2水准仪的原理与应用
水准仪的原理
水准仪的原理水准仪是一种用来测量地面相对高度差的仪器，它在工程测量、建筑施工、地质勘探等领域有着广泛的应用。
水准仪的原理是基于重力和液体的平衡原理，通过测量液面的高度差来确定不同位置的高度差。
下面我们将详细介绍水准仪的原理。
首先，水准仪的核心部件是一个封闭的玻璃管，管内装有一定量的液体，通常是水或酒精。
这个玻璃管的两端是平行的，液面在两端保持水平。
在玻璃管的两端，通常还有一个凸透镜，用来观测液面的位置。
当水准仪放置在地面上时，液面会自动找到水平位置。
这是因为液体受到重力的作用，会自动流向最低的位置，最终形成水平面。
因此，只要观测液面的高度差，就可以确定不同位置的高度差。
在实际使用中，通常会使用水准仪和水准尺一起使用。
水准尺是一种具有高度刻度的直尺，可以用来测量不同位置的高度。
通过在不同位置使用水准仪和水准尺，可以确定地面的高度差，从而进行工程测量或建筑施工。
除了传统的水准仪，现代还出现了电子水准仪。
电子水准仪利用电子传感器来测量液面的位置，具有更高的精度和便利性。
它可以直接显示高度差的数值，无需手动读数和计算，大大提高了测量效率。
总的来说，水准仪的原理是基于重力和液体平衡原理，通过测量液面的高度差来确定不同位置的高度差。
它在工程测量、建筑施工等领域有着重要的应用，是一种简单而有效的测量工具。
随着科技的发展，电子水准仪的出现使测量工作更加便捷和精确。
通过以上介绍，相信大家对水准仪的原理有了更深入的了解。
在实际使用中，需要注意保持水准仪的稳定和准确校准，以确保测量结果的准确性。
希望本文能够对大家有所帮助，谢谢阅读！。
水准仪测量原理及操作方法步骤
水准仪测量原理及操作方法步骤以水准仪测量原理及操作方法步骤为标题，写一篇文章。
水准仪是一种用于测量地面高程差的仪器，广泛应用于建筑、道路施工以及地形测量等领域。
本文将介绍水准仪的测量原理及操作方法步骤。
一、水准仪的测量原理水准仪的测量原理基于光学的水平线性质，利用水平线的反射和折射特性来进行测量。
水准仪的主要部件包括望远镜、测量杆、水平仪和基准面等。
测量过程中，通过调整水准仪的望远镜和水平仪，使其保持水平状态，然后观测测量杆上的刻度值，就可以得到地面的高程差。
二、水准仪的操作方法步骤1. 设置基准点：在进行水准测量之前，首先需要确定一个基准点，作为测量的参考点。
基准点的选择应该是稳定、平整且不易移动的地面。
2. 放置水准仪：将水准仪放置在基准点附近的平坦地面上，并调整其脚底螺丝，使其保持水平状态。
在调整水准仪的过程中，可以使用水平仪来辅助调整。
3. 校准水准仪：在放置水准仪后，需要进行校准操作，以确保测量的准确性。
校准操作包括调整望远镜的焦距、调整水平仪的准确度以及校正仪器的误差。
4. 观测测量杆：在进行测量之前，需要将测量杆放置在待测点上，并确保测量杆垂直于地面。
然后，通过望远镜观测测量杆上的刻度值，并记录下来。
5. 移动水准仪：当观测完一个测点后，需要将水准仪移动到下一个测点。
在移动水准仪时，需要小心操作，以保持仪器的稳定和水平状态。
6. 计算高程差：测量完所有的测点后，需要根据观测到的刻度值计算出各个测点之间的高程差。
计算方法可以根据实际情况选择合适的数学公式进行计算。
7. 分析结果：根据计算得到的高程差数据，可以进行进一步的分析和处理。
通过对高程差数据的分析，可以了解地面的高程变化情况，为后续的工程施工和规划提供参考。
总结：水准仪是一种常用的测量仪器，可以精确测量地面的高程差。
使用水准仪进行测量时，需要注意仪器的放置和校准，以及测量杆的垂直度。
通过观测测量杆上的刻度值，可以计算出各个测点之间的高程差。
实验一--水准仪的认识及使用
实验一--水准仪的认识及使用水准仪是一种用来测量地面高程差的仪器，在土木工程、建筑工程、地质勘察、测量工程等领域有广泛的应用。
本实验将带大家认识水准仪的基本原理、使用方法和注意事项，帮助大家更好地完成测量任务。
一、实验目的1. 了解水准仪的基本原理和构造。
2. 掌握水平测量法的基本操作方法。
3. 学会使用水准仪进行高程测量。
二、实验原理水准仪是一种利用液面一致性原理（液面都在同一水平面上）来精确测量高程差异的仪器。
其基本原理是通过放置水平的测量毛细管和气泡管来保证水平线，观测水平线和垂直线的位置来测量高差。
水准仪的主要结构组成如下：1. 望远镜：用于通过观察目标点和水平仪圆心的距离差来测量高程差。
2. 水平仪：保证仪器望远镜和目标点在同一水平面上。
3. 三脚架：用于支撑整个仪器。
4. 水准仪箱体：用于固定望远镜、水平仪和气泡管等测量元器件。
5. 气泡管：用于检测望远镜是否在同一垂直面上，保证数据的精度。
三、实验步骤1. 安装水准仪将水准仪放置在平稳的地面上，三脚架张开水平，使得水准仪可以均匀受力，望远镜正对目标点，调整望远镜的方向和高度，使目标点和十字线中心重合。
2. 开始测量观测目标点和水准仪十字线交点的位置，用目镜内的毛细管测出目标点与水准仪望远镜光轴的高差，然后以水准仪为基准，依次观测所需目标点的高差。
3. 操作要点在进行水准测量时，需要注意以下几点：（1）水准仪必须放在平稳、坚固的地面上，并且保持三脚架处于水平状态，避免因不平衡或移位造成误差。
（2）进行观测时应采用低照光源，避免反射光干扰观测。
（3）望远镜式水准仪的准直器必须在观测前进行调整和检查，保证观测数据准确无误。
（4）水准仪的存放应注意轻拿轻放，避免碰撞和摔落造成损坏或误差。
四、实验注意事项1. 测量时应注意目镜镜头清洁，便于观测并且不影响数据准确度。
2. 在观测数据时，必须确保水准仪的三脚架同时接触地面，并且调整不动。
3. 把水准仪移动到下一测点时应将三脚架先移动到下一位置，然后再将水准仪移动过去。
水准仪的认识和使用,实验报告
水准仪的认识和使用,实验报告
水准仪是一种测量垂直高度差的仪器，广泛应用于道路、铁路、建筑等领域。
本实验
旨在通过实际使用水准仪，掌握其原理和使用方法，以及进行垂直高度差的测量。
一、水准仪的原理
水准仪是利用重力作用原理测量高度差的仪器。
其主要组成部分有望远镜、水平圆盘、虫轮、刻度盘等。
水准仪在使用前需要校正水平，以保证精度和准确性。
二、水准仪的使用方法
1、水准仪的安装：在安装水准仪前，需要先找到测量的起点和终点。
将水准仪放在
起点处，调整仪器的水平，并紧固调整螺丝以锁定仪器。
2、视镜调整：将水准仪置于水平面上并以上方向对准目标点，同时调节望远镜的焦距，使目标点清晰可见。
3、垂直高度差测量：将水准仪移至需要测量的位置，上下调整仪器头使目标点在视
野中居中，记录下刻度盘上的读数。
移动仪器至终点后，再次测量刻度盘上的读数，两次
读数之差即为垂直高度差。
三、实验结果
本次实验测量了起点和终点高度差，测量结果如下表所示：
起点高度：0m 终点高度：6.4m
水准仪读数1：0.4′ 水准仪读数2：6.8′
垂直高度差：6.4m
四、实验分析
本次实验通过使用水准仪测量起点和终点间的垂直高度差，可以看出水准仪在实际应
用中能够准确测量高度差，具有一定的应用价值。
但在实际使用中，需要注意测量精度和
仪器调整等因素。
水准仪原理和使用方法
水准仪原理和使用方法
水准仪是利用水准测量原理进行高程测量的仪器。
它由望远镜、水准器、基座三个主要部分组成。
水准仪的使用方法如下：
1. 安置水准仪：首先需要将水准仪安置在三脚架上，确保稳定。
然后将三脚架的三个伸缩腿调节到合适的高度，以便将水准仪放置在平坦的测量地面上。
2. 望远镜对准目标：打开望远镜的目镜和物镜盖，将望远镜对准要测量的目标，例如已知高程的水准点或建筑物。
3. 调节焦距：旋转望远镜的焦距调节旋钮，使目标清晰可见。
如果目标距离较远，可能需要使用望远镜的调焦功能来调整焦距。
4. 水准器整平：调节三脚架上的伸缩腿，使水准器的水泡居中。
如果水泡不居中，需要进行调整，以确保测量结果的准确性。
5. 读数：在水准尺上读取测量结果。
如果使用的是自动水准仪，可以直接在显示屏上读取测量结果。
6. 数据处理：将测量结果记录下来，并进行必要的计算和处理。
例如，如果要测量两点之间的高差，可以使用水准仪测量两点之间的高差，然后计算出两点之间的高差差值。
以上是水准仪的使用方法，供您参考，建议查阅使用说明了解更详细信息。
水准仪的原理
水准仪的原理
水准仪是一种用来测量地面水平度的仪器，它在建筑工程、地质勘探、道路施
工等领域都有着重要的应用。
水准仪的原理是基于重力和光学原理的，通过测量光线的水平方向来确定地面的水平度。
下面我们将详细介绍水准仪的原理及其工作过程。
首先，水准仪利用了重力的作用原理。
在水准仪的管体内部有一根悬丝，当水
准仪放置在水平地面上时，悬丝会受到重力的作用，处于垂直状态。
通过调整水准仪的调节螺丝，使悬丝在垂直状态时，可以确定地面的水平度。
这是水准仪基于重力原理的工作原理之一。
其次，水准仪还利用了光学原理。
水准仪的管体内部有一根光线，当水准仪放
置在水平地面上时，光线会保持水平方向。
在水准仪的眼镜中观察到的是悬丝的位置，通过调整眼镜的焦距，使悬丝与光线重合，从而确定地面的水平度。
这是水准仪基于光学原理的工作原理之一。
水准仪的工作过程是通过调整水准仪的调节螺丝和眼镜焦距，使悬丝与光线重合，从而确定地面的水平度。
在实际使用中，通常需要在不同位置进行多次测量，以确保地面的水平度。
水准仪的精度和稳定性对测量结果有着重要影响，因此在使用水准仪时需要注意保持仪器的稳定和精准度。
总之，水准仪的原理是基于重力和光学原理的，通过调整调节螺丝和眼镜焦距，确定地面的水平度。
在实际使用中需要注意保持仪器的稳定和精准度，以确保测量结果的准确性。
水准仪在各种工程领域都有着重要的应用，它的原理和工作过程对于工程测量有着重要意义。
二等水准测量原理及水准仪操作讲解资料课件
误差检验
通过对比和分析处理前后的数据，检验误差 处理的准确性和有效性。
成果质量评估
评估标准
制定成果质量评估的标准和指标，如精度、可靠性、稳定性等。
评估方法
采用适当的评估方法，如统计分析、对比分析、专家评审等。
评估过程
按照评估标准和指标，对测量成果进行全面、客观、准确的评估。
评估结果
根据评估结果，对测量成果进行等级划分或排名，并提出改进意见和建议。
PART 02
水准仪的种类与选择
水准仪的分类
微倾式水准仪
通过望远镜和水准器配合，利用 水准器气泡居中来控制水平视线，
适用于精度要求较通 过望远镜自动获得水平视线，操作 简便，测量精度高。
数字水准仪
采用电子测距和电子测角技术，结 合计算机技术进行数据处理，具有 测量速度快、精度高、自动化程度 高等优点。
移动仪器
移动水准仪至下一测站，重复以上步 骤，直至完成所有测量路线。
PART 04
二等水准测量的数据处理 与分析
数据处理流程
01
数据整理
对测量所得数据进行分类、排序和 筛选，确保数据准确无误。
数据计算
根据测量原理和公式，对数据进行 计算，得出所需结果。
03
02
数据转换
将测量数据转换为统一格式，便于 后续处理和分析。
确定测量路线
根据实际情况确定测量路线，并设置合适的 测站和转点。
检查仪器
检查水准仪是否处于良好状态，确保测量精 度。
准备记录表格
准备记录测量数据的表格，以便后续整理和 分析。
测量过程
瞄准前视标尺 将望远镜对准前视标尺，确保清晰度。
读取后视标尺
读取后视标尺上的读数，确保准确无 误。
水准仪测量原理
水准仪测量原理
水准仪是一种用来测量水平面、测量海拔高度以及确定地面的等高线等工具。
它的工作原理基于以下几个关键原理。
1.建立水平参考线：水准仪使用一个水平参考线作为测量基准。
通常情况下，水准仪使用液体（如水或液体）作为参考线，因为液体总是平行于地面。
液体在水准仪的凹槽或管道中自由流动，保证其保持水平状态。
2.基准点的确定：在进行水准测量之前，需要选择至少两个基
准点来确定水平线。
这些基准点可以是水平的参考平面，如已知的水平线、水平的建筑物地面或已知高程的水平点。
水准仪放置在一个基准点上，被测点的高度或水平状态可以通过与基准点进行对比来确定。
3.测量水平线：水准仪使用气泡管来测量水平线的位置。
气泡
管中充满了液体，并连接到水准仪的主要仪器部分。
当水准仪放置在一个水平的表面上时，液体中的气泡会位于气泡管的中心位置。
如果水准仪被放置在一个倾斜的表面上，液体中的气泡会向一侧偏移。
通过观察气泡管中气泡的位置，可以确定测量点的水平状态。
4.高程测量：水准仪还可以用来测量不同点之间的高程差异。
在这种情况下，水准仪需要对基准点的高程进行准确测量，然后通过测量其他点与基准点的高程差异来计算高度差。
这通常需要使用复杂的数学公式和测量技术来确保高度测量的准确性。
总的来说，水准仪的工作原理是通过建立水平参考线，确定基准点，测量水平线以及计算高度差异来实现水平和高程测量。
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主要内容
水准测量原理 地球曲率与大气折光 光学水准仪工作原理 电子水准仪简介 水准仪的检验与校正 外业水准测量 内业水准数据处理
水准测量原理
前进方向
水平视线
b a A HA
地球曲率和大气折光的影响
地球曲率和大气折光的影响
地球曲率对一根水准尺上读数的影响 设通过仪器中心Ｉ的水准面的半径为 Ｒ，仪器至水准尺的弧长为Ｓ，仪器至 水准尺的切线长为t，地球曲率对水准尺 上读数的影响为p。得
S2 p= 2R
地球曲率和大气折光的影响
大气折光对一根水准尺上读数的影响 R R' = 设弯曲视线的曲率为 K ，此处k为折 光系数。由于R′远远大于R，故k小于1， 通常取平均值 k=0.11
水准仪的检校
水准仪主要轴线：
水准管水准轴 望远镜视准轴 圆水准器水准轴 仪器旋转轴
水准仪的检验
水准仪应满足的主要条件有：
水准管的水准轴应与望远镜的视准轴平行 望远镜的视准轴不因调焦而变动位置
水准仪应满足的次要条件有：
圆水准器的水准轴应与仪器的旋转轴平行 十字丝的横丝应与仪器的旋转轴垂直
圆水准器水准轴与仪器旋转轴 平行的检验
水准器
水准管：单个方向整平，精确整平
圆水准器：所有方向 ，粗略整平
光学测微原理
带有光学测微器装置的水准仪
自动安平水准仪的原理
方法1：在光路中装置一个“补偿器”． 使光线偏转而通过十字丝交点
补偿器的原理
补偿器的具体结构类型有多种，但一般 均采用吊挂光学零件的方法，借助重力 的作用达到视线自动补偿的目的。
i角检验原理
水准测量规范规定， 用于一、二等水准测量的仪器i角不得大 于15″； 用于三、四等水准测量的仪器i角不得大 于20″，否则应进行校正。
交叉误差的消除
水准测量时仪器旋转轴不严格竖直，两 轴在水平面上的投影不平行可能会导致 两轴在竖直面上不平行，即交叉误差转 变为i角误差
交叉误差的消除
在水准测量中，仪器旋转轴的倾斜方向相对于 三脚架大体保持在某一固定的位置，三脚架的 某两个脚如果固定在线路的一方，仪器旋转轴 的倾斜方向没有变化，各测站交叉误差在水准 测量成果中的影响便是系统性的。为了消除这 种系统误差，水准测量规范规定：在连续各站 上安置水准仪的三脚架时，应使其中两脚与水 准线路方向平行，而第三脚轮换置于路线方向 的左侧与右侧。
（1）观测之前应将仪器置于露天阴影处，使仪器与外界气温趋于一 致；观测时应用测伞遮蔽阳光；迁站时应罩以仪器罩。 （2）观测前应测出倾斜螺旋的置平零点，并做标记；随着气温变化 ，应随时调整置平零点的位置。 （3）除路线拐弯处外，每一测站上仪器和前后视标尺的3个位置， 应尽可能接近于一条直线。 （4）同一测站上观测时， 不得重复调焦。转动仪器的倾斜螺旋和测 微轮时，其最后旋转方向均应为旋进。 （5）每一测段的往测与返测，其测站数均应为偶数，否则应加入标 尺零点差改正。由往测转为返测时，2根标尺必须互换位置，并 应重新整置仪器。 （6）在观测工作间歇时，最好能结束在固定的水准点上，否则应选 择2个坚稳可靠的固定点，作为间歇点。间歇后，应对2个间歇点 的高差进行检测，检测结果符合要求后从间歇点起测。
电子水准仪
目前电子水准仪采用的自动电子读数 方法有以下三种：
相关法，如Leica公司NA2002，NA3003的电 子水准仪； 几何法，如蔡司厂的DiNi10，DiNi20； 相位法，如拓普康公司的DL-101C，DL102C。
电子水准仪的结构
在望远镜中装置了一个由光敏二极管构成的行阵探测器，仪器采 用数字图像识别处理系统，并配用条码水准标尺
水准尺和尺垫
区格式木质双面水准尺 因瓦水准尺 尺垫与尺桩
水准仪的使用
操作步骤：
1.安置仪器 2.粗平 3.瞄准水淮尺 4.精平 5.读数
电子水准仪
•
特点：
• • • • • •
速度快、 精度高、 读数客观、 使用方便、能减轻作业劳动强度、 可自动记录、存储测量数据、 易于实现水准测量内外业一体化
先用脚螺旋将圆水准器气泡居中，然后 将仪器旋转，若气泡仍在居中位置，则 表明此项条件已得到满足；若气泡有了 偏移，则表明条件没有满足。 气泡偏移弧长代表了仪器旋转轴和水准 轴的交角的两倍。
圆水准器水准轴与仪器旋转轴 平行的检验
望远镜视准轴应与水准管水准 轴平行的检验
望远镜视准轴与水准管水准轴， 在竖直面上的投影是否平行的检验称为i 角检验。 在水平面上的投影是否平行的检验称为 交叉误差检验。
S2 S2 f = =K R 2R 2( ) K
光学水准仪原理
精密光学水准仪
光学水准仪构造
1物镜；2.目镜；3.调焦透镜；4.十字丝 分划板；5.物镜调焦螺旋；6.目镜调焦螺 旋；7.十字丝放大像
视差的产生与消除
观测者的眼睛作上、下（或左、右） 移动，若发觉目标像与十字丝之间有相 对移动，这种现象称为“视差” 解决方法：先调目镜，再调物镜
i角检验原理
在地面选定两个固定点Ａ、B，测出Ａ、 B 间的两次高差hAB和h’AB 。设仪器存在i 角误差，
h AB =
' h AB
−
h AB = h " AB
(S ρ i − (S ρ
i
' A
" A
' − SB
) −S )
" B
" ' hAB − hAB i= " ⋅ρ " ' ' S A − SB − S A − SB
水准尺分划的检验
水准尺每米平均真长的测定 每米长度误差，不得超过±0.5mm 水准尺每分米分划误差的测定 分划线位置误差不得超过±0.1mm 水准尺红黑面零点差的测定 应为4687或4787mm 一对水准尺黑面零点差 设置偶数测站
外业观测要求
国家三、四等水准测量
一测站上水准仪照准双面水准尺的顺序为： 1. 照准后视标尺黑面，进行视距丝、中丝读数； 2. 照准前视标尺黑面，进行中丝、视距丝读数； 3. 照准前视标尺红面，进行中丝读数； 4. 照准后视标尺红面，进行中丝读数； 即“后前前后”（黑、黑、红、红） 四等水准测量每站观测顺序也可为“后后前前”（ 黑、红、黑、红）
普通水准(三四等)规范要求
等级
仪器 类型 S3
标准视线 长度 65m
后前视 距差 3.0m
后前视距 差累计 6.0m
黑红面 读数差 2.0mm
黑红面所测 高差之差 3.0mm
检测间歇点 高差之差 3.0mm
三等
四等
S3
80m
5.0m
10.0m
3.0mm
5.0mm
5补偿器的阻尼装置
摆动杆 气缸体
摆动杆
磁铁
小孔
金属薄板
活塞P
空气阻尼器
磁阻尼器
自动安平水准仪的原理
方法2：移动十字丝的“补偿”装置
视准轴始终是铅垂位置， 两个反光镜构成45度角， 视准轴经两次反射后射出 望远镜的光线必是水平光 线．因此十字丝交点上始 终得到水平视线的渎数。
磁阻尼器 磁阻尼器
精密光学水准仪
在两相邻测站上，应按奇、偶数测站的 观测顺序进行观测：
（1）往测：奇数站为后—前—前—后；偶数站为前— 后—后—前。 （2）返测：奇数站为前—后—后—前；偶数站为后— 前—前—后。 在一测段的水准测量路线上，测站数应为偶数。每一 测段的水准路线应进行往测与返测，且应分别在上午 和下午观测。
水准观测中的注意事项
水准数据处理
精密水准数据处理软件包—CosaLevel 操作步骤：
新建项目 项目设置 导入(准备)数据 质量检核 平差计算 输出报告
已知） （已知）
B hAB HB
待定） （待定）
大地水准面
水准测量原理
设水准测量的前进方向是由A点向B点， 则规定A点为后视点，其水准尺读数为a ，称为后视读数；B点为前视点，其水准 尺读数为b，称为前视读数。 A,B 两点间的高差计算公式： hAB=a-b; B点的高程计算公式： HB=HA+(a-b)=HA+hAB
水准测量原理
如果两点之间的距离较远，或高差较大时，仅安置一次仪器便不 能测得它们的高差，这时需要加设若干个临时的立尺点，作为传 递高程的过渡点，称为转点。每安置一次仪器，称为一个测站 。
地球曲率和大气折光的影响
为了讨论地球曲率对水准尺上读数的影响，现 把水准面看作圆球面。地球曲率对水准尺上读 数的影响分别用 p1，p2表示（称为球差改正） 由于大气折光的影响，实际视线不是水平直线 ，而是曲线。实际视线的形状十分复杂，但当 视线不太长时，可将其当做圆弧看待。大气折 光的影响分别用f1, f2表示（称为气差改正）。
电子水准仪的结构
Leica DNA03 的各个部件
DNA03精密数字水准仪
Trimble DiNi03精密水准仪
Topcon精密电子水准仪
水准仪的误差分析
水准仪、水准尺下沉误差 大气折光的影响 日照及风力引起的误差 水准尺磨损(标尺零点差) 水准尺弯曲
误差的处理方法
若水准仪在测站上随安置时间的增加 而下沉 ，采用“后—前—前—后”的观 测程序可减少仪器下沉对高差的影响。 视线应高出地面0.3m，选择合适的天， 避开不利的环境 减弱大气折光影响。 选择好的天气测量，给仪器打伞遮光等 。减弱日照，风力影响 偶数站消除标尺零点差。 尺长改正消除水准尺弯曲
(
) (
)
i角检验原理
i角检验方法1：
' ' S A = SB
h ′′ − h AB i = AB ⋅ρ ′ S ′′ − S B′ A