Page: 1测绘工程系高速铁路施工测量高速铁路施工测量 项目项目3 3：高程测量：高程测量 任务任务3-13-1：水准仪的操作及使用：水准仪的操作及使用 Page: 2一、水准测量的原理一、水准测量的原理 利利利利用用用用仪仪仪仪器器器器提提提提供供供供的的的的水水水水平平平平视视视视线线线线，在在在在两两两两根根根根直直直直立立立立的的的的尺尺尺尺子子子子上上上上获获获获取取取取读读读读数数数数，来求得该两立尺点间的高差，然后推算高程。来求得该两立尺点间的高差，然后推算高程。来求得该两立尺点间的高差，然后推算高程。来求得该两立尺点间的高差，然后推算高程。 h h h hAB AB AB AB = = = = a a-b H-b H-b H-b HB B B B = = = = H H H HA A A A + + + + h h h hABABABAB h h h hABABABAB有正负之分，有正负之分，有正负之分，有正负之分，h h h hABABABAB为正为正为正为正, , , ,说明说明说明说明B B B B点比点比点比点比A A A A点高，反之说明点高，反之说明点高，反之说明点高，反之说明B B B B点比点比点比点比A A A A点低。点低。点低。点低。 A A A AB B B B平均海水面平均海水面平均海水面平均海水面b水平视线水平视线水平视线水平视线H H H HA A A AH H H HB B B B=?=?=?=?h h h hABABABABa后视点后视点后视点后视点前视点前视点前视点前视点后后后后 尺尺尺尺前前前前 尺尺尺尺后视读数后视读数后视读数后视读数前视读数前视读数前视读数前视读数测量前进方向测量前进方向 Page: 3二、二、水准测量的仪器及与工具水准测量的仪器及与工具（一）（一）（一）（一）水准仪水准仪水准仪水准仪按精度分：按精度分：S05、S1、S3、S10共共4级。级。按构造分：按构造分：按构造分：按构造分：微倾式水准仪、自动安平水准仪、微倾式水准仪、自动安平水准仪、激光水准仪和数字水准仪。激光水准仪和数字水准仪。（二）（二）水准尺水准尺水准尺水准尺与与与与尺垫尺垫尺垫尺垫水准测量时还需配套的工具有水准测量时还需配套的工具有水准尺和尺垫水准尺和尺垫。 Page: 4组成：望远镜、水准器、基座。望远镜水准器水准器基座三、三、DS3微倾式水准仪的构造及使用微倾式水准仪的构造及使用 Page: 5（一）、（一）、DS3微倾式水准仪的构造微倾式水准仪的构造1-物镜物镜; 2-物镜对光螺旋物镜对光螺旋; 3-水平微动螺旋水平微动螺旋; 4-水平制动螺旋水平制动螺旋; 5-微倾螺旋微倾螺旋; 6-脚螺旋脚螺旋; 7-符合气泡观察镜符合气泡观察镜; 8-水准管水准管; 9-圆水准器圆水准器; 10-圆水准器校正螺丝；圆水准器校正螺丝； 11-目镜调焦螺旋目镜调焦螺旋; 12-准星；准星；13-缺口；缺口；14-轴座轴座 Page: 6(1)(1)作用作用：提供视线，读出水准尺上的读数：提供视线，读出水准尺上的读数 。(2(2) )构造构造：由由物镜物镜、目镜目镜、对光透镜对光透镜和和十字丝十字丝分划板分划板组成。组成。根据观察到的物体成像情况，望根据观察到的物体成像情况，望远镜分为正像望远镜和倒像望远镜。远镜分为正像望远镜和倒像望远镜。1望远镜望远镜(3)(3)视视准准轴轴（即即视视线线）：十十字字丝丝交交 点点与与物物镜镜光光心心的的连连线线。它它是是水水准准仪仪的的主主要要轴线之一。轴线之一。 1物镜；物镜； 2目镜；目镜；3对光透镜；对光透镜；4十字丝分化板；十字丝分化板；5物镜对光螺旋；物镜对光螺旋；6目镜调焦螺旋目镜调焦螺旋 Page: 7十字丝分划板：在直径为约10mm的光学玻璃圆片上刻出三根横丝和一根垂直于横丝的竖丝； 竖丝是为了瞄准目标， 中丝（单丝或楔形丝）读取读数。 视距丝：上、下短丝，用于测距。1望远镜望远镜十字丝十字丝分划板分划板结构结构 Page: 8(4)望远镜的成像原理望远镜的成像原理观看视频观看视频物镜；对光透镜；目镜；十字丝平面物镜；对光透镜；目镜；十字丝平面 Page: 92水准器（管水准器和圆水准器）水准器（管水准器和圆水准器）(1)圆水准器圆水准器l圆水准器：一个封闭的圆形玻璃容器，顶面内壁是球面，球面中央有一圆圈。l水准器零点:圆圈圆心。l圆水准器轴:通过零点的球面法线。l当圆水准器气泡居中时，圆水准器轴竖直，仪器竖轴竖直。l圆水准器的分划值:气泡中心偏离零点2mm的弧长所对圆心角的大小。DS3水准仪圆水准器分划值一般为810/2mm。由于它的精度较低，故只用于仪器的粗略整平。反映竖轴是否竖直，用于粗平。反映竖轴是否竖直，用于粗平。水准器图片水准器图片 Page: 10（2）管水准器（水准管）：）管水准器（水准管）：反映视线是否水平，用于精平。反映视线是否水平，用于精平。l l水水准准管管的的零零点点：管管面面上上刻刻有有间间隔隔为为2mm的的分分划划线线，分分划划线线的的对对称称中心中心O称。称。l l水准管轴水准管轴LL l l气泡居中气泡居中水水准准管管分分划划值值的的大大小小反反映映了了仪仪器器置置平平精精度度的的高高低低。水水准准管管纵纵向向弧弧线线半半径径R越大，越大，值越小，则水准管值越小，则水准管灵敏度灵敏度越高。越高。DS3型水准管分划值一般为型水准管分划值一般为20/2mm。定义定义 ：水准管水准管2 mm 的弧长所的弧长所对圆心角对圆心角， 即气泡每移动一即气泡每移动一格时，水准管轴所倾斜的角值。格时，水准管轴所倾斜的角值。 Page: 11 当当气气泡泡居居中中时时，两两端端气气泡泡的的影影像像就就能能符符合合成成吻吻合合的的抛抛物物线线，它它用用于于微微倾式水准仪。倾式水准仪。 如如果果两两端端影影像像错错开开，则则表表示示气气泡泡不不居居中中，这这时时可可旋旋转转微微倾倾螺螺旋旋使使气气泡泡影像符合，使气泡居中。影像符合，使气泡居中。注：左边注：左边气泡影像的移动方向气泡影像的移动方向与与微倾微倾螺旋的转动方向一致。螺旋的转动方向一致。图图2-12(3)符合水准器符合水准器符合水准器成符合水准器成像原理像原理 Page: 123基座基座l l用用于于置置平平仪仪器器，它它支支撑撑仪仪器器的的上上部部使使其其在在水水平平方方向向上上转转动动，并并通通过过连接螺旋与三脚架连接。连接螺旋与三脚架连接。l l基基座座主主要要由由轴轴座座、脚脚螺螺旋旋、三三角角压板和底板压板和底板构成。构成。 调节三个脚螺旋可使圆水准器调节三个脚螺旋可使圆水准器的气泡居中，使仪器的气泡居中，使仪器粗略整平粗略整平。 Page: 13微倾式水准仪的构造录像微倾式水准仪的构造录像 Page: 141.测站安置测站安置(1)安置仪器安置仪器(2)(2)粗略整平（粗略整平（粗平粗平）2.瞄准水准尺瞄准水准尺目镜对光，使十字丝清晰目镜对光，使十字丝清晰物镜对光，使目标清晰，并物镜对光，使目标清晰，并消除视差消除视差3.精平与读数精平与读数精平精平读数读数（二）（二）DS3微倾式水准仪的使用微倾式水准仪的使用水准仪的使用水准仪的使用 Page: 15l用设置在望远镜内的用设置在望远镜内的自动补偿器自动补偿器代替水准管而能自动获得水平视线的代替水准管而能自动获得水平视线的水准仪。水准仪。l观测时，用圆水准器使仪器粗略整平后，即可直接读取水平视线读数。观测时，用圆水准器使仪器粗略整平后，即可直接读取水平视线读数。l具有具有观测速度快观测速度快、精度高等优点，被广泛应用在各种等级的水准测量、精度高等优点，被广泛应用在各种等级的水准测量中。中。l补偿器有一定的补偿器有一定的补偿范围补偿范围，应特别注意圆水准器的气泡居中，应特别注意圆水准器的气泡居中拓展知识：自动安平水准仪拓展知识：自动安平水准仪 Page: 16自动安平水准仪的原理自动安平水准仪的原理1）在光路中装置个“补偿器”使光线偏转而通过十字丝交点 适当地选择补偿器的位置，可使水平光线正好通过十字丝的交点。 Page: 17电子水准仪是在仪器望远镜光路中增加了分光镜和光电探测器(CCD阵列)等部件，采用条形码分划水准尺(codinglevelstaff)和图像处理电子系统构成光、机、电及信息存储与处理的一体化水准测量系统。四、电子水准仪四、电子水准仪 Page: 18四、电子水准仪四、电子水准仪（一）电子水准仪的构造及条形码电子水准仪的构造及条形码组成：组成：望远镜望远镜（包括目镜、物镜、物镜对光螺旋等）；（包括目镜、物镜、物镜对光螺旋等）；整平整平装置装置（包括圆水准器、脚螺旋等）；（包括圆水准器、脚螺旋等）；显示窗显示窗；操作键盘操作键盘（包（包括数字键和各种功能键）；括数字键和各种功能键）；串行接口串行接口；提手提手等辅助装置。等辅助装置。 Page: 19 Page: 20DINI面板开关开关测量键测量键大小字母、数字切换键大小字母、数字切换键测量程序测量程序数字和字母键盘数字和字母键盘方向键方向键取消取消确定确定数字英文显示数字英文显示天宝程序菜单天宝程序菜单删除删除 Page: 21 Page: 22用圆水准器进行粗用圆水准器进行粗平平左手大拇指的运动方向和气泡运动的方向一致。左手大拇指的运动方向和气泡运动的方向一致。两手相两手相对转动通过水准器零点与通过水准器零点与1、2两脚螺旋连线的垂线上两脚螺旋连线的垂线上 Page: 23粗平的另粗平的另一种操作法一种操作法第第1步：先旋转脚螺旋步：先旋转脚螺旋，使气泡，使气泡a向刻划圆圈移动，实际移到向刻划圆圈移动，实际移到b处处第第2步：再用两手转脚螺旋步：再用两手转脚螺旋、，使气泡居中。使气泡居中。反复操作使气泡完全居中。反复操作使气泡完全居中。 Page: 24视差现象视差现象a十字丝分划板十字丝分划板aaa视差产生的原理视差产生的原理视差：物像平面与十字丝分划板不重合，产生影像错动的现象。观看视频观看视频 Page: 25消除视差的步骤：消除视差的步骤：2341、调、调目镜螺旋目镜螺旋使十字丝清晰；使十字丝清晰；2、反复调、反复调对光螺旋对光螺旋使目标的像与十字丝使目标的像与十字丝平面重平面重合，眼睛上下观察两者没有错动现合，眼睛上下观察两者没有错动现象为止。象为止。 Page: 26精确调平视线（精平）微倾螺旋微倾螺旋 Page: 271213111.251m0.717m用中横丝读数水准尺的读数？水准尺的读数？ Page: 28自动安平水准仪水准仪的种类水准仪的种类微倾式水准仪电子水准仪 Page: 29水准尺水准尺用用优优质质木木材材或或合合金金制制成成，要要求求尺尺长长稳稳定，刻划准确。定，刻划准确。（一）（一）双面尺和塔尺双面尺和塔尺1.双双面面尺尺多多用用于于三三、四四等等及及以以下下精精度度的水准测量。的水准测量。2.塔塔尺尺一一般般尺尺长长为为5m，尺尺的的底底部部为为零零点点，尺尺面面绘绘有有1cm或或5mm黑黑白白相相间的分格，米和分米处注有数字。间的分格，米和分米处注有数字。 Page: 30精密水准尺(invarlevelingstaff)是在木质尺身的凹槽内，引张一根因瓦合金钢带，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。长度分划在因瓦合金钢带上，数字注记在木质尺身上，精密水准尺的分划值有10mm和5mm两种。(二二)精密水准尺精密水准尺(因瓦水准尺因瓦水准尺)（三（三)条码水准尺条码水准尺与数字水准仪配套的条码水准尺一般为因瓦带尺、玻璃钢或铝合金制成的单面或双面尺，形式有直尺和折叠尺两种，规格有1m、2m、3m、4m、5m几种，尺子的分划一面为二进制伪随机码分划线(配徕卡仪器)或规则分划线(配蔡司仪器)，其外形类似于一般商品外包装上印制的条纹码，用于数字水准测量；双面尺的另一面为长度单位的分划线，用于普通水准测量。 Page: 31尺垫尺垫l尺垫是在转点上放置水准尺用的，尺垫可使转点稳固，防止下沉。l用钢板或铸铁制成，一般为三角形，中央有一突出的半球体，下方有三个尖脚（见图2-6）。l用时把三个尖脚踩入土中，把水准尺立在突出的圆顶上。 Page: 32使使用用时时水水准准尺尺安安放放在在尺尺垫垫的的半半球球突突出出顶顶上上水准尺垫？水准尺垫？