水準(zhǔn)儀讀數(shù)(普通水準(zhǔn)儀讀數(shù))

一、水準(zhǔn)測量原理

1. 水準(zhǔn)測量基本原理

目的：測定兩點(diǎn)的高差

儀器：水準(zhǔn)儀

原理：利用水準(zhǔn)儀提供的水平視線對豎立在兩點(diǎn)之間的水準(zhǔn)尺進(jìn)行觀測 ，并通過其中一個(gè)點(diǎn)（M點(diǎn)）的高程推算另一個(gè)點(diǎn)(N點(diǎn))的高程。

2. 水準(zhǔn)測量觀測方法

（1）高差法： 在M、N兩點(diǎn)間安置水準(zhǔn)儀，在M、N兩點(diǎn)分別豎立水準(zhǔn)尺，利用水準(zhǔn)移的水平視線分別讀取M點(diǎn)、N點(diǎn)上的讀數(shù)a、b，則兩點(diǎn)的高差為

a：后視讀數(shù)(后視觀測讀數(shù))；

b：前視讀數(shù)(前視觀測讀數(shù))。

M：后視點(diǎn)

N：前視點(diǎn)

（2）視線高法（單站多測法）

安置一次儀器可以測算多個(gè)點(diǎn)高程的方法。首先算出水準(zhǔn)儀的視線高程Hi，然后分別計(jì)算出各個(gè)點(diǎn)的高程：

bj為第j個(gè)前視點(diǎn)的讀數(shù)，Hj為第j個(gè)前視點(diǎn)的高程。

這種方法常用于路線縱斷面測量。

3. 連續(xù)水準(zhǔn)測量（路線水準(zhǔn)測量）

應(yīng)用前提：兩待測點(diǎn)之間距離較遠(yuǎn)、高差較大，或中間有障礙。

方法：加設(shè)若干個(gè)臨時(shí)立尺點(diǎn)（稱為轉(zhuǎn)點(diǎn)ZD），依此測定相鄰兩個(gè)點(diǎn)的高差，取各高差的代數(shù)和即得到起終兩個(gè)點(diǎn)的高差。

則M、N兩點(diǎn)的高差為

4. 提高精度的觀測方法

“中間法”觀測：各測站前、后視線長度大致相等

二、水準(zhǔn)儀

1. 水準(zhǔn)儀：提供水平視線（平行大地水準(zhǔn)面）的設(shè)備

2. 水準(zhǔn)儀類型：

（1）微傾式水準(zhǔn)儀

（2）自動(dòng)安平水準(zhǔn)儀

（3）電子水準(zhǔn)儀

3. 水準(zhǔn)儀的表示方法（國產(chǎn)儀器）

DSn：D表示大地測量S表示水準(zhǔn)儀，n為數(shù)字表示儀器精度，數(shù)值n越小,表示儀器精度越高。如DS0.5,,表示每公里往返測量高差中數(shù)的偶然中誤差小于或等于0.5mm。

4. 常用水準(zhǔn)儀的等級劃分及主要用途

5. 水準(zhǔn)儀的主要結(jié)構(gòu)組成

主要為三部分：

（1）望遠(yuǎn)鏡 （2）水準(zhǔn)器 （3）基座

其中望遠(yuǎn)鏡為主要組成部分。下圖為WILD NAK-0X型水準(zhǔn)儀

6. 望遠(yuǎn)鏡組成及其成像原理

望遠(yuǎn)鏡由物鏡、目鏡、對光凹透鏡和十字絲四個(gè)主要部分組成。

成像原理：目標(biāo)經(jīng)過物鏡和對光凹透鏡的作用，在鏡筒內(nèi)造成倒立、縮小的實(shí)像，通過調(diào)節(jié)對光凹透鏡，就可以使像清晰地成在十字絲平面上。

（望遠(yuǎn)鏡的放大倍數(shù)）

目鏡的作用：放大，人眼經(jīng)過目鏡，可以看到目標(biāo)的小實(shí)像與十字絲一起放大了的虛像。

十字絲的作用：提供照準(zhǔn)目標(biāo)的標(biāo)準(zhǔn)。其中心交點(diǎn)和物鏡光心的連線稱為視準(zhǔn)軸，即視線。玻璃片上的上、下短絲稱為視距絲。水準(zhǔn)測量就是當(dāng)視線水平時(shí)，用中間橫絲截取水準(zhǔn)尺讀數(shù)。

視準(zhǔn)軸：十字絲中央交點(diǎn)和物鏡光心的連線 （水準(zhǔn)儀四條軸線之一）

豎軸：望遠(yuǎn)鏡底部與基座相連的軸的中心線。 （水準(zhǔn)儀四條軸線之一）

7. 水準(zhǔn)器

（1）水準(zhǔn)器的用途：

衡量視線是否水平、豎軸是否鉛垂的標(biāo)志。

（2）水準(zhǔn)器種類：水準(zhǔn)盒及水準(zhǔn)管

水準(zhǔn)盒用于粗調(diào)整平，水準(zhǔn)管則用于精密整平。

（3）水準(zhǔn)盒軸線：

水準(zhǔn)盒頂面中心（水準(zhǔn)盒零點(diǎn)）的球面法線（水準(zhǔn)儀四條主要軸線之一）。

（4）水準(zhǔn)管軸線：

過水準(zhǔn)管圓弧中心點(diǎn)（水準(zhǔn)管零點(diǎn)）與頂面圓弧內(nèi)壁相切的直線（水準(zhǔn)儀四條主要軸線之一）。

（5）水準(zhǔn)器靈敏度：

用分劃值表示，即當(dāng)氣泡移動(dòng)2mm時(shí)，水準(zhǔn)盒（管）軸相應(yīng)傾斜的角度。

8. 水準(zhǔn)尺

用途：用于水準(zhǔn)測量的目標(biāo)點(diǎn)觀測

種類：塔尺和板尺兩種。塔尺是可以伸縮的，塔尺一般長3米，由三節(jié)組成。板尺一般2米。

水準(zhǔn)尺的刻度與標(biāo)注：

精度比較：板尺精度高于塔尺。

用 途：板尺一般常用于三、四等水準(zhǔn)測量，而塔尺則用于等外水準(zhǔn)測量。

使用注意事項(xiàng)：使用前應(yīng)認(rèn)清尺子刻劃線與數(shù)字之間的位置關(guān)系，是否為正、倒數(shù)字，尺底的數(shù)值。對于塔尺，當(dāng)使用兩節(jié)以上時(shí)應(yīng)注意兩節(jié)接口位置是否對準(zhǔn)、卡簧是否卡住。

三、水準(zhǔn)儀使用方法

注意：如何辨別及消除視差？

用腳螺旋整平儀器

視差存在的根本原因：目標(biāo)像和十字絲分劃板不重合！！！

水準(zhǔn)尺讀數(shù)方法：

四、水準(zhǔn)測量的實(shí)施

1. 水準(zhǔn)點(diǎn)及其選擇

水準(zhǔn)測量必須要有已知水準(zhǔn)點(diǎn)（即其高程已知的點(diǎn)，用BM表示，如BM0、BM1等）

水準(zhǔn)點(diǎn)選擇：結(jié)合測區(qū)內(nèi)水準(zhǔn)點(diǎn)的分布情況、被測點(diǎn)的分布以及地形地勢情況、所采取的路線形式選擇。

水準(zhǔn)點(diǎn)類型：永久性和臨時(shí)性

水準(zhǔn)點(diǎn)制成：依永久性及臨時(shí)性水準(zhǔn)點(diǎn)而制做。

1. 水準(zhǔn)點(diǎn)及其選擇

水準(zhǔn)測量必須要有已知水準(zhǔn)點(diǎn)（即其高程已知的點(diǎn)，用BM表示，如BM0、BM1等）

水準(zhǔn)點(diǎn)選擇：結(jié)合測區(qū)內(nèi)水準(zhǔn)點(diǎn)的分布情況、被測點(diǎn)的分布以及地形地勢情況、所采取的路線形式選擇。

水準(zhǔn)點(diǎn)類型：永久性和臨時(shí)性

水準(zhǔn)點(diǎn)制成：依永久性及臨時(shí)性水準(zhǔn)點(diǎn)而制做。

1. 水準(zhǔn)點(diǎn)及其選擇

水準(zhǔn)測量必須要有已知水準(zhǔn)點(diǎn)（即其高程已知的點(diǎn)，用BM表示，如BM0、BM1等）

水準(zhǔn)點(diǎn)選擇：結(jié)合測區(qū)內(nèi)水準(zhǔn)點(diǎn)的分布情況、被測點(diǎn)的分布以及地形地勢情況、所采取的路線形式選擇。

水準(zhǔn)點(diǎn)類型：永久性和臨時(shí)性

水準(zhǔn)點(diǎn)制成：依永久性及臨時(shí)性水準(zhǔn)點(diǎn)而制做。

2. 水準(zhǔn)路線布置

附合水準(zhǔn)路線

（3）支水準(zhǔn)路線：從一水準(zhǔn)點(diǎn)出發(fā)，沿線測量各待定點(diǎn)，其線路既不閉合到原來的已知點(diǎn)，也不附合到另一已知點(diǎn)。而是通過往返觀測來檢查觀測差。理論上往返高差應(yīng)為絕對值相等而符號相反。

（4）結(jié)點(diǎn)水準(zhǔn)網(wǎng)：由若干條單水準(zhǔn)路線相互連接而成的圖形。可分為附合水準(zhǔn)網(wǎng)及獨(dú)立水準(zhǔn)網(wǎng)。

3. 水準(zhǔn)測量施測

（1）觀測與記錄：采用連續(xù)水準(zhǔn)路線測量方法進(jìn)行測量。點(diǎn)與點(diǎn)之間的距離大小取決于通視條件、讀數(shù)清晰度以及保證視線在尺子范圍內(nèi)，一般為50~100米。注意：待測點(diǎn)必須要立尺觀測。對每一測站分別記錄后視讀數(shù)及前視讀數(shù)。注意：記錄方法

（2）測量結(jié)果校核

1）計(jì)算校核：檢查計(jì)算結(jié)果有無錯(cuò)誤：高差計(jì)算結(jié)果；采用公式是否正確等。

2）測站校核：對每一站的觀測和記錄都及時(shí)地在現(xiàn)場進(jìn)行校核。校核方法有：變動(dòng)儀器高法、雙面尺法或雙儀器法；

3）路線校核：根據(jù)計(jì)算的閉合差，與規(guī)定的允許誤差比較，判斷觀測精度是否合格。

平地

(L 為水準(zhǔn)路線總長度km）

山地

(n為測站總數(shù)）

4. 水準(zhǔn)測量的高程計(jì)算

（1）高差閉合差計(jì)算

計(jì)算閉合差及閉合差允許值，寫在“路線校核”欄內(nèi)。

（2）高差閉合差分配及高程計(jì)算

當(dāng)導(dǎo)線閉合差滿足技術(shù)要求時(shí)，可進(jìn)行閉合差分配。分配的原則：改正數(shù)v與測站數(shù)n（或路線長度L）成正比，與閉合差反號，即

各點(diǎn)高程值

H0：已知點(diǎn)的高程，Hi為改正前的高程值。

五、水準(zhǔn)測量的誤差來源及削減措施

六、水準(zhǔn)儀校驗(yàn)

1. 水準(zhǔn)儀軸線幾何關(guān)系

（1）水準(zhǔn)盒軸平行豎軸；

（2）十字絲橫絲垂直豎軸；

（3）水準(zhǔn)管軸平行視準(zhǔn)軸。

2. 檢驗(yàn)方法：

（1）檢驗(yàn)水準(zhǔn)盒軸與豎軸是否平行： 調(diào)平水準(zhǔn)盒氣泡居中，然后旋轉(zhuǎn)望遠(yuǎn)鏡180度，若氣泡依然居中則兩軸平行。

（2）檢驗(yàn)十字絲橫軸與豎軸是否垂直： 將十字絲橫絲左端對準(zhǔn)某一目標(biāo)，旋轉(zhuǎn)水平微動(dòng)螺旋使目標(biāo)移到十字絲的右端，若目標(biāo)依然位于十字絲橫絲上則表明兩軸垂直。

（3）檢驗(yàn)水準(zhǔn)管軸是否平行視準(zhǔn)軸： 在已知高差的兩點(diǎn)間架設(shè)儀器，并使儀器距兩點(diǎn)之間的距離懸殊，首先在其中一個(gè)點(diǎn)立尺觀測讀數(shù)a，并根據(jù)a計(jì)算出儀器對另一點(diǎn)的應(yīng)該讀數(shù)b。然后對其進(jìn)行觀測讀數(shù)得b’，利用b’、b及兩測點(diǎn)之間的距離DMN可以計(jì)算出兩軸線的夾角γ (單位為秒) ， 若γ 大于20秒 不平行。

七、其它用于水準(zhǔn)測量的儀器

1.精密水準(zhǔn)儀

光學(xué)測微器+精密水準(zhǔn)尺

2.自動(dòng)安平水準(zhǔn)儀

自動(dòng)補(bǔ)償裝置，補(bǔ)償視準(zhǔn)軸出現(xiàn)輕微傾斜帶領(lǐng)的誤差。

3.電子水準(zhǔn)儀（數(shù)字水準(zhǔn)儀）

分光鏡和探測器+條紋編碼標(biāo)尺+圖象處理電子系統(tǒng)。自動(dòng)讀數(shù)、記錄和計(jì)算。

4.激光水準(zhǔn)儀

激光發(fā)射器，測定激光雙程走時(shí)計(jì)算兩點(diǎn)間的距離。

5.全站測量儀

光學(xué)理論+幾何理論+計(jì)算機(jī)理論+計(jì)算方法。可在一個(gè)測站上同時(shí)測角（水平角和豎直角）和測距（斜距、水平距離和高差），并能自動(dòng)計(jì)算出待測點(diǎn)的三維坐標(biāo)。