水准仪的校核

第二章水准测量

教学目的：1.掌握水准测量的原理。

2.掌握水准仪、水准尺的结构及用法。

3.学会高差测量及高程计算的方法，掌握水准路线测量的方法。

4.学会水准仪的检验与校正方法。

教学重点：1、水准测量原理

2、路线校核

3、水准仪的检验与校正方法

教学难点：1、路线校核

2、水准仪的检验与校正方法

教学资料：测量学教材、教学课件。

教学方法：讲授法、演示法。

讲授新课：

第二章水准测量

高程是确定地面点位置的一个要素，水准测量是测定地面点高程的主要方法之一。

第一节水准测量原理

一、水准测量原理

水准测量的原理是借助水准仪提供的水平视线，配合水

准尺测定地面上两点间的高差，然后根据已知点的高程来推

求未知点的高程。

如右图所示，已知A点高程为H A，要测出B点高程

H B，在A、B两点间安置一架能提供水平视线的仪器—水准

仪，并在A、B两点各竖立水准尺，利用水平视线分别读出A点尺子上的读数α及B点尺子上的读数b，则A、B两点间的高差为

H AB= a-b (2—1)

如果测量是由A→B的方向前进，则A点称为后视点，B点称为前视点，a及b分别为后视读数和前视读数，两点间的高差就等于后视读数减去前视读数。如果B点高于A点，则高差为正，反之，高差为负。

二、计算高程的方法

（一）由高差计算高程

B点（未知点）的高程等于A点（已知点）的高程加上两点间的高差，即

H B=H A+H AB=H A+(a-b) (2—2)

(二)由视线高程计算高程

由图可知，A点高程加后视读数等于仪器视线的高程，设视线高程为H i，即H i=H A+a 则B点高程等于视线高程减去前视读数，即

H B=H i-b=(H A+a)-b (2—3)

（备注：利用课件采取启发式教学手段，调动同学分析问题、解决问题的能力）

第二节水准仪和水准尺

一、水准仪（结合水准仪讲授）

主要由望远镜、水准器及基座三个部分组成。水准仪通过基座与三脚架连接，支承在三脚架上。基座上装有一个圆水准器。下面有三个脚螺旋，用以粗略整平仪器。望远镜一侧装有管状水准器，其下端装有一个能使望远镜作微小上下仰俯动作的微倾螺旋，转动微倾螺旋，管水准器随望远镜上下仰俯，当气泡居中时，望远镜中的视线便呈水平位置，以简化精密整平仪器的工作。水准仪在水平方向转动，是由一个水平制动螺旋和水平微动螺旋来控制的。

（一）望远镜

1．望远镜：是用来瞄准远方目标的，主要作用是使目标成像清晰、扩大视角，以精确照准目标。

2．构成：物镜、十字丝分划板、调焦镜、目镜等。

3．种类：由于物镜调焦构造不同，望远镜有外对光望远镜和内对光望远镜两种。

4．成像原理：目标通过物镜及调焦凹透镜的作用，在十字丝面上形成一个倒立的小实像，再经过目镜的放大作用，使目标的像和十字丝同时放大成虚像。

5．放大倍率：放大的虚像的视角与用眼睛直接看到目标大小的视角的比值，用V表示（它是鉴别望远镜质量的主要指标，一般18~30倍）

6．对光螺旋的作用：调节物镜与目镜筒的相对位置，使物像清晰。

7．目镜螺旋的作用：调节目镜位置，使我们能够看清十字丝。

8．视准轴：十字丝交点和物镜光心的连线称为视准轴。

9．视距丝：用于视距测量。

10．水平制动及微动螺旋：在水平方向制动与微动望远镜。

11．微倾螺旋：使望远镜上下微动。

12．内对光望远镜的优点：内对光望远镜，转动对光螺旋时，对光凹透镜前后移动，进行调焦。这种望远镜的优点是：密封性好，灰尘、潮气不易侵入；镜筒短。使用方便；对光时物镜位置不变，仪器稳定，目前测量仪器上的望远镜都是内对光式的。

（二）水准器

水准仪上的水准器是用来指示视线是否水平或竖轴是否竖直的。水准器分圆水准器和长水准器两种。

1.圆水准器一般装在基座上，作粗略整平、使竖轴竖直之用。

2.长水准管和望远镜连在一起，供精确调平视线之用。长水准管是把一个玻璃管的纵向内壁成圆弧，内装酒精和乙醚的混合液，经加热后密封而成的，待液体冷却后形成一个气泡。由于气泡较轻，恒处于管的最高处。水准管圆弧的中点，称为水准管零点；过水准管零点的切线LL称为水准管轴。当气泡两端与零点成对称，称为气泡居中，这时水准管轴水平。如果水准管轴与望远镜的视准轴平行，气泡居中时，视准轴就处于水平位置。

3.水准管分划值：水准管上一般自零点向两端每间隔2mm刻

有分划线，用以观察气泡居中。每2mm弧长所对的圆心角τ称为

水准管分划值。它是水准管性能的指标，工程上常用水准仪的水

准管分划值有20″、30″和60″三种。分划值越小，水准管越灵敏，

用来整平仪器的精度越高。

（三）基座

基座主要有轴座、脚螺旋和连接板组成，起支承仪器上部和与三脚架连接的作用。

二、水准尺与尺垫（结合水准尺讲授）

（一）、水准尺：是进行水准测量时用以读数的重要工具。尺长一般

为3~5m，尺底从零开始，每隔1cm涂有黑白或红白相间的分格，每分

米注一数字。水准尺按尺面分为单面尺和双面尺两种；按尺形分为直尺、

折尺、塔尺等三种。（难点是双面水准尺，要讲清讲透）

1．直尺：⑴黑面尺：底端起始数为0

⑵红面尺：底端起始数为4687mm或4787mm。

直尺必须成对使用。用以检核读数。

2．折尺：单面尺，一般长4m。

3．塔尺：双面尺，一般3m或5m，底端起始数均为0。

（二）尺垫：

尺垫一般制成三角形铸铁块，中央有一突起的半圆球体。立尺前先将尺垫用脚踩实，然后竖立水准尺于半圆球体顶上，它的作用在于防止水准尺下沉及尺子转动时不改变其高程。

第三节水准测量的方法

一、一个测站的水准测量工作

（一）安置仪器

首先在A、B两点上各竖立一根水准尺，然后尽可能在距两水准尺等远处设置测站。张开三脚架，使其高度适当，架头大致水平，并牢固地架设在地面上。从箱中取出仪器牢固地连接在三脚架上。

（二）、粗略整平

粗平的工作是通过旋转脚螺旋使圆水准器的气泡居中。

操作方法如图所示，气泡偏离在a

位置，先用双手按箭头所指方向相对地

转动脚螺旋1和2，使气泡移到图中（b）

所示位置，然后再单独转动脚螺旋3，使

气泡居中。

在粗平过程中，气泡移动的方向与

左手大拇指转动脚螺旋的方向一致。

（三）、瞄准水准尺

1．调节目镜：根据观测者的视力，转动目镜调节螺旋，使十字丝看得十分清晰。