任務(wù)3-1：水準儀操作及使用課件

測繪工程系《高速鐵路施工測量》

項目3：高程測量

任務(wù)3-1：水準儀的操作及使用一、水準測量的原理

利用儀器提供的水平視線，在兩根直立的尺子上獲取讀數(shù)，來求得該兩立尺點間的高差，然后推算高程。hAB=a-bHB=

HA+hAB

hAB有正負之分，hAB為正,說明B點比A點高，反之說明B點比A點低。AB平均海水面b水平視線HAHB=?hABa后視點前視點后尺前尺后視讀數(shù)前視讀數(shù)測量前進方向二、水準測量的儀器及與工具（一）水準儀按精度分：S05、S1、S3、S10共4級。

按構(gòu)造分：微傾式水準儀、自動安平水準儀、激光水準儀和數(shù)字水準儀。（二）水準尺與尺墊

水準測量時還需配套的工具有水準尺和尺墊。組成：望遠鏡、水準器、基座。望遠鏡水準器基座三、DS3微傾式水準儀的構(gòu)造及使用（一）、DS3微傾式水準儀的構(gòu)造1-物鏡;2-物鏡對光螺旋;3-水平微動螺旋;4-水平制動螺旋;5-微傾螺旋;6-腳螺旋;7-符合氣泡觀察鏡;8-水準管;9-圓水準器;10-圓水準器校正螺絲；11-目鏡調(diào)焦螺旋;12-準星；13-缺口；14-軸座(1)作用：提供視線，讀出水準尺上的讀數(shù)。(2)構(gòu)造：由物鏡、目鏡、對光透鏡和十字絲分劃板組成。根據(jù)觀察到的物體成像情況，望遠鏡分為正像望遠鏡和倒像望遠鏡。1．望遠鏡(3)視準軸（即視線）：十字絲交點與物鏡光心的連線。它是水準儀的主要軸線之一。1－物鏡；2－目鏡；3－對光透鏡；4－十字絲分化板；5－物鏡對光螺旋；6－目鏡調(diào)焦螺旋●十字絲分劃板：在直徑為約10mm的光學(xué)玻璃圓片上刻出三根橫絲和一根垂直于橫絲的豎絲；

豎絲是為了瞄準目標，

中絲（單絲或楔形絲）讀取讀數(shù)。

視距絲：上、下短絲，用于測距。1．望遠鏡十字絲分劃板結(jié)構(gòu)(4)望遠鏡的成像原理觀看視頻１－物鏡；２－對光透鏡；３－目鏡；４－十字絲平面2．水準器（管水準器和圓水準器）

(1)圓水準器l

圓水準器：一個封閉的圓形玻璃容器，頂面內(nèi)壁是球面，球面中央有一圓圈。l

水準器零點:圓圈圓心。

l

圓水準器軸:通過零點的球面法線

。l

當圓水準器氣泡居中時，圓水準器軸豎直，儀器豎軸豎直。l

圓水準器的分劃值:氣泡中心偏離零點2mm的弧長所對圓心角的大小。DS3水準儀圓水準器分劃值一般為8～10/2mm。由于它的精度較低，故只用于儀器的粗略整平。反映豎軸是否豎直，用于粗平。水準器圖片（2）管水準器（水準管）：反映視線是否水平，用于精平。l

水準管的零點：管面上刻有間隔為2mm的分劃線，分劃線的對稱中心O稱～。l

水準管軸LLl

氣泡居中水準管分劃值的大小反映了儀器置平精度的高低。水準管縱向弧線半徑R

越大，τ值越小，則水準管靈敏度越高。

DS3型水準管分劃值一般為20″/2mm。定義：水準管2mm的弧長所對圓心角τ，即氣泡每移動一格時，水準管軸所傾斜的角值。當氣泡居中時，兩端氣泡的影像就能符合成吻合的拋物線，它用于微傾式水準儀。

如果兩端影像錯開，則表示氣泡不居中，這時可旋轉(zhuǎn)微傾螺旋使氣泡影像符合，使氣泡居中。

注：左邊氣泡影像的移動方向與微傾螺旋的轉(zhuǎn)動方向一致。圖2-12(3)符合水準器符合水準器成像原理3．基座l

用于置平儀器，它支撐儀器的上部使其在水平方向上轉(zhuǎn)動，并通過連接螺旋與三腳架連接。l

基座主要由軸座、腳螺旋、三角壓板和底板構(gòu)成。

調(diào)節(jié)三個腳螺旋可使圓水準器的氣泡居中，使儀器粗略整平。微傾式水準儀的構(gòu)造錄像

1.測站安置

(1)安置儀器

(2)粗略整平（粗平）

2.瞄準水準尺目鏡對光，使十字絲清晰物鏡對光，使目標清晰，并消除視差

3.精平與讀數(shù)

精平

讀數(shù)（二）DS3微傾式水準儀的使用

水準儀的使用用設(shè)置在望遠鏡內(nèi)的自動補償器代替水準管而能自動獲得水平視線的水準儀。觀測時，用圓水準器使儀器粗略整平后，即可直接讀取水平視線讀數(shù)。具有觀測速度快、精度高等優(yōu)點，被廣泛應(yīng)用在各種等級的水準測量中。補償器有一定的補償范圍，應(yīng)特別注意圓水準器的氣泡居中拓展知識：自動安平水準儀自動安平水準儀的原理1）在光路中裝置—個“補償器”．使光線偏轉(zhuǎn)而通過十字絲交點

適當?shù)剡x擇補償器的位置，可使水平光線正好通過十字絲的交點。電子水準儀是在儀器望遠鏡光路中增加了分光鏡和光電探測器(CCD陣列)等部件，采用條形碼分劃水準尺(codinglevelstaff)和圖像處理電子系統(tǒng)構(gòu)成光、機、電及信息存儲與處理的一體化水準測量系統(tǒng)。四、電子水準儀四、電子水準儀（一）電子水準儀的構(gòu)造及條形碼組成：望遠鏡（包括目鏡、物鏡、物鏡對光螺旋等）；整平裝置（包括圓水準器、腳螺旋等）；顯示窗；操作鍵盤（包括數(shù)字鍵和各種功能鍵）；串行接口；提手等輔助裝置。DINI面板開關(guān)測量鍵大小字母、數(shù)字切換鍵測量程序數(shù)字和字母鍵盤方向鍵取消確定數(shù)字英文顯示天寶程序菜單刪除☆用圓水準器進行粗平☆左手大拇指的運動方向和氣泡運動的方向一致。兩手相對轉(zhuǎn)動通過水準器零點與1、2兩腳螺旋連線的垂線上粗平的另一種操作法第1步：先旋轉(zhuǎn)腳螺旋①，使氣泡a向刻劃圓圈移動，實際移到b處第2步：再用兩手轉(zhuǎn)腳螺旋②、③，使氣泡居中。反復(fù)操作使氣泡完全居中。☆視差現(xiàn)象☆a'十字絲分劃板

aa"a視差產(chǎn)生的原理視差：物像平面與十字絲分劃板不重合，產(chǎn)生影像錯動的現(xiàn)象。觀看視頻☆消除視差的步驟：2341、調(diào)目鏡螺旋使十字絲清晰；2、反復(fù)調(diào)對光螺旋使目標的像與十字絲平面重合，眼睛上下觀察兩者沒有錯動現(xiàn)象為止。精確調(diào)平視線（精平）微傾螺旋1213111.251m0.717m用中橫絲讀數(shù)水準尺的讀數(shù)？自動安平水準儀水準儀的種類微傾式水準儀電子水準儀水準尺用優(yōu)質(zhì)木材或合金制成，要求尺長穩(wěn)定，刻劃準確。（一）

雙面尺和塔尺1.雙面尺多用于三、四等及以下精度的水準測量。2.塔尺一般尺長為5m，尺的底部為零點，尺面繪有1cm或5mm黑白相間的分格，米和分米處注有數(shù)字。精密水準尺(invarlevelingstaff)是在木質(zhì)尺身的凹槽內(nèi)，引張一根因瓦合金鋼帶，其中零點端固定在尺身上，另一端用彈簧以一定的拉力將其引張在尺身上。長度分劃在因瓦合金鋼帶上，數(shù)字注記在木質(zhì)尺身上，精密水準尺的分劃值有10mm和5mm兩種。(二)精密水準尺(因瓦水準尺)（三)條碼水準尺與數(shù)字水準儀配套的條碼水準尺一般為因瓦帶尺、玻璃鋼或鋁合金制成的單面或雙面尺，形式有直尺和折疊尺兩種，規(guī)格有1m、2m、3m、4m、5m幾種，尺子的分劃一面為二進制偽隨機碼分劃線(配徠卡儀器)或規(guī)則分劃線(配蔡司儀器)，其外形類似于一般商品外包裝上印制的條紋碼，用于數(shù)字水準測量；雙面尺的另一面為長度單位的分劃線，用于普通水準測量。尺墊l

尺墊是