水準(zhǔn)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(zhǔn)儀進(jìn)行水準(zhǔn)測量是精密測量高程的主要方法。一、水準(zhǔn)儀器組合：

　　1.望遠(yuǎn)鏡 2.調(diào)整手輪 3.圓水準(zhǔn)器 4.微調(diào)手輪 5.水平制動手輪 6.管水準(zhǔn)器 7.水平微調(diào)手輪 8.腳架

二、操作要點(diǎn)：

　　在未知兩點(diǎn)間，擺開三腳架，從儀器箱取出水準(zhǔn)儀安放在三腳架上，利用三個機(jī)座螺絲調(diào)平，使圓氣泡居中，跟著調(diào)平管水準(zhǔn)器。水平制動手輪是調(diào)平的，在水平鏡內(nèi)通過三角棱鏡反射，水平重合，就是平水。將望遠(yuǎn)鏡對準(zhǔn)未知點(diǎn)（1）上的塔尺，再次調(diào)平管水平器重合，讀出塔尺的讀數(shù)（后視），把望遠(yuǎn)鏡旋轉(zhuǎn)到未知點(diǎn)（2）的塔尺，調(diào)整管水平器，讀出塔尺的讀數(shù)（前視），記到記錄本上。

　　計(jì)算公式：兩點(diǎn)高差=后視－前視。

三、校正方法：

　　將儀器擺在兩固定點(diǎn)中間，標(biāo)出兩點(diǎn)的水平線，稱為a、b線，移動儀器到固定點(diǎn)一端，標(biāo)出兩點(diǎn)的水平線，稱為a’、b ’。計(jì)算如果a－b≠a’－b’時，將望遠(yuǎn)鏡橫絲對準(zhǔn)偏差一半的數(shù)值。用校針將水準(zhǔn)儀的上下螺釘調(diào)整，使管水平泡吻合為止。重復(fù)以上做法，直到相等為止。

四、水準(zhǔn)儀的使用方法

　　水準(zhǔn)儀的使用包括：水準(zhǔn)儀的安置、粗平、瞄準(zhǔn)、精平、讀數(shù)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(diǎn)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(zhǔn)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(zhǔn)氣泡居于園指標(biāo)圈之中。具體方法用儀器練習(xí)。在整平過程中，氣泡移動的方向與大姆指運(yùn)動的方向一致。

3. 瞄準(zhǔn)
　　瞄準(zhǔn)是用望遠(yuǎn)鏡準(zhǔn)確地瞄準(zhǔn)目標(biāo)。首先是把望遠(yuǎn)鏡對向遠(yuǎn)處明亮的背景，轉(zhuǎn)動目鏡調(diào)焦螺旋，使十字絲最清晰。再松開固定螺旋，旋轉(zhuǎn)望遠(yuǎn)鏡，使照門和準(zhǔn)星的連接對準(zhǔn)水準(zhǔn)尺，擰緊固定螺旋。最后轉(zhuǎn)動物鏡對光螺旋，使水準(zhǔn)尺的清晰地落在十字絲平面上，再轉(zhuǎn)動微動螺旋，使水準(zhǔn)尺的像靠于十字豎絲的一側(cè)。

4. 精平
　　精平是使望遠(yuǎn)鏡的視線精確水平。微傾水準(zhǔn)儀，在水準(zhǔn)管上部裝有一組棱鏡，可將水準(zhǔn)管氣泡兩端，折射到鏡管旁的符合水準(zhǔn)觀察窗內(nèi)，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(zhuǎn)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(zhǔn)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(shù)
　　用十字絲，截讀水準(zhǔn)尺上的讀數(shù)。現(xiàn)在的水準(zhǔn)儀多是倒象望遠(yuǎn)鏡，讀數(shù)時應(yīng)由上而下進(jìn)行。先估讀毫米級讀數(shù)，后報出全部讀數(shù)。
注意，水準(zhǔn)儀使用步驟一定要按上面順序進(jìn)行，不能顛倒，特別是讀數(shù)前的符合水泡調(diào)整，一定要在讀數(shù)前進(jìn)行。

五、水準(zhǔn)儀的測量

　　測定地面點(diǎn)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(zhǔn)測量、三角高程測量、GPS高程測量和氣壓高程測量。水準(zhǔn)測量是目前精度最高的一種高程測量方法，它廣泛應(yīng)用于國家高程控制測量、工程勘測和施工測量中。
水準(zhǔn)測量的原理是利用水準(zhǔn)儀提供的水平視線，讀取豎立于兩個點(diǎn)上的水準(zhǔn)尺上的讀數(shù)，來測定兩點(diǎn)間的高差，再根據(jù)已知點(diǎn)高程計(jì)算待定點(diǎn)高程。
如下圖所示，在地面上有A、B兩點(diǎn)，已知A點(diǎn)的高程為HA、為求B點(diǎn)的高程HB，在A、B兩點(diǎn)之間安骨水準(zhǔn)儀，A、B兩點(diǎn)亡各豎立一把水準(zhǔn)尺，通過水準(zhǔn)儀的望遠(yuǎn)鏡讀取水平視線分別在A、B兩點(diǎn)水準(zhǔn)尺上截取的讀數(shù)為a和b，可以求出A、B兩點(diǎn)問的高差為：

　　設(shè)水準(zhǔn)測量的前進(jìn)方向?yàn)锳點(diǎn)至B點(diǎn)，則稱A點(diǎn)為后視點(diǎn)，其水準(zhǔn)尺讀數(shù)a為后視讀數(shù)；稱B點(diǎn)為前視點(diǎn)，其水準(zhǔn)尺讀數(shù)b為前視讀數(shù)。因此，兩點(diǎn)間的高差等于：

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　hAB=后視讀數(shù)-前視讀數(shù)

　　若后視讀數(shù)大于前視讀數(shù)，則高差為正，表示B點(diǎn)比A點(diǎn)高，hAB>0；若后視讀數(shù)小于前視讀數(shù)，則高差為負(fù)，表示B點(diǎn)比A點(diǎn)低，hAB<0。
如果A、B兩點(diǎn)相距不遠(yuǎn)，且高差不大，則安置一次水準(zhǔn)儀，就可以測得高差hAB。此時B點(diǎn)高程為： 

　　 當(dāng)架設(shè)一次水準(zhǔn)儀需要測量多個前視點(diǎn)B1，B2，…，Bn的高程時，采用視線高程計(jì)算這些點(diǎn)的高程就非常方便。設(shè)水準(zhǔn)儀對豎立在B1，B2，…，Bn點(diǎn)上的水準(zhǔn)尺讀數(shù)分別為b1，b2，…，bn時，則高程計(jì)算公式為：

　　 如果A、B兩點(diǎn)相距較遠(yuǎn)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(diǎn)間增設(shè)若干個作為傳遞高程的臨時立尺點(diǎn)，稱為轉(zhuǎn)點(diǎn)(簡稱TP點(diǎn))，如圖中的TP1，TP 2，…點(diǎn)，并依次連續(xù)設(shè)站觀測，設(shè)測得的各站高差為：六、保養(yǎng)與維修

1．水準(zhǔn)儀是精密的光學(xué)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(diào)都應(yīng)輕輕轉(zhuǎn)動，不要用力過大。鏡片、光學(xué)片不準(zhǔn)用手觸片；

4．儀器有故障，由熟悉儀器結(jié)構(gòu)者或修理部修理；

5．每次使用完后，應(yīng)對儀器擦干凈，保持干燥。

經(jīng)緯儀的使用方法

一、經(jīng)緯儀

　　 經(jīng)緯儀是測量工作中的主要測角儀器。由望遠(yuǎn)鏡、水平度盤、豎直度盤、水準(zhǔn)器、基座等組成。

　　 測量時，將經(jīng)緯儀安置在三腳架上，用垂球或光學(xué)對點(diǎn)器將儀器中心對準(zhǔn)地面測站點(diǎn)上，用水準(zhǔn)器將儀器定平，用望遠(yuǎn)鏡瞄準(zhǔn)測量目標(biāo)，用水平度盤和豎直度盤測定水平角和豎直角。按精度分為精密經(jīng)緯儀和普通經(jīng)緯儀；按讀數(shù)設(shè)備可分為光學(xué)經(jīng)緯儀和游標(biāo)經(jīng)緯儀；按軸系構(gòu)造分為復(fù)測經(jīng)緯儀和方向經(jīng)緯儀。此外，有可自動按編碼穿孔記錄度盤讀數(shù)的編碼度盤經(jīng)緯儀；可連續(xù)自動瞄準(zhǔn)空中目標(biāo)的自動跟蹤經(jīng)緯儀；利用陀螺定向原理迅速獨(dú)立測定地面點(diǎn)方位的陀螺經(jīng)緯儀和激光經(jīng)緯儀；具有經(jīng)緯儀、子午儀和天頂儀三種作用的供天文觀測的全能經(jīng)緯儀；將攝影機(jī)與經(jīng)緯儀結(jié)合一起供地面攝影測量用的攝影經(jīng)緯儀等。

DJ6經(jīng)緯儀是一種廣泛使用在地形測量、工程及礦山測量中的光學(xué)經(jīng)緯儀。主要由水平度盤、照準(zhǔn)部和基座三大部分組成。 

1、基座部分 
　　 用于支撐基照準(zhǔn)部，上有三個腳螺旋，其作用是整平儀器 
2、 照準(zhǔn)部 
　　 照準(zhǔn)部是經(jīng)緯儀的主要部件，照準(zhǔn)部部分的部件有水準(zhǔn)管、光學(xué)對點(diǎn)器、支架、橫軸、豎直度盤、望遠(yuǎn)鏡、度盤讀數(shù)系統(tǒng)等。 
3、度盤部分 

二、經(jīng)緯儀的安置方法

1）三腳架調(diào)成等長并適合操作者身高，將儀器固定在三腳架上，使儀器基座面與三腳架上頂面平行。 
　　2）將儀器舞擺放在測站上，目估大致對中后，踩穩(wěn)一條架腳，調(diào)好光學(xué)對中器目鏡（看清十字絲）與物鏡（看清測站點(diǎn)），用雙手各提一條架腳前后、左右擺動，眼觀對中器使十字絲交點(diǎn)與測站點(diǎn)重合，放穩(wěn)并踩實(shí)架腳。 
　　3）伸縮三腳架腿長整平圓水準(zhǔn)器 
　　4）將水準(zhǔn)管平行兩定平螺旋，整平水準(zhǔn)管。 
　　5）平轉(zhuǎn)照準(zhǔn)部90度，用第三個螺旋整平水準(zhǔn)管。 
　　6）檢查光學(xué)對中，若有少量偏差，可打開連接螺旋平移基座，使其精確對中，旋緊連接螺旋，再檢查水準(zhǔn)氣泡居中。

三、度盤讀數(shù)方法

　　光學(xué)經(jīng)緯儀的讀數(shù)系統(tǒng)包括水平和垂直度盤、測微裝置、讀數(shù)顯微鏡等幾個部分。水平度盤和垂直度盤上的度盤刻劃的最小格值一般為1°或30′，在讀取不足一個格值的角值時，必須借助測微裝置，DJ6級光學(xué)經(jīng)緯儀的讀數(shù)測微器裝置有測微尺和平行玻璃測微器兩種。 
（1）測微尺讀數(shù)裝置 
　　目前新產(chǎn)DJ6級光學(xué)經(jīng)緯儀均采用這種裝置。 
　　在讀數(shù)顯微鏡的視場中設(shè)置一個帶分劃尺的分劃板，度盤上的分劃線經(jīng)顯微鏡放大后成像于該分劃板上，度盤最小格值（60′)的成像寬度正好等于分劃板上分劃尺1°分劃間的長度，分劃尺分60個小格，注記方向與度盤的相反，用這60個小格去量測度盤上不足一格的格值。量度時以零零分劃線為指標(biāo)線。 
（2）單平行玻璃板測微器讀數(shù)裝置 
　　單平行玻璃板測微器的主要部件有：單平行板玻璃、扇形分劃尺和測微輪等。這種儀器度盤格值為30′，扇形分劃尺上有90個小格，格值為30′/90=20″。 　 
　　測角時，當(dāng)目標(biāo)瞄準(zhǔn)后轉(zhuǎn)動測微輪，用雙指標(biāo)線夾住度盤分劃線影像后讀數(shù)。整度數(shù)根據(jù)被夾住的度盤分劃線讀出，不足整度數(shù)部分從測微分劃尺讀出。 
（3）讀數(shù)顯微鏡 
　　光學(xué)經(jīng)緯儀讀數(shù)顯微鏡的作用是將讀數(shù)成像放大，便于將度盤讀數(shù)讀出。 
（4）水準(zhǔn)器 
　　光學(xué)經(jīng)緯儀上有2～3個水準(zhǔn)器，其作用是使處于工作狀態(tài)的經(jīng)緯儀垂直軸鉛垂、水平度盤水平，水準(zhǔn)器分管水準(zhǔn)器和園水準(zhǔn)器兩種。 
　　*管水準(zhǔn)器 
　　　　管水準(zhǔn)器安裝在照準(zhǔn)部上，其作用是儀器精確整平。 
　　*圓水準(zhǔn)器 
　　　　圓水準(zhǔn)器用于粗略整平儀器。它的靈敏度低，其格值為8″／ 2mm 。

四、經(jīng)緯儀的角度測量原理

1. 水平角的測量原理 
　　水平角是指過空間兩條相交方向線所作的鉛垂面間所夾的二面角，角值為　0°～360°。空間兩直線OA和OB相交于點(diǎn)O，將點(diǎn)A，O，B沿鉛垂方向投影到水平面上，得相應(yīng)的投影點(diǎn)A′，O′，B′，水平線O′A′和O′B′的夾角β就是過兩方向線所作的鉛垂面間的夾角，即水平角。

　　水平角的大小與地面點(diǎn)的高程無關(guān)。 
　　測量角度的儀器在測量水平角時必須具備兩個基本條件： 
　　（1）能給出一個水平放置的，且其中心能方便地與方向線交點(diǎn)置于同一鉛垂線上的刻度園盤——水 
平度盤； 
　　（2）要有一個能瞄準(zhǔn)遠(yuǎn)方目標(biāo)的望遠(yuǎn)鏡，且要能在水平面和豎直面內(nèi)作全圓旋轉(zhuǎn)，以便通過望遠(yuǎn)鏡 
瞄準(zhǔn)高低不同的目標(biāo)A和B。圖中水平角β為A和B兩個方向讀數(shù)之差：β=b-a 
2. 垂直角的測量原理 
　　垂直角是指在同一鉛垂面內(nèi)，某目標(biāo)方向的視線與水平線間的夾角α，也稱豎直角或高度角；垂直角的角值為0°～±90°。 
　　視線與鉛垂線的夾角稱為天頂距，天頂距z的角值范圍為0°～180°。 
　　當(dāng)視線在水平線以上時垂直角稱為仰角，角值為正；視線在水平線以下時為俯角，角值為負(fù)，如圖所示。

　　由此可知測角儀器經(jīng)緯儀還必須裝有一個能鉛垂放置的度盤——垂直度盤，或稱豎盤。

全站儀的使用方法

一、全站儀簡介

　　全站儀，即全站型電子速測儀（Electronic Total Station）。是一種集光、機(jī)、電為一體的高技術(shù)測量儀器，是集水平角、垂直角、距離(斜距、平距)、高差測量功能于一體的測繪儀器系統(tǒng)。因其一次安置儀器就可完成該測站上全部測量工作，所以稱之為全站儀。廣泛用于地上大型建筑和地下隧道施工等精密工程測量或變形監(jiān)測領(lǐng)域。　　 DJ6光學(xué)經(jīng)緯儀度盤有水平度盤和垂直度盤，均由光學(xué)玻璃制成。水平度盤沿著全圓從0°～360°順時針刻畫，最小格值一般為1°或30′
。　全站儀是一種集光、機(jī)、電為一體的新型測角儀器，與光學(xué)經(jīng)緯儀比較電子經(jīng)緯儀將光學(xué)度盤換為光電掃描度盤，將人工光學(xué)測微讀數(shù)代之以自動記錄和顯示讀數(shù)，使測角操作簡單化，且可避免讀數(shù)誤差的產(chǎn)生。電子經(jīng)緯儀的自動記錄、儲存、計(jì)算功能，以及數(shù)據(jù)通訊功能，進(jìn)一步提高了測量作業(yè)的自動化程度。　

　　全站儀與光學(xué)經(jīng)緯儀區(qū)別在于度盤讀數(shù)及顯示系統(tǒng)，電子經(jīng)緯儀的水平度盤和豎直度盤及其讀數(shù)裝置是分別采用兩個相同的光柵度盤（或編碼盤）和讀數(shù)傳感器進(jìn)行角度測量的。 根據(jù)測角精度可分為0.5″，1″，2″，3″，5″，10″等幾個等級。

二、全站儀的組成

　　全站儀幾乎可以用在所有的測量領(lǐng)域。電子全站儀由電源部分、測角系統(tǒng)、測距系統(tǒng)、數(shù)據(jù)處理部分、通訊接口、及顯示屏、鍵盤等組成。 
同電子經(jīng)緯儀、光學(xué)經(jīng)緯儀相比，全站儀增加了許多特殊部件，因此而使得全站儀具有比其它測角、測距儀器更多的功能，使用也更方便。這些特殊部件構(gòu)成了全站儀在結(jié)構(gòu)方面獨(dú)樹一幟的特點(diǎn)。