經(jīng)緯儀及水準(zhǔn)儀的使用方法及圖示

1、經(jīng)緯儀的用法1、HR右旋（順時(shí)針）水平角，HL左旋（逆時(shí)針）水平角。2、經(jīng)緯儀的操作步驟（光學(xué)對(duì)中法） 1 、架設(shè)儀器： 將經(jīng)緯儀放置在架頭上，使架頭大致水平，旋緊連接螺旋。 2 、對(duì)中： 目的是使儀器中心與測(cè)站點(diǎn)位于同一鉛垂線上?？梢砸苿?dòng)腳架、旋轉(zhuǎn)腳螺旋使對(duì)中標(biāo)志準(zhǔn)確對(duì)準(zhǔn)測(cè)站點(diǎn)的中心。 3 、整平： 目的是使儀器豎軸鉛垂，水平度盤水平。根據(jù)水平角的定義，是兩條方向線的夾角在水平面上的投影，所以水平度盤一定要水平。 粗平：伸縮腳架腿，使圓水準(zhǔn)氣泡居中。 檢查并精確對(duì)中：檢查對(duì)中標(biāo)志是否偏離地面點(diǎn)。如果偏離了，旋松三角架上的連接螺旋，平移儀器基座使對(duì)中標(biāo)志準(zhǔn)確對(duì)準(zhǔn)測(cè)站點(diǎn)的中心，擰緊連接螺旋。 精

2、平：旋轉(zhuǎn)腳螺旋，使管水準(zhǔn)氣泡居中。 4 、瞄準(zhǔn)與讀數(shù)： 目鏡對(duì)光：目鏡調(diào)焦使十字絲清晰。 瞄準(zhǔn)和物鏡對(duì)光：粗瞄目標(biāo)，物鏡調(diào)焦使目標(biāo)清晰。注意消除視差。精瞄目標(biāo)。 讀數(shù)： 調(diào)整照明反光鏡，使讀數(shù)窗亮度適中，旋轉(zhuǎn)讀數(shù)顯微鏡的目鏡使刻劃線清晰，然后讀數(shù)。 現(xiàn)在很多都是使用全站儀，全站儀的使用（以拓普康全站儀為例進(jìn)行介紹）介紹: （1）測(cè)量前的準(zhǔn)備工作 1）電池的安裝（注意：測(cè)量前電池需充足電） 把電池盒底部的導(dǎo)塊插入裝電池的導(dǎo)孔。 按電池盒的頂部直至聽到“咔嚓”響聲。 向下按解鎖鈕，取出電池。 2）儀器的安置。 在實(shí)驗(yàn)場(chǎng)地上選擇一點(diǎn)，作為測(cè)站，另外兩點(diǎn)作為觀測(cè)點(diǎn)。 將全站儀安置于點(diǎn)，對(duì)中、整平。 在

3、兩點(diǎn)分別安置棱鏡。 3）豎直度盤和水平度盤指標(biāo)的設(shè)置。 豎直度盤指標(biāo)設(shè)置。 松開豎直度盤制動(dòng)鈕，將望遠(yuǎn)鏡縱轉(zhuǎn)一周（望遠(yuǎn)鏡處于盤左，當(dāng)物鏡穿過水平面時(shí)），豎直度盤指標(biāo)即已設(shè)置。隨即聽見一聲鳴響，并顯示出豎直角。 水平度盤指標(biāo)設(shè)置。 松開水平制動(dòng)螺旋，旋轉(zhuǎn)照準(zhǔn)部360，水平度盤指標(biāo)即自動(dòng)設(shè)置。隨即一聲鳴響，同時(shí)顯示水平角。至此，豎直度盤和水平度盤指標(biāo)已設(shè)置完畢。注意：每當(dāng)打開儀器電源時(shí)，必須重新設(shè)置和的指標(biāo)。 4）調(diào)焦與照準(zhǔn)目標(biāo)。 操作步驟與一般經(jīng)緯儀相同，注意消除視差。 （2）角度測(cè)量 1）首先從顯示屏上確定是否處于角度測(cè)量模式，如果不是，則按操作轉(zhuǎn)換為距離模式。 2）盤左瞄準(zhǔn)左目標(biāo)A，按置零鍵

4、，使水平度盤讀數(shù)顯示為0°0000，順時(shí)針旋轉(zhuǎn)照準(zhǔn)部，瞄準(zhǔn)右目標(biāo)B，讀取顯示讀數(shù)。 3）同樣方法可以進(jìn)行盤右觀測(cè)。 4）如果測(cè)豎直角，可在讀取水平度盤的同時(shí)讀取豎盤的顯示讀數(shù)。 （3）距離測(cè)量 1）首先從顯示屏上確定是否處于距離測(cè)量模式，如果不是，則按操作鍵轉(zhuǎn)換為坐標(biāo)模式。 2）照準(zhǔn)棱鏡中心，這時(shí)顯示屏上能顯示箭頭前進(jìn)的動(dòng)畫，前進(jìn)結(jié)束則完成坐標(biāo)測(cè)量，得出距離，HD為水平距離，VD為傾斜距離。 （4）坐標(biāo)測(cè)量 1）首先從顯示屏上確定是否處于坐標(biāo)測(cè)量模式，如果不是，則按操作鍵轉(zhuǎn)換為坐標(biāo)模式。 2）輸入本站點(diǎn)O點(diǎn)及后視點(diǎn)坐標(biāo)，以及儀器高、棱鏡高。 3）瞄準(zhǔn)棱鏡中心，這時(shí)顯示屏上能顯示箭頭前

5、進(jìn)的動(dòng)畫，前進(jìn)結(jié)束則完成坐標(biāo)測(cè)量，得出點(diǎn)的坐標(biāo)。 四、注意事項(xiàng) 1）運(yùn)輸儀器時(shí)，應(yīng)采用原裝的包裝箱運(yùn)輸、搬動(dòng)。 2）近距離將儀器和腳架一起搬動(dòng)時(shí)，應(yīng)保持儀器豎直向上。 3）拔出插頭之前應(yīng)先關(guān)機(jī)。在測(cè)量過程中，若拔出插頭，則可能丟失數(shù)據(jù)。 4）換電池前必須關(guān)機(jī)。 5）儀器只能存放在干燥的室內(nèi)。充電時(shí)，周圍溫度應(yīng)在1030之間。 6）全站儀是精密貴重的測(cè)量?jī)x器，要防日曬、防雨淋、防碰撞震動(dòng)。嚴(yán)禁儀器直接照準(zhǔn)太陽。 水準(zhǔn)儀的使用方法及注意事項(xiàng)水準(zhǔn)測(cè)量工作原理及水準(zhǔn)儀示意圖：水準(zhǔn)測(cè)量的原理是利用水準(zhǔn)儀提供的一條水平視線，測(cè)出兩地面點(diǎn)之間的高差，然后根據(jù)已知點(diǎn)的高程和高差，推算出另一個(gè)點(diǎn)的高程。2.1.

6、1高差法     如圖2.1所示，已知地面上A點(diǎn)的高程為HA，欲測(cè)定B點(diǎn)的高程HB，需要先測(cè)出A、B兩點(diǎn)間的高差hAB，為 此在A、B之間安置一臺(tái)水準(zhǔn)儀，再在A、B兩點(diǎn)上各豎立一根水準(zhǔn)尺。根據(jù)儀器的水平視線，分別讀取A、B尺上的讀數(shù)a和b，則B點(diǎn)對(duì)于A點(diǎn)的高差為： hABab (2.1)     如果水準(zhǔn)測(cè)量是由A到B進(jìn)行的，如圖2.1中的箭頭所示，則A點(diǎn)尺上的讀數(shù)稱為后視讀數(shù)，記為a；B點(diǎn)為待定高程點(diǎn)，B點(diǎn)尺上的讀數(shù)稱為前視讀數(shù)，記為b；兩點(diǎn)間的高差等于后視讀數(shù)減去前視讀數(shù)，即hABab。若a大于b，則高差為正，

7、B點(diǎn)高于A點(diǎn)；反之高差為負(fù)，則B點(diǎn)低于A點(diǎn)。因?yàn)樗疁?zhǔn)儀提供的水平視線可認(rèn)為與大地水準(zhǔn)面平行，由圖2.1可知 圖2.1HBHAhAB=HA（ab） (2.2) 由式（2.2）根據(jù)高差推算待定點(diǎn)高程的方法叫做高差法。     例1：圖2.1中已知A點(diǎn)高程HA=452.623m，后視讀數(shù)a=1.571m，前視讀數(shù) b=0.685m，求B點(diǎn)高程。 解：B點(diǎn)對(duì)于A點(diǎn)高差：hAB=1.5710.685=0.886m B點(diǎn)高程為： HB452.6230.886453.509m    例2：圖2.2中，已知A點(diǎn)樁頂標(biāo)高為±

8、;0.00，后視A點(diǎn)讀數(shù)a1.217m，前視B點(diǎn)讀數(shù)b2.426m，求B點(diǎn)標(biāo) 高。    解：B點(diǎn)對(duì)于A點(diǎn)高差：    hABab1.2172.4261.209m    B點(diǎn)高程為：    HB=HAhAB0（1.209）1.209m  2.1.2、視線高法    如圖2.1所示，B點(diǎn)高程也可以通過儀器視線高程Hi，求得。 視  線  高: HiH

9、Aa (2.3) 圖2.2待定點(diǎn)高程: HBHib (2.4) = HA（ab）由式（2.4）通過視線高推算待定點(diǎn)高程的方法稱為視線高法。     例3：圖2.3中已知A點(diǎn)高程HA=423.518m，要測(cè)出相鄰1、2、3點(diǎn)的高程。先測(cè)得A點(diǎn)后視讀數(shù)a=1.563m， 接著在各待定點(diǎn)上立尺，分別測(cè)得讀數(shù)b1=0.953m，b2=1.152，b3=1.328m。    解：先計(jì)算出視線高程    Hi=HA+a=423.5181.563425.081m  &#

10、160; 各待定點(diǎn)高程分別為：    H1Hib1425.0810.953424.128m    H2Hib2425.0811.152423.929m    H3Hib3425.0811.328423.753m     高差法和視線高法的測(cè)量原理是相同的，區(qū)別在于計(jì)算高程時(shí)次序上的不同。在安置一次儀器需求出幾個(gè)點(diǎn)的高程時(shí)，視線高法比高差法方便，因而視線高法在建筑施工中被廣泛采用。  圖2.3 水準(zhǔn)儀的使用方

11、法及注意事項(xiàng)      水準(zhǔn)儀廣泛用于建筑行業(yè)，是測(cè)量水平高低的儀器，具有精度高、使用方便、快速、可靠等優(yōu)點(diǎn)，使用在引測(cè)、大面積場(chǎng)地測(cè)量、樓面水平線標(biāo)志、沉降觀測(cè)等?，F(xiàn)介紹水準(zhǔn)儀的使用方法。一、水準(zhǔn)儀器組合：1.望遠(yuǎn)鏡 2.調(diào)整手輪 3.圓水準(zhǔn)器 4.微調(diào)手輪5.水平制動(dòng)手輪 6.管水準(zhǔn)器 7.水平微調(diào)手輪 8.腳架二、操作要點(diǎn)：在未知兩點(diǎn)間，擺開三腳架，從儀器箱取出水準(zhǔn)儀安放在三腳架上，利用三個(gè)機(jī)座螺絲調(diào)平，使圓氣泡居中，跟著調(diào)平管水準(zhǔn)器。水平制動(dòng)手輪是調(diào)平的，在水平鏡內(nèi)通過三角棱鏡反射，水平重合，就是平水。將望遠(yuǎn)鏡對(duì)準(zhǔn)未知點(diǎn)（1）

12、上的塔尺，再次調(diào)平管水平器重合，讀出塔尺的讀數(shù)（后視），把望遠(yuǎn)鏡旋轉(zhuǎn)到未知點(diǎn)（2）的塔尺，調(diào)整管水平器，讀出塔尺的讀數(shù)（前視），記到記錄本上。計(jì)算公式：兩點(diǎn)高差=后視前視。三、校正方法：將儀器擺在兩固定點(diǎn)中間，標(biāo)出兩點(diǎn)的水平線，稱為a、b線，移動(dòng)儀器到固定點(diǎn)一端，標(biāo)出兩點(diǎn)的水平線，稱為a、b 。計(jì)算如果abab 時(shí)，將望遠(yuǎn)鏡橫絲對(duì)準(zhǔn)偏差一半的數(shù)值。用校針將水準(zhǔn)儀的上下螺釘調(diào)整，使管水平泡吻合為止。重復(fù)以上做法，直到相等為止。四、保養(yǎng)與維修1水準(zhǔn)儀是精密的光學(xué)儀器，正確合理使用和保管對(duì)儀器精度和壽命有很大的作用；2避免陽光直曬，不許可證隨便拆卸儀器；3每個(gè)微調(diào)都應(yīng)輕輕轉(zhuǎn)動(dòng)，不要用力過大。鏡片、光

13、學(xué)片不準(zhǔn)用手觸片；4儀器有故障，由熟悉儀器結(jié)構(gòu)者或修理部修理；5每次使用完后，應(yīng)對(duì)儀器擦干凈，保持干燥電子水準(zhǔn)儀的基本原理 電子水準(zhǔn)儀又稱數(shù)字水準(zhǔn)儀，它是在自動(dòng)安平水準(zhǔn)儀的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的。它采用條碼標(biāo)尺，各廠家標(biāo)尺編碼的條碼圖案不相同，不能互換使用。目前照準(zhǔn)標(biāo)尺和調(diào)焦仍需目視進(jìn)行。人工完成照準(zhǔn)和調(diào)焦之后，標(biāo)尺條碼一方面被成象在望遠(yuǎn)鏡分化板上，供目視觀測(cè)，另一方面通過望遠(yuǎn)鏡的分光鏡，標(biāo)尺條碼又被成象在光電傳感器（又稱探測(cè)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(zhǔn)標(biāo)尺，電子水準(zhǔn)儀又可以象普通自動(dòng)安平水準(zhǔn)儀一樣使用。不過這時(shí)的測(cè)量精度低于電子測(cè)量的精度。特別是精密電子水準(zhǔn)儀，由

14、于沒有光學(xué)測(cè)微器，當(dāng)成普通自動(dòng)安平水準(zhǔn)儀使用時(shí)，其精度更低。當(dāng)前電子水準(zhǔn)儀采用了原理上相差較大的三種自動(dòng)電子讀數(shù)方法：1）相關(guān)法（徠卡NA3002/3003）2) 幾何法（蔡司DiNi10/20）3) 相位法（拓普康DL101C/102C）1.3 相位法原理;拓普康電子水準(zhǔn)儀DL101C/102C采用相位法。標(biāo)尺的條碼象經(jīng)望遠(yuǎn)鏡、調(diào)焦鏡、補(bǔ)償器的光學(xué)零件和分光鏡后，分成兩路，一路成象在CCD線陣上，用于進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換，另一路成象在分劃板上，供目視觀測(cè)。DL101標(biāo)尺上部份條碼的圖案，其中有三種不同的碼條。R表示參考碼，其中有三條2mm寬的黑色碼條，每?jī)蓷l黑色碼條之間是一條1mm寬的黃色碼條。以中

15、間的黑碼條的中心線為準(zhǔn)，每隔30mm就有一組R碼條重復(fù)出現(xiàn)。在每組R碼條左邊10mm處有一道黑色的B碼條。在每組參考碼R的右邊10mm處為一道黑色的A碼條。讀者不難發(fā)現(xiàn)，每組R碼條兩邊的A和B碼條的寬窄不相同，實(shí)際上A和B碼條的寬度是在0到10mm之間變化，這兩種碼包含了水準(zhǔn)測(cè)量時(shí)的高度信息。儀器設(shè)計(jì)時(shí)有意安排了它們的寬度按正弦規(guī)律變化。其中A碼條的周期為600mm，B碼條的周期為570mm。當(dāng)然，R碼條組兩邊的黃碼條寬度也是按正弦規(guī)律變化的，這樣在標(biāo)尺長(zhǎng)度方向上就形成了亮暗強(qiáng)度按正弦規(guī)律周期變化的亮度波。條碼的下面畫出了波形?？v坐標(biāo)表示黑條碼的寬度，橫坐標(biāo)市標(biāo)尺的長(zhǎng)度。實(shí)線為A碼的亮度波，虛

16、線為B碼的亮度波。由于A和B兩條碼變化的周期不同，也可以說A和B亮度波的波長(zhǎng)不同，在標(biāo)尺長(zhǎng)度方向上的每一位置上兩亮度波的相位差也不同。這種相位差就好象傳統(tǒng)水準(zhǔn)標(biāo)尺上的分劃，它可由標(biāo)出標(biāo)尺的長(zhǎng)度。只要3能測(cè)出標(biāo)尺底部某處的相位差，也就可由知道該處到標(biāo)尺底部的高度，因?yàn)橄辔徊羁梢宰鞯胶蜆?biāo)尺長(zhǎng)度一一對(duì)應(yīng)，即具有單值性。這就是適當(dāng)選則兩亮度波的波長(zhǎng)，在DL101中A碼的周期為600mm，B碼的周期為570mm，它們的最小公倍數(shù)為11400mm，因此在3m長(zhǎng)的標(biāo)尺上不會(huì)有相同的相位差。為了確保標(biāo)尺底端面，或說相位差分劃的端點(diǎn)相位差具有唯一性，A和B碼的相位在此錯(cuò)過了/2。DL102C的標(biāo)尺與DL101C

17、的略有區(qū)別，DL102C的標(biāo)尺為白底黑條碼，A碼的波長(zhǎng)為330mm，最小公倍數(shù)為3300mm。A和B碼在波長(zhǎng)底部錯(cuò)開的相位差為。DL101C的標(biāo)尺與DL102C的標(biāo)尺可由互換使用。當(dāng)望遠(yuǎn)鏡照準(zhǔn)標(biāo)尺后，標(biāo)尺上某一段的條碼就成象在線陣CCD上，黃條碼使CCD產(chǎn)生光電流，隨條碼寬窄的改變，光電流強(qiáng)度也變化。將它進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換(A/D)后，得到不同的灰度值。視距在0.6m時(shí)標(biāo)尺上某小段成象到CCDA上經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換后，得到的不同灰度值(縱坐標(biāo))，橫坐標(biāo)是CCD上象素的序號(hào)，當(dāng)灰度值逐一輸出時(shí)，橫軸就代表時(shí)間了。橫坐標(biāo)標(biāo)記的數(shù)字判斷，儀器采用了512個(gè)象素的線陣CCD。視距和視線高的信息的測(cè)量信號(hào)。如何從上

18、述測(cè)量信號(hào)中求出A和B兩亮度波的相位差呢？下文用測(cè)量人員容易理解的方式來說明。設(shè)想縱坐標(biāo)的灰度值就是表示亮度大小的十進(jìn)位數(shù)字，而且橫坐標(biāo)尺寸已放大到和標(biāo)尺尺寸一致。我們用一波長(zhǎng)為600mm的正弦曲線中的離散灰度值曲線擬合，就可由得到A波的最大振幅和初相位。再用波長(zhǎng)為570mm的正弦曲線，就可由得到B波的最大振幅和初相位。我們對(duì)最大振幅不太感興趣，因?yàn)殡S著標(biāo)尺上的照度不同，最大振幅在不同次數(shù)的測(cè)量中也不同，對(duì)我們求視線高無關(guān)緊要。我們求出的A和B兩亮度波的初相位之差就是高度數(shù)據(jù)。不過這是與CCD上第一個(gè)象素對(duì)應(yīng)的位置到標(biāo)尺底端面的高度。我們不難把它換算成CCD中點(diǎn)象素上的相位差，這就好象是中絲讀

19、數(shù)。像上述那樣人工處理測(cè)量信號(hào)是很麻煩的，而且很費(fèi)時(shí)間。在DL系列中則采用快速傅里葉變換(FFT)計(jì)算方法將測(cè)量信號(hào)在信號(hào)分析器中分解成三個(gè)頻率分量。由A和B兩信號(hào)的相位求相位差，即得到視線高讀數(shù)。這只是初讀數(shù)。因?yàn)橐暰嗖煌瑫r(shí)，標(biāo)尺上的波長(zhǎng)與測(cè)量信號(hào)波長(zhǎng)的比例不同。雖然在同一視距上A和B的波長(zhǎng)相同，可由求出相位差，或說視線高，但是可以想象其精度并不高。R碼是為了提高讀數(shù)精度和求視距二安排的。設(shè)兩組R碼的間距為P(=30mm)，它在CCD行陣上成象所占的象素個(gè)數(shù)為Z,象素寬為D(=25m)，則P在CCD行陣上的成象長(zhǎng)度為:L=Z*b (15)Z可由一信號(hào)分析中得出，b是CCD光敏窗口的寬度，因此

20、l和P都為已知數(shù)據(jù)。根據(jù)幾何光學(xué)成象原理，可以象傳統(tǒng)儀器用視距絲測(cè)量距離的視距測(cè)量原理一樣求出視距：D=P/l*f (16) 式中f是望遠(yuǎn)鏡物鏡的焦距。同時(shí)還可以求出物象比A=P/l (17)于是將測(cè)量信號(hào)放大到與標(biāo)尺上的一樣時(shí)，再進(jìn)行相位測(cè)量，就可以精確得出相位差，即視線高。電子水準(zhǔn)儀的三種測(cè)量原理各有奧妙，三類儀器都經(jīng)受了各種檢驗(yàn)和實(shí)際測(cè)量的考驗(yàn)，能勝任精密水準(zhǔn)測(cè)量作業(yè)。拓普康公司在原理上能獨(dú)樹一幟，說明該公司具有雄厚的技術(shù)實(shí)力，市的值得信賴的公司。 1.4 電子水準(zhǔn)儀的特點(diǎn)1.4.1電子水準(zhǔn)儀的共同特點(diǎn)電子水準(zhǔn)儀是以自動(dòng)安平水準(zhǔn)儀為基礎(chǔ)，在望遠(yuǎn)鏡光路中增加了分光鏡和探測(cè)器(CCD),并采

21、用條碼標(biāo)尺和圖象處理電子系統(tǒng)二構(gòu)成的光機(jī)電測(cè)一體化的高科技產(chǎn)品。采用普通標(biāo)尺時(shí)，又可象一般自動(dòng)安平水準(zhǔn)儀一樣使用。 它與傳統(tǒng)儀器相比有以下共同特點(diǎn)：1) 讀數(shù)客觀。不存在誤差、誤記問題，沒有人為讀數(shù)誤差。2) 精度高。 視線高和視距讀數(shù)都是采用大量條碼分劃圖象經(jīng)處理后取平均得出來的，因此削弱了標(biāo)尺分劃誤差的影響。多數(shù)儀器都有進(jìn)行多次讀數(shù)取平均的功能，可以削弱外界條件影響。不熟練的作業(yè)人員業(yè)也能進(jìn)行高精度測(cè)量。3) 速度快。由于省去了報(bào)數(shù)、聽記、現(xiàn)場(chǎng)計(jì)算的時(shí)間以及人為出錯(cuò)的重測(cè)數(shù)量，測(cè)量時(shí)間與傳統(tǒng)儀器相比可以節(jié)省1/3左右。4) 效率高。只需調(diào)焦和按鍵就可以自動(dòng)讀數(shù)，減輕了勞動(dòng)強(qiáng)度。視距還能自動(dòng)記錄，檢核，處理并能輸入電子計(jì)算機(jī)進(jìn)行后處理，可實(shí)線內(nèi)外業(yè)一體化。1.4.2拓普康DL©系列的具體特點(diǎn)拓普康DL系列作為電子水準(zhǔn)儀家族中的一員。以高性能、低價(jià)格深受廣大用戶的歡迎。DL系列造型美觀、內(nèi)置功能強(qiáng)、菜單功能豐富、操作界面友好，有各種信息提示，大大方便