一、水準測量原理

　　工程上常用的高程測量方法有幾何水準測量、三角高程測量、GPS測高及在特定對象和條件下采用的物理高程測量，其中幾何水準測量是目前高程測量中精度最高、應用最普遍的測量方法。水準測量原理、微傾式水準儀、自動(dòng)安平水準儀和電子水準儀使用方法！

　　如上圖所示，設在地面A、B兩點(diǎn)上豎立標尺（水準尺），在A(yíng)、B兩點(diǎn)之間安置水準儀，利用水準儀提供一條水平視線(xiàn)，分別截取A、B兩點(diǎn)標尺上讀數a、b，顯然：

　　如上圖，如果A、B兩地距離較遠時(shí)，可以用連續水準測量的方法。中間可設置轉點(diǎn)TP（臨時(shí)高程傳遞點(diǎn)，須放置尺墊），顯然：

　　二、水準儀的介紹

　　水準儀是提供水平視線(xiàn)的儀器，按精度分，水準儀通常有DS05、DS1、DS3等幾種。其中“D”和“S”分別為“大地”和“水準儀”首字漢語(yǔ)拼音的首字母，而下標是儀器的精度指標，即每千米測量中的偶然誤差（以mm為單位）。目前常用的水準儀從構造上可分為兩大類(lèi)：利用水準管來(lái)獲得水平視線(xiàn)的“微傾式水準儀”和利用補償器來(lái)獲得水平視線(xiàn)的“自動(dòng)安平水準儀”。此外，還有一種新型的水準儀——“電子水準儀”，它配合條形碼標尺，利用數字化圖像處理的方法，可自動(dòng)顯示高程和距離，使水準測量實(shí)現了自動(dòng)化。

　　水準儀主要由望遠鏡、水準器、基座三部分組成。

　　微傾式水準儀

　　1、儀器介紹

　　2、微傾式水準儀的使用

　?。?）安置水準儀

　　在測站上松開(kāi)架腿的蝶形螺旋，按需要調整架腿的長(cháng)度，將螺旋擰緊。將三腳架張開(kāi)，使架頭大致水平，并將架腳的腳尖踩入土中。然后把水準儀從箱中取出，將其固連在三腳架上。

　?。?）認識水準儀

　　指出儀器各部件的名稱(chēng)，了解其作用并熟悉其使用方法；同時(shí)弄清水準尺的分劃與注記。

　?。?）粗略整平水準儀

　　按“左手拇指規則”，先用雙手同時(shí)反向旋轉一對腳螺旋，使圓水準器氣泡移至中間，再轉動(dòng)另一只腳螺旋使氣泡居中。通常需反復進(jìn)行。

　?。?）瞄準水準尺

　　瞄準水準尺的步驟是：轉動(dòng)目鏡對光螺旋，使十字絲清晰；松開(kāi)水平制動(dòng)螺旋，轉動(dòng)望遠鏡，通過(guò)望遠鏡上的缺口和準星初步瞄準水準尺，固定水平制動(dòng)螺旋；轉動(dòng)物鏡對光螺旋，使水準尺分劃清晰；旋轉水平微動(dòng)螺旋，使水準尺影像的一側靠近于十字絲豎絲（便于檢查水準尺是否豎直）；眼睛略作上下移動(dòng)，檢查十字絲與水準尺分劃像之間是否有相對移動(dòng)（視差）；如果存在視差，則重新進(jìn)行目鏡與物鏡對光，消除視差。

　?。?）精確整平水準儀

　　轉動(dòng)微傾螺旋，使符合水準器氣泡兩端的像吻合。注意微傾螺旋轉動(dòng)方向與符合水準管左側氣泡移動(dòng)方向的一致性。

　?。?）讀數

　　用十字絲中絲在水準尺上讀取4位讀數。讀數時(shí)，先估讀毫米數，然后按米、分米、厘米及毫米一次讀出。

　　自動(dòng)安平水準儀

　　自動(dòng)安平水準儀與微傾式水準儀的區別在于：自動(dòng)安平水準儀沒(méi)有水準管和微傾螺旋，而是在望遠鏡的光學(xué)系統中裝置了補償器。

　　1、視線(xiàn)自動(dòng)安平的原理

　　當圓水準器氣泡居中后，視準軸仍存在一個(gè)微小傾角α，在望遠鏡的光路上安置一補償器，使通過(guò)物鏡光心的水平光線(xiàn)經(jīng)過(guò)補償器后偏轉一個(gè)β角，仍能通過(guò)十字絲交點(diǎn)，這樣十字絲交點(diǎn)上讀出的水準尺讀數，即為視線(xiàn)水平時(shí)應該讀出的水準尺讀數。

　　由于無(wú)需精平，這樣不僅可以縮短水準測量的觀(guān)測時(shí)間，而且對于施工場(chǎng)地地面的微小震動(dòng)、松軟土地的儀器下沉以及大風(fēng)吹刮等原因，引起的視線(xiàn)微小傾斜，能迅速自動(dòng)安平儀器，從而提高了水準測量的觀(guān)測精度。

　　2、自動(dòng)安平水準儀的使用

　　自動(dòng)安平水準儀的使用方法較微傾式水準儀簡(jiǎn)便。安置儀器后，只需用腳螺旋使圓水準氣泡居中，完成儀器的錯略整平，即可用望遠鏡照準水準尺直接讀數。由于補償器有一定的補償范圍，所以使用自動(dòng)安平水準儀時(shí)，要防止補償器貼靠周?chē)牟考?，保證其處于自由懸掛狀態(tài)。有的儀器在目鏡旁有一按鈕，它可以直接觸動(dòng)補償器。讀數前可輕按此按鈕，以檢查補償器是否處于正常工作狀態(tài)，也可以消除補償器輕微的貼靠現象。如果每次觸動(dòng)按鈕后，水準尺讀數變動(dòng)后又能恢復原有讀數，則表示工作正常。如果儀器上沒(méi)有這種檢查按鈕，則可用腳螺旋使儀器數軸在視線(xiàn)方向稍作傾斜，若讀數不變則表示補償器工作正常。由于要確保補償器處于工作范圍內，使用自動(dòng)安平水準儀時(shí)應特別注意圓水準器的氣泡居中。

　　電子水準儀

　　1、電子水準儀的主要優(yōu)點(diǎn)

　?。?）操作簡(jiǎn)捷，自動(dòng)觀(guān)測和記錄，并立即用數字顯示測量結果。

　?。?）整個(gè)觀(guān)測過(guò)程在幾秒鐘內即可完成，從而大大減少觀(guān)測錯誤和誤差。

　?。?）儀器還附有數據處理器及與之配套的軟件，從而可將觀(guān)測結果輸入計算機進(jìn)入后處理，實(shí)現測量工作自動(dòng)化和流水線(xiàn)作業(yè)，大大提高功效。

　　2、電子水準儀的觀(guān)測精度

　　電子水準儀的觀(guān)測精度高，如瑞士徠卡公司開(kāi)發(fā)的NA2000型電子水準儀的分辨力為0.1mm，每千米往返測得高差中數的偶然中誤差為2.0mm；NA3003型電子水準儀的分辨力為0.01mm，每千米往返測得高差中數的偶然中誤差為0.4mm。

　　3、電子水準儀測量原理

　　與電子水準儀配套使用的水準尺為條形編碼尺，通常由玻璃纖維或銦鋼制成。在電子水準儀中裝置有行陣傳感器，它可識別水準標尺上的條形編碼。電子水準儀攝入條形編碼后，經(jīng)處理器轉變?yōu)橄鄳臄底?，在通過(guò)信號轉換和數據化，在顯示屏上直接顯示中絲讀數和視距。

　　4、電子水準儀的使用（以南方電子水準儀DL301為例）

　　南方電子水準儀DL301為用鍵盤(pán)和安裝在側面的測量鍵來(lái)操作。由LCD顯示器顯示給使用者，并顯示測量結果和系統的狀態(tài)。

　　觀(guān)測時(shí)，電子水準儀在人工完成安置與粗平、瞄準目標（條形編碼水準尺）后，按下測量鍵后約3～4秒既顯示出測量結果。其測量結果可貯存在電子水準儀內或通過(guò)電纜連接存入機內記錄器中。

　　另外，觀(guān)測中如水準標尺條形編碼被局部遮擋＜30％，仍可進(jìn)行觀(guān)測。

　　各鍵功能說(shuō)明

　　三腳架的架設

　　應使用配套的E型鋁制三腳架或寬框三腳架，或球頭鋁制三腳架。

　?。?）伸縮三腳架三條腿到合適的長(cháng)度，并擰緊腿部中間部分固定螺帽。

　?。?）固緊三腳架頭上的六角螺母，使三腳架腿不致于太松。將三腳架安置在給定點(diǎn)上，張開(kāi)三腳架，使腿的間距約一米或腳架張角能保證三腳架穩定，先固定一個(gè)腳，再動(dòng)其他二個(gè)腳使水準儀大致水平，如有必要可再伸縮三腳架腿的長(cháng)度。

　?。?）將三腳架腿踩入地面內使其固定在地面上。

　　將儀器安裝到三腳架頭上

　　從儀器箱內小心取出儀器并安置到三腳架頭上

　?。?）將三腳架中心螺旋對準儀器底座上的中心，然后旋緊腳架上的中心螺旋直到將儀器固定在三架頭上。

　?。?）如果需要用水平度盤(pán)測定角度或設定一條線(xiàn)，則須用垂球將儀器精確地對中。

　?。?）利用三個(gè)腳螺旋使圓水準器氣泡居中，即置平儀器，若使用球頭三腳架，則應先輕輕松開(kāi)腳架中心螺旋，然后將儀器圍繞三腳架頭頂部轉動(dòng)使圓水準器泡居中，當氣泡位于圈內即可旋緊腳架上的固定螺母。

　　安置儀器在給定點(diǎn)上(對中)

　　當儀器用于測角或定線(xiàn)，則該儀器必須用垂球精確安置在給定點(diǎn)上。

　?。?）將垂球鉤掛在三腳架中心螺旋的垂球架上。

　?。?）然后將垂球線(xiàn)掛到垂球上，用滑動(dòng)裝置調節線(xiàn)的長(cháng)度使垂球位于合適的高度上。

　?。?）如果儀器未對準給定點(diǎn)，可將儀器移動(dòng)到該點(diǎn)上，而無(wú)須改變三腳架腿與架頭之間的關(guān)系。首先將三腳架大致安置到給定點(diǎn)上，使垂球偏離該點(diǎn)約在lcm以?xún)?，握住三腳架的兩條腿，相對于第三條腿進(jìn)行調節，使架頭水平、高度適當，架腿張開(kāi)合適可觸及地面。

　?。?）最后一邊觀(guān)察垂球和架頭一邊將每條架腿踩入地面內。

　?。?）略微松開(kāi)三腳架中心螺旋，在架頭上輕輕移動(dòng)儀器，使垂球正好對準給定點(diǎn)，然后將三腳架中心螺旋旋緊。

　　整平儀器

　　轉動(dòng)離圓水準器最遠的兩個(gè)腳螺旋，使圓水準器氣泡位于和上述兩個(gè)腳螺旋中心連線(xiàn)的垂線(xiàn)上。

　　然后旋轉第三個(gè)腳螺旋，使氣泡居中,，如果氣泡仍未嚴格居中，則應從頭開(kāi)始重復上述操作注:整平過(guò)程中不要觸動(dòng)望遠鏡。

　　調節目鏡

　　在測量操作之前，必須根據操作員的視力對望遠鏡目鏡進(jìn)行調節

　?。?）按反時(shí)針?lè )较蛐D目鏡調節環(huán)，此時(shí)十字絲可能變得模糊不清。

　?。?）按順時(shí)針?lè )较蚵D目鏡環(huán)，直到十字絲清晰可見(jiàn)。

　　照準與調焦

　?。?）將望遠鏡對準標尺，觀(guān)察提手把上的粗瞄器，使三角形標志的頂點(diǎn)對準標尺(如圖所示)

　?。?）任意方向旋轉調焦螺旋直到看清標尺。

　?。?）用水平微動(dòng)螺旋精確照準標尺，詳情見(jiàn)“標尺的調焦與照準”

　　注:一旦水準儀已經(jīng)調焦且瞄準標尺，即可一邊左、右移動(dòng)眼睛一邊通過(guò)望遠鏡觀(guān)察，按理此時(shí)十字絲和標尺之間不會(huì )出現偏離，若有偏離(視差)，則應仔細調焦儀器或調節目鏡，以使消除調焦誤差。

　　三、記錄表格