水准仪的实验原理

2025-03-29 13:42:37

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回答（1）：

一、水准测量原理
水准测量是利用水准仪提供的水平视线，借助于带有分划的水准尺，直接测定地面上两点间的高差，然后根据已知点高程和测得的高差，推算出未知点高程。
如图所示，在地面点A、B两点竖立水准尺，利用水准仪提供的水平视线，截取尺上的读书a、b，则A、B两点间的高差hAB为：
高差等于后视读数减去前视读数。

二、计算未知点高程
1．高差法
高差法—直接利用高差计算未知点B高程的方法。
测得A、B两点间高差hAB后，如果已知A点的高程HA，
则B点的高程HB为：HB=HA +hAB
2．仪高法
仪高法—利用仪器视线高程Hi计算未知点B点高程的方法。
如图所示，B点高程也可以通过水准仪的视线高程Hi来计算，
即：

Hi= HA+a
HB= Hi- b
在施工测量中，有时安置一次仪器，需测定多个地面点的高程，采用仪高法就比较方便。
3．中间法
当欲测点B离已知点A较远，安置一次仪器就不可能测出它们的高差，这时，选择一条施测路线，在A、B之间加设一些转点，每相邻两点测一测站，求出它们的高差，则AB的高差即为这些高差的总和。
转点：临时立尺点，作为传递高程的过渡点。（一般转点上均需使用尺垫）
测站：每安置一次仪器，称为一个测站。
对于精度较高的测量，必须将仪器置于前后视点之间大致等距离处,利用地球曲率等距等影响的原则，使测站高差计算中自动消除曲率对前后视读数的影响，这种方法称为中间法，是精密测量中常用的方法。

2.2 水准仪和水准尺
仪器：水准仪 DS3（D—大地测量，S—水准仪，下标05、1、3、10表示每公里往、返测得高差中数的偶然中误差值）。
工具：水准尺、尺垫。
水准仪主要由望远镜、水准器和基座三部分组成。

1、望远镜
两大功能：提供一条找准目标的视准轴；看清不同距离的目标。
（1）物镜和目镜

1-物镜 2-目镜 3-调焦透镜 4-十字丝分划板 5-物镜对光螺旋 6-目镜对光螺旋
（2）十字丝分划板
是为了瞄准目标和读数用的

（3）视准轴
视准轴：十字丝交点与物镜光心的连线，用CC表示。
视准轴的延长线即为视线，水准测量就是在视准轴水平时，用十字丝的中丝在水准尺上截取读数的。
（4）水平制动螺旋和微动螺旋
控制望远镜水平转动。
2、水准器
（1）圆水准器
①作用：用于仪器的粗略整平；
②水准器的零点: 圆形分划圈的中心
③圆水准器轴：过零点的球面法线L′L′，称为圆水准器轴。
圆水准器轴L′L′平行于仪器竖轴VV。
④分划值：气泡中心偏离零点2mm时竖轴所倾斜的角值，称为圆水准器的分划值，一般为8′/2mm——10′/2mm，精度较低。
（2）管水准器
①作用：精确整平仪器
②水准管零点: 2mm分划线的对称中心
③水准管轴：通过零点与圆弧相切的纵向切线LL称为水准管轴。水准管轴平行
于视准轴。
④分划值：水准管上2mm圆弧所对的圆心角τ。
水准管划愈小，水准管灵敏度愈高，用其整平仪器的精度也愈高。DS3型水准仪的水准管分划值为20″，记作20″/2mm。
为了提高水准管气泡居中的精度，采用符合水准器。
3．基座
①组成：轴座、脚螺旋、三角压板和底板。
②作用：支承仪器的上部，并通过连接螺旋与三脚架连接。
转动脚螺旋，可调节圆水准气泡

回答（2）：

水准测量

水准测量原理

一、水准测量原理

水准测量是利用水准仪提供的水平视线，借助于带有分划的水准尺，直接测定地面上两点间的高差，然后根据已知点高程和测得的高差，推算出未知点高程。

如图所示，在地面点A、B两点竖立水准尺，利用水准仪提供的水平视线，截取尺上的读书a、b，则A、B两点间的高差hAB为：

高差等于后视读数减去前视读数。

水准测量原理

二、计算未知点高程

1．高差法

高差法—直接利用高差计算未知点B高程的方法。

测得A、B两点间高差hAB后，如果已知A点的高程HA，

则B点的高程HB为：HB=HA +hAB

2．仪高法

仪高法—利用仪器视线高程Hi计算未知点B点高程的方法。

如图所示，B点高程也可以通过水准仪的视线高程Hi来计算，

即：

Hi= HA+a

HB= Hi- b

在施工测量中，有时安置一次仪器，需测定多个地面点的高程，采用仪高法就比较方便。

3．中间法

当欲测点B离已知点A较远，安置一次仪器就不可能测出它们的高差，这时，选择一条施测路线，在A、B之间加设一些转点，每相邻两点测一测站，求出它们的高差，则AB的高差即为这些高差的总和。

转点：临时立尺点，作为传递高程的过渡点。（一般转点上均需使用尺垫）

测站：每安置一次仪器，称为一个测站。

对于精度较高的测量，必须将仪器置于前后视点之间大致等距离处,利用地球曲率等距等影响的原则，使测站高差计算中自动消除曲率对前后视读数的影响，这种方法称为中间法，是精密测量中常用的方法。

2.2 水准仪和水准尺

仪器：水准仪 DS3（D—大地测量，S—水准仪，下标05、1、3、10表示每公里往、返测得高差中数的偶然中误差值）。

工具：水准尺、尺垫。

水准仪主要由望远镜、水准器和基座三部分组成。

1、望远镜

两大功能：提供一条找准目标的视准轴；看清不同距离的目标。

（1）物镜和目镜

1-物镜 2-目镜 3-调焦透镜 4-十字丝分划板 5-物镜对光螺旋 6-目镜对光螺旋

（2）十字丝分划板

是为了瞄准目标和读数用的

（3）视准轴

视准轴：十字丝交点与物镜光心的连线，用CC表示。

视准轴的延长线即为视线，水准测量就是在视准轴水平时，用十字丝的中丝在水准尺上截取读数的。

（4）水平制动螺旋和微动螺旋

控制望远镜水平转动。

2、水准器

（1）圆水准器

①作用：用于仪器的粗略整平；

②水准器的零点: 圆形分划圈的中心

③圆水准器轴：过零点的球面法线L′L′，称为圆水准器轴。

圆水准器轴L′L′平行于仪器竖轴VV。

④分划值：气泡中心偏离零点2mm时竖轴所倾斜的角值，称为圆水准器的分划值，一般为8′/2mm——10′/2mm，精度较低。

（2）管水准器

①作用：精确整平仪器

②水准管零点: 2mm分划线的对称中心

③水准管轴：通过零点与圆弧相切的纵向切线LL称为水准管轴。水准管轴平行于视准轴。

④分划值：水准管上2mm圆弧所对的圆心角τ。

水准管划愈小，水准管灵敏度愈高，用其整平仪器的精度也愈高。DS3型水准仪的水准管分划值为20″，记作20″/2mm。

为了提高水准管气泡居中的精度，采用符合水准器。

3．基座

①组成：轴座、脚螺旋、三角压板和底板。

②作用：支承仪器的上部，并通过连接螺旋与三脚架连接。

转动脚螺旋，可调节圆水准气泡

二、水准尺和尺垫

1、水准尺

水准尺是进行水准测量时与水准仪配合使用的标尺。常用的水准尺有塔尺和双面尺两种。

1）双面水准尺：红黑面。

用于: 三、四等水准测量

黑红面：0-4687；0-4787。

作用：检查读数是否正确.

2）塔尺:3m、5m；

用于:等外水准测量

2、尺垫：

生铁铸成，一般为三角形板座，其下方有三个脚，可以踏入土中。尺垫上方有一突起的半球体，水准尺立于半球顶面。

作用：尺垫用于转点处，用以保持尺底高度不变，防止水准尺下沉。

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