水准仪测距离教程

一、水准测量原理

1. 水准测量基本原理

目的：测定两点的高差

仪器：水准仪

原理：利用水准仪提供的水平视线对竖立在两点之间的水准尺进行观测，并通过其中一个点（M点）的高程推算另一个点(N点)的高程。

2. 水准测量观测方法

（1）高差法：在M、N两点间安置水准仪，在M、N两点分别竖立水准尺，利用水准移的水平视线分别读取M点、N点上的读数a、b，则两点的高差为a-b。

（2）视线高法（单站多测法）：安置一次仪器可以测算多个点高程的方法。首先算出水准仪的视线高程Hi，然后分别计算出各个点的高程：Hi-bj为第j个前视点的高程。

3. 连续水准测量（路线水准测量）

应用前提：两待测点之间距离较远、高差较大，或中间有障碍。

方法：加设若干个临时立尺点（称为转点ZD），依此测定相邻两个点的高差，取各高差的代数和即得到起终两个点的高差。

4. 提高精度的观测方法“中间法”观测：各测站前、后视线长度大致相等。

二、水准仪

1. 水准仪：提供水平视线（平行大地水准面）的设备

2. 水准仪类型：

（1）微倾式水准仪

（2）自动安平水准仪

（3）电子水准仪

3. 水准仪的表示方法（国产仪器）：

DSn：D表示大地测量，S表示水准仪，n为数字表示仪器精度，数值n越小，表示仪器精度越高。如DS0.5，表示每公里往返测量高差中数的偶然中误差小于或等于0.5mm。

4. 常用水准仪的等级划分及主要用途

5. 水准仪的主要结构组成主要为三部分：

（1）望远镜

（2）水准器

（3）基座

其中望远镜为主要组成部分。下图为WILD NAK-0X型水准仪

6. 望远镜组成及其成像原理

望远镜由物镜、目镜、对光凹透镜和十字丝四个主要部分组成。

成像原理：目标经过物镜和对光凹透镜的作用，在镜筒内造成倒立、缩小的实像，通过调节对光凹透镜，就可以使像清晰地成在十字丝平面上。

三、水准仪使用方法

注意：如何辨别及消除视差？用脚螺旋整平仪器视差存在的根本原因：目标像和十字丝分划板不重合！！！

水准尺读数方法：

四、水准测量的实施

1. 水准点及其选择

水准测量必须要有已知水准点（即其高程已知的点，用BM表示，如BM0、BM1等）水准点选择：结合测区内水准点的分布情况、被测点的分布以及地形地势情况、所采取的路线形式选择。

2. 水准路线布置

附合水准路线（3）支水准路线：从一水准点出发，沿线测量各待定点，其线路既不闭合到原来的已知点，也不附合到另一已知点。而是通过往返观测来检查观测差。

3. 水准测量施测

（1）观测与记录：采用连续水准路线测量方法进行测量。点与点之间的距离大小取决于通视条件、读数清晰度以及保证视线在尺子范围内，一般为50~100米。

注意：待测点必须要立尺观测。对每一测站分别记录后视读数及前视读数。

五、水准测量的误差来源及削减措施

六、水准仪校验

1. 水准仪轴线几何关系

（1）水准盒轴平行竖轴

（2）十字丝横丝垂直竖轴

（3）水准管轴平行视准轴

2. 检验方法

（1）检验水准盒轴与竖轴是否平行：调平水准盒气泡居中，然后旋转望远镜180度，若气泡依然居中则两轴平行。

（2）检验十字丝横轴与竖轴是否垂直：将十字丝横丝左端对准某一目标，旋转水平微动螺旋使目标移到十字丝的右端，若目标依然位于十字丝横丝上则表明两轴垂直。

（3）检验水准管轴是否平行视准轴：在已知高差的两点间架设仪器，并使仪器距两点之间的距离悬殊，首先在其中一个点立尺观测读数a，并根据a计算出仪器对另一点的应该读数b。然后对其进行观测读数得b’，利用b’、b及两测点之间的距离DMN可以计算出两轴线的夹角γ（单位为秒），若γ大于20秒不平行。

七、其他用于水准测量的仪器

1. 精密水准仪：光学测微器+精密水准尺

2. 自动安平水准仪：自动补偿装置，补偿视准轴出现轻微倾斜带领的误差。

3. 电子水准仪（数字水准仪）：分光镜和探测器+条纹编码标尺+图象处理电子系统。自动读数、记录和计算。

4. 激光水准仪：激光发射器，测定激光双程走时计算两点间的距离。

5. 全站测量仪：光学理论+几何理论+计算机理论+计算方法。可在一个测站上同时测角（水平角和竖直角）和测距（斜距、水平距离和高差），并能自动计算出待测点的三维坐标。