《建筑工程测量》-第4章

4.1DS3水准仪及使用４.１.１DS3水准仪、水准尺和尺垫水准测量所使用的仪器和工具是水准仪、水准尺和尺垫。１．ＤＳ３水准仪的构造水准仪的系列有很多，我国生产的水准仪按精度分为ＤＳ０５、ＤＳ１、ＤＳ３、ＤＳ１０和ＤＳ２０五个等级。其中“Ｄ”和“Ｓ”分别是“大地测量”和“水准仪”的汉语拼音第一个字母，数字０５、１、３、１０、２０表示仪器精度等级，即每千米往、返测量高差中数的中误差，以ｍｍ计。数字越小，精度越高。ＤＳ０５和ＤＳ１水准仪属于精密水准仪，主要用于国家一、二等水准测量以及建筑物的沉降观测、大型机械安装测量等高精度测量。下一页返回4.1DS3水准仪及使用建筑工程测量中，常采用ＤＳ３微倾式水准仪进行普通水准测量。水准仪的作用是提供一条水平视线，照准水准尺进行读数。水准仪主要由望远镜、水准器和基座三部分构成，如图４-１所示。（１）望远镜。望远镜用来瞄准远处目标，并对水准尺进行读数。望远镜主要由物镜、目镜筒、调焦透镜和十字丝分划板组成，如图４-２所示。物镜和目镜多采用复合透镜组，十字丝分划板上刻有两条互相垂直的长线，竖直的一条称为竖丝，横的一条称为中丝，用来瞄准目标和读取读数。在中丝的上下还对称地刻有两条与中丝平行的短横线，用来进行视距测量，称为视距丝。上一页下一页返回4.1DS3水准仪及使用十字丝分划板是由平板玻璃圆片制成的，平板玻璃圆片装在分划板座上，分划板座固定在望远镜筒上。十字丝交点与物镜光心的连线，称为视准轴或视线。水准测量是在视准轴水平时，用十字丝的中丝截取水准尺上的读数。对光凹透镜可使不同距离的目标成像在十字丝平面上。再通过目镜，便可看清同时放大了的十字丝和目标影像，如图４-３所示。从望远镜内所看到的目标影像的视角与肉眼直接观察该目标的视角之比，称为望远镜的放大率。DS３水准仪的望远镜放大率一般不小于２８倍。（２）水准器。水准器有管水准器和圆水准器两种。管水准器用来指示视准轴是否水平，圆水准器用来指示竖轴是否竖直。上一页下一页返回4.1DS3水准仪及使用圆水准器是一个封闭的玻璃圆盒，盒内装有酒精和乙醚的混合液，并留有圆形气泡。圆盒顶面的内壁是球面，其中有圆分划圈，圆圈的中心为水准器的零点。通过零点的球面法线称为圆水准器轴线，当圆水准器气泡居中时，该轴线处于竖直位置。当气泡不居中，气泡中心偏移零点２ｍｍ时，轴线所倾斜的角值，称为圆水准器的分划值，如图４-４所示。ＤＳ３水准仪的圆水准器分划值一般为８′，由于它的精度较低，只用于仪器的粗略整平。管水准器又称水准管，是一个纵向内壁磨成圆弧形的玻璃管，管内装有酒精和乙醚的混合液，加热融封冷却后留有一个气泡。由于气泡较轻，故恒处于管内最高位置，如图４-５所示。上一页下一页返回4.1DS3水准仪及使用水准管上一般刻有间隔为２ｍｍ的分划线，分划线的中点犗，称为水准管零点。通过零点作水准管圆弧的切线，称为水准管轴。当水准管的气泡中点与水准管零点重合时，称为气泡居中，这时水准管轴处于水平位置。水准管圆弧２ｍｍ所对的圆心角称为水准管分划值，用τ表示，如图４-６所示。安装在ＤＳ３水准仪上的水准管，其分划值不大于２０″/２ｍｍ。微倾式水准仪在水准管的上方安装一组符合棱镜，通过符合棱镜的反射作用，气泡两端的影像反映在望远镜旁的符合气泡观察窗中；若气泡两端的半像吻合时，就表示气泡居中；若气泡的半像错开，则表示气泡不居中，这时应转动微倾螺旋，使气泡的半像吻合，如图４-７所示。这种设置有符合棱镜组的水准器称为符合水准器。上一页下一页返回4.1DS3水准仪及使用（３）基座。基座由轴座、脚螺旋和连接板组成。仪器上部通过竖轴插入座内，由基座承托。脚螺旋用来调节圆水准器，使圆气泡居中。整个仪器通过连接板、连接螺旋与三脚架相连接。水准仪除了望远镜、水准管、基座等三个主要部件外，还安装有制动螺旋和微动螺旋，可使望远镜在水平方向做微小的转动。在DS３微倾式水准仪望远镜的目镜端下面，装有一个微倾螺旋。转动微倾螺旋时，可使望远镜和管水准器一起以物镜端下面的微倾连接片为支点，在竖直面内做微小的俯仰，使符合水准器的气泡精确居中。上一页下一页返回4.1DS3水准仪及使用２．水准尺、尺垫的认识（１）水准尺。水准尺是水准测量时使用的标尺，其质量好坏直接影响水准测量的精度。因此，水准尺需用不易变形且干燥的优质木材制成，要求尺长稳定，分划准确。常用的水准尺有塔尺和双面尺两种，如图４-８所示。塔尺多用于等外水准测量，其长度有２ｍ和５ｍ两种，用两节或三节套接在一起。尺的底部为零点，尺上黑白格相间，每格宽度为１ｃｍ，有的为０．５ｃｍ，每一米和分米处有注记。双面水准尺多用于三、四等水准测量。其长度有２ｍ和３ｍ两种，且两根尺为一对。上一页下一页返回4.1DS3水准仪及使用尺的两面均有刻划，一面为黑白相间，称黑面尺（也称主尺）；另一面为红白相间，称红面尺（也称辅尺），两面的刻划均为１ｃｍ，并在分米处注字。两根尺的黑面均由零开始；而红面，一根尺由４．６８７ｍ开始至６．６８７ｍ或７．６８７ｍ，另一根由４．７８７ｍ开始至６．７８７ｍ或７．７８７ｍ。（２）尺垫。尺垫是在转点处放置水准尺用的，它用生铁铸成，一般为三角形，中央有一凸起的半球体，下方有三个支脚，如图４-９所示。用时将支脚牢固地插入土中，以防下沉，上方凸起的半球形顶点作为竖立水准尺和标志转点之用。上一页下一页返回4.1DS3水准仪及使用４.１.２DS3水准仪的使用水准仪的使用程序包括安置仪器、粗略整平、瞄准水准尺、精确整平和读数。１．安置仪器张开三脚架并使其高度适中，目估使架头大致水平，检查脚架腿使其安置稳固，检查脚架伸缩螺旋是否拧紧；然后打开仪器箱取出水准仪，置于三脚架头上，用连接螺旋将仪器牢固地固定在三脚架头上。２．粗略整平粗略整平即粗平，是借助圆水准器的气泡居中，使仪器竖轴大致铅直，从而使水准轴粗略水平。上一页下一页返回4.1DS3水准仪及使用在整平的过程中，气泡的移动方向与左手大拇指运动的方向一致，如图４-１０所示，气泡未居中而处于a处，先按图上箭头所指的方向用两手相对转动脚螺旋①和②，使气泡移动到b处，再用左手大拇指转动脚螺旋③，使气泡居中。３．瞄准水准尺首先进行目镜调焦对光，即把望远镜对着明亮的背景，转动目镜调焦螺旋，使十字丝清晰。再松开制动螺旋，转动望远镜，用望远镜筒上的准星瞄准水准尺，拧紧制动螺旋；然后从望远镜中观察，转动物镜调焦螺旋使目标清晰，再转动微动螺旋，使竖丝对准水准尺。上一页下一页返回4.1DS3水准仪及使用当眼睛在目镜端上下微微移动时，可能发现十字丝与目标影像有相对运动（这种现象称为视差），如图４-１１所示。产生视差的原因是目标成像的平面和十字丝平面不重合。视差的存在，影响到读数的正确性，必须加以消除。消除的方法是重新仔细地进行物镜对光，直到眼睛上下移动，读数不变为止。此时，从目镜端见到十字丝与目标的像都十分清晰。４．精确整平和读数眼睛通过位于目镜左方的符合气泡观察窗看水准管气泡，右手转动微倾螺旋，使气泡两端的影像吻合，即表示水准仪的视准轴已精确水平。这时立即用十字丝的中丝在尺上读数，如图４-１２所示。上一页下一页返回4.1DS3水准仪及使用水准仪多采用倒像望远镜，因此读数时应从小往大，即从上往下读。直接读出米、分米、厘米，并估读到毫米。精确整平和读数虽是两项不同的操作步骤，但在水准测量的实施过程中，常把两项操作视为一个整体，即一边观察气泡，一边观测读数，当气泡符合后立即读数，读数后还要检查管水准气泡是否完全符合。只有这样才能取得准确的读数。上一页返回４．２水准测量原理及普通水准测量的施测方法确定地面点高程的测量工作，称为高程测量。根据使用仪器和施测方法不同，高程测量可分为水准测量、三角高程测量和ＧＰＳ高程测量等。用水准仪测量高程，称为水准测量，它是高程测量中比较常用且精度较高的方法。４.２.１水准测量原理水准测量原理：利用水准仪提供的水平视线并借助水准尺，测定地面两点间的高差，这样就可由已知点的高程推算出未知点的高程。水准测量有高差法和仪高法两种。１．高差法下一页返回４．２水准测量原理及普通水准测量的施测方法如图４-１３所示，若已知A点的高程HA，欲测定B点的高程HB。在A、B两点上竖立水准尺，并在A、B两点之间安置水准仪。假设水准仪的水平视线在水准尺上的读数：A尺（后视）读数为a，B尺（前视）读数为b，则A、B两点之间的高差hAB为B点的高程HB为这种利用高差计算待测点高程的方法，称为高差法。２．仪高法仪高法是利用仪器视线高程计算未知点高程的方法。上一页下一页返回４．２水准测量原理及普通水准测量的施测方法用仪高法放置一次水准仪，可以测出数个前视点的高程。如图４-１４所示。水平视线的高程称为仪器高程或视线高程，用Hi来表示，则有由图４-１４知即同理，有上一页下一页返回４．２水准测量原理及普通水准测量的施测方法４.２.２水准点及水准路线１．水准点为了统一全国的高程系统，满足各种测量的需要，全国测绘部门在各地埋设并测定了很多高程点，这些点称为水准点（ＢｅｎｃｈＭａｒｋ），简记为BM。水准点有永久性和临时性两种，如图４-１５和图４-１６所示。国家等级水准点一般用石料或钢筋混凝土制成，深埋到地面冻结线以下。在标石的顶面设有用不锈钢或其他不易锈蚀材料制成的半球状标志。有些水准点也可设置在稳定的墙脚上，称为墙上水准点，如图４-１７所示。上一页下一页返回４．２水准测量原理及普通水准测量的施测方法建筑工地上的永久性水准点一般用混凝土或钢筋混凝土制成，临时性的水准点可用地面上凸出的坚硬岩石或用大木桩打入地下，校钉选用半球形铁钉，如图４-１８所示。埋设水准点后，应绘出水准点与附近固定建筑物或其他地物的关系图，在图上还要写明水准点的编号和高程（称为点之记），以便于日后寻找水准点位置，如图４-１９所示。水准点编号前通常加犅犕字样，作为水准点的代号。２．水准路线在一系列水准点间进行水准测量经过的路线，称为水准路线，主要有闭合水准路线、附合水准路线和支水准路线。上一页下一页返回４．２水准测量原理及普通水准测量的施测方法进行水准测量要根据测区的实际情况和作业要求，布设成某种形式的水准路线。（１）闭合水准路线。如图４-２０（ａ）所示，从水准点BMA出发，沿各待定高程点１、２、３进行水准测量，最后又回到出发水准点BMA，这种形成环形的水准路线，称为闭合水准路线。（２）附合水准路线。如图４-２０（ｂ）所示，从水准点BMA出发，沿各待定高程点１、２、３进行水准测量，最后附合到另一个水准点BMA

。这种在两个已知水准点之间布设的路线，称为附合水准路线。（３）支水准路线。上一页下一页返回４．２水准测量原理及普通水准测量的施测方法如图４-２０（ｃ）所示，从水准点BMA出发，沿各待定高程点１、２进行水准测量。这种从一个已知水准点出发，而另一端为未知点的路线（即不自行闭合，也不附合到其他水准点上的路线），称为支水准路线。支水准路线一般不单独使用，仅作为图根加密之用。４.２.３普通水准测量的施测方法当欲测的高程点距水准点较远或高差很大时，就需要连续多次安置仪器以测出两点的高差。１．高差法上一页下一页返回４．２水准测量原理及普通水准测量的施测方法如图４-２１所示，已知A点的高程HBMA＝４３．１５０ｍ，欲测B点高程HB，在犃犅线路上增加１，２，３，…，，将AB高差分成若干个水准测站。其中间点仅起传递高程的作用，称为转点（ＴｕｒｎｉｎｇＰｏｉｎｔ），简写为TP。转点无固定标志，无须算出高程。每安置一次仪器，便可测得一个高差，即上一页下一页返回４．２水准测量原理及普通水准测量的施测方法将各式相加得则B点的高程HB为测量记录与计算见表４-１。２．仪高法仪高法水准测量的施测与高差法基本相同。如图４-２２所示，在相邻两测站之间有了中间点１、２、３、４、５，它们是待测的高程点，而不是转点。上一页下一页返回４．２水准测量原理及普通水准测量的施测方法在测站Ⅰ，除了读出TP1点上的前视读数，还要读出中间点１、２、３的读数；在测站Ⅱ，除了读出TP1点上的后视读数，还要读出中间点４、５的读数。仪高法的计算方法与高差法不同，须先计算仪器视线高程Hi，再推算前视点和中间点高程。记录与计算见表４-２。为了减小高程传递误差，观测时应先观测转点，后观测中间点。上一页返回４．３水准测量的成果计算４.３.１水准测量的成果检核１．计算检核由式（４４）知，A、B两点间的高差hAB等于各测站高差的代数和，也等于后视读数之和减去前视读数之和。此关系可用来作为计算的检核。但计算检核只能检查计算是否正确，不能检核观测和记录时是否产生错误。２．测站检核B点的高程是根据A点的已知高程和转点之间的高差计算出来的。若其中测错任何一个高差，B点高程就会错误。因此，对每一站的高差，都必须采取措施进行检核测量。测站检核有以下两种方法。下一页返回４．３水准测量的成果计算（１）双仪器高法：同一测站用两次不同的仪器高度（两次仪器高度相差１０ｃｍ以上），测得两次高差来进行检核。两次测得的高差互差，对于三等水准测量，容许值为±６ｍｍ；对于四等水准测量，容许值为±５ｍｍ。若超出此限差，必须重测，直至合格。在此限差内，可取两次所测高差的平均值作为该测站的观测高差。（２）双面尺法：仪器高度不变，立在前视点和后视点上的水准尺分别用黑面和红面各进行一次读数，测得两次高差，相互进行检核。两次所测高差之差的限差要求同双仪器高法。３．路线检核测站检核只能检核一个测站上是否存在错误或误差超限。上一页下一页返回４．３水准测量的成果计算由于温度、风力、大气折光、尺垫下沉和仪器下沉等外界条件会引起误差，尺子倾斜和估读引起误差，水准仪本身存在误差等，虽然在一个测站上，上述误差反映不很明显，但随着测站数的增多，误差逐步累积，可能会超过规定的限差。因此，为了正确评定一条水准路线测量结果的精度，应进行整个水准路线的检核。路线检核的方法，因水准路线布设形式的不同，主要有以下几种。（１）闭合水准路线检核：理论上闭合水准路线各段实测高差代数和应等于零，即上一页下一页返回４．３水准测量的成果计算（２）附合水准路线检核：理论上附合水准路线各段实测高差代数和应等于两端已知高程的差值，即（３）支水准路线检核：支水准路线本身没有检核条件，通常是用往、返水准路线测量方法进行路线检核。理论上往测高差与返测高差应大小相等，方向相反，即４.３.２闭合水准路线的计算如图4-23所示，由BMA、１、２、３、４点组成的闭合水准路线，各段观测数据及起点高程均注于图中，求１、２、３、４点的高程。上一页下一页返回４．３水准测量的成果计算１．高差闭合差的计算理论上闭合水准路线各段实测高差代数和应等于零，由于存在着测量误差，必然产生高差闭合差fh：即２．高差闭合差容许值的计算高差闭合差用来衡量测量结果的精度，普通水准测量的高差闭合差容许值fh容规定为：上一页下一页返回４．３水准测量的成果计算平地山地３．高差闭合差的调整在同一条水准路线上，假设观测条件是相同的，可认为各测站产生的误差机会是相同的，故高差闭合差的调整，按与测站数（或距离）成正比反符号分配的原则进行，即或上一页下一页返回４．３水准测量的成果计算高差闭合差的调整原则如下：（１）改正数的符号与高差闭合差fh符号相反。（２）改正数的大小按测段长度或测站数成正比例分配。（３）改正数最小单位为１ｍｍ。４．高程的计算由已知点的高程加上各测段改正后的高差，即可得到未知点的高程。４.３.３附合水准路线的计算１．高差闭合差的计算附合水准路线如图４-２４所示，高差闭合差的计算如下：上一页下一页返回４．３水准测量的成果计算２．高差闭合差容许值的计算同闭合水准路线的计算方法，见式（４-７）或式（４-８）。３．高差闭合差的调整同闭合水准路线的计算方法，见式（４-９）或式（４-１０）。４．高程的计算同闭合水准路线的计算方法。附合水准路线的计算结果见表４-4。上一页下一页返回４．３水准测量的成果计算４.3.４支水准路线的计算１．高差闭合差的计算如图４-２５所示，已知水准点犃的高程为４５．３９６ｍ，往、返测站各为１５站，图中箭头表示水准测量往返测方向。理论上，往测高差Σh往与返测高差Σh返应大小相等，方向相反。由于存在测量误差，必然产生高差闭合差fh，即上一页下一页返回４．３水准测量的成果计算２．高差闭合差容许值的计算由于，故精度合格，可进行高差闭合差的调整。３．高差闭合差的调整支水准路线，取各测段往测和返测高差绝对值的平均值为改正后高差，其符号以往测高差符号为准，即４．高程的计算上一页返回4.4水准仪检验与校正４.４.１水准仪应满足的几何条件根据水准测量原理，水准仪必须提供一条水平视线，才能正确地测出两点间高差，如图４-２６所示。因此水准仪应满足以下几何条件：圆水准器轴L′L′平行于仪器的竖轴VV；十字丝的中丝（横丝）垂直于仪器的竖轴；视准轴犆犆平行于水准管轴CC。４.４.２水准仪的检验与校正１．圆水准器轴平行于仪器竖轴的检验与校正（１）检验：如图４-２７所示，用脚螺旋使圆水准器气泡居中，将仪器绕竖轴旋转１８０°，如气泡不居中，表明圆水准器轴不平行于竖轴，而离开零点弧长所对应的圆心角为两倍的δ。下一页返回4.4水准仪检验与校正（２）校正：调整圆水准器三个校正螺钉，使气泡向居中位置移动偏离量的一半。校正工作一般都很难一次完成，需反复进行，直至仪器旋转到任何位置圆水准器气泡皆居中时为止，如图４-２８所示。２．十字丝的中丝垂直于仪器竖轴的检验与校正（１）检验：安置仪器后，先将中丝一端对准一个明显的点状目标P，固定制动螺旋，转动微动螺旋，如果标志点P不离开中丝，说明中丝垂直于竖轴，否则需要校正，如图４-２９所示。（２）校正：如图４-３０所示，用螺钉刀松开分划板座固定螺钉，转动分划板座，改正偏离量的一半。上一页下一页返回4.4水准仪检验与校正３．视准轴平行于水准管轴的检验与校正（１）检验：如图４-３１所示，在C处安置水准仪，从仪器向两侧各量４０ｍ，定出等距离的A、B两点，打木桩或放置尺垫标志。如图４-３１（ａ）所示，在C处用变动仪高法，测出A、B两点的高差。若两次测得的高差之差不超过３ｍｍ，则取其平均值hAB作为最后结果。由于距离相等，两轴不平行的误差Δh可在高差计算中自动消除，故h值不受视准轴误差的影响。如图４-３１（ｂ）所示，安置仪器于A点附近的A′处，离A点３ｍ左右，精平后读得A点水准尺上的读数为a′２，因仪器离A点很近，两轴不平行引起的读数误差可忽略不计。上一页下一页返回4.4水准仪检验与校正故根据a′２和A、B两点的正确高差h，算出B点尺上应有读数为然后，瞄准B点水准尺，读出水平视线读数b′２，如果b2与b′２相等，说明两轴平行，否则存在i角，其值为（２）校正：转动微倾螺旋使中丝对准B点尺上正确读数b应′，此时视准轴处于水平位置，但水准管气泡必然偏离中心。用拨针拨动水准管一端的上、下两个校正螺钉，使气泡的两个半象符合，如图４-３２所示。上一页返回４．５水准测量误差与注意事项水准测量中，由于人的感官反映的差异、仪器和自然条件等的影响，测量成果不可避免产生误差。因此，应对误差进行分析，采取适当的措施和方法，尽可能减小或消除误差，提高测量的精度。水准测量的误差主要有仪器误差、观测误差和外界条件的影响误差。１．仪器误差（１）视准轴与水准管轴不平行引起的误差。仪器虽经过校正，但i角仍会有微小的残余误差。在测量时如能保持前视和后视的距离相等，这种误差就能消除。当因某种原因某一测站的前视（或后视）距离较大，那么就在下一测站上使后视（或前视）距离较大，使误差得到补偿。下一页返回４．５水准测量误差与注意事项（２）调焦引起的误差。调焦时，调焦透镜光心移动的轨迹和望远镜光轴不重合，因此调焦会引起视准轴的改变，从而改变了视准轴的关系。如果在测量中保持前、后视距离相等，就可以在前视和后视读数过程中不调焦，避免因调焦而引起的误差。（３）水准尺的误差。水准尺的误差包括分划误差和尺身构造上的误差。构造上的误差，例如零点误差和箱尺的接头误差。所以使用前应对水准尺进行检验。同时，如果在水准测量中使测站数为偶数，就可以消除尺子的零点误差。２．观测误差（１）水准管气泡居中误差。上一页下一页返回４．５水准测量误差与注意事项视线水平是以气泡居中为依据的，但气泡的居中凭借肉眼来判断，不能绝对准确。采用符合水准器比普通水准器的精度提高一倍。气泡居中误差造成视线不水平，故视距越长，误差越大。为了减小气泡居中误差的影响，应对视线长加以限制，并且在观测时应使气泡精确居中。（２）估读的误差。水准尺上的毫米数都是估读的，估读的误差取决于视场中十字丝和厘米分划的宽度，所以估读误差与望远镜的放大率及视线的长度有关。通常在望远镜中十字丝的宽度为厘米分划宽度的１/１０时，能准确估读出毫米数。所以在各种等级的水准测量中，对望远镜的放大率和视线长的限制都有一定要求。上一页下一页返回４．５水准测量误差与注意事项此外，在观测中还应注意消除视差，避免在成像不清晰时进行观测。（３）水准尺倾斜的误差。水准尺无论向哪一侧倾斜都使读数偏大。这种误差随尺的倾斜角和读数的增大而增大。为使水准尺能扶直，水准尺上通常装有圆水准器。３．外界条件的影响误差（１）仪器下沉和水准尺下沉的误差。仪器下沉的误差是指，在读取后视读数之后，读取前视读数之前，仪器下沉，使前视读数减小，高差增大。在松软的土地上，每一测站都可能产生这种误差。当采用双面尺或两次仪器测量时，第二次观测可先读前视读数，再读后视读数，取两次高差的平均值可消除一部分仪器下沉的误差。上一页下一页返回４．５水准测量误差与注意事项水准尺下沉的误差是指仪器从一个测站迁到下一个测站的过程中，转点下沉，使下一测站的后视读数偏大，高差增大。在同样情况下返测，可使高差的绝对值减小。所以取往返的平均高差，可以减小水准尺下沉的影响。当然，在进行水准测量时，必须选择坚实的地点安置仪器和转点，避免仪器和水准尺的下沉。（２）地球曲率和大气折光的误差。如图４-３３所示，用水平视线代替大地水准面在尺上读数产生的误差为c，则如果前视距离和后视距离相等，则在前视读数和后视读数中含有相同的误差。这样在高差中就没有地球曲率的影响了。因此水准测量中，应使前、后视距离相等。上一页下一页返回４．５水准测量误差与注意事项接近地面的空气温度不均匀，所以空气的密度也不均匀。光线在密度不均匀的介质中沿曲线传插，称为“大气折光”。总体上说，白天近地面的空气温度高、密度低，弯曲的光线凹面向上；晚上近地面的空气温度低、密度高，弯曲的光线凹面向下。接近地面的温度梯度大，大气折光的曲率大，由于空气的温度在不同时刻不同地点一直处于变动之中，所以很难描述大气折光的规律。解决办法是，避免用接近地面的视线工作，尽量抬高视线，用前、后视等距的方法进行水准测量。除了规律性的大气折光以外，还有不规律的部分：白天近地面的空气受热膨胀而上升，较冷的空气下降补充。上一页下一页返回４．５水准测量误差与注意事项因此，地面附近的空气处于频繁的运动之中，形成不规则的湍流。湍流会使视线抖动，从而增加读数误差。因此，一般不在夏天中午进行水准测量，可选择早晨和傍晚进行。在沙地、水泥地等湍流强的地区，一般只在上午１０点之前做水准测量。高精度的水准测量也只在上午１０点之前进行。（３）温度对仪器的影响。温度会引起仪器的部件胀缩，可能引起视准轴的构件（物镜、十字丝和调焦镜）相对位置的变化，或者引起视准轴相对于水准管轴位置的变化。由于光学测量仪器是精密仪器，不大的位移量可能使轴线产生几秒偏差，从而使测量结果的误差增大。不均匀的温度对仪器的性能影响尤其大。上一页下一页返回４．５水准测量误差与注意事项温度的变化不仅引起大气折光的变化，而且当烈日照射水准管时，由于水准管本身和管内液体温度升高，气泡向温度高的方向移动，影响仪器水平，产生气泡居中误差，观测时应注意撑伞遮阳。无风的阴天是最理想的观测环境。４．水准测量注意事项（１）在测量工作之前，应对水准仪进行检验、校正。（２）仪器应安置在稳固的地面上，以减小仪器下沉。在光滑地面上安置仪器时，应采取防滑措施，防止脚架滑动。（３）前、后视距离应大致相等，以消除或减少仪器有关误差及地球曲率与大气折光的影响。上一页下一页返回４．５水准测量误差与注意事项（４）每次读数前，应调节微动螺旋，使水准管气泡居中，然后迅速读数。读数后还要检查气泡是否居中。（５）水准尺应竖直立于尺垫上，尺垫位置要稳固，立尺点及尺底不应沾有泥土杂物。（６）视线不宜过长，一般不大于７５ｍ，视线离地面的高度一般不小于０．２ｍ。（７）读数时，应消除视差。尺的成像有正像或倒像，均应该从小到大读数，并估读至毫米。（８）仪器不能被雨淋或烈日暴晒，应撑伞遮阳。（９）读数时，记录员要复述，以便核对。记录要整齐、清楚。记录有误时不准擦去及涂改，应划去重写。测量计算必须进行检核。上一页返回４．６其他水准仪简介１．自动安平水准仪自动安平水准仪也称补偿器水准仪，它的构造特点是没有水准管和微倾螺旋，而是利用自动安平补偿器代替水准管和微倾螺旋。即使望远镜筒倾斜，自动安平水准仪的视准轴仍能保持水平。因此，自动安平水准仪是一种操作比较方便、有利于提高观测速度的仪器。自动安平补偿器一般有两种，一种是悬挂十字丝分划板，另一种是悬挂棱镜组。图４-３４所示为前一种，十字丝悬吊在望远镜筒上，吊点位于物镜的光心，所以镜筒内的视准轴永远处于铅垂位置，两片反光镜的夹角严格等于４５°。两个直角棱镜是补偿器的摆动部分。下一页返回４．６其他水准仪简介镜筒倾斜时水平光线与其竖平面不正交，从而使光线在棱镜系统中产生折射，最后把水平光线导至十字丝中心。光线在棱镜系统中的多次折射可等效为一次折射。自动安平水准仪使用方便，安置仪器时只要使圆水准器气泡居中，即可用望远镜瞄准水准尺进行读数。图４-３５为ＤＳＺ２型自动安平水准仪的构造图。２．精密水准仪精密水准仪主要用于国家一、二等精密水准测量、地壳运动监测、大型建筑施工测量等。在建筑工程测量中，主要用于房屋建筑物的沉降观测、桩基实验的沉降观测以及建筑构件实验的挠度观测等。上一页下一页返回４．６其他水准仪简介精密水准仪为ＤＳ０５和ＤＳ１级，精密水准仪的望远镜放大率高、成像亮度好、水准管灵敏度高、读数精确、结构精密、性能稳定、测量精度高。精密水准仪必须配有精密水准尺。精密水准尺是在木质尺身的凹槽内引张一根铟瓦合金钢带，其中零点端固定在尺身上，另一端用弹簧以一定的拉力将其引张在尺身上，以使铟瓦合金钢带不受尺身伸缩变形的影响。长度分划在铟瓦合金钢带上，数字注记在木质尺身上，精密水准尺（图４-36）的分划值有１ｃｍ和５ｃｍ两种。精密水准仪的操作方法与普通ＤＳ３水准仪基本相同，不同之处主要是读数方法有差异。精平时，转动微倾螺旋使符合水准气泡两端的影像精确符合，此时视线水平。上一页下一页返回４．６其他水准仪简介再转动测微器上的螺旋，使横丝一侧的楔形丝准确地夹住整个分划线。其读数分为两部分：厘米以上的数按标尺读数，厘米以下的数在测微器分划尺上读数，估读到０．０１ｍｍ。如图４-３７所示，在标尺上读数为１．９７ｍ，测微器上读取１．５２ｍｍ，整个读数为１．９７１５２ｍ。实际读数应该是它的一半，即０．９８５７６ｍ。图４-３８为苏—光ＤＳ０５型精密水准仪。３．激光水准仪激光水准仪的基本原理是，将氦氖气体激光器发出的激光导入水准仪的望远镜内，使在视准轴方向能射出一束可见的红色激光，利用激光束在水准尺上的光斑读数。上一页下一页返回４．６其他水准仪简介激光水准仪由激光器、水准仪、电源等组成。激光器固定在护罩内，护罩与望远镜相连，并随望远镜绕竖轴旋转。由激光器发出的激光，在棱镜和透镜的作用下与视准轴共轴，因而既保持了水准仪的性能，又有可见的红色激光，是高层建筑整体滑模提升中保证平台水平的主要仪器。若在水准尺上装配一个跟踪光电接收靶，则既可作激光水准测量，又可用于大型建筑场地平整的水平面测设。激光水准仪的精度主要取决于水准仪部分的精度。操作内容仍包括瞄准、整平、读数等，具体使用方法详见仪器使用说明书