DS3水准仪的操作使用教程

第二章水准测量l=J内容：理解水准测量的基本原理；掌握DS3型微倾式水准仪、自动安平水准仪的构造特点、 水准尺和尺垫；掌握水准仪的使用及检校方法；掌握水准测量的外业实施（观测、记录和检 核）及内业数据处理（高差闭合差的调整）方法；了解水准测量的注意事项、精密水准仪， 电子水准仪的构造及操作方法。重点：水准测量原理；水准测量的外业实施及内业数据处理。难点：水准仪的检验与校正。§2.1 高程测量（Height Measurement）的概念测量地面上各点高程的工作，称为高程测量。高程测量根据所使用的仪器和施测方法 的不同，分为：（1）水准测量（leveling）（2）三角高程测量（trigonometric leveling）（3）气压高程测量（air pressure leveling）（4）GPS 测量（GPS leveling）§2.2水准测量原理一、基本原理水准测量的原理是利用水准仪提供的“水平视线”，测量两点间高差，从而由已知点高程推算出未知点高程。水准尺a 后视读数 A 后视点b 前视读数B 前视点1、A、B两点间高差：瞄2、测得两点间高差/心后，若已知A点高程"则可得b点的高程：Hr = H乳+电# o、rt / jx 、-工口H j = H 4H 点 + h3、视线高程： ' 且 e4、转点TP(turning point)的概念：当地面上两点的距离较远，或两点的高差太大，放置一次仪器不能测定其高差时，就需增设若干个临时传递高程的立尺点，称为转点。二、连续水准测量大蟾水准面如图所示，在实际水准测量中，A、B两点间高差较大或相距较远，安置一次水准 仪不能测定两点之间的高差。此时有必要沿A、B的水准路线增设若干个必要的临时立 尺点，即转点(用作传递高程)。根据水准测量的原理依次连续地在两个立尺中间安置水准 仪来测定相邻各点间高差，求和得到A、B两点间的高差值，有：h 1 = a 1 b 1h 2 = a 2 b 2则：h AB = h 1 + h 2 + h n = S h = S a S b结论：A、B两点间的高差"心等于后视读数之和减去前视读数之和。§ 2.3水准仪和水准尺一、水准仪(level)如图所示，由望远镜、水准器和基座三部分组成。自动安平水准仪DS3微倾式水准仪1、望远镜(telescope)由物镜、目镜和十字丝(上、中、下丝)三部分组成。卜字姓分划板2、水准器(bubble)有两种:圆水准器(circular bubble)精度低，用于粗略整平；水准管(bubble tube)精度高，用于精平。特性：气泡始终位于高处，气泡在哪处，说明哪处高。3、基座(tribrach)二、水准尺(leveling staff)水准尺主要有：单面尺、双面尺和塔尺。1、尺面分划为1cm，每10cm处(E字形刻划的尖端)注有阿拉伯数字。2、双面尺的红面尺底刻划：一把为4687mm，另一把为 4787mm。三、尺垫(staff plate)放置在转点上，为防止观测过程中水准尺下沉。旋3，使气泡居中。（二）瞄准2、视差（一）粗平精平读数四、水准仪的使用操作程序：粗平调节脚螺旋，使圆水准气泡居中。1、万法：对向转动脚螺旋1、2使气泡移至1、2万向的中间2、规律：气泡移动万向与左手大拇指运动的万向一致。1、万法：先用准星器粗瞄，再用微动螺旋精瞄。概念：眼睛在目镜端上下移动时，十字丝与目标像有相对运动。产生原因：目标像平面与十字丝平面不重合。消除方法：仔细反复交替调节目镜和物镜对光螺旋。(三)精平1、方法：如图所示微倾式水准仪(tilt level)，调节微倾螺旋，使水准管气泡成像抛物线符合。2、说明：若使用自动安平水准仪(compensator level)，仪器无微倾螺旋，故不需进行精平工作。(四)读数一一精平后，用十字丝的中丝在水准尺上读数。1、方法：从小数向大数读，读四位。米、分米看尺面上的注记，厘米数尺面上的格数毫米估读。2、规律：读数在尺面上由小到大的方向读。故对于望远镜成倒像的仪器，即从上往下读，望远镜成正像的仪器，即从下往上读。如图所示，从小向大读四位数为0.725米。§ 2.4水准测量的实施与成果整理通过水准测量方法获得其高程的高程控制点，称为水准点BM，一般用表示。有永久性和临时性两种。(见图)堵们水派林志岬设(值位，混阳I ；'佳S水沿tHElHL mj二、水准路线(leveling line)水准路线依据工程的性质和测区情况，可布设成以下几种形式:1、2、3、水准网：若干条单一水准路线相互连接构成的图形。4、隧舍水毒必棒2A水思路浊度前魂7T斯一、水准点(Bench Mark)支水准路线(spur leveling line)。由已知点BM1某一待定水准点A。附合水准路线(annexed leveling line)。由已知点BM1已知点BM2了 O铸网定将程点闭合水准路线(closed leveling line)。由已知点BM1已知点BM1SM1度水食带茂三、水准测量的实施(外业)1、观测要求如图，有：(1)水准仪安置在离前、后视距离大致相等之处。(2)为及时发现观测中的错误，通常采用“两次仪器高法”或“双面尺法”。两次仪器高法：高差之差h-h'< ±5mm ；双面尺法，红黑面读数差<±3mmh黑-h 红 <±5mm 。2、水准测量记录表点号本淮尺夜敏高差 h米平均高差溟正后 高差商程H米后畏前K11. 134TF11.677-0. 54%2TF11 444TF2,1.乾4+0.1203TF泌1.822/TF3：.0. 876+0.9464TF3-1.820TP41.435+0.3855TP41.422BMB1 :304+0.118r7. 6426.616+ 1.026注意：(1)起始点只有后视读数，结束点只有前视读数，中间点既有后视读数又有前视读数。（2）Z2? = 2?，只表明计算无误，不表明观测和记录无误。四、水准测量的成果处理（内业）（一）计算闭合差：h=£帽公曜1、闭合水准路线：h=£知媪=£%2、附合水准路线：= Z-Z=Z-（ TQ（二）分配高差闭合差1、高差闭合差限差（容许误差）适用于平原区对于普通水准测量，有:适用于山区式中，”咨高差闭合差限差，单位：mmL 水准路线长度，单位：km ； n 测站数2、分配原则：按与距离L或测站数n成正比，将高差闭合差反号分配到各段高差上。（三）计算各待定点高程用改正后的高差和已知点的高程，来计算各待定点的高程。五、水准测量的成果实例【例】如图为按图根水准测量要求施测某附合水准路线观测成果略图。BM-A和BM-B为已知高程的水准点，图中箭头表示水准测量前进方向，路线上方的数字为测得的两点间的高差（以m为单位），路线下方数字为该段路线的长度（以km为单位），试计算待定点1、2、3点的高程。解算如下:心 心、X、人 X 兀一（丑尊一贸曲） = 4330 4.293 = 37（幽幽） 第一步计算高差闭合差：队"蔚七曳 曲/、>第二步计算限差：晶=也诚=皿® = ±皿所酬）因为用，可进行闭合差分配。* = =km第三步计算每km改正数：匚第四步计算各段高差改正数："=*。四舍五入后，使2* =一兀故有： V 1 =- 8mm，V 2 =- 11mm，V 3 =- 8mm，V 4 =- 10mm。第五步计算各段改正后高差后，计算1、2、3各点的高程。改正后高差=改正前高差+改正数V iH 1 =H BM-A +(h 1 +V 1 )=45.286+2.323=47.609(m)H 2 =H 1 +(h 2 +V 2 )=47.509+2.802=50.411(m)表2-3等外水准测量的成果处理0. 4115H 3 =H 2 +(h 3 +V 3 )=50.311-2.252=48.159(m)HBM-B =H 3 +(h 4 +V 4 )=48.059+1.420=49.579(m)可用EXCEL软件计算如下图:路线长伽)观测高差(m)改正数(m)改正后高差(m)2.33117. 6092.813-0. 0085L43-0.014. 33-0, 037闭合差(m)0. 0370.1088118§ 2.5水准仪的检验与校正水准仪轴线应满足的几何条件是:水准管轴LL/视准轴CC1、圆水准轴L ' L ' /竖轴VV2、横丝要水平(即：±竖轴VV )3、如下图所示:一、水准仪轴线的几何关系2. 323Z 8025-2. 2525闭笠差允许值(时_km高差改正数(m) 0, OQSL424. 29348.15949.5?9BM-A123和-0, 008-0. 0105-2. 244校E螺箸固定螺螳校正，建二、水准仪的检验与校正（一）圆水准器的检验与校正1、检验：气泡居中后，再将仪器绕竖轴旋转180 °，看气泡是否居中。I训水准器（二）十字丝横丝的检验与校正1、检验:整平后，用横丝的一端对准一固定点P，转动微动螺旋，看P点是否沿着横丝移动。2、校正：旋下目镜处的十字丝环外罩，转动左右2个“校正螺丝”。2、校正：用脚螺旋使气泡向中央移动一半，再用拨针拨动三个“校正螺旋”，使气泡居中。|(三)水准管轴平行于视准轴(i角)的检验与校正1、检验：(1)平坦地上选A、B两点，约50m。(2)在中点C架仪，读取a 1、b 1，得h 1 =a 1 -b 1(3)在距B点约2 3m处架仪，读取a 2、b 2，得h 2 =a 2 -b 2(4)若h 2手h 1 ,则水准管轴不平行于视准轴，有i角。因为h1为正确高差b2的误差可忽略不计，故有：对于S 3水准仪，若i角大于2"时，需校正。2、校正方法有二种：(1) 校正水准管旋转微倾螺旋，使十字丝横丝对准(a 2 ' =h 1 +b 2 )，拨动水准管“校正螺丝”，使水准 管气泡居中。(2) 校正十字丝可用于自动安平水准仪保持水准管气泡居中，拨动十字丝上下两个'校正螺丝”，使横丝对准a 2 '。§ 2.6自动安平、精密、电子水准仪简介一、自动安平水准仪(compensator level)1、原理与普通水准仪相比，在望远镜的光路上加了一个补偿器。2、使用粗平后，望远镜内观察警告指示窗若全部呈绿色，方可读数；最好状态是 指示窗的三角形尖顶与横指标线平齐。3、检校与精通水准仪相比，要增加一项补偿器的检验，即：转动脚螺旋，看警告 指示窗是否出现红色；以此来检查补偿器是否失灵。二、精密水准仪（precise level）（每公里往返平均高差中误差1mm）1、精密水准仪 提供精确的水平视线和精确读数。精密水准仪2、 精密水准尺刻度精确（铟钢带水准尺invar leveling staff）。3、读数方法（1）精平后，转动测微螺旋，使十字丝的楔形丝精确夹准某一整分划线。（2）读数时，将整分划值和测微器中的读数合起来。如：14865.0mm。测微尺勺管水准气泡中远镜祝场观察窗映5邮场三、数字水准仪(digital level)及条纹码水准尺(coding level staff)1、具有自动安平、显示读数和视距功能。2、能与计算机数据通讯，避免了人为观测误差。§ 2.7水准测量误差及注意事项来源有：仪器误差、操作误差、外界条件影响。一、仪器误差主要有：视准轴不平行于水准管轴（i角）的误差、水准尺误差二、操作误差主要有：水准气泡未严格居中、视差、估读误差、水准尺未竖直。三、外界条件影响的误差主要有：仪器下沉、尺垫下沉、地球曲率、大气折光、气温和风力。四、水准测量的注意事项：（一）观测：1、观测前应认真按要求检验水准仪和水准尺；2、仪器应安置在土质坚实处，并踩实三角架；3、前后视距应尽可能相等；4、每次读数前要消除视差，只有当符合水准气泡居中后才能读数；5、注意对仪器的保护，做到“人不离仪器”；6、只有当一测站记录计算合格后才能搬站，搬站时先检查仪器连接螺旋是否固紧，一 手托住仪器，一手握住脚架稳步前进。（二）记录：1. 认真记录，边记边回报数字，准确无误的记入记录手簿相应栏中，严禁伪造和传抄;2. 字体要端正、清楚、不准涂改，不准用橡皮擦，如按规定可以改正时，应在原数字上划线后再在上方重写；3. 每站应当场计算，检查符合要求后，才能通知观测者搬站。（三）扶尺：1. 扶尺人员认真竖立水准尺；2. 转点应选择土质坚实处，并踩实尺垫；3水准仪搬站时，应注意保护好原前视点尺垫位置不移动。希望对建筑测量人员有起到作用