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我是吴章土

在这一时段 我们将来了解水准测量的原理

以及水准仪的认识和使用

测定点高度位置关系的工作称为高程测量

高程是地面点位的基本要素之一

所以高程测量也是最基本的测量工作

高程测量的目的是获得点的高程

但一般无法直接获得

只能先测到两点间的高差

然后根据其中一点的已知高程推算出另一点的高程

因此

高程测量实质上是两点之间高差的测量

根据所使用的仪器和施测方法不同

高程测量可以分为水准测量

三角高程测量

全站仪高程测量

高程测量

气压高程测量

重力高程测量 以及GPS测量等多种方法

其中 水准测量是最常用

最基本

最精密的高程测量方法

建筑施工中也通常采用水准测量来测定点位的高程

那水准测量的原理是怎么样的呢

我们先来打一个比较简单的例子

用两根筷子插入装有水的大碗中

筷子插入碗底的不同位置

就会在筷子上留下水没过的痕迹

把两道痕迹相比较

它们的长短不同

也就意味着刚才筷子所在碗底的位置高度不同

同样如果在河道里的不同位置插入带有刻度的尺子

记下水面淹没尺子上的读数

就能轻易得到河床相应位置之间的高差了

实际工作中

我们不可能像法海那样水漫金山

所以就要借助能够提供水平视线的工具来当作一个水面

并得出一个假定水面在刻度尺上的读数

水准测量便是应用几何原理

用水准仪建立一条与高程基准面平行的视线

借助水准尺来测量地面两点之间的高差

从而由已知点高程推算出未知点的高程

因此 水准测量也被称为

几何水准测量

如图所示 设水准测量的前进方向

是从A到B点 则称A为后视

其水准尺读数a为后视读数

称B为前视点

其水准尺读数b为前视读数

两点间的高差hAB就等于后视读数

a减去前视读数b

HB等于HA加上高差hAB

或者用视线高程法

HB等于视线高Hi

减去前视的读数b

那么视线高Hi 就等于

后视的高程HA 加上a 的后视读数

了解了水准测量的原理后

我们再来看看水准测量所要用到的仪器和工具

主要有水准仪

水准尺和尺垫等

水准仪按精度高低可分为

普通水准仪和精密水准仪

仪器代码和编号不同

DS05 DS1为精密水准仪 主要用于

国家一 二等水准测量和精密水准测量

DS3

DS10为普通水准仪

主要用于

国家三 四等水准测量

和常规工程建设测量

建筑工程测量中

一般使用DS3微倾式普通水准仪

DS是指大地测量和水准仪的

汉语拼音的第一个字母

数字3表示

该仪器的精度

即每公里往返测量高差中数的中误差为正负3毫米

数字越小

精度越高

下面我们着重了解DS3水准仪

DS3水准仪的外形和部件名称见图所示

基座的三个脚螺旋用于水准仪的粗略整平

望远镜由物镜 目镜

十字丝分划板

物镜及目镜调焦或叫对光螺旋和镜筒等组成

主要用于照准目标

并在水准尺上读数

视准轴是指望远镜中十字丝交点与物镜光心的连线

其延长线就是望远镜的观测视线

十字丝分划版是一块刻有分划线的玻璃薄片

分划板上互相垂直的两条长丝称为十字丝

纵丝也称为竖丝 横丝也称为中丝

竖丝与横丝是用来照准目标和读数用的

在横丝的上下各有一根短丝称为视距丝

可以用来测定水准仪至水准尺的距离

根据仪器制造时设定好的放大倍率

视距等于上丝和下丝的读数差值n乘上系数K

即 D=K*n

K通常取100

水准器分为圆水准器和管水准器

共同特性都是气泡

始终向高处移动

因为两种水准器的分化值

即水准管上二毫米弧长所对应的圆心角τ不同

圆水准器灵敏度相对较差

用于仪器粗平

管水准器用于仪器精平

水准尺主要有单面尺 双面尺 和塔尺

双面尺可用于四等水准测量

红黑面尺底的初始读数分别为

0或4687 以及0或4787 成对使用

用来检查读数是否正确

塔尺有三米 五米等不同型号

主要用于等外水准测量

尺垫的作用是在转点摆放

用来保持尺底高度不变

另外还有架设水准仪所用的配套工具

三脚架

了解了水准测量的工具 器材

最后我们就来学习一下

具体怎么使用水准仪

使用微倾式水准仪的基本操作程序

分为安置仪器 粗略整平也称粗平

调焦和照准 精确整平也称精品

以及读数等五大步

第一步安置 也叫架设

先选好平坦坚固的地面作为水准仪的安置点

然后张开三脚架

使之高度适中

架头大致水平

再用连接螺旋将水准仪固定在三脚架头上

将脚架踩实

第二步 粗平即粗略整平

通过调节脚螺旋

使圆气泡居中

旋转脚螺旋方向与圆水准气泡

移动方向的规律是

用左手旋转脚螺旋

则左手大拇指移动的方向即为水准气泡移动的方向

如用右手旋转脚螺旋

则右手食指移动的方向

即为水准气泡

移动的方向

初学者一般可先练习一只手操作

熟练后再练习双手对称操作

第三步

瞄准目标 先进行目镜对光

将望远镜对准明亮的背景

旋转目镜调焦螺旋使十字丝清晰

然后松开制动螺旋 转动望远镜

用望远镜上的准星和照门瞄准水准尺

拧紧制动螺旋

从望远镜里观察目标

旋转物镜调焦螺旋

使目标清晰

再旋转微动螺旋

使竖丝对准水准尺

这时要特别注意消除视差

即改变眼睛与目镜的相对位置时

十字丝与目标有相对移动的现象

视差产生原因是目标成像与十字丝分划板不重合

可以通过仔细反复交替调节

目镜和物镜对光螺旋加以消除

第四

精确整平

从望远镜的一侧窗口观测管水准气泡

旋转微倾螺旋 使气泡大致居中

这时

再从目镜左侧的复合气泡观察窗中

查看两个气泡影像是否吻合

如不吻合

再慢慢旋转微倾螺旋

直至完全吻合为止

符合气泡吻合

说明水准管轴与视线水平

注意 每次读数前必须严格精平

第五步 读数

水准仪精平后

立即用十字丝横丝在尺上读数

数出米 分米 厘米 毫米