水准仪的使用方法 图文解说经纬仪及水准仪的使用方法

今天的头条

水准测量的原理是利用水准仪提供的水平视线来测量两个地面点的高差，然后根据已知点的高程和高差来计算另一点的高程。

2.1.1高差法

如图2.1所示，已知a点在地面的标高为ha。要测量b点的高程HB，首先需要测量a点和b点之间的高差hAB，即

如果从a到b进行水准测量，如图2.1中箭头所示，a点标尺上的读数称为后向读数，记为a；b点为待确定的高程点，b点标尺上的读数称为前视读数，记为b；两点之间的高差等于后向读数减去前向读数，即hab = a-B..如果A大于

B、高差为正，B点高于A点；反之，如果高差为负，b点比a点低，由于水准仪提供的水平视线可以认为与大地水准面平行，从图2.1可以看出

HB=HA+hAB=HA+

由公式根据高差计算定点高程的方法称为高差法。

例1:在图2.1中，已知a点高程为HA=452.623m，后视图读数为a=1.571m，前视图读数为b = 0.685m，计算B点高程..

解:点B和点A的高度差:HAB = 1.571-0.685 = 0.886米

b点标高:HB = 452.623+0.886 = 453.509m例2:图2.2中已知a点桩顶标高为0.00，后视点a读数a = 1.217m，前视点b读数b = 2.426m，求b点标记。

1.209米

2.1.2、高视线法

如图2.1所示，b点的高程也可以由仪器视线高程Hi得到。

视线高度:hi = ha+a

标高待定:HB = hi-b = ha+

根据公式用视线高度计算固定点高程的方法称为视线高度法。

例3:由图2.3可知，a点高程为HA=423.518m，应测量相邻点1、2、3的高程。首先测量点a，然后读取a=1.563m。

423.929米b3 =高-B3 = 425.081-1.328 = 423.753米

高差法和视线高程法的测量原理是一样的，区别在于计算高程时的顺序不同。当一次性仪器放置需要几个点的高程时，视线法比高差法更方便，因此视线法在建筑施工中得到广泛应用。

水平的使用及注意事项

水平仪广泛应用于建筑行业，是测量水平的仪器。它具有精度高、使用方便、快速可靠的优点，用于导线测量、大面积现场测量、楼层层位标定、沉降观测等。本文介绍了水平仪的使用。

一、水准测量仪器的组合

1.望远镜2。调节手轮3。四级回合。微调手轮

5.水平制动手轮6。管道等级7。水平微调手轮8。脚架

二、操作要点

在两个未知点之间，摆动三脚架，从仪器盒中取出水平仪放在三脚架上，用三个底座螺钉调平，将圆形气泡居中，按照调平管水平。水平制动手轮水平，水平镜三棱镜反射，水平重叠，即平水。将望远镜对准未知点上的塔尺，再次调平管子校平机，

读出塔尺读数，将望远镜转到未知点的塔尺上，调整管平尺，读出塔尺读数，记在笔记本上。

计算公式:两点高度差=后视-前视。

三、纠正方法

将仪器放在两个固定点之间，标出两点的水平线，称为A线和B线。将仪器移动到固定点的一端，并标记两点的水平线，称为“a”和“b”。计算如果-

当b ≠ a'-b '时，将望远镜十字线对准半偏差值。用校准针调节水平仪的上下螺丝，直到管子的水平气泡吻合。重复上述步骤，直到它们相等。

四.维护和修理

1.水平仪是精密的光学仪器，正确合理的使用和储存对仪器的精度和寿命有很大的影响；

2.避免阳光直射，私自拆卸仪器；

3.每次微调都要轻轻转动，不要太用力。眼镜和光学片不允许用手触摸；

4.如果仪器有故障，应由熟悉仪器结构的人员或维修部门进行维修；

5.每次使用后，清洁仪器并保持干燥

电子水准仪的基本原理

电子水准仪又称数字水准仪，是在安平自动水准仪的基础上发展起来的。采用条码标尺，不同厂家的标尺编码的条码图案不同，不能互换使用。目前，瞄准镜的刻度和对焦仍然需要在视觉上进行。手动瞄准对焦后，一方面将刻度条码成像在望远镜区分板上进行目视观察；另一方面，通过望远镜分光镜，标尺条形码被成像在光电传感器上，即用于电子读数的线阵CCD器件上。因此，如果使用传统的水平仪，电子水平仪就可以像普通的自动水平仪一样使用。但是此时的测量精度低于电子测量。尤其是精密电子水准仪，由于没有光学千分尺，作为普通自动水准仪使用时精度较低。

目前，电子水准仪采用三种原理差异很大的自动电子读数方法:

1)相关法

2)几何方法

3)相位法

1.3相位法原理；

Topcon电子水准仪DL101C/102C采用相位法。标尺的条码图像经过望远镜、聚焦镜、补偿器的光学部分和分光镜后，分成两路，一路成像在CCD线阵上进行光电转换，另一路成像在十字线上进行目视观察。DL101标尺上一些条形码的图案，其中有三个不同的条形码。r代表参考码，其中有三个宽度为2mm的黑色码条，每两个黑色码条之间有一个宽度为1mm的黄色码条。以中间黑色条码的中心线为标准，每30mm重复出现一组R条码。每组r码带左边10mm有一个黑色b码带。每组参考代码r右侧10毫米处是一个黑色的a代码条。读者不难发现每组R条两边的A条和B条宽度是不一样的。事实上，A条和B条的宽度从0到10毫米不等，其中包含调平期间的高度信息。在设计仪器时，有意安排它们的宽度按照正弦规律变化。其中条码a的周期为600mm，条码b的周期为570mm。当然，R条组两侧黄条的宽度也是按照正弦规律变化的，从而形成亮度和暗度在标尺长度方向上按照正弦规律周期性变化的亮度波。波形画在条形码下面。纵坐标表示黑色条形码的宽度，横坐标表示刻度的长度。实线是A码的亮度波，虚线是B码的亮度波。由于A和B条码的变化周期不同，也可以说A和B亮度波的波长不同，两个亮度波在沿标尺长度方向各个位置的相位差也不同。这种相位差就像传统水准标尺上的刻度，可以标记标尺的长度。只要3可以测出刻度底部某处的相位差，那么从那个地方到刻度底部的高度就可以知道，因为相位差可以一一对应刻度的长度，即具有唯一性。也就是说，适当选择两个亮度波的波长。在DL101中，码a的周期是600mm，码b的周期是570mm，它们的最小公倍数是11400mm，所以在3m长的尺度上不会有相同的相位差。为了保证标尺底面的唯一性，或者相位差分的终点相位差，A、B码的相位在这里漏掉了π/2。

DL-102C的尺度与DL-101C略有不同。DL-102C的刻度为白色背景上的黑色条码，A码波长为330mm，最小公倍数为3300 mm，波长底部交错排列的A、B码相位差为π。dl 101-c的标度和dl 102 c的标度可以互换使用。

当望远镜对准标尺时，标尺上某一段的条码就成像在线性CCD上。黄色条码使CCD产生光电流，光电流的强度随条码宽度的变化而变化。经过模数转换，得到不同的灰度值。当视线为δδ0.6m时，标尺上的一小段在CCDA上成像，经过A/D转换，得到不同的灰度值。横坐标是CCD上像素的序号。当灰度值逐个输出时，横坐标代表时间。横坐标标注的数字判断，仪器采用512像素的线阵CCD。视距和高视距信息测量信号。

如何从上述测量信号中找到A和B亮度波的相位差？在下文中，将以测量员容易理解的方式进行解释。假设纵坐标的灰度值是表示亮度的十进制数，横坐标尺寸已经放大到与刻度尺寸一致。A波的最大振幅和初始相位可以通过将离散灰度值曲线拟合成波长为600 mm的正弦曲线来获得..利用波长为570 mm的正弦曲线可以得到B波的最大振幅和初始相位..我们对最大幅度不感兴趣，因为随着标尺上照度的不同，在不同的测量时间，最大幅度是不同的，与我们寻找视线高度无关。A和B亮度波的初始相位之差就是高度数据。然而，这是从对应于电荷耦合器件上第一个像素的位置到标尺底端面的高度。我们不难转换成CCD中点像素处的相位差，就像一个中线读数。

如上所述，手动处理测量信号既麻烦又耗时。在DL系列中，快速傅里叶变换计算方法用于在信号分析仪中将测量信号分解成三个频率分量。从A、B信号的相位中找出相位差，然后得到视线的高读数。这只是初读。由于视距不同，标尺上的波长与测量信号的波长之比也不同。虽然A和B的波长在同一条视线上是相同的，但是相位差是可以计算出来的，或者说视线高，但是可以想象它的精度并不高。

r码是为了提高阅读精度和寻找视距而设置的。假设两组R码之间的距离为P，它在CCD线阵中所占的像素数为Z，像素宽度为D，那么P在CCD线阵上的成像长度为:

L=Z*b

z可以从一个信号分析得到，b是CCD感光窗口的宽度，所以L和P都是已知数据。根据几何光学成像原理，可以像传统仪器使用视距线的视距测量原理那样计算视距:

D=P/l*f

其中f是望远镜物镜的焦距。同时，可以计算物像比

A=P/l

因此，当测量信号被放大到与标尺上的信号相同时，可以精确地获得相位差，即，视线高。

电子水准仪的三种测量原理各有千秋，三种仪器都经受住了各种考验和实际测量，能够胜任精密水准作业。Topcon在原理上是独一无二的，说明公司技术实力雄厚，是市里比较靠谱的公司。

1.4电子水准仪的特点

1.4.1电子水准仪的共同特征

电子水准仪是在自动水准仪的基础上，在望远镜的光路中增加分光镜和探测器，采用条码标尺和图像处理电子系统的高科技产品。使用普通秤时，可以像普通自动安平水平仪一样使用。与传统仪器相比，它具有以下共同特点:

1)读数是客观的。不存在误差、套准不准和人为读数误差。

2)精度高。视线高度和视线读数是通过对大量条码分割图像进行处理并求平均值得到的，从而减弱了比例尺分割误差的影响。大多数仪器都有多次读数平均的功能，可以减弱外界条件的影响。不熟练的操作员也可以进行高精度测量。

3)速度快。与传统仪器相比，测量时间可节省约1/3，因为省略了报告、听和记录、现场计算和人为误差引起的重新测量次数。

4)效率高。只需对焦按键即可自动阅读，减轻了劳动强度。视距也可以自动记录、核对、处理，输入电脑后处理，内外一体。

1 . 4 . 2 Topcon DL系列的具体特性

Topcon DL系列是电子水平仪家族的一员。性能高价格低，深受用户好评。DL系列外形美观，内置功能强大，菜单功能丰富，操作界面友好，信息提示多样，极大地方便了实际操作。

主要特点是:

1)在字母状态下，可以输入数字、大小写字母以及常用的标点符号如* _+@ & lt；>。等等。).

2)自动测量和手动读数。

3)具有多次测量、自动平均、统计测量误差的功能。

4)线路调平方式有三种:后、前后、后、前、后。给定测量极限值，仪器自动判断测量差值，超过极限时提示重新测量，自动计算合线差值。

5 5) DL系列有三种记录模式:RAM模式，直接存储在仪器内部RAM，可存储2400套左右数据:RS-232C模式，可将测量数据通过电缆存储到外部电脑或用户开发的电子笔记本上，进行在线实时测量；关闭模式，其中测量结果仅显示在仪器屏幕上，而不存储。DL系列主机内存可以存储1100点左右的数据，在之前型号DL系列的基础上增加了PCMCIA卡存储功能。目前PCMCIA卡的容量主要是256K，512K，1M。

6)虽然仪器的显示屏很小，但是可以用仪器上的SRCH键查询仪器中存储的测量结果。

7)具有高程放样和水准支点测量功能。

8)当测量键不工作时，可以输入人工测量的高程和距离读数，以便继续进行水准测量程序。

9)具有倒秤功能，适用于吊顶和地下找平。

10 10) DL系列具有独立的测距功能，可方便地用于前后测距。11)可用于粗略测量水平角度，精度为1度或1边。

12)标尺等分，其分度误差可以像普通水准标尺一样测试。

13)仪器有一个工字角度检查程序，可以很容易地在现场进行

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