水准仪的原理与应用

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1、精密测量仪器的原理与应用第二讲水准仪的原理与应用授课人：王磊邮箱：wl1986137@163.com2011.9.8主要内容水准测量原理地球曲率与大气折光光学水准仪工作原理电子水准仪简介水准仪的检验与校正外业水准测量内业水准数据处理水准测量原理HA（已知）ABabhAB前进方向大地水准面HB（待定）水平视线水准测量原理设水准测量的前进方向是由A点向B点，则规定A点为后视点，其水准尺读数为a，称为后视读数；B点为前视点，其水准尺读数为b，称为前视读数。A,B两点间的高差计算公式：hAB=a-b;B点的高程计算公式：HB=HA+(a

2、-b)=HA+hAB水准测量原理如果两点之间的距离较远，或高差较大时，仅安置一次仪器便不能测得它们的高差，这时需要加设若干个临时的立尺点，作为传递高程的过渡点，称为转点。每安置一次仪器，称为一个测站。地球曲率和大气折光的影响为了讨论地球曲率对水准尺上读数的影响，现把水准面看作圆球面。地球曲率对水准尺上读数的影响分别用p1，p2表示（称为球差改正）由于大气折光的影响，实际视线不是水平直线，而是曲线。实际视线的形状十分复杂，但当视线不太长时，可将其当做圆弧看待。大气折光的影响分别用f1,f2表示（称为气差改正）。地球曲率和大气折光的

3、影响地球曲率和大气折光的影响地球曲率对一根水准尺上读数的影响设通过仪器中心Ｉ的水准面的半径为Ｒ，仪器至水准尺的弧长为Ｓ，仪器至水准尺的切线长为t，地球曲率对水准尺上读数的影响为p。得地球曲率和大气折光的影响大气折光对一根水准尺上读数的影响设弯曲视线的曲率为　　，此处k为折光系数。由于R′远远大于R，故k小于1，通常取平均值k=0.11光学水准仪原理精密光学水准仪光学水准仪构造1物镜；2.目镜；3.调焦透镜；4.十字丝分划板；5.物镜调焦螺旋；6.目镜调焦螺旋；7.十字丝放大像视差的产生与消除观测者的眼睛作上、下（或左、右）移动，

4、若发觉目标像与十字丝之间有相对移动，这种现象称为“视差”解决方法：先调目镜，再调物镜水准器水准管：单个方向整平，精确整平圆水准器：所有方向，粗略整平光学测微原理带有光学测微器装置的水准仪自动安平水准仪的原理方法1：在光路中装置一个“补偿器”．使光线偏转而通过十字丝交点补偿器的原理补偿器的具体结构类型有多种，但一般均采用吊挂光学零件的方法，借助重力的作用达到视线自动补偿的目的。补偿器的阻尼装置空气阻尼器磁阻尼器自动安平水准仪的原理方法2：移动十字丝的“补偿”装置视准轴始终是铅垂位置，两个反光镜构成45度角，视准轴经两次反射后射出望

5、远镜的光线必是水平光线．因此十字丝交点上始终得到水平视线的渎数。磁阻尼器磁阻尼器精密光学水准仪水准尺和尺垫因瓦水准尺尺垫与尺桩区格式木质双面水准尺水准仪的使用操作步骤：1.安置仪器2.粗平3.瞄准水淮尺4.精平5.读数电子水准仪特点：速度快、精度高、读数客观、使用方便、能减轻作业劳动强度、可自动记录、存储测量数据、易于实现水准测量内外业一体化电子水准仪目前电子水准仪采用的自动电子读数方法有以下三种：相关法，如Leica公司NA2002，NA3003的电子水准仪；几何法，如蔡司厂的DiNi10，DiNi20；相位法，如拓普康公司的

6、DL-101C，DL-102C。电子水准仪的结构在望远镜中装置了一个由光敏二极管构成的行阵探测器，仪器采用数字图像识别处理系统，并配用条码水准标尺电子水准仪的结构LeicaDNA03的各个部件DNA03精密数字水准仪TrimbleDiNi03精密水准仪Topcon精密电子水准仪水准仪的误差分析水准仪、水准尺下沉误差大气折光的影响日照及风力引起的误差水准尺磨损(标尺零点差)水准尺弯曲误差的处理方法若水准仪在测站上随安置时间的增加而下沉，采用“后—前—前—后”的观测程序可减少仪器下沉对高差的影响。视线应高出地面0.3m，选择合适的天

7、，避开不利的环境减弱大气折光影响。选择好的天气测量，给仪器打伞遮光等。减弱日照，风力影响偶数站消除标尺零点差。尺长改正消除水准尺弯曲水准仪的检校水准仪主要轴线：水准管水准轴望远镜视准轴圆水准器水准轴仪器旋转轴水准仪的检验水准仪应满足的主要条件有：水准管的水准轴应与望远镜的视准轴平行望远镜的视准轴不因调焦而变动位置水准仪应满足的次要条件有：圆水准器的水准轴应与仪器的旋转轴平行十字丝的横丝应与仪器的旋转轴垂直圆水准器水准轴与仪器旋转轴平行的检验先用脚螺旋将圆水准器气泡居中，然后将仪器旋转，若气泡仍在居中位置，则表明此项条件已得到满足

8、；若气泡有了偏移，则表明条件没有满足。气泡偏移弧长代表了仪器旋转轴和水准轴的交角的两倍。圆水准器水准轴与仪器旋转轴平行的检验望远镜视准轴应与水准管水准轴平行的检验望远镜视准轴与水准管水准轴，在竖直面上的投影是否平行的检验称为i角检验。在水平面上的投影是否平行的检