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水準儀的合理使用
日期：2025-04-28 18:45
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摘要：
水準儀及其使用方法
高程測量是測繪地形圖的基本工作之一，另外大量的工程、建筑施工也必須量測地面高程，利用水準儀進行水準測量是精密測量高程的主要方法。
一、水準儀器組合：
1.望遠鏡 2.調整手輪 3.圓水準器 4.微調手輪 5.水平制動手輪 6.管水準器 7.水平微調手輪 8.腳架
二、操作要點：
在未知兩點間，擺開三腳架，從儀器箱取出水準儀安放在三腳架上，利用三個機座螺絲調平，使圓氣泡居中，跟著調平管水準器。水平制動手輪是調平的，在水平鏡內通過三角棱鏡反射，水平重合，就是平水。將望遠鏡對準未知點（1）上的塔尺，再次調平管水平器重合，讀出塔尺的讀數（后視），把望遠鏡旋轉到未知點（2）的塔尺，調整管水平器，讀出塔尺的讀數（前視），記到記錄本上。
計算公式：兩點高差=后視－前視。
三、校正方法：
將儀器擺在兩固定點中間，標出兩點的水平線，稱為a、b線，移動儀器到固定點一端，標出兩點的水平線，稱為a’、b ’。計算如果a－b≠a’－b’時，將望遠鏡橫絲對準偏差一半的數值。用校針將水準儀的上下螺釘調整，使管水平泡吻合為止。重復以上做法，直到相等為止。
四、水準儀的使用方法
水準儀的使用包括：水準儀的安置、粗平、瞄準、精平、讀數五個步驟。
1. 安置
安置是將儀器安裝在可以伸縮的三腳架上并置于兩觀測點之間。首先打開三腳架并使高度適中，用目估法使架頭大致水平并檢查腳架是否牢固，然后打開儀器箱，用連接螺旋將水準儀器連接在三腳架上。
2. 粗平
粗平是使儀器的視線粗略水平，利用腳螺旋置園水準氣泡居于園指標圈之中。具體方法用儀器練習。在整平過程中，氣泡移動的方向與大姆指運動的方向一致。
3. 瞄準
瞄準是用望遠鏡準確地瞄準目標。首先是把望遠鏡對向遠處明亮的背景，轉動目鏡調焦螺旋，使十字絲*清晰。再松開固定螺旋，旋轉望遠鏡，使照門和準星的連接對準水準尺，擰緊固定螺旋。**轉動物鏡對光螺旋，使水準尺的清晰地落在十字絲平面上，再轉動微動螺旋，使水準尺的像靠于十字豎絲的一側。
4. 精平
精平是使望遠鏡的視線**水平。微傾水準儀，在水準管上部裝有一組棱鏡，可將水準管氣泡兩端，折射到鏡管旁的符合水準觀察窗內，若氣泡居中時，氣泡兩端的象將符合成一拋物線型，說明視線水平。若氣泡兩端的象不相符合，說明視線不水平。這時可用右手轉動微傾螺旋使氣泡兩端的象完全符合，儀器便可提供一條水平視線，以滿足水準測量基本原理的要求。注意？氣泡左半部份的移動方向，總與右手大拇指的方向不一致。
5. 讀數
用十字絲，截讀水準尺上的讀數。現在的水準儀多是倒象望遠鏡，讀數時應由上而下進行。先估讀毫米級讀數，后報出全部讀數。
注意，水準儀使用步驟一定要按上面順序進行，不能顛倒，特別是讀數前的符合水泡調整，一定要在讀數前進行。
五、水準儀的測量
測定地面點高程的工作，稱為高程測量。高程測量是測量的基本工作之一。高程測量按所使用的儀器和施測方法的不同，可以分為水準測量、三角高程測量、GPS高程測量和氣壓高程測量。水準測量是目前精度**的一種高程測量方法，它廣泛應用于國家高程控制測量、工程勘測和施工測量中。
水準測量的原理是利用水準儀提供的水平視線，讀取豎立于兩個點上的水準尺上的讀數，來測定兩點間的高差，再根據已知點高程計算待定點高程。
如下圖所示，在地面上有A、B兩點，已知A點的高程為HA、為求B點的高程HB，在A、B兩點之間安骨水準儀，A、B兩點亡各豎立一把水準尺，通過水準儀的望遠鏡讀取水平視線分別在A、B兩點水準尺上截取的讀數為a和b，可以求出A、B兩點問的高差為：
設水準測量的前進方向為A點至B點，則稱A點為后視點，其水準尺讀數a為后視讀數；稱B點為前視點，其水準尺讀數b為前視讀數。因此，兩點間的高差等于：
hAB=后視讀數-前視讀數
若后視讀數大于前視讀數，則高差為正，表示B點比A點高，hAB>0；若后視讀數小于前視讀數，則高差為負，表示B點比A點低，hAB<0。
如果A、B兩點相距不遠，且高差不大，則安置一次水準儀，就可以測得高差hAB。此時B點高程為：
當架設一次水準儀需要測量多個前視點B1，B2，…，Bn的高程時，采用視線高程計算這些點的高程就非常方便。設水準儀對豎立在B1，B2，…，Bn點上的水準尺讀數分別為b1，b2，…，bn時，則高程計算公式為：
如果A、B兩點相距較遠或高差較大，安置一次儀器無法測得其高差時，就需要在兩點間增設若干個作為傳遞高程的臨時立尺點，稱為轉點(簡稱TP點)，如圖中的TP1，TP 2，…點，并依次連續設站觀測，設測得的各站高差為：
六、保養與維修
1．水準儀是精密的光學儀器，正確合理使用和保管對儀器精度和壽命有很大的作用；
2．避免陽光直曬，不許可證隨便拆卸儀器；
3．每個微調都應輕輕轉動，不要用力過大。鏡片、光學片不準用手觸片；
4．儀器有故障，由熟悉儀器結構者或修理部修理；
5．每次使用完后，應對儀器擦干凈，保持干燥。
高程測量是測繪地形圖的基本工作之一，另外大量的工程、建筑施工也必須量測地面高程，利用水準儀進行水準測量是精密測量高程的主要方法。
一、水準儀器組合：
1.望遠鏡 2.調整手輪 3.圓水準器 4.微調手輪 5.水平制動手輪 6.管水準器 7.水平微調手輪 8.腳架
二、操作要點：
在未知兩點間，擺開三腳架，從儀器箱取出水準儀安放在三腳架上，利用三個機座螺絲調平，使圓氣泡居中，跟著調平管水準器。水平制動手輪是調平的，在水平鏡內通過三角棱鏡反射，水平重合，就是平水。將望遠鏡對準未知點（1）上的塔尺，再次調平管水平器重合，讀出塔尺的讀數（后視），把望遠鏡旋轉到未知點（2）的塔尺，調整管水平器，讀出塔尺的讀數（前視），記到記錄本上。
計算公式：兩點高差=后視－前視。
三、校正方法：
將儀器擺在兩固定點中間，標出兩點的水平線，稱為a、b線，移動儀器到固定點一端，標出兩點的水平線，稱為a’、b ’。計算如果a－b≠a’－b’時，將望遠鏡橫絲對準偏差一半的數值。用校針將水準儀的上下螺釘調整，使管水平泡吻合為止。重復以上做法，直到相等為止。
四、水準儀的使用方法
水準儀的使用包括：水準儀的安置、粗平、瞄準、精平、讀數五個步驟。
1. 安置
安置是將儀器安裝在可以伸縮的三腳架上并置于兩觀測點之間。首先打開三腳架并使高度適中，用目估法使架頭大致水平并檢查腳架是否牢固，然后打開儀器箱，用連接螺旋將水準儀器連接在三腳架上。
2. 粗平
粗平是使儀器的視線粗略水平，利用腳螺旋置園水準氣泡居于園指標圈之中。具體方法用儀器練習。在整平過程中，氣泡移動的方向與大姆指運動的方向一致。
3. 瞄準
瞄準是用望遠鏡準確地瞄準目標。首先是把望遠鏡對向遠處明亮的背景，轉動目鏡調焦螺旋，使十字絲*清晰。再松開固定螺旋，旋轉望遠鏡，使照門和準星的連接對準水準尺，擰緊固定螺旋。**轉動物鏡對光螺旋，使水準尺的清晰地落在十字絲平面上，再轉動微動螺旋，使水準尺的像靠于十字豎絲的一側。
4. 精平
精平是使望遠鏡的視線**水平。微傾水準儀，在水準管上部裝有一組棱鏡，可將水準管氣泡兩端，折射到鏡管旁的符合水準觀察窗內，若氣泡居中時，氣泡兩端的象將符合成一拋物線型，說明視線水平。若氣泡兩端的象不相符合，說明視線不水平。這時可用右手轉動微傾螺旋使氣泡兩端的象完全符合，儀器便可提供一條水平視線，以滿足水準測量基本原理的要求。注意？氣泡左半部份的移動方向，總與右手大拇指的方向不一致。
5. 讀數
用十字絲，截讀水準尺上的讀數。現在的水準儀多是倒象望遠鏡，讀數時應由上而下進行。先估讀毫米級讀數，后報出全部讀數。
注意，水準儀使用步驟一定要按上面順序進行，不能顛倒，特別是讀數前的符合水泡調整，一定要在讀數前進行。
五、水準儀的測量
測定地面點高程的工作，稱為高程測量。高程測量是測量的基本工作之一。高程測量按所使用的儀器和施測方法的不同，可以分為水準測量、三角高程測量、GPS高程測量和氣壓高程測量。水準測量是目前精度**的一種高程測量方法，它廣泛應用于國家高程控制測量、工程勘測和施工測量中。
水準測量的原理是利用水準儀提供的水平視線，讀取豎立于兩個點上的水準尺上的讀數，來測定兩點間的高差，再根據已知點高程計算待定點高程。
如下圖所示，在地面上有A、B兩點，已知A點的高程為HA、為求B點的高程HB，在A、B兩點之間安骨水準儀，A、B兩點亡各豎立一把水準尺，通過水準儀的望遠鏡讀取水平視線分別在A、B兩點水準尺上截取的讀數為a和b，可以求出A、B兩點問的高差為：
設水準測量的前進方向為A點至B點，則稱A點為后視點，其水準尺讀數a為后視讀數；稱B點為前視點，其水準尺讀數b為前視讀數。因此，兩點間的高差等于：
hAB=后視讀數-前視讀數
若后視讀數大于前視讀數，則高差為正，表示B點比A點高，hAB>0；若后視讀數小于前視讀數，則高差為負，表示B點比A點低，hAB<0。
如果A、B兩點相距不遠，且高差不大，則安置一次水準儀，就可以測得高差hAB。此時B點高程為：
當架設一次水準儀需要測量多個前視點B1，B2，…，Bn的高程時，采用視線高程計算這些點的高程就非常方便。設水準儀對豎立在B1，B2，…，Bn點上的水準尺讀數分別為b1，b2，…，bn時，則高程計算公式為：
如果A、B兩點相距較遠或高差較大，安置一次儀器無法測得其高差時，就需要在兩點間增設若干個作為傳遞高程的臨時立尺點，稱為轉點(簡稱TP點)，如圖中的TP1，TP 2，…點，并依次連續設站觀測，設測得的各站高差為：
六、保養與維修
1．水準儀是精密的光學儀器，正確合理使用和保管對儀器精度和壽命有很大的作用；
2．避免陽光直曬，不許可證隨便拆卸儀器；
3．每個微調都應輕輕轉動，不要用力過大。鏡片、光學片不準用手觸片；
4．儀器有故障，由熟悉儀器結構者或修理部修理；
5．每次使用完后，應對儀器擦干凈，保持干燥。
長距離水準測量工作的連續性很強，待定點的高程是通過各轉點的高程傳遞而獲得的。若在一個測站的觀測中存在錯誤，則整個水準路線測量成果受到影響，所以水準測量的檢核是非常重要的。水準儀檢核工作有如下幾項：
(一)、水準儀計算檢核
計算檢核的目的是及時檢核記錄手簿中的高差和高程計算中是有錯誤。式(2-7)為觀測記錄中的計算檢核式，若等式成立時，表示計算正確，否則說明計算有錯誤。
∑h理=H終-H始 (2-7)
(二)水準儀、測站檢核
測站檢核的目的是及時發現和糾正施測過程中因觀測、讀數、記錄等原因導致的高差錯誤。為保證每個測站觀測高差的正確性，必須進行測站檢核。測站檢核的方法有雙儀高法和雙面尺法兩種。
1、在同一個測站上用兩次不同的儀器高度、分別測定高差，用兩次測定的高差值相互比較進行檢核。即測得**次高差后，改變水準儀視線高度大于10CM以上重新安置，再測一次高差。兩次所測高差之差對于等外水準測量容許值為±6MM。對于四等水準測量容許值為±5MM。超過此限差，必須重測，若不超過限差時，可取其高差的平均值作為該站的觀測高差。
2、雙面尺法
在同一個測站上，儀器的高度不變，根據立在前視點和后視點的雙面水準尺，分別用黑面和紅面各進行一次高差測量，用兩次測定的高差值相互比較進行檢核。兩次所測高差之差的限差與雙儀高法相同。同時每一根尺子紅面與黑面讀數之差與常數(4.687M或4.787M)之差，不超3MM(四等水準測量)或4MM(等外水準測量)，可取其高差的平均值作為該站的觀測高差，若超過限差，必須重測。
(三)、水準儀成果檢核
測站檢核只能檢核一個測站上是否存在錯誤或是否超限。儀器誤差，估讀誤差，轉點位置變動的錯誤，外界條件影響等，雖然在一個測站上反映不明顯，但隨著測站數的增多，就會使誤差積累，就有可能使誤差超過限差。因此為了正確評定一條水準線路的測量成果精度，應該進行整個水準路線的成果檢核。水準測量成果的精度是根據閉合條件來衡量的即將路線上觀測高差的代數和值與路線的理論高差值相比較，用其差值的大小來評定路線成果的精度是否合格。
成果檢核的方法，因水準路線布設形式不同而異主要有以下幾種：
1、閉合水準路線
從理論上講，閉合水準路線各段高差代數和值應等于零，即∑h理=0。
2、附合水準路線
從理論上講，附合水準路線各段實測高差的代數和值應等于兩端水準點間的已知高差值，即∑h理=H終-H始。
3、支水準路線
支線水準路線本身沒有檢核條件，通常是用往、返水準測量方法進路線成果的檢核。
從理論上講，往測高差與返測高差，應大小相等，符號相反。即︱∑h往︱=︱∑h返︱。
實際上，由于測量值含有不可避免的誤差，因此，觀測的高差代數和值不能等于高差的理論值，這種不符合的差值稱為高差閉合差，fh表示。高差閉合差的大小是用來確定錯誤和評定水準測量成果精度的標準。若fh容許限差之內，表示觀測結果精度合格，否則應返工重測。
計算檢核的目的是及時檢核記錄手簿中的高差和高程計算中是有錯誤。式(2-7)為觀測記錄中的計算檢核式，若等式成立時，表示計算正確，否則說明計算有錯誤。
∑h理=H終-H始 (2-7)
(二)水準儀、測站檢核
測站檢核的目的是及時發現和糾正施測過程中因觀測、讀數、記錄等原因導致的高差錯誤。為保證每個測站觀測高差的正確性，必須進行測站檢核。測站檢核的方法有雙儀高法和雙面尺法兩種。
1、在同一個測站上用兩次不同的儀器高度、分別測定高差，用兩次測定的高差值相互比較進行檢核。即測得**次高差后，改變水準儀視線高度大于10CM以上重新安置，再測一次高差。兩次所測高差之差對于等外水準測量容許值為±6MM。對于四等水準測量容許值為±5MM。超過此限差，必須重測，若不超過限差時，可取其高差的平均值作為該站的觀測高差。
2、雙面尺法
在同一個測站上，儀器的高度不變，根據立在前視點和后視點的雙面水準尺，分別用黑面和紅面各進行一次高差測量，用兩次測定的高差值相互比較進行檢核。兩次所測高差之差的限差與雙儀高法相同。同時每一根尺子紅面與黑面讀數之差與常數(4.687M或4.787M)之差，不超3MM(四等水準測量)或4MM(等外水準測量)，可取其高差的平均值作為該站的觀測高差，若超過限差，必須重測。
(三)、水準儀成果檢核
測站檢核只能檢核一個測站上是否存在錯誤或是否超限。儀器誤差，估讀誤差，轉點位置變動的錯誤，外界條件影響等，雖然在一個測站上反映不明顯，但隨著測站數的增多，就會使誤差積累，就有可能使誤差超過限差。因此為了正確評定一條水準線路的測量成果精度，應該進行整個水準路線的成果檢核。水準測量成果的精度是根據閉合條件來衡量的即將路線上觀測高差的代數和值與路線的理論高差值相比較，用其差值的大小來評定路線成果的精度是否合格。
成果檢核的方法，因水準路線布設形式不同而異主要有以下幾種：
1、閉合水準路線
從理論上講，閉合水準路線各段高差代數和值應等于零，即∑h理=0。
2、附合水準路線
從理論上講，附合水準路線各段實測高差的代數和值應等于兩端水準點間的已知高差值，即∑h理=H終-H始。
3、支水準路線
支線水準路線本身沒有檢核條件，通常是用往、返水準測量方法進路線成果的檢核。
從理論上講，往測高差與返測高差，應大小相等，符號相反。即︱∑h往︱=︱∑h返︱。
實際上，由于測量值含有不可避免的誤差，因此，觀測的高差代數和值不能等于高差的理論值，這種不符合的差值稱為高差閉合差，fh表示。高差閉合差的大小是用來確定錯誤和評定水準測量成果精度的標準。若fh容許限差之內，表示觀測結果精度合格，否則應返工重測。
