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1、测绘工程系,高速铁路施工测量,项目3：高程测量,任务3-1：水准仪的操作及使用,一、水准测量的原理,利用仪器提供的水平视线，在两根直立的尺子上获取读数，来求得该两立尺点间的高差，然后推算高程。,hAB=a-b HB=HA+hAB,hAB有正负之分，hAB为正,说明B点比A点高，反之说明B点比A点低。,A,B,二、水准测量的仪器及与工具,（一）水准仪 按精度分：S05、S1、S3、S10共4级。按构造分：微倾式水准仪、自动安平水准仪、激光水准仪和数字水准仪。,（二）水准尺与尺垫 水准测量时还需配套的工具有水准尺和尺垫。,组成：望远镜、水准器、基座。,望远镜,水准器,基座,三、DS3微倾式水准仪的
2、构造及使用,（一）、DS3微倾式水准仪的构造,1-物镜;2-物镜对光螺旋;3-水平微动螺旋;4-水平制动螺旋;5-微倾螺旋;6-脚螺旋;7-符合气泡观察镜;8-水准管;9-圆水准器;10-圆水准器校正螺丝；11-目镜调焦螺旋;12-准星；13-缺口；14-轴座,(1)作用：提供视线，读出水准尺上的读数。(2)构造：由物镜、目镜、对光透镜和十字丝分划板组成。根据观察到的物体成像情况，望远镜分为正像望远镜和倒像望远镜。,1望远镜,(3)视准轴（即视线）：十字丝交 点与物镜光心的连线。它是水准仪的主要轴线之一。,1物镜；2目镜；3对光透镜；4十字丝分化板；5物镜对光螺旋；6目镜调焦螺旋,十字丝分划板
3、：在直径为约10mm的光学玻璃圆片上刻出三根横丝和一根垂直于横丝的竖丝；竖丝是为了瞄准目标，中丝（单丝或楔形丝）读取读数。视距丝：上、下短丝，用于测距。,1望远镜,十字丝,分划板结构,(4)望远镜的成像原理,观看视频,物镜；对光透镜；目镜；十字丝平面,2水准器（管水准器和圆水准器）(1)圆水准器,l 圆水准器：一个封闭的圆形玻璃容器，顶面内壁是球面，球面中央有一圆圈。l水准器零点:圆圈圆心。l圆水准器轴:通过零点的球面法线。l 当圆水准器气泡居中时，圆水准器轴竖直，仪器竖轴竖直。l 圆水准器的分划值:气泡中心偏离零点2 mm的弧长所对圆心角的大小。DS3水准仪圆水准器分划值一般为810/2 m
4、m。由于它的精度较低，故只用于仪器的粗略整平。,反映竖轴是否竖直，用于粗平。,水准器图片,（2）管水准器（水准管）：,反映视线是否水平，用于精平。l 水准管的零点：管面上刻有间隔为2 mm的分划线，分划线的对称中心O称。l 水准管轴LL l气泡居中,水准管分划值的大小反映了仪器置平精度的高低。水准管纵向弧线半径 R 越大，值越小，则水准管灵敏度越高。DS3 型水准管分划值一般为20/2 mm。,定义：水准管2 mm 的弧长所对圆心角，即气泡每移动一格时，水准管轴所倾斜的角值。,当气泡居中时，两端气泡的影像就能符合成吻合的抛物线，它用于微倾式水准仪。如果两端影像错开，则表示气泡不居中，这时可旋转
5、微倾螺旋使气泡影像符合，使气泡居中。注：左边气泡影像的移动方向与微倾螺旋的转动方向一致。,图2-12,(3)符合水准器,符合水准器成像原理,3基座,l用于置平仪器，它支撑仪器的上部使其在水平方向上转动，并通过连接螺旋与三脚架连接。l基座主要由轴座、脚螺旋、三角压板和底板构成。调节三个脚螺旋可使圆水准器的气泡居中，使仪器粗略整平。,微倾式水准仪的构造录像,1.测站安置(1)安置仪器(2)粗略整平（粗平）2.瞄准水准尺 目镜对光，使十字丝清晰 物镜对光，使目标清晰，并消除视差 3.精平与读数 精平 读数,（二）DS3微倾式水准仪的使用,水准仪的使用,用设置在望远镜内的自动补偿器代替水准管而能自动获
6、得水平视线的水准仪。观测时，用圆水准器使仪器粗略整平后，即可直接读取水平视线读数。具有观测速度快、精度高等优点，被广泛应用在各种等级的水准测量中。补偿器有一定的补偿范围，应特别注意圆水准器的气泡居中,拓展知识：自动安平水准仪,自动安平水准仪的原理,1）在光路中装置个“补偿器”使光线偏转而通过十字丝交点,适当地选择补偿器的位置，可使水平光线正好通过十字丝的交点。,电子水准仪是在仪器望远镜光路中增加了分光镜和光电探测器(CCD阵列)等部件，采用条形码分划水准尺(coding level staff)和图像处理电子系统构成光、机、电及信息存储与处理的一体化水准测量系统。,四、电子水准仪,四、电子水准
7、仪,（一）电子水准仪的构造及条形码,组成：望远镜（包括目镜、物镜、物镜对光螺旋等）；整平装置（包括圆水准器、脚螺旋等）；显示窗；操作键盘（包括数字键和各种功能键）；串行接口；提手等辅助装置。,DINI面板,开关,测量键,大小字母、数字切换键,测量程序,数字和字母键盘,方向键,取消,确定,数字英文显示,天宝程序菜单,删除,用圆水准器进行粗平,左手大拇指的运动方向和气泡运动的方向一致。,通过水准器零点与1、2两脚螺旋连线的垂线上,粗平的另一种操作法,第1步：先旋转脚螺旋，使气泡a 向刻划圆圈移动，实际移到b处,第2步：再用两手转脚螺旋、，使气泡居中。反复操作使气泡完全居中。,视差现象,视差产生的原
8、理,视差：物像平面与十字丝分划板不重合，产生影像错动的现象。,观看视频,消除视差的步骤：,1、调 目镜螺旋 使十字丝清晰；,2、反复调 对光螺旋 使目标的像与十字丝平面重 合，眼睛上下观察两者没有错动现象为止。,精确调平视线（精平）,微倾螺旋,1.251m,0.717m,用中横丝读数,水准尺的读数？,自动安平水准仪,水准仪的种类,微倾式水准仪电子水准仪,水准尺,用优质木材或合金制成，要求尺长稳定，刻划准确。（一）双面尺和塔尺1.双面尺多用于三、四等及以下精度的水准测量。2.塔尺一般尺长为5 m，尺的底部为零点，尺面绘有1 cm或5 mm黑白相间的分格，米和分米处注有数字。,精密水准尺(inva
9、r leveling staff)是在木质尺身的凹槽内，引张一根因瓦合金钢带，其中零点端固定在尺身上，另一端用弹簧以一定的拉力将其引张在尺身上。长度分划在因瓦合金钢带上，数字注记在木质尺身上，精密水准尺的分划值有10mm和5mm两种。,(二)精密水准尺(因瓦水准尺),（三)条码水准尺,与数字水准仪配套的条码水准尺一般为因瓦带尺、玻璃钢或铝合金制成的单面或双面尺，形式有直尺和折叠尺两种，规格有1m、2m、3m、4m、5m几种，尺子的分划一面为二进制伪随机码分划线(配徕卡仪器)或规则分划线(配蔡司仪器)，其外形类似于一般商品外包装上印制的条纹码，用于数字水准测量；双面尺的另一面为长度单位的分划线，用于普通水准测量。,尺垫,l 尺垫是在转点上放置水准尺用的，尺垫可使转点稳固，防止下沉。l用钢板或铸铁制成，一般为三角形，中央有一突出的半球体，下方有三个尖脚（见图2-6）。l 用时把三个尖脚踩入土中，把水准尺立在突出的圆顶上。,使用时水准尺安放在尺垫的半球突出顶上,水准尺垫？,
