2水準(zhǔn)儀的原理與應(yīng)用.

1、精密測量儀器的原理與應(yīng)用第二講水準(zhǔn)儀的原理與應(yīng)用授課人：王磊郵箱：wll9861372011.9.8主要內(nèi)容水準(zhǔn)測量原理地球曲率與大氣折光光學(xué)水準(zhǔn)儀工作原理電子水準(zhǔn)儀簡介水準(zhǔn)儀的檢驗(yàn)與校止外業(yè)水準(zhǔn)測量內(nèi)業(yè)水準(zhǔn)數(shù)據(jù)處理水準(zhǔn)測量原理水準(zhǔn)測量原理設(shè)水準(zhǔn)測量的前進(jìn)方向是由4點(diǎn)向3點(diǎn)， 則規(guī)定力點(diǎn)為后視點(diǎn)，其水準(zhǔn)尺讀數(shù)為刁,稱為后視朮數(shù)；3點(diǎn)為前視點(diǎn),其水準(zhǔn) 尺讀數(shù)為5稱為前視讀數(shù)。 A,B兩點(diǎn)間的高差計(jì)算公式： hAB=a-b; B點(diǎn)的高程計(jì)算公式：HB=HA+(a-b)=HA+hAB水準(zhǔn)測量原理如果兩點(diǎn)之間的距離較遠(yuǎn)，或高并狡大時，僅安置一次儀器便不 能測即它們的高左，這時礙要加設(shè)若T個臨時的立尺點(diǎn)

2、，作為傳 遞高程的過渡點(diǎn)稱為轉(zhuǎn)上“每安置一次儀器稱為個測鋁。地球曲率和大氣折光的影響為了討論地球曲率對水準(zhǔn)尺上讀數(shù)的影響，現(xiàn) 把水準(zhǔn)而看作圓球而。地球曲率對水準(zhǔn)尺上讀 數(shù)的影響分別川門，"2表示（稱為球差改止）由于人氣折光的影響，實(shí)際視線不是水平直線 ，而是曲線。實(shí)際視線的形狀I(lǐng)分復(fù)雜，但當(dāng) 視線不太心時，可將其當(dāng)做圓弧看待。大氣折 光的影響分別用齊表示（稱為氣差改止）。地球曲率和大氣折光的影響地球曲率和大氣折光的影響地球曲率對一根水準(zhǔn)尺上讀數(shù)的影響 設(shè)通過儀器中心I的水準(zhǔn)面的半徑為R、儀器至水準(zhǔn)尺的弧長為S,儀器至 水準(zhǔn)尺的切線長為兒 地球曲率對水準(zhǔn)尺 上讀數(shù)的影響為。得Ml球曲率

3、和大氣折光的影響大氣折光對一根水準(zhǔn)尺上讀數(shù)的影響設(shè)彎1111視線的1111率為宀令，此處Z;為折 光系數(shù)。由于尺遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于7?,故E小于1, 通常取平均值£=011光學(xué)水準(zhǔn)儀原理tt動戦占視差的產(chǎn)生與消除 觀測者的眼睛作上、下（或左、右） 移動，若發(fā)覺目標(biāo)像與十字絲之間有相 対移動，這種現(xiàn)象稱為“視差”解決方法：先調(diào)目鏡，再調(diào)物鏡水準(zhǔn)器水準(zhǔn)管：單個方向整平，精確整平圓水準(zhǔn)器：所有方向光學(xué)測微原理帶有光學(xué)測微器裝置的水準(zhǔn)儀自動安平水準(zhǔn)儀的原理方法1:在光路中裝置一個“補(bǔ)償器” 使光線偏轉(zhuǎn)而通過I 字絲交點(diǎn)占補(bǔ)償器的原理補(bǔ)償器的具體結(jié)構(gòu)類型有多種，但一般 均采用吊掛光學(xué)零件的方法，借助重力

4、 的作用達(dá)到視線H動補(bǔ)償?shù)哪康?。補(bǔ)償器的阻尼裝置IT Q村磁陽尼器自動安平水準(zhǔn)儀的原理方法2：移動十字絲的“補(bǔ)償”裝置視準(zhǔn)軸始終是鉛唾位視， 兩個反光鏡構(gòu)成45度角， 視準(zhǔn)軸經(jīng)兩次反射后射出 圣遠(yuǎn)鏡的光線必是水半光 線I大1此十字絲交點(diǎn)上始 終得到水平視線的瀆數(shù)。精密光學(xué)水準(zhǔn)儀可僅蘇州一光DSZ2水準(zhǔn)尺和尺墊區(qū)恪式木質(zhì)以面水準(zhǔn)尺因乩水準(zhǔn)尺尺單與尺桃水準(zhǔn)儀的使用操作步驟: 1安置儀器 2.粗平 3.瞄準(zhǔn)水淮尺(> 4精平 5讀數(shù)電子水準(zhǔn)儀特點(diǎn)：速度快、精度高、讀數(shù)客觀、使用方便、能減輕作業(yè)勞動強(qiáng)度、可自動記錄、存儲測量數(shù)據(jù)、易丁實(shí)現(xiàn)水準(zhǔn)測量內(nèi)外業(yè)一體化電子水準(zhǔn)儀H前電子水準(zhǔn)儀采用的i動電了

5、讀數(shù)方法有以下三種：相關(guān)法，如Leica公司NA2002, NA3003的電 子水準(zhǔn)儀；幾何法，如蔡司廠的DiNilO, DiNi20：相位法，如拓普康公司的DL-1O1C, DL-102Co電子水準(zhǔn)儀的結(jié)構(gòu)在望遠(yuǎn)鏡中裝置了一個山光徴二極管構(gòu)成的行陣探測器，儀器采用數(shù)字圖像識別處理系統(tǒng),并配用條碼水那標(biāo)尺電子水準(zhǔn)儀的結(jié)構(gòu) Leica DNA03的各個部件電曲殲丈一1DNA03精密數(shù)字水準(zhǔn)儀。丿H U IINAOI屮妙腹甸« *口/ usomykn禾珥莊匕$乜-J 口 I ：儀 OlOIt 爐焙王 XmFg1 Hit廠“IT*-巧，1訝 M AOH列対0Z”SW t 做 rtu 5Q1

6、 43沁曰：4時 Dr曲茂i O J* a:*e-tT a(JU1S44.M.令少 1“ ra-nic ttuziWMisL Trimble DiNiO3精密水準(zhǔn)儀Topcon精密電子水準(zhǔn)儀水準(zhǔn)儀的誤差分析水準(zhǔn)儀、水準(zhǔn)尺下沉誤差 大氣折光的影響 口照及風(fēng)力引起的誤差水準(zhǔn)尺磨損（標(biāo)尺零點(diǎn)差）水準(zhǔn)尺彎曲誤差的處理方法若水準(zhǔn)儀存測站上隨安置時間的增加而下沉,采用“后一前一前一后”的觀測程序可減少儀器下沉對高差的影響。 視線應(yīng)高出地rfr|0.3m,選擇合適的天,避開不利的環(huán)境減弱大氣折光影響。選擇好的天氣測量，給儀器打傘遮光等 o減弱FI照，風(fēng)力影響偶數(shù)站消除標(biāo)尺零點(diǎn)差。尺長改正消除水準(zhǔn)尺彎曲水準(zhǔn)儀

7、的檢校水準(zhǔn)儀主要軸線:水準(zhǔn)管水準(zhǔn)軸望遠(yuǎn)鏡視準(zhǔn)軸圓水準(zhǔn)器水準(zhǔn)軸儀器旋轉(zhuǎn)軸水準(zhǔn)儀的檢驗(yàn)水準(zhǔn)儀應(yīng)滿足的主要條件有：水準(zhǔn)管的水準(zhǔn)軸應(yīng)與唱遠(yuǎn)鏡的視準(zhǔn)軸平行望遠(yuǎn)鏡的視準(zhǔn)軸不因調(diào)焦而變動位置水準(zhǔn)儀應(yīng)滿足的次耍條件有：圓水準(zhǔn)器的水準(zhǔn)軸應(yīng)與儀器的旋轉(zhuǎn)軸平行 I 字絲的橫絲應(yīng)與儀器的旋轉(zhuǎn)軸垂直圓水準(zhǔn)器水準(zhǔn)軸與儀器旋轉(zhuǎn)軸 平行的檢驗(yàn)先用腳螺旋將圓水準(zhǔn)器氣泡居中，然后 將儀器旋轉(zhuǎn)，若氣泡仍在居中位置，則 表叨此項(xiàng)條件已得到滿足；若氣泡有了 偏移，則表明條件沒有滿足。氣泡偏移弧氏代表了儀器旋轉(zhuǎn)軸和水準(zhǔn) 軸的交角的兩倍。圓水準(zhǔn)器水準(zhǔn)軸與儀器旋轉(zhuǎn)軸 平行的檢驗(yàn)望遠(yuǎn)鏡視準(zhǔn)軸應(yīng)與水準(zhǔn)管水準(zhǔn) 軸平行的檢驗(yàn)望遠(yuǎn)鏡視準(zhǔn)軸與水準(zhǔn)管水準(zhǔn)

8、軸，在豎直曲上的投影是否平行的檢驗(yàn)稱為i 角檢驗(yàn)。衣水平面上的投影是否平行的檢驗(yàn)稱為 交叉誤差檢驗(yàn)。i角檢驗(yàn)原理i角檢驗(yàn)原理 i角檢驗(yàn)方法1：h；B 心 b A b B-a衣地面選定兩個固定點(diǎn)力、”，測出"、 B間的兩次高差方心和方£ o設(shè)儀器存在，角誤差,h AB = hAH A S）Ph AR = h,B（s 人一S ）p._hA« _ hAH（Sa - sj- （» - S檢驗(yàn)原理 i角檢驗(yàn)方法2：i角檢驗(yàn)原理水準(zhǔn)測雖規(guī)范規(guī)定，用于一、二等水準(zhǔn)測量的儀器j角不得大 于 15；用于三、四等水準(zhǔn)測量的儀器j角不得大 于20",否則應(yīng)進(jìn)行校正。

9、交叉誤差的消除水準(zhǔn)測量時儀器旋轉(zhuǎn)軸不嚴(yán)格豎直，兩軸在水平面上的投影不平行可能會導(dǎo)致在水準(zhǔn)測暈中，儀器旋轉(zhuǎn)軸的傾斜方向相對丁 三腳架大體保持在某一固定的位置，三腳架的某兩個腳如果固定在線路的一方，儀器旋轉(zhuǎn)軸 的傾斜方向沒仃變化，乞測站交義誤差在水準(zhǔn) 測量成果中的影響便是系統(tǒng)性的。為了消除這 種系統(tǒng)誤差，水準(zhǔn)測臺規(guī)范規(guī)定：在連續(xù)各站 上安咼水準(zhǔn)儀的三腳架時，應(yīng)使其屮兩腳與水 準(zhǔn)線路方向平行，|何第三腳輪換置于路線方向 的左側(cè)與右側(cè)。土水準(zhǔn)尺分劃的檢驗(yàn)水準(zhǔn)尺每米平均真長的測定 每米長度誤差，不得超過±0.5mm水準(zhǔn)尺每分米分劃誤差的測定 分劃線位置誤差不得超過±（）. 1 mm水

10、準(zhǔn)尺紅黑面零點(diǎn)差的測定 應(yīng)為 4687 或 4787mm 一對水準(zhǔn)尺黑面零點(diǎn)差 設(shè)置偶數(shù)測站外業(yè)觀測要求國家三、四等水準(zhǔn)測量 一測站上水準(zhǔn)儀照準(zhǔn)雙面水準(zhǔn)尺的順序?yàn)?I.照準(zhǔn)后視標(biāo)尺黑面, 2-照準(zhǔn)前視標(biāo)尺黑而,3 照準(zhǔn)前視標(biāo)尺紅面,4 ，照準(zhǔn)品視標(biāo)尺紅面,進(jìn)行視距絲、中絲讀數(shù); 進(jìn)行屮絲、視距絲讀數(shù); 進(jìn)行中絲讀數(shù)； 進(jìn)行中絲讀數(shù)；即“后前前后”（黑、黑、紅、紅）四等水準(zhǔn)測量每站觀測順療;也可為“后后詢前”（黑、紅、黑、紅）儀器 類型標(biāo)準(zhǔn)視線 長度virtm Hi差后曲視距怎累計(jì)擁紅血黒紅面所測高怎z左檢測間嚴(yán)人高差之差:S365m3Om6.0m2. Omm3 Onim3 Omm四等S380m

11、5. Om10. Om3. Omm5. Omm5 Omm普通水準(zhǔn)（三四等）規(guī)范要求電子水準(zhǔn)測量記錄手簿.Q -刀£ 、HIW-2I.-曰甌：'0&r jQ :天3：4ZS JQmH X«5 JQB叱"X仙)a 迄«和氏俺l斥IE 2后尺謠效1-Jttt*“逅me 2n u iIG Rii® 2-<PW* (r>*JRgswSWr KI#1J)t« 21T-n ei31.51l.»W)23w3 omoX wOC.M】OR1)CWT?.A0 ITOJOJ lrroc. w0.0 ITD2?-c ?&l

12、t;PQ2-q u4. IZl.恂H?)10342203. 970. MIR-0 C<117dC 22S3. T39Ue>J :-BO0. 95225 5S2240 030X趣3 5smO.MHS-0。心QQ4 Ui. m3»-0 9U29j iru>0応V. X4 RE-O WJCTe os>卻12 ?5tt. T51彳皿&QQ13 61l.Sl0.66mO.tBOOB-«>3. T41TSQ-O fA7. 810. S46l0 S5462-» 01QQA19 eiX3. frlo e&oi-o eeooe-QaQA

13、I)2. T«L2】51昭*-0丟53. irTED>o ee.C. MP.55QTIP心Mo oepQ6A20 *EMl.iOCH-i>>020 <10 <10. «!0 Ml*0 5WN0 TIO33>0 =4Y. 410. OM0 右3060 u»Q精密(一二等)水準(zhǔn)測量在兩相鄰測站上，應(yīng)按奇、偶數(shù)測站的 觀測順序進(jìn)行觀測： (1)往測：奇數(shù)站為后一前一前一后 偶數(shù)油為前一 后一后一前。 (2)返測：奇數(shù)站為詢后后前；偶數(shù)站為后 前一前一后。在一測段的水準(zhǔn)測量路線上，測站數(shù)應(yīng)為偶數(shù)。每一 測段的水準(zhǔn)路線丿"進(jìn)行往測號返測.II.W分別在上午 和下午觀測。水準(zhǔn)觀測中的注意事項(xiàng)(1) 觀測乙前應(yīng)將儀器逍丁盛天陰影處.使儀益打外界氣溫趨丁 致；觀測時應(yīng)用測傘遮蔽陽光：遷站時應(yīng)罩以儀益罩。(2) 觀測前應(yīng)測出傾斜螺旋的逬半零點(diǎn)并做標(biāo)記；隨著氣溫變化 ,應(yīng)隨時調(diào)整笛平零點(diǎn)的位盤。(3) 除路線拐穹處外.侮測站I:儀器和前后視標(biāo)尺的3個位豈. 應(yīng)盡可