第二章第二节 水准仪的构造.doc

第二节 水准仪的构造 一、本节重点 1．水准测量原理。 2．水准仪的技术操作方法。 3．普通水准测量及成果处理方法。 二、本节难点 1．水准仪技术操作要领。 一　水准测量原理 水准测量的基本测法是：在图2-10中，已知A点的高程为HA，只要能测出A点至B点的高程之差，简称高差hAB，则Ｂ点的高程HB就可用下式计算求得： HB???HA???hAB (2-2) 用水准测量方法测定高差hAB的原理如图2-10所示，在A、B两点上竖立水准尺，并在A、B两点之间安置—架可以得到水平视线的仪器即水准仪，设水准仪的水平视线截在尺上的位置分别为M、N，过A点作一水平线与过B点的竖线相交于C。因为BC的高度就是A、B两点之间的高差hAB，所以由矩形MACN就可以得到计算hAB的式： hAB???a?(?b (2-3) 测量时，a、b的值是用水准仪瞄准水准尺时直接读取的读数值。因为A点为已知高程的点，通常称为后视点，其读数a为后视读数，而B点称为前视点，其读数b为前视读数。即 hAB????后视读数???前视读数 实际上高差hAB有正有负。由式(2-3)知，当a大于b时，hAB值为正，这种情况是B点高于A点，地形为上坡；当a小于b时，hAB值为负，即B点低于A点，地形为下坡。但无论hＡＢ值为正或负，式(2-3)始终成立。为了避免计算中发生正负符号上的错觉，在书写高差hAB时必须注意h下面的小字脚标AB，前面的字母代表了已知后视点的点号，也就是说hAB是表示由已知高程的后视点A推算至未知高程的前视点B的高差。 有时安置一次仪器须测算出较多点的高程，为了方便起见，可先求出水准仪的视线高程，然后再分别计算各点高程，从图2-10中可以看出： 视线高 Hi???HA???a (2-4) B点高程 HB???Hi???b (2-5) 综上所述要测算地面上两点间的高差或点的高程，所依据的就是一条水平视线，如果视线不水平，上述公式不成立，测算将发生错误。因此，视线必须水平，是水准测量中要牢牢记住的操作要领。 二　水准仪和水准尺 1、微倾式水准仪的构造 如图2-11所示，微倾式水准仪主要由望远镜、水准器和基座组成。水准仪的望远镜能绕仪器竖轴在水平方向转动，为了能精确地提供水平视线，在仪器构造上安置了一个能使望远镜上下作微小运动的微倾螺旋，所以称微倾式水准仪。 图2-11　微倾式水准仪的构造图 1-准星；2-物镜；3-微动螺旋；4-制动螺旋；5-符合水准器观测镜；6-水准管；7-水准盒；8-校正螺丝；9-照门；10-目镜；11-目镜对光螺旋；12-物镜对光螺旋；13-微倾螺旋；14-基座；15-脚螺旋；16-连接板 1．望远镜 望远镜由物镜、目镜和十字丝三个主要部分组成，它的主要作用是能使我们看清远处的目标，并提供一条照准读数值用的视线。图2-12a)为内对光望远镜构造图。图2-12b)是望远镜的成像原理示意图。 十字丝是在玻璃片上刻线后，装在十字丝环上，用三个或四个可转动的螺旋固定在望远镜筒上，如图2-13所示。十字丝的上下两条短线称为视距丝，上面的短线称上丝，下面的短线称下丝。由上丝和下丝在标尺上的读数可求得仪器到标尺间的距离。十字丝横丝与竖丝的交点与物镜光心的连线称为视准轴。 为了控制望远镜的水平转动幅度，在水准仪上装有一套制动和微动螺旋。当拧紧制动螺旋时，望远镜就被固定，此时可转动微动螺旋，使望远镜在水平方向做微小转动来精确照准目标，当松开制动螺旋时，微动就失去作用。有些仪器是靠摩擦制动，无制动螺旋而只有微动螺旋。 图2-12　望远镜剖面图及成像示意图 2．水准器 水准器的作用是把望远镜的视准轴安置到水平位置。水准器有管水准器和圆水准器两种形式。 圆水准器是一个玻璃圆盒，圆盒内装有化学液体，加热密封时留有气泡而成，如图2-14所示。 图2-13　十字丝平面图 图2-14　圆水准器示意图 圆水准器内表面是圆球面，中央画一小圆，其圆心称为圆水准器的零点，过此零点的法线称为圆水准器轴。当气泡中心与零点重合时，即为气泡居中。此时，圆水准轴线位于铅垂位置。也就是说水准仪竖轴处于铅垂位置，仪器达到基本水平状态。 管水准器简称水准管，它是把玻璃管纵向内壁磨成曲率半径很大的圆弧面，管壁上有刻划线，管内装有酒精与乙醚的混合液，加热密封时留有气泡而成，如图2-15所示。 水准管内壁圆弧中心为水准管零点，过