經(jīng)緯儀及水準儀的使用方法及圖示

經(jīng)緯儀的用法一、HR—右旋（順時針）水平角，HL—左旋（逆時針）水平角。二、經(jīng)緯儀的操作步驟（光學對中法）1、架設儀器：將經(jīng)緯儀放置在架頭上，使架頭大致水平，旋緊連接螺旋。2、對中：目的是使儀器中心與測站點位于同一鉛垂線上?？梢砸苿幽_架、旋轉腳螺旋使對中標志準確對準測站點的中心。3、整平：目的是使儀器豎軸鉛垂，水平度盤水平。根據(jù)水平角的定義，是兩條方向線的夾角在水平面上的投影，所以水平度盤一定要水平。粗平：伸縮腳架腿，使圓水準氣泡居中。檢查并精確對中：檢查對中標志是否偏離地面點。如果偏離了，旋松三角架上的連接螺旋，平移儀器基座使對中標志準確對準測站點的中心，擰緊連接螺旋。精平：旋轉腳螺旋，使管水準氣泡居中。4、瞄準與讀數(shù)：①目鏡對光：目鏡調焦使十字絲清晰。②瞄準和物鏡對光：粗瞄目標，物鏡調焦使目標清晰。注意消除視差。精瞄目標。③讀數(shù)：調整照明反光鏡，使讀數(shù)窗亮度適中，旋轉讀數(shù)顯微鏡的目鏡使刻劃線清晰，然后讀數(shù)?，F(xiàn)在很多都是使用全站儀，全站儀的使用（以拓普康全站儀為例進行介紹）介紹:（1）測量前的準備工作1）電池的安裝（注意：測量前電池需充足電）①把電池盒底部的導塊插入裝電池的導孔。②按電池盒的頂部直至聽到“咔嚓”響聲。③向下按解鎖鈕，取出電池。2）儀器的安置。①在實驗場地上選擇一點，作為測站，另外兩點作為觀測點。②將全站儀安置于點，對中、整平。③在兩點分別安置棱鏡。3）豎直度盤和水平度盤指標的設置。①豎直度盤指標設置。松開豎直度盤制動鈕，將望遠鏡縱轉一周（望遠鏡處于盤左，當物鏡穿過水平面時），豎直度盤指標即已設置。隨即聽見一聲鳴響，并顯示出豎直角。②水平度盤指標設置。松開水平制動螺旋，旋轉照準部360，水平度盤指標即自動設置。隨即一聲鳴響，同時顯示水平角。至此，豎直度盤和水平度盤指標已設置完畢。注意：每當打開儀器電源時，必須重新設置和的指標。4）調焦與照準目標。操作步驟與一般經(jīng)緯儀相同，注意消除視差。（2）角度測量1）首先從顯示屏上確定是否處于角度測量模式，如果不是，則按操作轉換為距離模式。2）盤左瞄準左目標A，按置零鍵，使水平度盤讀數(shù)顯示為0°00′00〃，順時針旋轉照準部，瞄準右目標B，讀取顯示讀數(shù)。3）同樣方法可以進行盤右觀測。4）如果測豎直角，可在讀取水平度盤的同時讀取豎盤的顯示讀數(shù)。（3）距離測量1）首先從顯示屏上確定是否處于距離測量模式，如果不是，則按操作鍵轉換為坐標模式。2）照準棱鏡中心，這時顯示屏上能顯示箭頭前進的動畫，前進結束則完成坐標測量，得出距離，HD為水平距離，VD為傾斜距離。（4）坐標測量1）首先從顯示屏上確定是否處于坐標測量模式，如果不是，則按操作鍵轉換為坐標模式。2）輸入本站點O點及后視點坐標，以及儀器高、棱鏡高。3）瞄準棱鏡中心，這時顯示屏上能顯示箭頭前進的動畫，前進結束則完成坐標測量，得出點的坐標。四、注意事項1）運輸儀器時，應采用原裝的包裝箱運輸、搬動。2）近距離將儀器和腳架一起搬動時，應保持儀器豎直向上。3）拔出插頭之前應先關機。在測量過程中，若拔出插頭，則可能丟失數(shù)據(jù)。4）換電池前必須關機。5）儀器只能存放在干燥的室內。充電時，周圍溫度應在10~30℃6）全站儀是精密貴重的測量儀器，要防日曬、防雨淋、防碰撞震動。嚴禁儀器直接照準太陽。水準儀的使用方法及注意事項水準測量工作原理及水準儀示意圖：水準測量的原理是利用水準儀提供的一條水平視線，測出兩地面點之間的高差，然后根據(jù)已知點的高程和高差，推算出另一個點的高程。2.1.1高差法

如圖2.1所示，已知地面上A點的高程為HA，欲測定B點的高程HB，需要先測出A、B兩點間的高差hAB，為此在A、B之間安置一臺水準儀，再在A、B兩點上各豎立一根水準尺。根據(jù)儀器的水平視線，分別讀取A、B尺上的讀數(shù)a和b，則B點對于A點的高差為：hAB＝a－b(2.1)

如果水準測量是由A到B進行的，如圖2.1中的箭頭所示，則A點尺上的讀數(shù)稱為后視讀數(shù)，記為a；B點為待定高程點，B點尺上的讀數(shù)稱為前視讀數(shù)，記為b；兩點間的高差等于后視讀數(shù)減去前視讀數(shù)，即hAB＝a－b。若a大于b，則高差為正，B點高于A點；反之高差為負，則B點低于A點。因為水準儀提供的水平視線可認為與大地水準面平行，由圖2.1可知圖2.1HB＝HA＋hAB=HA＋（a－b）(2.2)由式（2.2）根據(jù)高差推算待定點高程的方法叫做高差法。

例1：圖2.1中已知A點高程HA=452.623m，后視讀數(shù)a=1.571m，前視讀數(shù)b=0.685m，求B點高程。解：B點對于A點高差：

hAB=1.571－0.685=0.886mB點高程為：HB＝452.623＋0.886＝453.509m

例2：圖2.2中，已知A點樁頂標高為±0.00，后視A點讀數(shù)a＝1.217m，前視B點讀數(shù)b＝2.426m，求B點標高

解：B點對于A點高差：

hAB＝a－b＝1.217－2.426＝－1.209m

B點高程為：

HB=HA＋hAB＝0＋（－1.209）＝－1.209m

2.1.2、視線高法

如圖2.1所示，B點高程也可以通過儀器視線高程Hi，求得。視

線

高:Hi＝HA＋a(2.3)圖2.2待定點高程:HB＝Hi－b(2.4)由式（2.4）通過視線高推算待定點高程的方法稱為視線高法。

例3：圖2.3中已知A點高程HA=423.518m，要測出相鄰1、2、3點的高程。先測得A點后視讀數(shù)a=1.563m，接著在各待定點上立尺，分別測得讀數(shù)b1=0.953m，b2=1.152，b3=1.328m。

解：先計算出視線高程

Hi=HA+a=423.518＋1.563＝425.081m

各待定點高程分別為：

H1＝Hi－b1＝425.081－0.953＝424.128m

H2＝Hi－b2＝425.081－1.152＝423.929m

H3＝Hi－b3＝425.081－1.328＝423.753m

高差法和視線高法的測量原理是相同的，區(qū)別在于計算高程時次序上的不同。在安置一次儀器需求出幾個點的高程時，視線高法比高差法方便，因而視線高法在建筑施工中被廣泛采用。

圖2.3

水準儀的使用方法及注意事項

水準儀廣泛用于建筑行業(yè)，是測量水平高低的儀器，具有精度高、使用方便、快速、可靠等優(yōu)點，使用在引測、大面積場地測量、樓面水平線標志、沉降觀測等?，F(xiàn)介紹水準儀的使用方法。

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(shù)（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(shù)（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(shù)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、保養(yǎng)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，保持干燥電子水準儀的基本原理電子水準儀又稱數(shù)字水準儀，它是在自動安平水準儀的基礎上發(fā)展起來的。它采用條碼標尺，各廠家標尺編碼的條碼圖案不相同，不能互換使用。目前照準標尺和調焦仍需目視進行。人工完成照準和調焦之后，標尺條碼一方面被成象在望遠鏡分化板上，供目視觀測，另一方面通過望遠鏡的分光鏡，標尺條碼又被成象在光電傳感器（又稱探測器）上，即線陣CCD器件上，供電子讀數(shù)。因此，如果使用傳統(tǒng)水準標尺，電子水準儀又可以象普通自動安平水準儀一樣使用。不過這時的測量精度低于電子測量的精度。特別是精密電子水準儀，由于沒有光學測微器，當成普通自動安平水準儀使用時，其精度更低。當前電子水準儀采用了原理上相差較大的三種自動電子讀數(shù)方法：1）相關法（徠卡NA3002/3003）2)幾何法（蔡司DiNi10/20）3)相位法（拓普康DL101C/102C）1.3相位法原理;拓普康電子水準儀DL101C/102C采用相位法。標尺的條碼象經(jīng)望遠鏡、調焦鏡、補償器的光學零件和分光鏡后，分成兩路，一路成象在CCD線陣上，用于進行光電轉換，另一路成象在分劃板上，供目視觀測。DL101標尺上部份條碼的圖案，其中有三種不同的碼條。R表示參考碼，其中有三條2mm寬的黑色碼條，每兩條黑色碼條之間是一條1mm寬的黃色碼條。以中間的黑碼條的中心線為準，每隔30mm就有一組R碼條重復出現(xiàn)。在每組R碼條左邊10mm處有一道黑色的B碼條。在每組參考碼R的右邊10mm處為一道黑色的A碼條。讀者不難發(fā)現(xiàn)，每組R碼條兩邊的A和B碼條的寬窄不相同，實際上A和B碼條的寬度是在0到10mm之間變化，這兩種碼包含了水準測量時的高度信息。儀器設計時有意安排了它們的寬度按正弦規(guī)律變化。其中A碼條的周期為600mm，B碼條的周期為570mm。當然，R碼條組兩邊的黃碼條寬度也是按正弦規(guī)律變化的，這樣在標尺長度方向上就形成了亮暗強度按正弦規(guī)律周期變化的亮度波。條碼的下面畫出了波形?？v坐標表示黑條碼的寬度，橫坐標市標尺的長度。實線為A碼的亮度波，虛線為B碼的亮度波。由于A和B兩條碼變化的周期不同，也可以說A和B亮度波的波長不同，在標尺長度方向上的每一位置上兩亮度波的相位差也不同。這種相位差就好象傳統(tǒng)水準標尺上的分劃，它可由標出標尺的長度。只要3能測出標尺底部某處的相位差，也就可由知道該處到標尺底部的高度，因為相位差可以作到和標尺長度一一對應，即具有單值性。這就是適當選則兩亮度波的波長，在DL101中A碼的周期為600mm，B碼的周期為570mm，它們的最小公倍數(shù)為11400mm，因此在3m長的標尺上不會有相同的相位差。為了確保標尺底端面，或說相位差分劃的端點相位差具有唯一性，A和B碼的相位在此錯過了π/2。DL－102C的標尺與DL－101C的略有區(qū)別，DL－102C的標尺為白底黑條碼，A碼的波長為330mm，最小公倍數(shù)為3300mm。A和B碼在波長底部錯開的相位差為π。DL101－C的標尺與DL－102C的標尺可由互換使用。當望遠鏡照準標尺后，標尺上某一段的條碼就成象在線陣CCD上，黃條碼使CCD產生光電流，隨條碼寬窄的改變，光電流強度也變化。將它進行模數(shù)轉換(A/D)后，得到不同的灰度值。視距在Δ0.6m時標尺上某小段成象到CCDA上經(jīng)A/D轉換后，得到的不同灰度值(縱坐標)，橫坐標是CCD上象素的序號，當灰度值逐一輸出時，橫軸就代表時間了。橫坐標標記的數(shù)字判斷，儀器采用了512個象素的線陣CCD。視距和視線高的信息的測量信號。如何從上述測量信號中求出A和B兩亮度波的相位差呢？下文用測量人員容易理解的方式來說明。設想縱坐標的灰度值就是表示亮度大小的十進位數(shù)字，而且橫坐標尺寸已放大到和標尺尺寸一致。我們用一波長為600mm的正弦曲線中的離散灰度值曲線擬合，就可由得到A波的最大振幅和初相位。再用波長為570mm的正弦曲線，就可由得到B波的最大振幅和初相位。我們對最大振幅不太感興趣，因為隨著標尺上的照度不同，最大振幅在不同次數(shù)的測量中也不同，對我們求視線高無關緊要。我們求出的A和B兩亮度波的初相位之差就是高度數(shù)據(jù)。不過這是與CCD上第一個象素對應的位置到標尺底端面的高度。我們不難把它換算成CCD中點象素上的相位差，這就好象是中絲讀數(shù)。像上述那樣人工處理測量信號是很麻煩的，而且很費時間。在DL系列中則采用快速傅里葉變換(FFT)計算方法將測量信號在信號分析器中分解成三個頻率分量。由A和B兩信號的相位求相位差，即得到視線高讀數(shù)。這只是初讀數(shù)。因為視距不同時，標尺上的波長與測量信號波長的比例不同。雖然在同一視距上A和B的波長相同，可由求出相位差，或說視線高，但是可以想象其精度并不高。R碼是為了提高讀數(shù)精度和求視距二安排的。設兩組R碼的間距為P(=30mm)，它在CCD行陣上成象所占的象素個數(shù)為Z,象素寬為D(=25μm)，則P在CCD行陣上的成象長度為:L=Z*b(1－5)Z可由一信號分析中得出，b是CCD光敏窗口的寬度，因此l和P都為已知數(shù)據(jù)。根據(jù)幾何光學成象原理，可以象傳統(tǒng)儀器用視距絲測量距離的視距測量原理一樣求出視距：D=P/l*f(1－6)式中f是望遠鏡物鏡的焦距。同時還可以求出物象比A=P/l(1－7)于是將測量信號放大到與標尺上的一樣時，再進行相位測量，就可以精確得出相位差，即視線高。電子水準儀的三種測量原理各有奧妙，三類儀器都經(jīng)受了各種檢驗和實際測量的考驗，能勝任精密水準測量作業(yè)。拓普康公司在原理上能獨樹一幟，說明該公司具有雄厚的技術實力，市的值得信賴的公司。1.4電子水準儀的特點1.4.1電子水準儀的共同特點電子水準儀是以自動安平水準儀為基礎，在望遠鏡光路中增加了分光鏡和探測器(CCD),并采用條碼標尺和圖象處理電子系統(tǒng)二構成的光機電測一體化的高科技產品。采用普通標尺時，又可象一般自動安平水準儀一樣使用。它與傳統(tǒng)儀器相比有以下共同特點：1)讀數(shù)客觀。不存在誤差、誤記問題，沒有人為讀數(shù)誤差。2)精度高。視線高和視距讀數(shù)都是采用大量條碼分劃圖象經(jīng)處理后取平均得出來的，因此削弱了標尺分劃誤差的影響。多數(shù)儀器都有進行多次讀數(shù)取平均的功能，可以削弱外界條件影響。不熟練的作業(yè)人員業(yè)也能進行高精度測量。3)速度快。由于省去了報數(shù)、聽記、現(xiàn)場計算的時間以及人為出錯的重測數(shù)量，測量時間與傳統(tǒng)儀器相比可以節(jié)省1/3左右。4)效率高。只需調焦和按鍵就可以自動讀數(shù)，減輕了勞動強度。視距還能自動記錄，檢核，處理并能輸入電子計算機進行后處理，可實線內外業(yè)一體化。1.4.2拓普康DL?系列的具體特點拓普康DL系列作為電子水準儀家族中的一員。以高性能、低價格深受廣大用戶的歡迎。DL系列造型美觀、內置功能強、菜單功能豐富、操作界面友好，