1、 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ba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 按精度分：按精度分：S05、S1、S3、S10共共4级。级。 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） 水准测量时还需配套的工具有水准尺和尺垫水准测量时还需配套的工具有水准尺和尺垫。 Page: 4组成：望远镜
2、、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
3、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十字丝分划板丝分划板组成。组成。根据观察到的物体成像情况，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。望远镜分为正像望远镜和倒像望远镜。1望远镜望远镜(3)(3)视视准轴准轴（即（即视线视线）：）：十字丝交十字丝交 点点与物镜光心的连线。与物镜光心的连线。它是水准仪的主要它是水准仪的主要轴线之一。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
4、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
5、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 水准管的零点水准管的零点：管面上刻有间隔为管面上刻有间隔为2 mm的分划线，分划线的对称中的分划线，分划线的对称中心心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准管分划值的大小水准管分划值的大小
6、反映了仪器置平精度的高低反映了仪器置平精度的高低 。水准管纵向弧线半径水准管纵向弧线半径 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 /2 mm。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， 即气泡每移动一格即气泡每移动一格时，水准管轴所倾斜的角值。时，水准管轴所倾斜的角值。 Page: 11 当当气泡居中时，两端气泡的影像气泡居中时，两端气泡的影像就能符合成吻合的抛物线，就能符合成吻合的抛物线，它用于微它用于微倾式水准仪。倾式水准仪。 如果两端影像错开，则表示气泡如果两端影像错开，则
7、表示气泡不居中，这时可旋转微倾螺旋使气泡不居中，这时可旋转微倾螺旋使气泡影像符合，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 用于用于置平仪器置平仪器，它支撑仪器的上部，它支撑仪器的上部使其在水平方向上转动，并通过连使其在水平方向上转动，并通过连接螺旋与三脚架连接。接螺旋与三脚架连接。l l 基座主要由基座主要由轴座、脚螺旋、三角压轴座、脚螺旋、三角压板和底板板和底板构成。构成。 调节三个脚
8、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: 14 1. 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 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
9、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
10、sf4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
11、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。两手相对转动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
12、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123ab脚螺旋圆水准器左手右手第1次操作第2次操作脚螺旋脚螺旋第第1步：先旋转脚螺旋，使气泡步：先旋转脚螺旋，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、
13、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水准尺水准尺用优质用优质木材木材或或合金合金制成，要求尺长稳制成，要求尺长稳定，刻划准确。定，刻划准确。（一）（一） 双面尺和塔尺双面尺
14、和塔尺1.双面尺双面尺多用于三、四等及以下精度多用于三、四等及以下精度的水准测量。的水准测量。2.塔尺塔尺一般尺长为一般尺长为5 m，尺的底部为零，尺的底部为零点，尺面绘有点，尺面绘有1 cm或或5 mm黑白相黑白相间的分格，米和分米处注有数字。间的分格，米和分米处注有数字。水 准 尺 的 种 类 和 尺 垫常 用 水 准 尺 有 两 种 ： 直 尺 和 塔 尺直 尺 为 两 面 尺 ， 塔 尺 可 以 伸 缩 ， 携 带 方 便 。尺 垫 用 于 转 点 处 放 置 水 准 尺 。 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，
15、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使用时水准尺安放在尺垫的半球突出顶上使用时水准尺安放在尺垫的半球突出顶上水准尺垫？水准尺垫？
