水准仪使用与介绍

浏览量：0发布时间：2024-05-10 13:59:57

前言：

水准仪（英文：level）是建立水平视线测定地面两点间高差的仪器。原理为根据水准测量原理测量地面点间高差。主要部件有望远镜、管水准器（或补偿器）、垂直轴、基座、脚螺旋。按结构分为微倾水准仪、自动安平水准仪、激光水准仪和数字水准仪（又称电子水准仪）。按精度分为精密水准仪和普通水准仪。

水准仪是在17～18世纪发明了望远镜和水准器后出现的。20世纪初，在制出内调焦望远镜和符合水准器的基础上生产出微倾水准仪。20世纪50年代初出现了自动安平水准仪；60年代研制出激光水准仪；90年代出现电子水准仪或数字水准仪。

一、水准仪的认识和功能介绍

1.水准仪的外观认识：

2.水准仪的各部件的功能介绍：

1）望远镜制动扳手：当制动扳手向下扳紧后，可固定望远镜在水平方向的转动

2）望远镜微动螺栓：当制动扳手向下扳紧后，可转动微动螺旋，使望远镜在水平方向进行微小的转动。

3）微倾螺栓：转动微倾螺栓可使望远镜和长水准管一起在竖直方向进行微小的转动。因此，当转动微倾螺栓时，可使望远镜的视线水平（即长水准管的气泡居中）。

4）对光螺栓：转动对光螺栓，可使目标的影像调节到清晰为止。

5）脚螺栓：用于调平放稳仪器

6）长水准管：当长气泡处于水准管的中间时，则证明望远镜的视线是水平的

7）长水准管校正螺栓：用以校正长水准管的位置。

8）圆水准器：凭借它来粗略放平仪器。当圆气泡居中时，说明望远镜已大致水平。

9）长水泡管的气泡观察孔：气泡通过棱镜折射，可在观察孔内看到中间剖开的两个气泡头。如两气泡头错位，表示水准管的气泡不居中，如两气泡头对齐，表示气泡已居中。

10）目镜：调节目镜的位置，使十字丝的影像显得很清晰。

11）瞄准器：可用它在望远镜外面粗略地瞄准目标。

（2）水准仪的使用。用水准仪测量基础时，先把水准仪安装在三脚架上，用眼睛估计将三脚架的顶面大致放成水平的位置后，把三脚架的3个脚踏入土中（或放在混凝土平面上），然后转动脚螺栓使圆水准器圆气泡居中。可反复操作2～3次，就能使气泡居中。

（3）用水准仪测定设备基础的标高。根据设备安装的施工图纸，首先对设备基础的标高进行测定。如用前述方法安装三脚架、调整圆气泡于中间位置，望远镜的视线处于水平位置，扳松望远镜的制动扳手，使水准仪目镜能水平转动。在设备基础上（最好是立于垫铁位置）立放一根长标尺，用望远镜瞄准长标尺转动微倾螺栓，使观察孔中两个气泡的影像吻合，指挥立放长标尺的人在标尺上用红铅笔划一条与望远镜十字丝相重合的水平线。然后分別对基础上各点进行测定。

3.水准测量的其它配套设备

水准仪配套使用的工具有三脚架、水准尺、尺垫。

（1）三脚架。用来安置水准仪，给予水准仪测量时一定的高度，调节架腿的高低和开合可以适应任何地形，除此之外，也可以利用三脚架调平水准仪。

（2）水准尺。水准尺的类型有多种，优质木材制成的红黑尺、铝合金制成的塔尺、用于精密水准测量的铟瓦尺。水准尺一般成对使用，一尺立于后视点，一尺立于前视点。

①塔尺携带方便，但是结合处容易产生误差，且没有水准气泡，一般适用于四等以下水准测量使用；

②红黑尺是双面尺，一面是黑色划线，零起点，一面是红色划线，常数起点，两根双面红色的尺底常数不同，分别是4687mm、4787mm，用于双面读数检核，用于四等以上水准测量使用；

③铟瓦尺是单面尺，尺面上没有刻度，而是以条形码的形式存在，必须配套使用特定型号的电子水准仪才可以使用，测量精度高，一般适用于变形监测和二等水准测量。

塔尺

红黑尺

铟瓦尺

（3）尺垫。尺垫是用于水准线路测量时转点的一种工具，用钢板或铸铁制成，呈三角形或圆形，重量为1~5kg，尺垫下方有三个尖脚，上方中央有一凸出的半球体。使用时将尺垫踩实，把水准尺立在凸出的半球体上使用。

尺垫主要用于高程传递，作为临时水准点使用。使用过程中，注意一定要踩实尺垫，其目的是为了防止尺垫下沉造成高程误差；将水准尺立于半球体之上，其目的是为了测量过程中，尺子在转换（前视变后视）时，使其点位高程不发生变化。

4.水准测量的基本原理

水准测量的基本原理是利用水准仪提供的一条水平视线，通过观测前后两把水准尺的读数，进而由已知点高程推求未知点的高程。

如下图所示：已知A点的高程H_A,前后水准尺的读数分别为b、a，求B点的高程值H_B。

首先计算A、B两点之间的高差h_AB ,高差即两点的高程之差，根据图示，可得:

计算高程的方法有两种：高差法和视线高法。

①高差法：利用两点之间的高差来计算高程的方法，适用于一般的水准线路测量；

②视线高法：利用视线高（仪器视线高程）计算高程的方法，适用于在一个测站上，观测多个前视目标时使用，常见于场地平整、地形测量、变形监测项目中。

5.水准仪的操作使用

使用自动安平水准仪或电子水准仪进行高差测量时，其步骤基本一样，都要经过：仪器安置→粗平→瞄准→读数。

①安置：将三脚架放置在两个测量点大致中间位置，使其前后视距相等（消除i角误差），三脚架的高度和胸口高度持平，然后将水准仪安装在架头上，中心螺旋旋紧。

②粗平：粗平有两种方法可以完成，一种是调整脚螺旋，方法和全站仪精平类似，先调整两个脚螺旋，再调节另外一个脚螺旋，使得圆水准气泡居中，该方法适用前提是三脚架放置时架头处于基本水平的状态，因为脚螺旋调节有一定的限度。另外一种方法是：调整一个三脚架腿的位置，保持另外两个架腿不动，将另外一条架腿抬起，然后调整位置，最后使得气泡居中。两种方法也可以配合使用。

③瞄准：望远镜目镜调焦，使十字丝清晰，转动望远镜，用瞄准器瞄准目标，使目标进入视线内。旋转物镜调焦旋钮，使目标清晰，消除视差，然后调整微动旋钮，使得十字丝精确瞄准目标，过程中尽量让十字丝竖丝瞄准水准尺中间部位，便于检查水准尺是否倾斜，方便提示扶尺人员。

④读数：用分划板上的视距丝（上丝和下丝）读数，用于计算前后视距离；用分划板上的中丝读取水准尺的读数，用于计算高差。

电子水准仪读数较为简单，瞄准并清晰看到水准尺的条形码后，点击“测量”，即可得到水准尺的读数及视距。

6.水准仪的功能

①测高差：

利用水准仪提供的一条水平视线，通过瞄准两点所在的水准尺的读数，计算两点之间的高差，即：

高差=后视读数-前视读数

②测距：

光学水准仪可以利用上丝读数和下丝读数，计算前后视的距离，计算方法为：

视距=（上丝读数-下丝读数）*100

电子水准仪可以直接测量前后视距，其测量原理是利用电磁波测距。

7.水准测量的方法

水准测量的方法有两种：双面尺法和两次仪器高法（或变换仪器高法）。

①双面尺法

双面尺法的使用前提是使用的水准尺两面都有刻度，例如红黑尺。在待测高程的两点上竖立水准尺，将水准仪置于两尺大致中间的位置，置平后先读取后尺、前尺黑面中丝的读数a1、b1，再读取后尺、前尺红面中丝的读数a2、b2，计算高差h1=a1-b1，h2=a2-b2。若两次观测高差之差符合限差要求，取平均值作为观测高差。

②两次仪器高法

两次仪器高法使用的水准尺可以是单面尺。在待测高差的两点上竖立水准尺，将水准仪置于两尺大致中间的位置，置平后读取后尺、前尺中丝的读数a1、b1，然后重新调整仪器的高度，两次仪器的高度不能小于10cm,置平后再读取后尺、前尺中丝的读数a2、b2，计算高差h1=a1-b1，h2=a2-b2。若两次观测高差之差符合限差要求，取平均值作为观测高差。

操作要点

在未知两点间，摆开三脚架，从仪器箱取出水准仪安放在三脚架上，利用三个机座螺丝调平，使圆气泡居中，跟着调平管水准器。水平制动手轮是调平的，在水平镜内通过三角棱镜反射，水平重合，就是水平。将望远镜对准未知点（1）上的塔尺，再次调平管水平器重合，读出塔尺的读数（后视），把望远镜旋转到未知点（2）的塔尺，调整管水平器，读出塔尺的读数（前视），记到记录本上。

计算公式：两点高差=后视－前视。