2水准仪的原理与应用.

1、精密测量仪器的原理与应用第二讲水准仪的原理与应用授课人：王磊邮箱：wll9861372011.9.8主要内容水准测量原理地球曲率与大气折光光学水准仪工作原理电子水准仪简介水准仪的检验与校止外业水准测量内业水准数据处理水准测量原理水准测量原理设水准测量的前进方向是由4点向3点， 则规定力点为后视点，其水准尺读数为刁,称为后视朮数；3点为前视点,其水准 尺读数为5称为前视读数。 A,B两点间的高差计算公式： hAB=a-b; B点的高程计算公式：HB=HA+(a-b)=HA+hAB水准测量原理如果两点之间的距离较远，或高并狡大时，仅安置一次仪器便不 能测即它们的高左，这时碍要加设若T个临时的立尺点

2、，作为传 递高程的过渡点称为转上“每安置一次仪器称为个测鋁。地球曲率和大气折光的影响为了讨论地球曲率对水准尺上读数的影响，现 把水准而看作圆球而。地球曲率对水准尺上读 数的影响分别川门，"2表示（称为球差改止）由于人气折光的影响，实际视线不是水平直线 ，而是曲线。实际视线的形状I分复杂，但当 视线不太心时，可将其当做圆弧看待。大气折 光的影响分别用齐表示（称为气差改止）。地球曲率和大气折光的影响地球曲率和大气折光的影响地球曲率对一根水准尺上读数的影响 设通过仪器中心I的水准面的半径为R、仪器至水准尺的弧长为S,仪器至 水准尺的切线长为儿 地球曲率对水准尺 上读数的影响为。得Ml球曲率

3、和大气折光的影响大气折光对一根水准尺上读数的影响设弯1111视线的1111率为宀令，此处Z;为折 光系数。由于尺远远大于7?,故E小于1, 通常取平均值£=011光学水准仪原理tt动戦占视差的产生与消除 观测者的眼睛作上、下（或左、右） 移动，若发觉目标像与十字丝之间有相 対移动，这种现象称为“视差”解决方法：先调目镜，再调物镜水准器水准管：单个方向整平，精确整平圆水准器：所有方向光学测微原理带有光学测微器装置的水准仪自动安平水准仪的原理方法1:在光路中装置一个“补偿器” 使光线偏转而通过I 字丝交点占补偿器的原理补偿器的具体结构类型有多种，但一般 均采用吊挂光学零件的方法，借助重力

4、 的作用达到视线H动补偿的目的。补偿器的阻尼装置IT Q村磁阳尼器自动安平水准仪的原理方法2：移动十字丝的“补偿”装置视准轴始终是铅唾位視， 两个反光镜构成45度角， 视准轴经两次反射后射出 圣远镜的光线必是水半光 线I大1此十字丝交点上始 终得到水平视线的渎数。精密光学水准仪可仅苏州一光DSZ2水准尺和尺垫区恪式木质以面水准尺因乩水准尺尺单与尺桃水准仪的使用操作步骤: 1安置仪器 2.粗平 3.瞄准水淮尺(> 4精平 5读数电子水准仪特点：速度快、精度高、读数客观、使用方便、能减轻作业劳动强度、可自动记录、存储测量数据、易丁实现水准测量内外业一体化电子水准仪H前电子水准仪采用的i动电了

5、读数方法有以下三种：相关法，如Leica公司NA2002, NA3003的电 子水准仪；几何法，如蔡司厂的DiNilO, DiNi20：相位法，如拓普康公司的DL-1O1C, DL-102Co电子水准仪的结构在望远镜中装置了一个山光徴二极管构成的行阵探测器，仪器采用数字图像识别处理系统,并配用条码水那标尺电子水准仪的结构 Leica DNA03的各个部件电曲歼丈一1DNA03精密数字水准仪。丿H U IINAOI屮妙腹甸« *口/ usomykn禾珥庄匕$乜-J 口 I ：仪 OlOIt 炉焙王 XmFg1 Hit厂“IT*-巧，1訝 M AOH列対0Z”SW t 做 rtu 5Q1

6、 43沁曰：4时 Dr曲茂i O J* a:*e-tT a(JU1S44.M.令少 1“ ra-nic ttuziWMisL Trimble DiNiO3精密水准仪Topcon精密电子水准仪水准仪的误差分析水准仪、水准尺下沉误差 大气折光的影响 口照及风力引起的误差水准尺磨损（标尺零点差）水准尺弯曲误差的处理方法若水准仪存测站上随安置时间的增加而下沉,采用“后一前一前一后”的观测程序可减少仪器下沉对高差的影响。 视线应高出地rfr|0.3m,选择合适的天,避开不利的环境减弱大气折光影响。选择好的天气测量，给仪器打伞遮光等 o减弱FI照，风力影响偶数站消除标尺零点差。尺长改正消除水准尺弯曲水准仪

7、的检校水准仪主要轴线:水准管水准轴望远镜视准轴圆水准器水准轴仪器旋转轴水准仪的检验水准仪应满足的主要条件有：水准管的水准轴应与唱远镜的视准轴平行望远镜的视准轴不因调焦而变动位置水准仪应满足的次耍条件有：圆水准器的水准轴应与仪器的旋转轴平行 I 字丝的横丝应与仪器的旋转轴垂直圆水准器水准轴与仪器旋转轴 平行的检验先用脚螺旋将圆水准器气泡居中，然后 将仪器旋转，若气泡仍在居中位置，则 表叨此项条件已得到满足；若气泡有了 偏移，则表明条件没有满足。气泡偏移弧氏代表了仪器旋转轴和水准 轴的交角的两倍。圆水准器水准轴与仪器旋转轴 平行的检验望远镜视准轴应与水准管水准 轴平行的检验望远镜视准轴与水准管水准

8、轴，在竖直曲上的投影是否平行的检验称为i 角检验。衣水平面上的投影是否平行的检验称为 交叉误差检验。i角检验原理i角检验原理 i角检验方法1：h；B 心 b A b B-a衣地面选定两个固定点力、”，测出"、 B间的两次高差方心和方£ o设仪器存在，角误差,h AB = hAH A S）Ph AR = h,B（s 人一S ）p._hA« _ hAH（Sa - sj- （» - S检验原理 i角检验方法2：i角检验原理水准测虽规范规定，用于一、二等水准测量的仪器j角不得大 于 15；用于三、四等水准测量的仪器j角不得大 于20",否则应进行校正。

9、交叉误差的消除水准测量时仪器旋转轴不严格竖直，两轴在水平面上的投影不平行可能会导致在水准测暈中，仪器旋转轴的倾斜方向相对丁 三脚架大体保持在某一固定的位置，三脚架的某两个脚如果固定在线路的一方，仪器旋转轴 的倾斜方向没仃变化，乞测站交义误差在水准 测量成果中的影响便是系统性的。为了消除这 种系统误差，水准测臺规范规定：在连续各站 上安咼水准仪的三脚架时，应使其屮两脚与水 准线路方向平行，|何第三脚轮换置于路线方向 的左侧与右侧。土水准尺分划的检验水准尺每米平均真长的测定 每米长度误差，不得超过±0.5mm水准尺每分米分划误差的测定 分划线位置误差不得超过±（）. 1 mm水

10、准尺红黑面零点差的测定 应为 4687 或 4787mm 一对水准尺黑面零点差 设置偶数测站外业观测要求国家三、四等水准测量 一测站上水准仪照准双面水准尺的顺序为:I.照准后视标尺黑面, 2-照准前视标尺黑而,3 照准前视标尺红面,4 ，照准品视标尺红面,进行视距丝、中丝读数; 进行屮丝、视距丝读数; 进行中丝读数； 进行中丝读数；即“后前前后”（黑、黑、红、红）四等水准测量每站观测顺疗;也可为“后后询前”（黑、红、黑、红）仪器 类型标准视线 长度virtm Hi差后曲视距怎累计擁红血黒红面所测高怎z左检测间嚴人高差之差:S365m3Om6.0m2. Omm3 Onim3 Omm四等S380m

11、5. Om10. Om3. Omm5. Omm5 Omm普通水准（三四等）规范要求电子水准测量记录手簿.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后尺谣效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>却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)水准测量在两相邻测站上，应按奇、偶数测站的 观测顺序进行观测： (1)往测：奇数站为后一前一前一后 偶数油为前一 后一后一前。 (2)返测：奇数站为询后后前；偶数站为后 前一前一后。在一测段的水准测量路线上，测站数应为偶数。每一 测段的水准路线丿"进行往测号返测.II.W分别在上午 和下午观测。水准观测中的注意事项(1) 观测乙前应将仪器逍丁盛天阴影处.使仪益打外界气温趋丁 致；观测时应用测伞遮蔽阳光：迁站时应罩以仪益罩。(2) 观测前应测出倾斜螺旋的逬半零点并做标记；随着气温变化 ,应随时调整笛平零点的位盘。(3) 除路线拐穹处外.侮测站I:仪器和前后视标尺的3个位岂. 应尽可