布局

附加水準線

(3)分支水準路線：從一個水準點開始，沿線路測量各待定點，其路線既不靠近原已知點，也不依附于另一已知點。而是通過往返觀察來檢查觀察差異。理論上往返高差值應該相等，符號相反。

(4)節點水準網：由幾條單一水準路線連接而成的圖形。可分為附屬水位網和獨立水位網。

3.水準測量

(1)觀測記錄：測量采用連續水準路線測量法。點與點之間的距離取決于能見度條件、閱讀清晰度和保證視線在尺內，一般為50 ~ 100m。注意：必須用直尺觀察待測點。記錄每個站的后視讀數和前視讀數。注意：記錄方法

(2)檢查測量結果

1)計算檢查：檢查計算結果是否有誤差：高差的計算結果；使用的公式是否正確等。

2)站場驗證：及時對各站場的觀測和記錄進行現場檢查。檢查方法有：變儀器高度法、雙尺法或雙儀器法；

3)路線檢查：根據計算出的閉合差，與規定的允許誤差進行比較，判斷觀測精度是否合格。

平地

(l是水準路線的總長度km)

丘陵區

(n是站點總數)

4.水準測量的高程計算

(1)高差閉合計算

計算閉合差及其允許值，寫在“路線檢查”一欄。

(2)高差閉合差的分布及高程計算

當合線誤差滿足技術要求時，可以進行分配。分布原則：改正數v與站數n(或路線長度l)成正比，與閉合差相反，即

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每個點的高程值

h0:已知點的高程，hi是校正前的高程值。

五、水準測量的誤差來源及削減措施

六、水準儀校驗

1.水平軸幾何關系

(1)調平箱軸線與垂直軸線平行；

(2)十字線的十字線垂直于縱軸；

(3)水準管的軸線與準直軸線平行。

2.檢驗方法：

(1)檢查調平箱的軸線是否與垂直軸線平行：調平調平箱內的氣泡，然后將望遠鏡旋轉180度。如果氣泡仍然居中，則兩個軸平行。

(2)檢查十字準線的橫軸和縱軸是否垂直：將十字準線的左端對準某個目標，旋轉水平微動螺釘，將目標移動到十字準線的右端，如果目標仍在十字準線上，則表示兩個軸垂直。

(3)檢查水準管軸線是否與準直軸線平行：在已知高差的兩點之間架設儀器，使儀器與兩點之間的距離變寬。首先用尺子在一點觀察讀數a，根據a計算儀器到另一點的讀數b.然后觀察讀取得到b’，用b’，b和兩個測量點之間的距離dmn計算兩軸夾角(以秒為單位)。如果大于20秒，則不平行。

七、其它用于水準測量的儀器

1.精度等級

光學千分尺精密水準尺

2.自動安平水平儀

自動補償裝置，用于補償瞄準軸輕微傾斜引起的誤差。

3.電子水準儀(數字水準儀)

分光鏡和探測器條紋編碼標尺圖像處理電子系統。自動讀取、記錄和計算。

4.激光水平

激光發射器用于測量激光的雙向傳播時間，并計算兩點之間的距離。

5.全站儀

光學理論、幾何理論的計算機理論計算方法。角度測量(水平角度和垂直角度)和距離測量(斜距、水平距離和高差)可以在一個站同時進行，并可以自動計算出待測點的三維坐標。