内蒙古农业大学欢迎您.pdf

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1、 第二章第二章第二章第二章 水准测量水准测量水准测量水准测量 高程是确定地面点位置的一个要素,水准测量是测定地面点高程的主要方法之一。第一节第一节第一节第一节 水准测量原理水准测量原理水准测量原理水准测量原理 一、水准测量原理 水准测量的原理是借助仪器提供的水平视线，配合水准尺测定地面上两点间的高差,然后根据已知点的高程来推求未知点的高程。如图 21 所示,已知 A 点高程为 HA,要测出 B 点高程 HB,只要在 A、B 两点间安置一架能提供水平视线的仪器水准仪,并在 A、B 两点各竖立水准尺,利用水平视线分别读出 A 点尺子上的读数 a 及 B 点尺子上读数 b,则 A、B 两点间的高差为

2、 bahAB=(2-1)如果测量是由 AB 的方向前进，则 A 点称为后视点，B 点称为前视点，a 及 b 分别为后视读数和前视读数，两点间的高差就等于后视读数减去前视读数。如果 B 点高于 A 点,则高差为正,反之，高差为负。图图图图 2 2 2 2-1 1 1 1 二、计算高程的方法(一)由高差计算高程 B 点(未知点)的高程等于 A 点(已知点)的高程加上两点间的高差，即)(baHhHHAABAB+=+=(2-2)(二)由视线高程计算高程 由图 21 可知，A 点高程加后视读数等于仪器视线的高程，设视线高程为 Hi，即 aHHAi+=则 B 点高程等于视线高程减去前视读数，即 baHbH

3、HAiB+=)(2-3)第二节第二节第二节第二节 水准仪和水准尺水准仪和水准尺水准仪和水准尺水准仪和水准尺 一、水准仪 水准仪的种类包括微倾式水准仪、自动安平水准仪和电子水准仪。通过调整水准仪微倾螺旋，使管水准气泡居中获得水平视线的水准仪称为微倾式水准仪；而通过补偿器工作获得水平视线读数的水准仪称为自动安平水准仪；电子水准仪则是在望远镜光路中增加了分光镜和光电探测器（CCD 阵列）等部件，并采用条形码分划水准尺和图象处理电子系统构成的光、机、电及信息存储与处理的一体化水准测量系统。国产微倾式水准仪的型号有 DS05、DS1、DS3、DS10，字母 D、S 分别为“大地测量”和“水准仪”汉语拼音

4、的第一个字母，字母后的数字表示以 mm 为单位的、仪器每公里往返测高差中数的偶然中误差，DS05、DS1、DS3、DS10 水准仪的中误差分别为0.5mm、1mm、3mm、10mm，其中，DS05、DS1 水准仪为精密水准仪，用于国家一、二等水准测量和精密工程测量；DS3、DS10 水准仪为普通水准仪，用于国家三、四等水准测量和常规工程测量。图 22 是我国生产的 DS3 型微倾式水准仪。它主要由望远镜、水准器及基座三个部分组成。水准仪通过基座与三脚架连接,支承在三脚架上。基座上装有一个圆水准器。下面有三个脚螺旋,用以粗略整平仪器。望远镜一侧装有管状水准器,其下端装有一个能使望远镜作微小上下仰

5、俯动作的微倾螺旋,转动微倾螺旋使管水准器随望远镜上下仰俯，当气泡居中时,望远镜中的视线便呈水平位置，以简化精密整平仪器的工作。水准仪在水平方向的转动是由一对水平制动螺旋和水平微动螺旋来控制的。1-准星；2-物镜；3-微动螺旋；4-制动螺旋；5-符合水准器观测镜；6-水准管；7-水准盒；8-校正螺丝；9-照门；10-目镜；11-目镜对光螺旋；12-物镜对光螺旋；13-微倾螺旋；14-基座；15-脚螺旋；16-连接板 图图图图 2 2 2 2-2 2 2 2 自动安平水准仪是利用安装在望远镜内的自动补偿器,自动获得水平视线的一种水准仪。补偿器安装在调焦镜与十字丝分划板之间,以取代管水准器,只要圆水

6、准器气泡居中,即使是望远镜稍有倾斜,也能在十字丝上读得水平视线时的读数,从而加快了水准测量的进度。此外,不仅克服了管水准器受温度影响的缺点,还由于仪器整置不当,地面有微小的振动或脚架不规则下沉等因素造成的视线不水平,也可由补偿器迅速调整,而得到正确读数,从而提高了水准测量的精度。图 23 是我国苏州一光仪器厂生产的 DSZ2 自动安平水准仪，图 24是 DSZ2 自动安平水准仪的补偿器结构。图图图图 2-3 图图图图 2-4 电子水准仪可被认为是自动安平水准仪、CCD 相机、微处理器和条形码尺组合成的一个几何水准自动测量系统。另外，仪器光学系统的结构将视准光束的一部分按一般光路行进，因此，电子

7、水准仪仍可进行与光学水准仪一样的读数。20 世纪 90 年代，已相继有瑞士 Leica(徕卡)，日本 TOPCON(拓普康)和德国 ZEISS(蔡司)推出不同类型的电子水准仪，如 Leica 的 NA3003、NA2002；TOPCON 的 DL101、DL102；ZEISS的 DINI10 和 DINI20。图 25 是徕卡 DNA03 中文电子水准仪，图 26 是拓普康 DL-111C 电子水准仪。电子水准仪按每公里高差的偶然中误差可区分为两个档次，即相应于我国水准仪系列分级 DS05 级的精密级电子水准仪，其出厂指标为 0.3mm0.4mm/km；和相应于 DS1 的中等精度电子水准仪，

8、出厂指标为 0.7mm1.0mm/km。图图图图 2-5 图图图图 2-6(一一一一)望远镜望远镜望远镜望远镜 望远镜是用来瞄准远方目标的，主要作用是使目标成像清晰、扩大视角，以精确照准目标。主要由物镜、十字丝分划板、调焦镜、目镜等组成。由于物镜调焦构造不同,望远镜有外对光望远镜和内对光望远镜两种。图 27 是内对光望远镜,转动对光螺旋时，对光凹透镜前后移动,进行调焦。这种望远镜的优点是：密封性好,灰尘、潮气不易侵入；镜筒短,使用方便；对光时物镜位置不变,仪器稳定,目前测量仪器上的望远镜都是内对光式的，不采用外对光望远镜。图图图图 2-7 图 2-8 是内对光望远镜成像原理。图图图图 2 2

9、2 2-8 8 8 8 目标通过物镜及调焦凹透镜的作用,在十字丝面上形成一个倒立的小实像,再经过目镜的放大作用,使目标的像和十字丝同时扩大成虚像。放大的虚像的视角与用眼睛直接看到目标大小的视角的比值叫做望远镜的放大倍率,用 V 表示,它是鉴别望远镜质量的主要指标,一般工程中常用的普通水准仪的放大倍率为 1830 倍。由于目标有远有近,人的视力也不一样,为了使目标的像总是成在十字丝平面上,就需要调节物镜对光螺旋。望远镜上还装有目镜对光螺旋,可以调节目镜位置,使我们能够看清十字丝。十字丝是刻在十字丝分划板上,通过十字丝环用三个校正螺丝固定在望远镜镜筒上的。十字丝交点和物镜光心的连线称为视准轴(也称

10、视线)。当视准轴对准目标时,就是照准了。(二二二二)水准器水准器水准器水准器 水准仪上的水准器是用来指示视线是否水平或竖轴是否竖直的。水准器分圆水准器和长 水准器(又称水准管)两种。圆水准器一般装在基座上,作粗略整平、使竖轴竖直之用；长水准管和望远镜连在一起,供精确调平视线之用。长水准管是把一个玻璃管的纵向内壁磨成圆弧,内装酒精和乙醚的混合液,经加热后密封而成的,待液体冷却后形成一个气泡。由于气泡较轻,恒处于管的最高处。水准管圆弧的中点，称为水准管零点；过水准管零点的切线 LL称为水准管轴，如图 2-9 所示。当气泡两端与零点成对称,如图 2-9 所示的情况时,称为气泡居中,这时水准管轴水平。

11、如果水准管轴与望远镜的视准轴平行,气泡居中时,视准轴就处于水平位置。图图图图 2 2 2 2-9 9 9 9 图图图图 2 2 2 2-10101010 图图图图 2 2 2 2-1 1 1 11 1 1 1 水准管上一般自零点向两端每间隔2mm刻有分划线,如图2-9所示，用以观察气泡居中。每 2mm 弧长所对的圆心角称为水准管分划值，即=2/R （2-4）式中：一弧度相应的秒值，为 20265；R水准管圆弧半径（mm）。水准管分划值是水准管性能的指标,工程上常用水准仪的水准管分划值有 20、30和 60三种。分划值越小,水准管越灵敏,用来整平仪器的精度越高。一般水准仪都在长水准管上方设置一组

12、棱镜,通过棱镜的折光作用,使气泡两端的像映在望远镜旁的观察小窗内,如图 2-10 所示。当两半个气泡的像错开,表示气泡不居中；转动微倾螺旋使两半个气泡的像吻合时,则表示气泡居中。这种具有棱镜装置的水准管称为符合水准管,它能提高气泡居中的精度。圆水准器是一个顶部内表面磨成球面的玻璃圆盒,通过球面中点的球半径LL 称为圆水准器轴(图 2-11),当气泡居中时,圆水准器轴处于铅垂位置。如果圆水准气泡居中,竖轴即处于铅垂位置。常用的圆水准器分划值有 4、8、15几种,灵敏度较低,只能用于粗略整平。圆水准器用一松紧螺丝固定在金属盒内,并有三个校正螺丝,可以调整其位置。(三三三三)基座基座基座基座 基座主

13、要有轴座、脚螺旋和连接板组成,起支承仪器上部和与三脚架连接的作用。二、水准尺与尺垫 水准尺（图 2-12）是进行水准测量时用以读数的重要工具。尺长一般为 3m5m,尺底从零开始,每隔 1cm 涂有黑白或红白相间的分格,每分米注一数字。水准尺按尺面分为单面尺和双面尺两种；按尺形分为直尺、折尺、塔尺等三种。与精密水准仪配套的是铟瓦水准尺（图2-13），与电子水准仪配套的是条形码尺（图 2-14）。双面水准尺一面为黑面,分划黑白相间,为主尺；另一面为红面,分划红白相间,为辅尺。双面水准尺必须成对使用。两根水准尺黑面底部的起始数均为零,而红面底部的起始数分别为 4687mm 和 4787mm,用以检校

14、读数。尺垫一般制成三角形铸铁块,中央有一突起的半圆球体,如图 2-15 所示。立尺前先将尺垫用脚踩实,然后竖立水准尺于半圆球体顶上,它的作用在于防止水准尺下沉及尺子转动时不改变其高程。图图图图 2 2 2 2-12 12 12 12 图图图图 2 2 2 2-13 13 13 13 图图图图 2 2 2 2-14 14 14 14 图图图图 2 2 2 2-15151515 第三节第三节第三节第三节 水准仪的使用水准仪的使用水准仪的使用水准仪的使用 一、水准仪的安置 在选好的测站上,先打开三脚架,用中心连接螺旋将仪器固定在架头上,然后将三脚架的 两条腿踩入泥土中,前、后、左、右移动第三条腿,使

15、架头大致水平,同时将第三条腿也踩入 泥土中。二、粗平 粗平的工作是通过旋转脚螺旋使圆水准器的气泡居中。其步骤是:如图 2-16(a)所示,首先用两手同时向内或向外旋转脚螺旋 1 和 2，使偏离中心的气泡沿 1、2 两脚螺旋的平行方向移动到图 2-16(b)所示的位置(气泡移动的方向与左手大拇指移动的方向一致)；然后再转动脚螺旋 3,使气泡居中,这时，仪器的竖轴已大致处于铅垂位置。图图图图 2 2 2 2-16161616 三、瞄准 仪器概略整平后,即可使用望远镜瞄准水准尺,其操作步骤如下:1.调节目镜 根据观测者的视力,转动目镜调节螺旋,使十字丝看得十分清晰。2.初步瞄准 松开制动螺旋,转动望

16、远镜,利用望远镜上的缺口和准星,瞄准水准尺,瞄准后 拧紧制动螺旋。3、对光和瞄准 转动物镜对光螺旋,使尺面的像看得十分清楚。转动望远镜微动螺旋,使十 字丝对准尺面中央。4、消除视差 瞄准目标时,应使尺子的像落在十字丝平面上,否则当眼睛靠近目镜上下微微 晃动时,可发现十字丝横丝在水准尺上的读数也随之变动,如图 2-17(a)所示,这种现象称为十字丝视差。由于视差影响着读数的正确性,因此必须加以消除。消除的方法是再仔细地反 复交替调节目镜和物镜对光螺旋,直至象面与十字丝面重合，使读数不变为止,如图 217(b)所示。图图图图 2 2 2 2-17171717 四、读数 用望远镜瞄准水准尺后,读数前

17、必须转动微倾螺旋,使水准管气泡居中，达到视线水平才能读数。如图 218（a）所示,黑面中丝读数为 1.608m(估读至毫米)，如图 218（b）所示,红面中丝读数为 6.295m。读数后再检查气泡是否居中,否则应重新调整,再次读数。应该注意,读完后视读数后,仪器转到前视方向,仍要利用微倾螺旋调整水准管气泡居中(但不能转动脚螺旋使水准管气泡居中),再进行读数。图图图图 2 2 2 2-18181818 第四节第四节第四节第四节 水准测量的实施水准测量的实施水准测量的实施水准测量的实施 若地面两点相距不远时,安置一次仪器(安置仪器的位置称为测站)就可以直接测定两点间的高差。但当地面上两点相距较远或

18、高差较大时,安置一站仪器难以测得两点的高差,因此，必须依图 2-19 所示,在 A、B 两点之间增设若干临时立尺点,把 A、B 分成若干站,逐站测出其高差,最后由各站高差求和,得出 A、B 两点间高差 hAB。图图图图 2 2 2 2-19191919 测量时,首先安置仪器于 1 点,竖立尺子于 A 及转点 1（TP1）上(使前、后视距离大致相等),瞄准 A 点上的尺子,视线水平后读取后视读数 a1为 1.864m,记入表 2-1 内 A 点的后视读数栏内,再瞄准 TP1点上尺子,读取前视读数 b1为 1.236m,记入表 21 中 TP1点的前视读数栏内,后视读数减去前视读数得 A、TP1两

19、点的高差为+0.628m,记入表 21 高差栏内,至此,一个测站的工作结束。TP1点上的尺子不动,搬仪器到第 2 测站,在 A 点立尺的人,持尺前进至选定的TP2点,并将尺子立于 TP2点上,继续观测、记录和计算,直至 B 点。这样每安置一次仪器,就测得一个高差,即 111bah=222bah=nnnbah=将各式相加,得 A、B 两点的高差 hAB为=nininiABbahh111 (2-5)B 点高程 HB为 ABABhHH+=(2-6)由式(2-5)可以看出,A、B 两点的高差等于中间各段高差的代数和,也等于所有后视读数之和减去所有前视读数之和,可作为每一页记录手簿的计算校核。表 2-1

20、 中,这两个数均为+0.909,说明计算没有错误,如果不等,则说明计算有错误,需要重算。水准测量中(图 2-19)的转 1,转 2、转 n 等临时立尺点是用来传递高程的,称为转点（TP）。在转点上不仅有前视读数,还有后视读数。一个测站工作结束后,仪器搬到下一测站,转点的位置丝毫不能动,否则就不能传递高程,因此,转点上应使用尺垫,以防止尺子下沉及转动尺子时改变高度。表 2-1 为普通水准测量记录手簿格式。第五节第五节第五节第五节 水准测量的校核及高程计算水准测量的校核及高程计算水准测量的校核及高程计算水准测量的校核及高程计算 一、水准测量的校核方法 在测量成果中,错误是不允许存在的,因此，在进行

21、水准测量时,必须有多余观测进行校核,以便发现错误和评定精度。水准测量的校核方法可分为测站校核和路线校核。(一一一一)测站校核测站校核测站校核测站校核 1.双仪器高法 在每一测站上测出高差后,在原地改变仪器的高度(一般为 10cm 左右),重新安置仪器,再测一次高差。如果两次测得的高差之差在限差之内,则取其平均数作为这一测站的高差结果,否则需要重测。在普通水准测量中,该限差规定为6mm。2.双仪器法 在两测点之间同时安置两台仪器,分别测得两点的高差进行比较,结果处理方法同上。3.双面尺法 见第七章第二节。(二二二二)路线校核路线校核路线校核路线校核 1.附合水准路线 如图 220 所示,欲测定

22、1、2、3、4 等点的高程,选定水准路线由已知水准点 BM1开始,顺序施测各点高差,最后又由 4 点测到另一已知水准点 BM2形成附合水准路线。各测段测得的高差总和h 应与已知水准点高程之差(HBM2-HBM1)相等。由于测量误差的存在,二者不相等,产生差值 fh,称为高差闭合差。它的计算公式为=）（始终测HHhfh (2-7)式中：H始、H终起始和终了水准点的高程。普通水准测量高差闭合差的允许值为 Lfh40=允mm 或10nmm (2-8)式中：L水准路线的长度,以公里计；n测站数。式(2-8)中,前者用于平坦地区,后者用于山地。如果高差闭合差超过允许值,即 fh fh 允,则测量成果不能

23、应用,必须重测。图图图图 2 2 2 2-20202020 2.闭合水准路线 从一个已知水准点 BM1开始,测定 1、2、3 等点的高差(图 2-21),最后回到 BM1点,形成一个闭合水准路线。此时,高差代数和在理论上应等于零,即=0理h (2-9)由于测量误差的存在,h测0,则闭合水准路线的高差闭合差 fh为=测hfh (2-10)同样,要求 fhfh 允,否则应重测。闭合水准路线的 fh 允与附合水准路线相同。图图图图 2 2 2 2-21 21 21 21 图图图图 2 2 2 2-22222222 3.支水准路线 由已知水准点开始,测定 1、2、3 等点间的高差,没有条件附合到另一水

24、准点或回到已知水准点,这种路线叫做支水准路线(图 2-22)。支水准路线必须沿同一路线进行往测和返测,往、返测的高差绝对值应相等,而符号相反。如不相等,便产生了闭合差,即 返往hhfh+=(2-11)往、返测高差闭合差的允许值与附合水准路线相同,而测站数 n 或路线长 L 以单程计。二、水准路线高差闭合差的调整和高程计算 如果水准路线的高差闭合差在允许范围之内,即可进行闭合差的调整和高程计算。图2-23 为一附合水准路线,1和2为已知水准点。用普通水准测量的方法测定 BM1、BM2、BM3 三点的高程,各点间的测站数及高差均注明在图 2-23 中。图图图图 2 2 2 2-23232323 高

25、差闭合差的调整及高程计算的步骤如下,计算结果见表 2-2。(一一一一)高差闭合差的计算高差闭合差的计算高差闭合差的计算高差闭合差的计算 应用式(2-7)及式(2-8)得=）（始终测HHhfh=+3.528-(25.006-21.453)=-0.025m fh 允=10nmm=士 1025=50mm fh20，进行后续工作。说明：此表所用符号、公式参阅教材P30P31内容；用文字叙述校正过程；检 校应反复几次，直到满足要求。实习报告三 水平角观测手簿（测回法）测区 观测者 记录者 年 月 日 天气 成像 仪器型号 水平度盘读数 半测回角值 一测回角值 测 回 测 站 竖盘 位置 目 标 各测回

26、平均角值 备注 实习报告四 水平角观测手簿（全圆方向观测法）测区 观测者 记录者 年 月 日 天气 成像 仪器型号 水平度盘读数 盘左(L)盘右(R)2C 平均值 L+R1802 归零方 向值 各测回归 零平均方向值 角值 测 回 测 站 目 标 备 注 实习报告五 竖直观测记录 测区 观测者 记录者 年 月 日 天气 成像 仪器型号 竖盘读数 半测回竖角值 指 标 差 一测回角值 测站 观 测 点 仪器高 竖盘位置 备注 实习报告六 钢尺量距及磁方位角测量记录计算表 日期 班组 记录者 尺长 观测者 丈 量 数 值 线段 名称 丈量方向 整尺段数 余长 全长 正反磁方位角及平均值 平均长度

27、相对误差 备 注 往 返 往 返 往 返 往 返 实习报告七 经纬仪的检验与校正 仪器型号 班组 检验者 仪器编号 日期 记录者 1一般性检验结果是：三脚架 ，水平制动与微动螺旋 ，望远镜制动与微动螺旋 ，照准部转动 ，望远镜转动 ，望远镜成像 ，脚螺旋 。2经纬仪的主要轴线有 ，它们之间正确的几何关系是 。检验和校正经过 检验项目 略 图 观测数据及说明 水准管轴 垂直于竖轴 纵丝 垂直于横轴 视准轴 垂直于竖轴 横轴 垂直于竖轴 内蒙古农业大学自编教材 测量学课堂实习指导书 王耀强 编 内蒙古农业大学水利与土木建筑工程学院 二 O O 五年三月 目目目目 录录录录 实习一实习一实习一实习一

28、 普通水准测量普通水准测量普通水准测量普通水准测量1 实习二实习二实习二实习二 S3型水准仪的检验与校正型水准仪的检验与校正型水准仪的检验与校正型水准仪的检验与校正2 实习三实习三实习三实习三 水平角观测水平角观测水平角观测水平角观测（测回法测回法测回法测回法）7 实习四实习四实习四实习四 水平角观测水平角观测水平角观测水平角观测（全圆方向法全圆方向法全圆方向法全圆方向法）9 实验五实验五实验五实验五 竖值角观测竖值角观测竖值角观测竖值角观测10 实习六实习六实习六实习六 距离丈量与直线磁方位角的测定距离丈量与直线磁方位角的测定距离丈量与直线磁方位角的测定距离丈量与直线磁方位角的测定12 实习

29、七实习七实习七实习七 DJ6光学经纬仪的检验与校正光学经纬仪的检验与校正光学经纬仪的检验与校正光学经纬仪的检验与校正13 实验八实验八实验八实验八 视距测量视距测量视距测量视距测量15 实验九实验九实验九实验九 罗盘仪测量罗盘仪测量罗盘仪测量罗盘仪测量17 实验十实验十实验十实验十 经纬仪导线测量经纬仪导线测量经纬仪导线测量经纬仪导线测量19 实习十一实习十一实习十一实习十一 四等水准测量四等水准测量四等水准测量四等水准测量22 实习十二实习十二实习十二实习十二 大平板大平板大平板大平板仪的使用仪的使用仪的使用仪的使用23 实习十三实习十三实习十三实习十三 电子求积仪的使用电子求积仪的使用电子

30、求积仪的使用电子求积仪的使用26 实习十四实习十四实习十四实习十四 施工测量的基本工作施工测量的基本工作施工测量的基本工作施工测量的基本工作29 实习十五实习十五实习十五实习十五 航片判读航片判读航片判读航片判读32 实习十六实习十六实习十六实习十六 遥感遥感遥感遥感（RS）影像的判读影像的判读影像的判读影像的判读33 实习十实习十实习十实习十七七七七 机助成图认识实习机助成图认识实习机助成图认识实习机助成图认识实习33 实习一实习一实习一实习一 普通水准测量普通水准测量普通水准测量普通水准测量 一、目的与要求 通过一条闭合水准路线的水准测量实习，掌握水准测量的基本方法，准确地在水准尺上读数、

31、记录，并掌握高差、高差闭合差和高程的计算方在学时内完成。每组测一闭合路线，实习完毕，每人交一份实习报告。二、仪器与工具 3型水准仪台，水准尺根，尺垫块，记录板块。三、方法与步骤 1布置：每组各选四个明显固定点，用红蓝铅笔注记（如 A、B、C、D），以 ABCDA作为闭合水准路线，路线长约 600m 左右，并假设起点 A 的高程 HA=1050.000m。2认真观察水准尺之分划、注记，熟悉在水准尺上读数的方法。3读数前，水准管气泡应严格居中，读出米、分米、厘米，估读至毫米。观测者与记录者应密切配合，记录者在记录前应重复读出观测者所报读数，以免记错。4每组做一条闭合水准路线的水准测量，每人单独算出

32、所测各点间的高差及各点的高程，高差闭合差不得超过40)(KmLmm，距离可用视距法或步测法量出。四、注意事项 1.对光不得有视差存在。2.读前、后尺数时，水准管气泡必须严格居中。3.前、后视距应大致相等。4.水准尺应保持直立，不得有前、后、左、右倾斜。5.记录应用铅笔，手薄要保持清洁，如果记录有误，只能划去重写，不许用橡皮擦拭，厘米、6.毫米读数记录不得更改。7.整个实习过程中，要严格按操作规程操作仪器，并要注意爱护仪器。8.成果合格后，交记录及计算成果，并填写实习报告。实习二实习二实习二实习二 S S S S3 3 3 3型水准仪的检验与校正型水准仪的检验与校正型水准仪的检验与校正型水准仪的

33、检验与校正 一、目的与要求 1、掌握 S3型水准仪的 3 项检验与校正方法。2、熟悉 S3型水准仪的结构原理。二、仪器与工具 S3型水准仪 1 台，水准尺 2 根，木桩 2 根或尺垫 2 个，斧子 1 把，记录板 1 块，皮尺 1 把。三、方法与步骤（一）圆水准器的水准轴应与仪器的旋转轴平行的检验与校正。1.检验方法 先用脚螺旋将圆水准器气泡居中，然后将仪器旋转 180，若气泡仍居中，则表明此项条件已满足。根据上述检验原理可知，气泡偏移的长度代表了仪器旋转轴和圆水准器轴的交角的两倍。2.校正 如果在检验时发现仪器旋转轴与圆水准器轴不平行，则应进行校正。校正 作可用装在圆水准器下面的校正螺钉来实

34、现。校正螺钉一般有 3 个，操作时，按整平圆水准器那样的方法，分别调动三个校正螺钉，使气泡向居中位置移动偏离长度的一半；如果操作完全准确，经过校正之后，圆水准器轴将与仪器旋转轴平行，如果此时用脚螺旋将仪器整平，则仪器旋转轴处于竖直状态，实际上由于各种原因，例如，拨动校正螺钉时震动了仪器，估计气泡的移动长度不准确等，校正工作要反复进行多次，而且每次校正工作都必 须首 先整平圆水准器，然后旋转仪器 180，观察气泡的位置，确定是否需要再进行校正，直到将仪器整平后旋转仪器至任何位置，气泡都始终居中，校正工作才十字丝横丝应与仪器旋算结束。(二)转旋转轴垂直的检验与校正 1.检验方法 先用十字丝的横丝一

35、端瞄准一个点，如教材 P29图 223 所示，然后在横丝上移动，则说明十字丝的横丝已与仪器旋转轴垂直，如果该点离开了横丝，如教材图 223(a)、(b)所示，则说明横丝没有与仪器旋转轴垂直，而是这条虚线的位置与仪器旋转轴垂直。2.校正 如果经过检验，条件不满足，则应进行校正。校正工作用固定十字丝环的校正螺钉进行。放松校正螺钉使整个十字丝环转动，让横丝与图中所示的虚线重合或平行。由于这条虚线是该点在视场中移动的轨迹，并没有一个实在的线划，所以转动十字丝环的方向是转向所瞄准的点，转动角度凭估计进行。校正之后再进行检验，确定是否还需要校正，直到满足条件为止。(三)望远镜视准轴应与水准管的水准轴平行的

36、检验与校正 1.i 角在读数和高差中的影响（1）i 角在读数中的影响 如教材 P30图 225 所示，设 I 角使视线向上倾斜，那么它在 A 点尺子上的读数将角水平视线的读数增大一个值。若 A 点距仪器的距离为 S，则=Stgi，一般 i 均甚小，上式可写为=is，当 i 角的大小不变时，则的大小与 S 成正比，即尺子离仪器愈远，i角对读数的影响愈大。现规定向上倾斜的 i 角为正角，则由此引起的读数误差亦为正。设 a 为水准尺上的实际读数；那么水准尺上的正确读数 a为 a=a (2)i 角在高差中的影响 测量 A、B 两点的高差 hAB，可按下式计算 hAB=a-b 式中：a 为后视读数；b

37、为前式读数。于是 A、B 两点的正确高差为 hAB=(a-A)-(b-B)=(a-b)-(A-B)=hAB-(A-B)式中：A-B为 i 角在高差中的影响，用hAB表示，即：hAB=A-B =iSA-iSB =i（SA-SB）可见，当后视与前视的距离相等时，i 角的影响hAB=0，得到正确的高差。而当后视与前视的距离不相等时，后、前视的距离相差愈大，i 角在高差中的影响hAB也愈大。且 SASB时，hAB与 i 的符号相同，反之，与 i 的符号相异。2.检验 i 角的基本原理与校正方法 在地面选定两个固定点 A、B，测出 A、B 的两次高差 hAB和 hAB。设仪器存在 i 角误差，则得 hA

38、B=hAB i（SASB）hAB=hAB i（SASB）hAB=hAB i（SASB）=hAB i（SASB）i=()()BABAABABSSSShh 在实际应用时，一般使 SA=SB（如教材 P30图 225（a）所示），此时 hAB=hAB。i=BAABABSShh （1）i 角的检验 在较平坦地方选定相距 60m80m 的两个点 A、B，并用木桩钉入地面，或用尺垫代替，并用皮尺丈量 A、B 两点距离，找出中点位置。致水准仪于中点位置，参照教材图 225（a），此时，测量正确的高差 hAB，然后，将水准仪置于两点的任一点附近，例如，在 B 点附近，参照教材图 225（b）。这时，因距离不等

39、，在测得的高差 hAB中将有 i 角的影响，按下式计算 i:i=BAABABSShh 因 A 点距仪器最远，i 角在读数上的影响最大，按公式求得：A=ASi 2）校正 有了A，即可对水准仪进行校正。校正工作应紧接着检验工作进行，即不要搬动 B 点一端的仪器，先算出在 A 点标尺上的正确读数 a2。a2=a2-A 用微倾螺旋使读数对准 a2，这时水准管气泡不居中，调节上正螺钉，使气泡居中。在实际操作时，需先将左（或）右螺钉略为松开一些，使水准管能够活动，然后再校正上、下两螺钉。校正结束后，仍左（或）右螺钉旋紧。这种校正方法的实质是先将视线水平，即读数对准 a2，然后校正水准轴至水平位置。检验校正

40、应反复进行，直到符合要求为止。以上三项校正一般不要求学生自己校正，如仪器确需校正，应在实习老师指导下进行。注意事项 1验应力求准确，避免错误结论。2校正时，应注意仪器的部件，不得乱拧乱动，已防损坏仪器。3检验与校正要反复、仔细并认真地完成。实习三实习三实习三实习三 水平角观测水平角观测水平角观测水平角观测（测回法测回法测回法测回法）一、目的与要求 1、了解 J6型光学经纬仪的主要构造各个部分名称以及操作使用。2、练习使用经纬仪进行对中、整平、瞄准、读数的基本观测方法。3、掌握用经纬仪进行水平角（测回法）观测。二、仪器与工具 J6级光学经纬仪 1 套，标杆 2 根，记录板 1 块、铅笔自备。三、

41、方法与步骤（一）经纬仪的安置与使用 1.安置经纬仪 使用垂球对中，用脚螺旋整平。具体安置方法见教材。2.瞄准（1）调节望远镜目镜端的对光螺旋，使十字丝清晰。（2）转动照准部，通过镜筒上的瞄准器大致照准目标，然后旋紧水平制动螺旋。(3）调节望远镜的物镜对光螺旋，使目标成像清晰，并消除视差，调节水平微动螺旋，使十字丝竖丝与目标重合，并尽量瞄准目标底部。读数精确瞄准目标后，即可读数。读数前，一手调节反光镜的反光角度，使读数窗明亮，另一手要调节显微镜目镜，消除视差，待显微镜内分划线和注记数字都十分清晰，才能读数。其读数方法见教材 P45相关内容。（二）水平角观测（测回法）在测站 O 安置仪器，用测回法

42、观测周围所选择的两点 A、B 与测站点 O 间的水平角。以盘左位置（此时竖盘位于望远镜左侧）照准左边目标 A，用十字丝竖丝平分目标，读出水平度盘读数 a1，并记入手薄。松开制动螺旋，顺时针方向旋转照准部，瞄准右边目标 B 读取水平度盘读数 b1，记入手薄。以上两步称为盘左半测回或上半测回。计算观测角值为：111ab=。当读数 b1a1时，b1加 360再与 a1相减。倒转望远镜，以盘右位置（竖盘在望远镜右侧）先照准目标 B，读取水平度盘读数 b2。再逆时针方向转动照准部，瞄准左边目标 A，读取度盘读数 a2。以上两步称盘右半测回或下半测回。其角值为：222ab=。12=，为半测回差，若42 ，取)(2121+=作为一测回角值。一般应完成 24 测回测角，应配置度盘。测回差不超过 24时取平均作为最后成果，超限则需重测，一般保留合格部分，对孤值，即与其它测回角值悬殊很大的测回进行重测，直到满足要求。四 注意事项 1.安置经纬仪时，对中误差应小于 3mm。2.瞄准目标时，尽量瞄准目标底部，减少目标倾斜引起的误差。3.观测过程中，若照准部水准管气泡偏移超过 2 格，应重新整平仪器，并重测该测回，测回间可以重新整平仪器。4.每人至少独立完成 2 测回水平角观测，半测回、测回差限值为 24，合格后，上交观测 5.及计算成果，并填写实习报告。