數(shù)字測(cè)圖-水準(zhǔn)測(cè)量與水準(zhǔn)儀

第4章水準(zhǔn)測(cè)量與水準(zhǔn)儀LevelingandLevel

水準(zhǔn)測(cè)量原理水準(zhǔn)測(cè)量?jī)x器水準(zhǔn)測(cè)量方法水準(zhǔn)測(cè)量誤差4.1

水準(zhǔn)測(cè)量原理一、高程測(cè)量方法

幾何水準(zhǔn)測(cè)量（direct/spiritleveling）三角高程測(cè)量（trigonometricleveling）

GPS高程測(cè)量

……若A點(diǎn)的高程已知，則B的高程為：A、B兩點(diǎn)間的高差為則B點(diǎn)的高程為：

大地水準(zhǔn)面HAHBhABab前進(jìn)方向后視尺前視尺AB水平視線Hi二、水準(zhǔn)測(cè)量原理2.2水準(zhǔn)儀和水準(zhǔn)尺一、水準(zhǔn)儀的基本結(jié)構(gòu)

1.水準(zhǔn)儀的功能與分類(lèi)水準(zhǔn)儀的功能

最基本功能是提供一條水平視線，進(jìn)而獲取兩點(diǎn)間的高差；根據(jù)已知點(diǎn)與待定點(diǎn)之間的高差，將待定點(diǎn)放樣到地面上。另外還可以測(cè)距和確定一條直線。水準(zhǔn)儀的分類(lèi)按精度分為：精密水準(zhǔn)儀和普通水準(zhǔn)儀（工程水準(zhǔn)儀）按結(jié)構(gòu)分為：微傾式準(zhǔn)儀、自動(dòng)安平水準(zhǔn)儀、激光水準(zhǔn)儀按原理分為：光學(xué)水準(zhǔn)儀和電子水準(zhǔn)儀

水準(zhǔn)儀的精度劃分

目前，我國(guó)按“每千米往返測(cè)高差中數(shù)的偶然中誤差”將水準(zhǔn)儀分為四個(gè)等級(jí)，分別為DS05、DS1、DS3和DS10。DS05和DS1為精密水準(zhǔn)儀，DS3和DS10為普通水準(zhǔn)儀。

D—

大地測(cè)量

S—

水準(zhǔn)儀

05、1、3、10—

儀器的精度水準(zhǔn)儀系列型號(hào)DS05DS1DS3DS10

每千米往返測(cè)高差中數(shù)偶然中誤差≤0.5mm≤1mm≤3mm≤10mm主要用途國(guó)家一等水準(zhǔn)測(cè)量及地震監(jiān)測(cè)國(guó)家二等水準(zhǔn)測(cè)量及其他精密水準(zhǔn)測(cè)量國(guó)家三、四等水準(zhǔn)測(cè)量及一般工程水準(zhǔn)測(cè)量一般工程水準(zhǔn)測(cè)量2.微傾水準(zhǔn)儀的基本結(jié)構(gòu)

微傾水準(zhǔn)儀（titlelevel）的主要部件有望遠(yuǎn)鏡、水準(zhǔn)器和基座（tribrach）。目鏡水準(zhǔn)管物鏡調(diào)焦螺旋物鏡水準(zhǔn)管氣泡觀察窗目鏡調(diào)焦水平制動(dòng)螺旋水平微動(dòng)螺旋微傾螺旋腳螺旋物鏡二、測(cè)量望遠(yuǎn)鏡（telescope）的結(jié)構(gòu)

測(cè)量?jī)x器上的望遠(yuǎn)鏡用于瞄準(zhǔn)遠(yuǎn)處目標(biāo)和讀數(shù)。由物鏡、目鏡、調(diào)焦透鏡、十字絲分劃板、物鏡調(diào)焦螺旋和目鏡調(diào)焦螺旋組成。視準(zhǔn)軸：物鏡光心與十字絲中心的連線，如圖中CC1望遠(yuǎn)鏡的放大倍率：從望遠(yuǎn)鏡內(nèi)所看到的物體像的視角β與直接觀察物體的視角α之比。視差（parallax）：眼睛在目鏡后作上下或左右微微移動(dòng)時(shí)，物像與十字絲發(fā)生相對(duì)移動(dòng)的現(xiàn)象。視差嚴(yán)重影響照準(zhǔn)的精確性，因此必須加以消除。三、水準(zhǔn)器（bubble）水準(zhǔn)器的功能與類(lèi)別水準(zhǔn)器的功能

（1）使儀器的豎軸處于鉛垂位置；（2）使望遠(yuǎn)鏡的視準(zhǔn)軸位于水平位置；（3）使豎直度盤(pán)指標(biāo)處于零位。水準(zhǔn)器的分類(lèi)

圓水準(zhǔn)器（circularbubble

）管水準(zhǔn)器（bubbletube

）2.

圓水準(zhǔn)器

圓水準(zhǔn)器是將一圓柱形的玻璃盒裝嵌在金屬框內(nèi)，如圖所示。盒內(nèi)裝有酒精或乙醚，玻璃盒頂面內(nèi)壁被磨成圓球面，中央刻有一個(gè)小圓圈，其圓心是圓水準(zhǔn)器的零點(diǎn)，通過(guò)零點(diǎn)的球面法線，稱為圓水準(zhǔn)軸。

當(dāng)氣泡居中時(shí)，圓水準(zhǔn)軸處于鉛垂位置。由于其靈敏度較低，只用于粗略整平儀器。

3.

水準(zhǔn)管

水準(zhǔn)管是一個(gè)內(nèi)裝酒精或乙醚并留有氣泡的密封玻璃管，其縱向內(nèi)壁被磨成一定半徑的圓弧面，外表面刻有2mm間隔的分劃線，2mm所對(duì)的圓心角τ稱為水準(zhǔn)管分劃值，通過(guò)分劃線的對(duì)稱中心做水準(zhǔn)管圓弧的縱切線，稱為水準(zhǔn)管軸。

四、水準(zhǔn)尺和尺墊水準(zhǔn)尺：三、四等水準(zhǔn)測(cè)量或普通水準(zhǔn)測(cè)量所使用的水準(zhǔn)尺是用干燥木料或玻璃纖維合成材料制成，一般長(zhǎng)約3～4米，按其構(gòu)造不同可分為折尺、塔尺、直尺等數(shù)種。折尺可以對(duì)折，塔尺可以縮短，這兩種尺運(yùn)輸方便，但用舊后的接頭處容易損壞，影響尺長(zhǎng)的精度，所以三、四等水準(zhǔn)測(cè)量規(guī)定只能用直尺。尺面每隔一厘米涂有黑白或紅白相間的分格，每分米有數(shù)字注記。為倒像望遠(yuǎn)鏡觀測(cè)方便起見(jiàn)，注字常倒寫(xiě)。尺子底面釘以鐵片，以防磨損。水準(zhǔn)尺一般式樣如右圖所示。

三、四等水準(zhǔn)測(cè)量采用的尺長(zhǎng)為3m，以厘米為分劃單位的區(qū)格式木質(zhì)雙面水準(zhǔn)尺。雙面水準(zhǔn)尺的一面分劃黑白相間稱為黑面尺（也叫主尺）。另一面分劃紅白相間稱為紅面尺（也叫輔助尺）。黑面分劃的起始數(shù)字為“零”，而紅面底部起始數(shù)字不是“零”，一般為4687mm或4787mm。為使水準(zhǔn)尺能更精確的處于豎直位置，可在水準(zhǔn)尺側(cè)面裝一圓水準(zhǔn)器。尺墊（尺臺(tái)）作為轉(zhuǎn)點(diǎn)用，系用生鐵鑄成，一般為三角形，中央有一突起的圓頂，以便放置水準(zhǔn)尺，下有三尖腳可以插入土中。在土質(zhì)松軟地區(qū)，可用尺樁。尺樁長(zhǎng)約30cm，粗約2～3cm，使用時(shí)打入土中，比尺墊穩(wěn)固。五、水準(zhǔn)儀的使用

安置水準(zhǔn)儀、粗平、瞄準(zhǔn)、精平和讀數(shù)。1.安置水準(zhǔn)儀

在測(cè)站打開(kāi)三腳架，高度適中，架頭大致水平，穩(wěn)固地架設(shè)在地面上；將水準(zhǔn)儀安放在三腳架頭上并旋緊中心螺旋。2.粗平

首先用雙手分別以相對(duì)方向同時(shí)等量轉(zhuǎn)動(dòng)兩個(gè)腳螺旋1、2，使圓氣泡移到1、2腳螺旋連線方向的中間，如圖（a）所示；然后再轉(zhuǎn)動(dòng)第三個(gè)腳螺旋，使圓氣泡居中，如圖

(b)所示。3.瞄準(zhǔn)

對(duì)光：調(diào)節(jié)目鏡調(diào)焦螺旋使十字絲清晰；

粗瞄：用望遠(yuǎn)鏡上的瞄準(zhǔn)器粗略照準(zhǔn)水準(zhǔn)尺，并立即用制動(dòng)螺旋將儀器制動(dòng)；

精瞄：調(diào)節(jié)物鏡調(diào)焦螺旋，看清水準(zhǔn)尺，利用水平微調(diào)螺旋使十字豎絲瞄準(zhǔn)水準(zhǔn)尺的中央，并檢查是否有視差。目鏡水準(zhǔn)管物鏡調(diào)焦螺旋物鏡水準(zhǔn)管氣泡觀察窗目鏡調(diào)焦水平制動(dòng)螺旋水平微動(dòng)螺旋微傾螺旋腳螺旋物鏡4.精平與讀數(shù)從望遠(yuǎn)鏡的一側(cè)觀察管水準(zhǔn)氣泡偏離零點(diǎn)的方向，旋轉(zhuǎn)微傾螺旋，使氣泡大致居中，這時(shí)再?gòu)哪跨R左邊的附合氣泡觀察窗中察看兩個(gè)氣泡影像是否吻合，如不吻合，再漫漫旋轉(zhuǎn)微傾螺旋直至完全吻合為止。儀器精平的同時(shí)，應(yīng)立即用十字絲的橫絲在水準(zhǔn)標(biāo)尺上讀數(shù)。六、自動(dòng)安平水準(zhǔn)儀

自動(dòng)安平水準(zhǔn)儀上沒(méi)有水準(zhǔn)管和微傾螺旋，但圓水準(zhǔn)器的氣泡居中，在十字絲交點(diǎn)上讀得的便是視線水平時(shí)應(yīng)該得到的讀數(shù)。其自動(dòng)安原理如下圖：

補(bǔ)償器一般采用吊掛光學(xué)零件，借助重力的作用達(dá)到視線自動(dòng)補(bǔ)償?shù)哪康?。下面以DSZ3水準(zhǔn)儀的補(bǔ)償器為例加以說(shuō)明。它有兩個(gè)直角棱鏡和一個(gè)屋脊棱鏡構(gòu)成。兩個(gè)直角棱鏡B用交叉的金屬片C吊掛著，以零件A固定在望遠(yuǎn)鏡上，當(dāng)望遠(yuǎn)鏡有微小的傾斜時(shí)，直角棱鏡在重物（活塞P）的重力作用下，將與望遠(yuǎn)鏡作相對(duì)的偏轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，偏轉(zhuǎn)方向剛好與望遠(yuǎn)鏡的傾斜方向相反。

七、數(shù)字水準(zhǔn)儀

數(shù)字水準(zhǔn)儀在望遠(yuǎn)鏡中安置了一個(gè)由光敏二極管構(gòu)成的線陣探測(cè)器，儀器采用數(shù)字圖像識(shí)別處理系統(tǒng)，并配用條碼水準(zhǔn)尺。水準(zhǔn)尺的分劃用條紋編碼代替厘米間隔的米制長(zhǎng)度分劃。線陣探測(cè)器將水準(zhǔn)尺上的條碼圖像用電信號(hào)傳送給信息處理機(jī)。信息經(jīng)處理后即可求得水平視線的水準(zhǔn)尺讀數(shù)和視距值。其特點(diǎn)：具有測(cè)量速度快、讀數(shù)客觀、能減輕作業(yè)勞動(dòng)強(qiáng)度、精度高、測(cè)量數(shù)據(jù)便于輸入計(jì)算機(jī)和容易實(shí)現(xiàn)水準(zhǔn)測(cè)量?jī)?nèi)外業(yè)一體化的特點(diǎn)1.數(shù)字水準(zhǔn)儀的一般結(jié)構(gòu)光學(xué)系統(tǒng)、機(jī)械系統(tǒng)和電子信息處理系統(tǒng)調(diào)焦發(fā)送器：測(cè)定調(diào)焦透鏡的位置，進(jìn)而計(jì)算概略視距。補(bǔ)償器監(jiān)視：監(jiān)視補(bǔ)償器工作是否正常。分光鏡：將進(jìn)入望遠(yuǎn)鏡的光分成可見(jiàn)光（供觀測(cè)員觀測(cè)水準(zhǔn)尺）和紅外光（線陣探測(cè)器的光源）。線陣探測(cè)器：將條碼圖像信號(hào)轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)（標(biāo)尺與視距讀數(shù)。）2.數(shù)字水準(zhǔn)儀基本原理相關(guān)法（如：Leica公司NA2002、NA3003）幾何法（如：蔡司的DiNi10、DiNi20）相位法（如：拓普康DL-101C、DL-102C）相關(guān)法基本原理：

線陣探測(cè)器獲得的水準(zhǔn)尺上的條碼圖像信號(hào)（即測(cè)量信號(hào)），通過(guò)與儀器內(nèi)預(yù)先設(shè)置的“已知代碼”(參考信息)按信號(hào)相關(guān)方法進(jìn)行比對(duì)，使測(cè)量信號(hào)移動(dòng)以達(dá)到兩信號(hào)最佳符合，從而獲得標(biāo)尺讀數(shù)和視距讀數(shù)。3.條碼水準(zhǔn)尺條碼設(shè)計(jì)隨電子讀數(shù)方法不同而不同，目前，采用的條紋編碼方式有二進(jìn)制碼條碼、幾何位置測(cè)量條碼、相位差法條碼。

WildNi2002水準(zhǔn)儀配用的條碼標(biāo)尺是用膨脹系數(shù)小于10×10-6m/m·℃的玻璃纖維合成材料制成，重量輕，堅(jiān)固耐用。該尺一面采用偽隨機(jī)條形碼（屬于二進(jìn)制碼），供電子水準(zhǔn)測(cè)量用；另一面為區(qū)格式分劃，供普通水準(zhǔn)測(cè)量使用。尺子由三節(jié)1.35m長(zhǎng)的短尺插接使用，三節(jié)全長(zhǎng)4.05m。使用時(shí)儀器至標(biāo)尺的最短可測(cè)量距離為1.8m，最遠(yuǎn)為100m。并要注意標(biāo)尺不被障礙物（如樹(shù)枝等）遮擋，因?yàn)闃?biāo)尺影像的亮度對(duì)儀器探測(cè)會(huì)有較大影響，可能會(huì)不顯示讀數(shù)。4.3水準(zhǔn)測(cè)量外業(yè)施測(cè)一、概述水準(zhǔn)測(cè)量的基本方法2.水準(zhǔn)點(diǎn)及轉(zhuǎn)點(diǎn)水準(zhǔn)點(diǎn)：標(biāo)志和保存水準(zhǔn)測(cè)量成果的固定地面點(diǎn)，可以是永久性的（用水準(zhǔn)標(biāo)石在實(shí)地進(jìn)行標(biāo)定），也可以是臨時(shí)性的（用木樁或其它標(biāo)志在實(shí)地標(biāo)志）。轉(zhuǎn)點(diǎn)：在兩水準(zhǔn)點(diǎn)之間設(shè)置前、后視水準(zhǔn)尺，用于傳遞高程的過(guò)渡點(diǎn)。3.水準(zhǔn)路線和水準(zhǔn)網(wǎng)的布設(shè)測(cè)段：兩相鄰水準(zhǔn)點(diǎn)間的觀測(cè)路線單一水準(zhǔn)路線：連接于高級(jí)水準(zhǔn)點(diǎn)之上、由若干個(gè)測(cè)段首尾相連構(gòu)成的單一路線。單一水準(zhǔn)路線的形式：附合水準(zhǔn)路線、閉合水準(zhǔn)路線、支水準(zhǔn)路線。水準(zhǔn)網(wǎng)：由若干個(gè)單一水準(zhǔn)路線相互連接構(gòu)成的網(wǎng)狀圖形。二、普通水準(zhǔn)測(cè)量將水準(zhǔn)尺立于已知高程的水準(zhǔn)點(diǎn)上作為后視，水準(zhǔn)儀置于施測(cè)路線附近合適位置，在施測(cè)路線的前進(jìn)方向上放置尺墊，在尺墊上豎立水準(zhǔn)尺作為前視。立尺點(diǎn)的選擇應(yīng)盡量保持儀器至前、后水準(zhǔn)尺的距離大致相等。粗平水準(zhǔn)儀后瞄準(zhǔn)后視標(biāo)尺，用微傾螺旋將水準(zhǔn)管氣泡居中，用中絲讀后視讀數(shù)至毫米。掉轉(zhuǎn)望遠(yuǎn)鏡瞄準(zhǔn)前視標(biāo)尺，再次將水準(zhǔn)管氣泡居中，用中絲讀前視讀數(shù)至毫米。將讀數(shù)記錄在手薄中，并立即計(jì)算高差。此為第一測(cè)站的全部工作。第一測(cè)站結(jié)束后，記錄員通知后視標(biāo)尺員向前轉(zhuǎn)移，選定第二站的前視點(diǎn)，并將儀器隨之遷至第二測(cè)站。前視尺的尺墊保持不動(dòng)，而作為第二測(cè)站的后視尺。然后依第一測(cè)站相同的工作程序進(jìn)行第二測(cè)站的工作。如此依次沿水準(zhǔn)路線方向施測(cè)直至全部路線觀測(cè)完為止。進(jìn)行連續(xù)水準(zhǔn)測(cè)量時(shí)，若其中任何一個(gè)后視讀數(shù)或前視讀數(shù)有錯(cuò)誤，都要影響高差的正確性。因此，在每一測(cè)站的水準(zhǔn)測(cè)量中，為了能及時(shí)發(fā)現(xiàn)觀測(cè)中的錯(cuò)誤，通常采用雙面尺法或兩次儀器高法進(jìn)行觀測(cè)，以檢查高差測(cè)定中可能發(fā)生的錯(cuò)誤。雙面尺法

在每一測(cè)站上將水準(zhǔn)儀安置在兩立尺點(diǎn)之間，高度不變。分別讀取后視、前視水準(zhǔn)尺的黑、紅面讀數(shù)各一次，測(cè)得兩次高差。（應(yīng)相等）兩次儀器高法

每一測(cè)站上用兩次不同儀器高度測(cè)得兩次高差，以相互進(jìn)行比較。按理，兩次測(cè)得的高差應(yīng)相等，據(jù)此檢查觀測(cè)中是否存在錯(cuò)誤。測(cè)站點(diǎn)號(hào)水準(zhǔn)尺讀數(shù)高差h高程H備注后視前視1A034746.215轉(zhuǎn)點(diǎn)11631-12842轉(zhuǎn)點(diǎn)10306轉(zhuǎn)點(diǎn)22624-23183轉(zhuǎn)點(diǎn)20833轉(zhuǎn)點(diǎn)31516-06834轉(zhuǎn)點(diǎn)31528轉(zhuǎn)點(diǎn)40501+10275轉(zhuǎn)點(diǎn)42368B0694+167444.631日期＿＿＿＿

儀器＿＿＿＿＿觀測(cè)者＿＿＿＿＿天氣＿＿＿＿自＿＿至＿＿＿記錄者＿＿＿＿＿

三、國(guó)家三、四等水準(zhǔn)測(cè)量基本要求

S3級(jí)及其以上等級(jí)，并配以區(qū)格式木質(zhì)水準(zhǔn)尺，在作業(yè)期間應(yīng)對(duì)水準(zhǔn)儀和水準(zhǔn)尺按規(guī)定的項(xiàng)目進(jìn)行檢驗(yàn)與校正。國(guó)家三、四等水準(zhǔn)測(cè)量技術(shù)要求見(jiàn)下表：

等級(jí)儀器類(lèi)型標(biāo)準(zhǔn)視線長(zhǎng)度（m）后、前視距差（m）后、前視距差累計(jì)（m）黑紅面讀數(shù)差（mm）黑紅面所測(cè)高差之差（mm）檢測(cè)間歇點(diǎn)高差之差（mm）三等S3653.06.02.03.03.0四等S3805.010.03.05.05.02.

觀測(cè)方法三等水準(zhǔn)測(cè)量采用中絲讀數(shù)法進(jìn)行往返觀測(cè)，每測(cè)站的觀測(cè)順序?yàn)椋汉蟆啊啊螅矗海?）照準(zhǔn)后視尺黑面，按視距絲及中絲讀數(shù)；（2）照準(zhǔn)前視尺黑面，按視距絲及中絲讀數(shù)；（3）照準(zhǔn)前視尺紅面，按中絲讀數(shù)；（4）照準(zhǔn)后視尺紅面，按中絲讀數(shù)。四等水準(zhǔn)測(cè)量采用中絲讀數(shù)法。對(duì)于附合水準(zhǔn)路線、閉合水準(zhǔn)路線，可只進(jìn)行單程觀測(cè)；對(duì)于支水準(zhǔn)路線，必須進(jìn)行往返觀測(cè)或單程雙轉(zhuǎn)點(diǎn)觀測(cè)。每測(cè)站的觀測(cè)順序?yàn)椋汉蟆蟆啊啊?.國(guó)家三、四等水準(zhǔn)測(cè)量的記錄及計(jì)算三、四水準(zhǔn)測(cè)量的記錄三、四水準(zhǔn)測(cè)量的計(jì)算與檢核測(cè)站上的計(jì)算與檢核一測(cè)段的計(jì)算與檢核成果超限處理凡超限成果，均應(yīng)重測(cè)；測(cè)站觀測(cè)超限時(shí)，若在本站發(fā)現(xiàn)后，應(yīng)立即重測(cè)，若遷站后發(fā)現(xiàn)，則應(yīng)從水準(zhǔn)點(diǎn)或間歇點(diǎn)重新觀測(cè)；測(cè)段往返測(cè)不符值超限時(shí)，應(yīng)選可靠程度較小的往測(cè)或返測(cè)進(jìn)行整段重測(cè)，并與原測(cè)成果比較，若不超限，則取其中數(shù)。4.4

水準(zhǔn)測(cè)量的誤差分析水準(zhǔn)測(cè)量誤差包括儀器誤差、觀測(cè)誤差和外界環(huán)境的影響。一、儀器誤差視準(zhǔn)軸與水準(zhǔn)管軸不平行的誤差SAaxi當(dāng)前后視距相等時(shí)，i角誤差對(duì)觀測(cè)高差沒(méi)有影響。由此，在可采取將水準(zhǔn)儀安置在前、后水準(zhǔn)尺中點(diǎn)處的辦法消除該誤差對(duì)觀測(cè)高差的影響。2.水準(zhǔn)尺誤差

水準(zhǔn)尺刻劃不準(zhǔn)確、尺長(zhǎng)變化、彎曲和水準(zhǔn)尺的零點(diǎn)差等會(huì)影響水準(zhǔn)測(cè)量的精度。因此水準(zhǔn)尺須進(jìn)行檢驗(yàn)后才能使用；對(duì)于零點(diǎn)差，可在一測(cè)段中設(shè)置偶數(shù)站予以消除。二、觀測(cè)誤差1.精平誤差

精平的程度反映了視準(zhǔn)軸的水平程度。對(duì)于分劃值為20″/mm的水準(zhǔn)器，視線長(zhǎng)度為100m時(shí)，若水準(zhǔn)管氣泡偏離中心0.5格，則引起的讀數(shù)誤差可達(dá)5mm。（嚴(yán)格精平，快速、果斷讀數(shù)）2.調(diào)焦誤差

望遠(yuǎn)鏡調(diào)焦必然導(dǎo)致視準(zhǔn)軸發(fā)生變化，而引起讀數(shù)誤差。在一測(cè)站的觀測(cè)中不允許兩次調(diào)焦。由于前、后視距大致相等，因此，是可以做到的。3.估讀誤差毫米讀數(shù)的準(zhǔn)確度與厘米分劃像的寬度、十字絲的粗細(xì)有關(guān)。而厘米分劃像的寬度與望遠(yuǎn)鏡的放大倍率和視線的長(zhǎng)度有關(guān)。因此規(guī)范中規(guī)定了遠(yuǎn)鏡的放大倍率和視線的長(zhǎng)度。4.視差應(yīng)徹底消除視差5.水準(zhǔn)尺傾斜誤差水準(zhǔn)尺未豎直的影響總是使讀數(shù)偏大。

a—照準(zhǔn)標(biāo)尺的高度；γ—標(biāo)尺的傾角

在水準(zhǔn)尺上安置水準(zhǔn)器；用“搖尺法”讀數(shù)。三、外界環(huán)境的影響1.地球曲率與大氣折光的影響水準(zhǔn)面水平視線折射后視線fpABSASB2.儀器和尺墊升沉的影響

在土質(zhì)松軟地段作業(yè)時(shí)，儀器和尺墊在重力作用下會(huì)下沉，還可能因土壤和雜草的彈性而使儀器和尺墊升高，在春季、解凍地段特別突出。在松軟地段和解凍地段作業(yè)時(shí)，采取特殊措施避免其升沉；在一般地段，采取適當(dāng)?shù)挠^測(cè)程序來(lái)限制其影響，如后（a1）→前（b1）→前（b2）→后（a2）。3.溫度和風(fēng)力的影響溫度變化使木質(zhì)水準(zhǔn)尺伸縮、水準(zhǔn)管的靈敏度降低以及大氣折光的變化等。觀測(cè)時(shí)給儀器撐傘遮陽(yáng)，避免太陽(yáng)直射，規(guī)定視線最低高度。氣溫的變化還會(huì)使密度不同的空氣發(fā)生湍動(dòng)，導(dǎo)致視線發(fā)生跳動(dòng)，特別是在日出后與日落前半小時(shí)，和太陽(yáng)中天前后較為明顯，故應(yīng)避免在這些時(shí)段進(jìn)行水準(zhǔn)測(cè)量。

風(fēng)力大于四級(jí)時(shí)，會(huì)使水準(zhǔn)尺和儀器的整置難以穩(wěn)定，因此要避免在風(fēng)力大于四級(jí)時(shí)進(jìn)行水準(zhǔn)測(cè)量。4.5水準(zhǔn)儀的檢驗(yàn)與校正一、水準(zhǔn)儀應(yīng)滿足的條件1.主要條件：LL∥CC；不因調(diào)焦而變動(dòng)視準(zhǔn)軸位置。2.次要條件：L′L′∥VV；十字絲的橫絲應(yīng)水平。二、水準(zhǔn)儀的檢驗(yàn)與校正1.L′L′∥VV

的檢驗(yàn)與校正檢驗(yàn)原理VVL′L′L′L′VV鉛垂線δδδ檢驗(yàn)方法

先用腳螺旋將圓水準(zhǔn)器氣泡居中，然后將儀器旋轉(zhuǎn)180°，若氣泡偏離了中央，則表明條件沒(méi)有滿足，應(yīng)予以校正。校正方法校正可用圓水準(zhǔn)器下面的校正螺釘進(jìn)行。操作時(shí)，可微微松開(kāi)固緊螺旋，調(diào)整三個(gè)校正螺釘使氣泡向居中位置移動(dòng)偏離長(zhǎng)度的一半，用腳螺旋改正另一半，使氣泡回到中央。如此反復(fù)，直至條件得到滿足。2.十字絲橫絲應(yīng)與儀器旋轉(zhuǎn)軸垂直檢驗(yàn)方法首先安置好儀器，用十字絲橫絲瞄準(zhǔn)一個(gè)明顯的點(diǎn)狀目標(biāo)，并固定制動(dòng)螺旋，轉(zhuǎn)動(dòng)水平微動(dòng)螺旋。若目標(biāo)點(diǎn)沿橫絲移動(dòng)，則橫絲垂直于豎軸。否則，則需要校正。校正方法：用固定十字絲的校正螺釘進(jìn)行。P視準(zhǔn)軸與水準(zhǔn)管軸平行的檢驗(yàn)與校正

視準(zhǔn)軸水準(zhǔn)管軸（1）i角誤差檢驗(yàn)檢驗(yàn)原理當(dāng)使時(shí)，有

，于是上式簡(jiǎn)化為：當(dāng)使時(shí)，上式簡(jiǎn)化為：檢驗(yàn)方法（方法一）規(guī)范規(guī)定：三、四等水準(zhǔn)測(cè)量的儀器i角不得大于20″，否則應(yīng)進(jìn)行校正。

校正方法

校正在第二站進(jìn)行，首先根據(jù)i角計(jì)算出其在A點(diǎn)標(biāo)尺讀數(shù)的影響，計(jì)算公式為：再根據(jù)計(jì)算出在A點(diǎn)標(biāo)尺的正確讀數(shù)。用微傾螺旋使橫絲切準(zhǔn)正確讀數(shù)，這時(shí)氣泡將不居中，調(diào)節(jié)上、下校正螺釘使氣泡居中。檢驗(yàn)校正應(yīng)反復(fù)進(jìn)行，直至符合要求為止。C2（2）交叉誤差檢驗(yàn)交叉誤差對(duì)觀測(cè)高差的影響設(shè)交叉誤差為ω，水準(zhǔn)管軸AC繞視準(zhǔn)軸AB的旋轉(zhuǎn)角為α，iω為ω轉(zhuǎn)換的i角。則iω為：αωiωαPVRABCC1E取α=4′，若使iω≤1″，則

由此公式可以看出：該誤差對(duì)水準(zhǔn)測(cè)量的影響并不能在前、后視距相等時(shí)予以消除，反而會(huì)增大。它與前、后視距離之和成正比。規(guī)范規(guī)定：在連續(xù)各站上安置水準(zhǔn)儀的三腳架時(shí)，應(yīng)使其中兩腳與水準(zhǔn)線路方向平行，而第三腳輪換置于路線方向的左側(cè)和右側(cè)。

交叉誤差的檢驗(yàn)原理（1）ω=0，i=0視準(zhǔn)軸與水準(zhǔn)管軸平行LLCC儀器左傾儀器右傾

當(dāng)水準(zhǔn)管軸水平時(shí)，視準(zhǔn)軸也水平。若水準(zhǔn)管軸自水平位置左右繞視準(zhǔn)軸旋轉(zhuǎn)時(shí)，水準(zhǔn)管軸將始終水平，符合氣泡始終符合。（2）ω=0，i≠0視準(zhǔn)軸與水準(zhǔn)管軸位于同一豎直面內(nèi)且有交角i

LLCC儀器左傾儀器右傾

在水準(zhǔn)管軸水平的情況下，視準(zhǔn)管軸將傾斜一個(gè)i角。當(dāng)水準(zhǔn)管軸繞視準(zhǔn)軸左右旋轉(zhuǎn)時(shí)，水準(zhǔn)管軸將發(fā)生傾斜，但其傾斜方向相同，且若左右旋轉(zhuǎn)幅度相同，其傾斜大小也相同。氣泡同向等量離開(kāi)。（3）ω≠

0，i=

0視準(zhǔn)軸與水準(zhǔn)管軸位于同一水平面內(nèi)且有交角ω

LLCC儀器左傾儀器右傾

在水準(zhǔn)管軸水平的情況下，視準(zhǔn)管也將水平。當(dāng)水準(zhǔn)管軸繞視準(zhǔn)軸左右旋轉(zhuǎn)時(shí)，水準(zhǔn)管軸將發(fā)生傾斜，并且，左旋時(shí)，向上傾斜的一端；右旋時(shí)，將向下傾斜。但只要旋轉(zhuǎn)幅度相同，其傾斜大小也相同。于是，符合氣泡異向離開(kāi)，但距離相等量。（4）ω≠

0，i≠

0視準(zhǔn)軸與水準(zhǔn)管軸在水平面和豎直面上投影均為相交直線LLCC儀器左傾儀器右傾儀器左傾儀器右傾

在水準(zhǔn)管軸水平時(shí)，視準(zhǔn)管將處于傾斜狀態(tài)。當(dāng)水準(zhǔn)管軸繞視準(zhǔn)軸左右旋轉(zhuǎn)而未越過(guò)最高點(diǎn)或最低點(diǎn)時(shí)，水準(zhǔn)管軸將異向傾斜，符合水準(zhǔn)氣泡異向離開(kāi)；當(dāng)水準(zhǔn)管軸繞視準(zhǔn)軸左右旋轉(zhuǎn)且已越過(guò)最高點(diǎn)或最低點(diǎn)時(shí)，水準(zhǔn)管軸將同向傾斜，但傾斜量不同。符合氣泡同向離開(kāi)，但距離不等。當(dāng)視準(zhǔn)軸保持不動(dòng)而儀器左右傾斜，即水準(zhǔn)管軸繞視準(zhǔn)軸旋轉(zhuǎn)時(shí)，如果符合氣泡兩端保持符合，或同向離開(kāi)且距離相等時(shí)，表示無(wú)交叉誤差；若氣泡兩端異向離開(kāi)，或同向離開(kāi)但距離不等時(shí)，表示有交叉誤差。

交叉誤差的檢驗(yàn)（1）將水準(zhǔn)儀安置在距離標(biāo)尺50m處，并使其中一個(gè)腳螺旋位于望遠(yuǎn)鏡至標(biāo)尺的視準(zhǔn)面內(nèi)；（2）將儀器整平，并使符合氣泡精密符合，用中絲標(biāo)尺上讀數(shù)，并在整個(gè)檢驗(yàn)過(guò)程中保持讀數(shù)不變（即保持視準(zhǔn)軸方向不變）；123（3）將照準(zhǔn)方向一側(cè)的腳螺旋1升高兩周，為使中絲讀數(shù)不變，應(yīng)將另一側(cè)的腳螺旋2等量降低，觀察氣泡兩端的情況。然后反向轉(zhuǎn)動(dòng)兩側(cè)的腳螺旋，也在中絲讀數(shù)保持不變的情況下，使氣泡恢復(fù)符合位置；（4）同法，使儀器向另一側(cè)傾斜，在保持中絲讀數(shù)不變的情況下，觀察符合氣泡兩端的符合情況。在上述儀器向兩側(cè)傾斜的情況下，若符合氣泡兩端保持符合，或同向離開(kāi)且距離相等，則表示無(wú)交叉誤差；若氣泡兩端異向離開(kāi)超過(guò)2mm，或同向離開(kāi)且距離不等差超過(guò)2mm，則表示有交叉誤差。交叉誤差校正調(diào)節(jié)水準(zhǔn)器左右螺釘，是水準(zhǔn)器左右移動(dòng)，使氣泡符合。習(xí)題一、思考題1.簡(jiǎn)述水準(zhǔn)測(cè)量的原理。2.如何進(jìn)行水準(zhǔn)測(cè)量（水準(zhǔn)測(cè)量的方法）？3.地球曲率和大氣折光對(duì)水準(zhǔn)測(cè)量有何影響？4.如何抵消或消弱球氣差？5.水準(zhǔn)儀有哪些主要部分構(gòu)成？各起什么作用？6.測(cè)量望遠(yuǎn)鏡有哪些主要部分構(gòu)成？各有什么作用？7.何為視差？如何消除視差？8.水準(zhǔn)管和圓水準(zhǔn)器的作用有何不同？9.何為水準(zhǔn)管軸？何為圓水準(zhǔn)軸？何為視準(zhǔn)軸？10.何為水準(zhǔn)管的分劃值？水準(zhǔn)管的分劃值與其