任务3-1：水准仪操作及使用课件

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测绘工程系《高速铁路施工测量》项目3：高程测量任务3一、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-bHB=

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。AB平均海水面b水平视线HAHB=?hABa后视点前视点后尺前尺后视读数前视读数测量前进方向一、水准测量的原理利用仪器提供的水平视线，在两根二、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。二、水准测量的仪器及与工具（一）水准仪（二）水准尺与尺垫组成：望远镜、水准器、基座。望远镜水准器基座三、DS3微倾式水准仪的构造及使用组成：望远镜、水准器、基座。望远镜水准器基座三、DS3微倾式（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（一）、DS3微倾式水准仪的构造1-物镜;2-物镜对光螺旋(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(1)作用：提供视线，读出水准尺上的读数。1．望远镜(3)●十字丝分划板：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●十字丝分划板：在直径为约10mm的光学玻璃圆片上刻出三根横(4)望远镜的成像原理观看视频１－物镜；２－对光透镜；３－目镜；４－十字丝平面(4)望远镜的成像原理观看视频１－物镜；２－对光透镜；３－目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2mm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8～10/2mm。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．水准器（管水准器和圆水准器）

(1)圆水准器l（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2mm的分划线，分划线的对称中心O称～。l

水准管轴LLl

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，τ值越小，则水准管灵敏度越高。

DS3型水准管分划值一般为20″/2mm。定义：水准管2mm的弧长所对圆心角τ，即气泡每移动一格时，水准管轴所倾斜的角值。（2）管水准器（水准管）：反映视线是否水平，用于精平。定义当气泡居中时，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当气泡居中时，两端气泡的影像就能符合成吻合的抛物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。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微倾式水准仪的构造录像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1.测站安置（二）DS3微倾式水准仪的使用水准仪的用设置在望远镜内的自动补偿器代替水准管而能自动获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：自动安平水准仪用设置在望远镜内的自动补偿器代替水准管而能自动获得水平视线的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。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(codinglevelstaff)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(CC四、电子水准仪（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。四、电子水准仪（一）电子水准仪的构造及条形码组成：望远镜（包任务3-1：水准仪操作及使用课件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任务3-1：水准仪操作及使用课件☆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。两手相对转动通过水准器零点与1、2两脚螺旋连线的垂线上☆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粗平的另一种操作法第1步：先旋转脚螺旋①，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②、③，使气泡居中。反复操作使气泡完全居中。粗平的另一种操作法第1步：先旋转脚螺旋①，使气泡a向刻划☆视差现象☆a'十字丝分划板

aa"a视差产生的原理视差：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☆视差现象☆a'十字丝分划板aa"a视差产生的原理视差：物☆消除视差的步骤：2341、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。☆消除视差的步骤：2341、调目镜螺旋使十字丝清晰；精确调平视线（精平）微倾螺旋精确调平视线（精平）微倾螺旋1213111.251m0.717m用中横丝读数水准尺的读数？1213111.251m0.717m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自动安平水准仪水准仪的种类微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5m，尺的底部为零点，尺面绘有1cm或5mm黑白相间的分格，米和分米处注有数字。水准尺用优质木材或合金制成，要求尺长稳定，刻划准确。精密水准尺(invarlevelingstaff)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。精密水准尺(invarlevelingstaff)是在木尺垫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。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，使用时水准尺安放在尺垫的半球突出顶上水准尺垫？使用时水准尺安放在尺垫的半球突出顶上水准尺垫？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测绘工程系《高速铁路施工测量》项目3：高程测量任务3一、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-bHB=

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。AB平均海水面b水平视线HAHB=?hABa后视点前视点后尺前尺后视读数前视读数测量前进方向一、水准测量的原理利用仪器提供的水平视线，在两根二、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。二、水准测量的仪器及与工具（一）水准仪（二）水准尺与尺垫组成：望远镜、水准器、基座。望远镜水准器基座三、DS3微倾式水准仪的构造及使用组成：望远镜、水准器、基座。望远镜水准器基座三、DS3微倾式（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（一）、DS3微倾式水准仪的构造1-物镜;2-物镜对光螺旋(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(1)作用：提供视线，读出水准尺上的读数。1．望远镜(3)●十字丝分划板：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●十字丝分划板：在直径为约10mm的光学玻璃圆片上刻出三根横(4)望远镜的成像原理观看视频１－物镜；２－对光透镜；３－目镜；４－十字丝平面(4)望远镜的成像原理观看视频１－物镜；２－对光透镜；３－目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2mm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8～10/2mm。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．水准器（管水准器和圆水准器）

(1)圆水准器l（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2mm的分划线，分划线的对称中心O称～。l

水准管轴LLl

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，τ值越小，则水准管灵敏度越高。

DS3型水准管分划值一般为20″/2mm。定义：水准管2mm的弧长所对圆心角τ，即气泡每移动一格时，水准管轴所倾斜的角值。（2）管水准器（水准管）：反映视线是否水平，用于精平。定义当气泡居中时，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当气泡居中时，两端气泡的影像就能符合成吻合的抛物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。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微倾式水准仪的构造录像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1.测站安置（二）DS3微倾式水准仪的使用水准仪的用设置在望远镜内的自动补偿器代替水准管而能自动获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：自动安平水准仪用设置在望远镜内的自动补偿器代替水准管而能自动获得水平视线的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。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(codinglevelstaff)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(CC四、电子水准仪（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。四、电子水准仪（一）电子水准仪的构造及条形码组成：望远镜（包任务3-1：水准仪操作及使用课件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任务3-1：水准仪操作及使用课件☆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。两手相对转动通过水准器零点与1、2两脚螺旋连线的垂线上☆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粗平的另一种操作法第1步：先旋转脚螺旋①，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②、③，使气泡居中。反复操作使气泡完全居中。粗平的另一种操作法第1步：先旋转脚螺旋①，使气泡a向刻划☆视差现象☆a'十字丝分划板

aa"a视差产生的原理视差：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☆视差现象☆a'十字丝分划板aa"a视差产生的原理视差：物☆消除视差的步骤：2341、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。☆消除视差的步骤：2341、调目镜螺旋使十字丝清晰；精确调平视线（精平）微倾螺旋精确调平视线（精平）微倾螺旋121311