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1、水准仪利用水准仪测量地面点高程的方法，称为水准测量。它是精度较高的一种准测量方法。1、 水准测量原理水准测量原理是利用水准仪所提供的水平视线，并借助水准尺，来测定地面两点间的高差，然后根据其中一点的已知高程推算出另一点的高程。如图所示，欲测定 A， B 两点之间的高差 hAB可在 A， B 两点上分别竖立水准尺，并在A，B两点之间安置水准仪。借助仪器的水平视线，在A点尺上读数，设为a;在B点尺上读数，设为b；则B点对于A点的高差为:水准仪 NA720h = a - bABJ H如果水准测量由A到B进行测量，我们称A点为后视点，A点尺上的读数a 为后视读数；称 B 点位前视点， B 点尺上的读数
2、 b 为前视读数。高差等于后视 读数减去前视读数。ab高差为正；反之，为负。在计算高程时，高差应连同 其符号一并运算。若已知A点的高程为H ，则B点的高程为：AH = H + H = H +（ a - b）BAabA从图中可以看出,B点的高程H 也可以通过仪器的视线高程H 求得。即：Bi 视线高程：H = H + aiAB点高程H = H - bBi式H = H + H = H +（a - b）是直接利用高差hAB计算B点的高程,BAabA称高差法；式H = H - b是利用仪器视线高程Hi计算B点高程的，称仪高法。Bi在施工测量中，当安置一次仪器要求测出若干个点的高程时，应用仪高法比高差 法
3、方便。在实际工作中，通常A，B两点相距较远或高差较大时，仅安一次仪器难以测得两点间的高差，此时需要分段进行侧量。精密水准仪2、水准仪的构造和各部件的作用NA2+GPM3)水准仪的类型很多。它主要由望远镜、水准器和基座三不分构成。一圆盘從暮f越忒准强校正妗翌 锻慎螺联甘光婷琨亠徹动姊雄三角飛葩般输锁徹爺挥讣 制动螳雄2.1 望远镜望远镜主要由物镜、目镜、对光凹透镜和十字丝分化板所组成。物镜和目 镜多采用复合透镜组，十字丝分划板上刻有两条相互垂直的长线，竖直的一 条称竖丝，它的作用是瞄准标尺；横的一条称为中丝，它的作用是当视线水 平时在标尺上读数；在中丝的上下方还有对称的刻有两条与中丝平行的短横
4、线，称为视距丝，他可以测定仪器至标尺的距离。十字丝分划板是由平板玻 璃制成的，平板玻璃片装在分划板座上。十字丝交点与物镜光心连线，称为视准轴或视线。2.2 水准器一般都有圆水准其器圆水准器顶面的内壁是球面，其中有圆分化圈，圆圈的中心为水准器的零 点。通过零点的球面法线为圆水准器轴线，当圆水准器气泡居中时，该轴线 处于竖直位置。当气泡不居中时，气泡中心偏移零点2mm,轴线所倾斜的角 值，称为圆水准器的分化值，一般810。由于它的精度较低，故只用于仪 器的粗略整平。2.3 基座基座的作用是支撑仪器的上半部分并与三脚架连接。它主要由轴座、脚螺 旋、底板和三角压板构成。3、水准仪的操作使用方法3.1
5、安置水准仪打开三脚架，将其支在地面上，并使高度适当，目估大概使架头水平。检查脚架腿是否安置稳固，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连接在三脚架头上。3.2 粗略整平粗平是借助于圆水准器的气泡居中，使仪器竖轴大致处于铅直方向，从 而视准轴粗略水平。在整平过程中，气泡的移动方向与左手大拇指运动方向 一致3.3瞄准水准尺图211圆水准气泡整平(b)（1）使望远镜对向远方明亮的背景，转动望远镜对光螺旋，直到十字 丝清晰为止。（2）松开制动螺旋，转动望远镜，通过镜筒上部的粗瞄器瞄准水准尺， 然后拧紧制动螺旋。（3）转动物镜调焦螺旋，使水准尺成像清晰。（4
6、）转动微动螺旋，使十字丝的竖丝贴近水准尺的边缘或中央。（5）眼睛在目镜端上、下微动，若看到十字丝与标尺的影像有相对移动时，这种现象称为视差。由于视差的存在，当眼睛与目镜的相对位置不同时，会得到不同的读数，从而增大了读数的误差应予以消除。消除的方法是反复仔细调节物镜和目镜调焦螺旋 直到眼睛上、下移动时读数不变。3.4 精确整平与读数当气泡居中时，视线处于水平位置。此时应及时读出中丝读数。经纬仪1、水平角测量原理在地面上高程不同的三个点，构成相交与一点的两条倾斜直线，过这两条的两个竖直面和水平面的投影所夹的角即为给两条直线的水平角。对观测水平角提出如下几点：1) 仪器要能安置在角顶上，而且仪器的中
7、心必须位于角顶的铅垂线2) 照准设备能在竖 直面和水平面内自由转动;3) 要具有一个刻度盘，并能使其处于水平位置；4) 要有读数设备，读取投影方向经纬仪”。经纬仪通常按其观测精度指标(一测回方向值中误差)分为 0.5，1，2， 6，15等级别；2、经纬仪的构造由于生产厂家不同，每个等级的经纬仪的构造及部件不完全相同，但主要部 分是相同的。它均有照准部、水平度盘、基座三部分组成。仪器下部与脚架连接 的部分叫基座。基座上面能转动的叫照准部，照准部能绕仪器旋转轴在水平方向 内转动。水平度盘安置与照准部底部，其中心在竖轴上，在水平角观测时固定不 动r/o目镜调焦好堰.co水平制幼竖槪盘水淮器沖虑鮎物犍
8、克宜制动采光镜亟岂徴动怪自股暦徴倾墀旋脚嫦旋:水？微动水平微动堰管水准器复测钮一2.1 照准部照准部主要部件有望远镜、照准部水准管、读数设备等。望远镜有目镜、物 镜、十字丝环、调焦透镜组成，其作用 与水准仪的望远镜相同。它安置在照准 部两侧的支架上，由望远镜制动钮和望远镜微动螺旋控制可作上下转动。望远镜 侧面装有竖直度盘，该盘的中心和望远镜的旋转轴是一致的，是随望远镜的转动 而转动，用以测量竖直角。整个照准部又以其内轴与水平度盘的外轴相连，内轴与竖轴一致的，照准部 绕竖轴在水平方向的转动，是由照准部制动手轮和照准部微螺控制的。照准部水准管用以整平仪器。当照准部旋转任意方向时，水准管气泡均保持
9、居中位置，则竖轴在铅垂方向，水平度盘处于水平位置。2.2 水平度盘水平度盘通过外轴装在基座中心的套轴内，并用基座锁紧螺旋使之锁紧。它 是一个有机玻璃圆环，在其边沿刻划 360个分划线，故其格值为 1度。当照准部转动时，水平度盘并不随之转动。若需要将水平度盘安置在某一读 数的位置时，可拨动水平度盘变换轮，在观测水平角过程中，则必须使水平度盘 和照准部脱开。2.3 基座与水平度盘相连的外轴套插入基座的套轴内，并由中心锁紧螺旋固定。在基 座下面用中心螺旋和三脚架顶板相连，基座上装有三个脚螺旋，调节脚螺旋使竖 轴与铅垂线方向一致，以达到水平角测量原理所提出的要求。3、经纬仪的使用3.1 经纬仪的安置安
10、置的目的是使仪器的旋转轴与地面点在同一铅垂线上，并使水平度盘处于 水平位置。安置工作包括对中整平。对中的目的是使仪器中心位于地面点（即所测角顶） 的铅垂线上。首先张开三角架，并调节脚架使其与观测者高度适宜，目估架头水 平，是架头中心初步对准测站点标志。然后安上仪器，旋紧中心连接螺旋，挂上 垂球。如垂球尖与标志较远，则平移脚架，使垂球尖对准标志，踩紧脚架。再稍 松中心连接螺旋，在架头上移动经纬仪，是垂球尖准确对准标志中心，再拧紧中 心螺旋。有些光学经纬仪装有光学对点器，当照准部水平时，对中器的视线经棱镜折 射后成铅垂方向，且与竖轴中心重合。若地面标志中心与光学对中器分划板中心 相重合，说明竖轴中
11、心以位于角顶点的垂线上。有些经纬仪光学对中器装在基座 上。由于仪器安置的高度不同，光学对中器也需要调焦，多数仪器的调焦是旋转 目镜，即移动分划板位置，也有少数是移动对中器物镜位置进行调焦。整平的目的是使经纬仪的竖轴成铅垂位置，或者说使水平度盘处于水平位 置。初步的整平是用目估法移动三角架来实现的。精确的整平是调节基座的三个 脚螺旋，首先使圆水准器泡居中实现粗平，然后放松照准部水平制动钮，使水准 管与一对脚螺旋的连线平行，两手同时向内或向外旋转这一对脚螺旋，使气泡居 中。仪器安置正确与否，直接影响测角精度。对中误差一般不应大于3 毫米。整 平时气泡偏离中心的误差应不超过一格。3.2 瞄准瞄准目标
12、前要松开照准部和望远镜的制动钮，将望远镜对向天空（或 明亮的背影），调节目镜，使十字丝最清晰，消除视察。然后转动照准部和望 远镜，先用望远镜的粗瞄准器对准目标，再在望远镜内找到目标，进行物镜 调焦，使成像清晰。然后固定照准部和望远镜制动钮，用相应的微动螺旋使 十字丝精确对准目标。测水平角时用竖丝精确瞄准目标，且尽量瞄准目标的 中心位置或底部；测竖直角时用中横丝精确与目标顶相切，且尽量在十字丝 交点附近。3.3 读数它的主要作用是:测量水平角和竖直角。它的水平角所读的是水平度盘上的 读数，而竖直角所测的是竖直度盘上的读数。3.3.1 水平角测量水平角观测应根据观测目标的多少而采用不同的方法，两个
13、方向可采用测回 法，三个方向或三个以上方向可采用方向观测发（又称全圆测回法）。在观测中 为了消除仪器的某些误差，通常用盘左和盘右两个位置进行观测。所谓盘左，就 是观测者面对望远镜的目镜时，竖盘在望远镜的左边或称正镜；反之，若竖盘在 右边称为盘右或称倒镜。测回法：如图所示，设置仪器于0点，地面两目标为A,B。欲测定ZAOBab（1）盘左位置在0点安置好仪器，瞄准目标A,得读数为a左，在顺时针方向旋转照准B目标，得 b 左，这样便完成了盘左半个测回的观测工作。（2）盘右位置倒转望远镜，变为盘右。按上述方法先瞄准目标B,逆时针旋转照准部, 瞄准左边目标A,这称为盘右半测回观测。P =b -a右 右
14、右盘左和盘右两个半测回在一起称为一测回。各测回间变换度盘位置为提高精度，往往需要多观测几个测回。同时为减少度盘分化不均匀的影响， 在每测回盘左变换度盘位置，变换数值按180 / n.3.3.2 竖直角测量竖直角测量原理 在竖直面内倾斜视线方向与水平视线方向的夹角称为竖直角。因此，竖直角 也有两个方向的读数之差，但应指出，测定竖直角时，水平视线方向的读数不需 要读取，它是一个固定数值。竖直角也叫高度角或垂直角。竖盘读数 所要观测的目标有高有低，则可以测出它与水平面的夹角，则用竖直角来表 示，他可以盘左和盘右来测取。竖直角的计算 由于竖直角是倾斜视线与水平视线在竖盘上两读数之差，而水平视线是某一
15、固定数值，无需将望远镜放成水平读数，但L水平或R水平是因竖盘注记而异， 盘左竖直角计算公式：a =90-L 左读盘右竖直角计算公式：a =R -270右读在测量竖直角时，由于竖直角照准误差的影响，a左Ha右，故取平均值作为竖 直角测量最终成果：a =(a左+a右皿竖直角观测观测步骤：安置仪器；观测前使望远镜大致水平，观察指标所指读数 L水平或R水平之值；将望远镜视准轴向上倾斜，观察竖盘注记是增加还是 减少，借以确定竖直角公式；盘左瞄准目标，使竖盘指标水准管气泡居中， 读出竖盘读数L读，计算a ；倒转望远镜变为盘右位置，同盘右操作读得 左R读计算a ；计算a角值；右竖盘指标差当望远镜视线水平且竖盘
