高程控制測(cè)量課件

學(xué)習(xí)情境3高程控制測(cè)量控制測(cè)量的技術(shù)設(shè)計(jì)、選點(diǎn)、埋石、組網(wǎng)、外業(yè)觀測(cè)、檢核、概算、平差、技術(shù)總結(jié)控制測(cè)量主要作業(yè)流程：主要任務(wù)：選點(diǎn)、埋石、組網(wǎng)、做點(diǎn)之記選擇儀器、檢校儀器高差測(cè)量概算平差技術(shù)總結(jié)學(xué)習(xí)子情境3.1水準(zhǔn)測(cè)量

水準(zhǔn)測(cè)量技術(shù)設(shè)計(jì)的方法技術(shù)設(shè)計(jì)是根據(jù)工程建設(shè)對(duì)測(cè)量的要求，結(jié)合測(cè)區(qū)的情況、作業(yè)單位技術(shù)力量，擬定科學(xué)、經(jīng)濟(jì)、合理的最佳布設(shè)方案，制定正確的技術(shù)路線，解決水準(zhǔn)測(cè)量全過(guò)程的一系列生產(chǎn)技術(shù)問(wèn)題。設(shè)計(jì)前需要通過(guò)網(wǎng)絡(luò)、現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研等方式，在踏勘、調(diào)查研究的基礎(chǔ)上收集資料，分析資料的利用價(jià)值，為下一步方案設(shè)計(jì)提供基礎(chǔ)。（一）搜集資料（1）測(cè)區(qū)內(nèi)1：1萬(wàn)~1：10萬(wàn)地形圖及其它大比例尺地形圖、交通圖、影像圖。（2）有關(guān)測(cè)區(qū)的氣象、地質(zhì)、水文等資料。（3）已有的控制測(cè)量成果，包括水準(zhǔn)網(wǎng)圖、水準(zhǔn)點(diǎn)點(diǎn)之記、成果表、技術(shù)總結(jié)等，需要聯(lián)測(cè)的其它固定點(diǎn)。（4）現(xiàn)場(chǎng)踏勘了解已有控制點(diǎn)標(biāo)志的保存完好情況。（5）調(diào)查測(cè)區(qū)交通便利、物資供應(yīng)等經(jīng)濟(jì)狀況。若在少數(shù)民族地區(qū)，則應(yīng)了解民族的風(fēng)俗習(xí)慣。（二）設(shè)計(jì)要求從經(jīng)濟(jì)、技術(shù)、安全生產(chǎn)等方面進(jìn)行設(shè)計(jì)，做到方便使用，安全穩(wěn)定，長(zhǎng)期保存等基本要求。（1）水準(zhǔn)路線應(yīng)盡量沿公路、鐵路及其它坡度小的道路布設(shè)，以減弱前后視折光誤差的影響。（2）水準(zhǔn)路線應(yīng)盡量避免跨越大河、湖泊，沙灘、草地等。（3）水準(zhǔn)路線若與高壓輸電線或地下電纜平行，則應(yīng)使水準(zhǔn)路線在輸電線或電纜50m以外布設(shè)，以避免電磁場(chǎng)對(duì)水準(zhǔn)測(cè)量的影響。（4）布設(shè)水準(zhǔn)網(wǎng)時(shí)，應(yīng)考慮日后水準(zhǔn)測(cè)量進(jìn)一步加密，并應(yīng)注意已有水準(zhǔn)測(cè)量成果的充分利用。（5）水準(zhǔn)環(huán)線或附合路線長(zhǎng)度、水準(zhǔn)點(diǎn)間距要求符合規(guī)范規(guī)定。（6）由于工程急用建立的假定高程系統(tǒng)，應(yīng)與國(guó)家水準(zhǔn)點(diǎn)進(jìn)行聯(lián)測(cè)，以求得高程系統(tǒng)的統(tǒng)一。（三）圖上設(shè)計(jì)及技術(shù)設(shè)計(jì)書(shū)編寫(xiě)

根據(jù)測(cè)區(qū)的規(guī)模大小，水準(zhǔn)網(wǎng)的設(shè)計(jì)應(yīng)在適當(dāng)比例尺地形圖上進(jìn)行。圖上設(shè)計(jì)的主要程序如下：（1）將主要居民地、鐵路、公路與較大河流，以不同的顏色在地形圖上標(biāo)出來(lái)。（2）將已知的水準(zhǔn)路線和水準(zhǔn)點(diǎn)，按等級(jí)以不同顏色分別標(biāo)繪在地形圖上。（3）按照逐級(jí)布設(shè)的原則，先進(jìn)行高等級(jí)水準(zhǔn)路線的設(shè)計(jì)，后進(jìn)行低等級(jí)水準(zhǔn)路線的設(shè)計(jì)。（4）水準(zhǔn)路線確定后，根據(jù)水準(zhǔn)點(diǎn)密度、測(cè)段長(zhǎng)度、線路總長(zhǎng)的要求，按“下棋”方式在圖上概略確定水準(zhǔn)點(diǎn)的位置。（5）進(jìn)行設(shè)計(jì)方案的精度估算。精度估算不符合要求，需要通過(guò)路線增刪、圖形改變等試驗(yàn)修正，使其在經(jīng)濟(jì)合理的條件下，布設(shè)較為合理的控制網(wǎng)。（6）編寫(xiě)技術(shù)設(shè)計(jì)書(shū)。任務(wù)一、選點(diǎn)、埋石、組網(wǎng)、做點(diǎn)之記1、水準(zhǔn)網(wǎng)布設(shè)必須布設(shè)原則的要求，根據(jù)需要及測(cè)區(qū)實(shí)際情況，明確水準(zhǔn)網(wǎng)等級(jí)，按等級(jí)要求進(jìn)行設(shè)計(jì)、精度估算和優(yōu)化設(shè)計(jì)，從經(jīng)濟(jì)、技術(shù)、安全等方面提出人力資源安排，技術(shù)路線、技術(shù)方法和安全、質(zhì)量技術(shù)保證措施，為后續(xù)工作干什么、怎么干，工作達(dá)到的標(biāo)準(zhǔn)和目標(biāo)提出詳盡、全面，有針對(duì)性和指導(dǎo)作用的技術(shù)設(shè)計(jì)文件。技術(shù)設(shè)計(jì)不僅具有重要的現(xiàn)實(shí)意義，而且對(duì)今后成果的利用具有參考借鑒作用。任務(wù)一、選點(diǎn)、埋石、組網(wǎng)、做點(diǎn)之記一、水準(zhǔn)網(wǎng)布設(shè)的要求

2、水準(zhǔn)網(wǎng)布設(shè)采用由高級(jí)到低級(jí)、從整體到局部逐級(jí)控制、逐級(jí)加密的原則，按照統(tǒng)一的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，為滿(mǎn)足測(cè)圖、工程建設(shè)及特殊工程需要，高程控制點(diǎn)必須有足夠的精度和合適的密度。3、國(guó)家水準(zhǔn)網(wǎng)分一、二、三、四等進(jìn)行布設(shè)，《城市測(cè)量規(guī)范》、《工程測(cè)量規(guī)范》將水準(zhǔn)測(cè)量依次分為二、三、四等3個(gè)等級(jí)，水電測(cè)量規(guī)范還有五等水準(zhǔn)測(cè)量。任務(wù)一、選點(diǎn)、埋石、組網(wǎng)、做點(diǎn)之記二、水準(zhǔn)點(diǎn)布設(shè)的密度水準(zhǔn)點(diǎn)類(lèi)型間距布設(shè)要求基巖水準(zhǔn)點(diǎn)500公里左右只設(shè)于一等水準(zhǔn)路線，在大城市和地震帶附近應(yīng)于增設(shè)，基巖較探地區(qū)可適當(dāng)放寬。每省(市、自治區(qū))至少兩座?；舅疁?zhǔn)點(diǎn)40公里左右；經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)20～30公里；荒漠地區(qū)左右一、二等水準(zhǔn)路線上及其交叉處；大．中城市兩側(cè)及縣城附近。盡量設(shè)置在堅(jiān)固巖層中。普通水準(zhǔn)點(diǎn)4～8公里；經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)2～4公里；荒漠地區(qū)1公里左右。地面穩(wěn)定，利于觀測(cè)和長(zhǎng)期保存的地點(diǎn)；山區(qū)水準(zhǔn)路線高程變換點(diǎn)附近；長(zhǎng)度超過(guò)的隧道兩端，跨河水準(zhǔn)測(cè)量的兩岸標(biāo)尺點(diǎn)附近。水準(zhǔn)路線上，每隔一定距離應(yīng)埋設(shè)穩(wěn)固的水準(zhǔn)點(diǎn)。水準(zhǔn)點(diǎn)分為基巖水準(zhǔn)點(diǎn)、基本水準(zhǔn)點(diǎn)、普通水準(zhǔn)點(diǎn)等類(lèi)型，在城鎮(zhèn)和建筑區(qū)還有墻角水準(zhǔn)標(biāo)志。各種水準(zhǔn)點(diǎn)的間距及布設(shè)要求，應(yīng)符合《國(guó)家一、二等水準(zhǔn)測(cè)量規(guī)范》規(guī)定，見(jiàn)表1。表1水準(zhǔn)點(diǎn)布設(shè)密度任務(wù)一、選點(diǎn)、埋石、組網(wǎng)、做點(diǎn)之記二、水準(zhǔn)點(diǎn)布設(shè)的密度任務(wù)一、選點(diǎn)、埋石、組網(wǎng)、做點(diǎn)之記四、水準(zhǔn)測(cè)量的精度測(cè)量等級(jí)一等二等三等四等0.451.03.05.01.02.06.010.0每公里水準(zhǔn)測(cè)量的偶然中誤差和每公里水準(zhǔn)測(cè)量的全中誤差一般不得超過(guò)表12規(guī)定的數(shù)值。任務(wù)一、選點(diǎn)、埋石、組網(wǎng)、做點(diǎn)之記五、實(shí)地選點(diǎn)與設(shè)立標(biāo)志圖上設(shè)計(jì)完成后，即可根據(jù)設(shè)計(jì)圖到實(shí)地選定水準(zhǔn)路線和水準(zhǔn)點(diǎn)位置，并將選定的水準(zhǔn)點(diǎn)位置用水準(zhǔn)標(biāo)石或其它標(biāo)記在實(shí)地固定下來(lái)。選點(diǎn)與設(shè)立標(biāo)志是非常重要的一項(xiàng)工作，選點(diǎn)、埋石結(jié)束后，要編寫(xiě)選點(diǎn)報(bào)告，并進(jìn)行質(zhì)量評(píng)價(jià)。選點(diǎn)質(zhì)量評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)見(jiàn)表3.水準(zhǔn)點(diǎn)位置的選定除滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求外，要確保選定的水準(zhǔn)點(diǎn)穩(wěn)定安全、長(zhǎng)期保存、便于使用。為此，水準(zhǔn)點(diǎn)要避免設(shè)在沙灘、沼澤、沙土、滑坡、地下水位較高等有變形、土質(zhì)松軟、易被淹沒(méi)、易受震動(dòng)、隱蔽陡峭的地區(qū)。任務(wù)一、選點(diǎn)、埋石、組網(wǎng)、做點(diǎn)之記表3選點(diǎn)質(zhì)量評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)優(yōu)（90~100分）良（75~89分）權(quán)P選線和選點(diǎn)線路和點(diǎn)位選擇優(yōu)良，易于尋找，便于觀測(cè)和長(zhǎng)期保存。線路和點(diǎn)位選擇恰當(dāng)，易于尋找，便于觀測(cè)和長(zhǎng)期保存。0.4舊點(diǎn)檢找查找認(rèn)真，交代清楚。查到的舊點(diǎn)可靠，且利用率高。需重繪點(diǎn)之記和重辦委托保管的均已辦理。查找認(rèn)真，交代清楚。查到的舊點(diǎn)可靠，需重繪點(diǎn)之記和重辦理保管的均已辦理。0.15點(diǎn)之記及線路圖內(nèi)容真實(shí)，項(xiàng)目齊全。繪制準(zhǔn)確，清晰美觀，符號(hào)正確，文字清晰。內(nèi)容真實(shí)，項(xiàng)目齊全。繪制準(zhǔn)確，文字清晰。0.25選點(diǎn)報(bào)告內(nèi)容確切，說(shuō)明詳細(xì)，編寫(xiě)齊全，建議具體可行，文字簡(jiǎn)練。內(nèi)容確切，說(shuō)明較詳細(xì)，編寫(xiě)項(xiàng)目齊全，建議具體可行，文字清晰。0.2任務(wù)一、選點(diǎn)、埋石、組網(wǎng)、做點(diǎn)之記點(diǎn)之記是記載控制點(diǎn)位置和標(biāo)石結(jié)構(gòu)情況的資料，包括點(diǎn)名、等級(jí)、點(diǎn)位略圖、交通圖、與方位物之間的關(guān)系和點(diǎn)位說(shuō)明等內(nèi)容。點(diǎn)之記作為日后尋找水準(zhǔn)點(diǎn)的簿冊(cè)，一定要做到方位物選擇恰當(dāng)，點(diǎn)位略圖、點(diǎn)位說(shuō)明與實(shí)地一致。方位物應(yīng)選取三個(gè)永久性固定地物，與方位物距離量取至厘米，點(diǎn)位略圖如圖1所示；點(diǎn)位說(shuō)明先敘述概略位置，再詳細(xì)敘述控制點(diǎn)與三個(gè)方位物的關(guān)系，距離要說(shuō)明量至方位物的部位。點(diǎn)之記按規(guī)定格式填制。六、埋標(biāo)造石繪制點(diǎn)之記任務(wù)一、選點(diǎn)、埋石、組網(wǎng)、做點(diǎn)之記埋標(biāo)造石繪制點(diǎn)之記圖1任務(wù)一、選點(diǎn)、埋石、組網(wǎng)、做點(diǎn)之記埋標(biāo)造石繪制點(diǎn)之記圖1任務(wù)一、選點(diǎn)、埋石、組網(wǎng)、做點(diǎn)之記任務(wù)一、選點(diǎn)、埋石、組網(wǎng)、做點(diǎn)之記其它GNSS點(diǎn)用四點(diǎn)水準(zhǔn)聯(lián)測(cè)任務(wù)一、選點(diǎn)、埋石、組網(wǎng)、做點(diǎn)之記任務(wù)二、選擇儀器、檢校儀器一、選擇儀器任務(wù)二、選擇儀器、檢校儀器任務(wù)二、選擇儀器、檢校儀器任務(wù)二、選擇儀器、檢校儀器任務(wù)二、選擇儀器、檢校儀器任務(wù)二、選擇儀器、檢校儀器二、檢校儀器

i角的檢查與校正D1D1D2iia1a2b1b2a1′a2′b1′b2′J1J2AB2、在J2站測(cè)量高差:3、在消除誤差的情況下:

經(jīng)整理得：任務(wù)二、選擇儀器、檢校儀器1、在J1站測(cè)量高差:考慮到球差：任務(wù)二、選擇儀器、檢校儀器(數(shù)字水準(zhǔn)檢校)三、一對(duì)水準(zhǔn)尺名義米真長(zhǎng)測(cè)定任務(wù)二、選擇儀器、檢校儀器其它檢校四、精密水準(zhǔn)儀、水準(zhǔn)標(biāo)尺的認(rèn)識(shí)與使用一、精密水準(zhǔn)儀的構(gòu)造特點(diǎn)1、高質(zhì)量的望遠(yuǎn)鏡光學(xué)系統(tǒng)（放大倍率40X；孔徑50mm）2、堅(jiān)固穩(wěn)定的儀器結(jié)構(gòu)（合金鋼材料；重量較大）3、高精度的測(cè)微裝置（直讀0.1mm，估讀0.01mm）4、高靈敏度的管水準(zhǔn)器（格值為10″/2mm） 5、高性能的補(bǔ)償裝置*（“自動(dòng)安平”精度高、時(shí)間短）我國(guó)水準(zhǔn)儀按精度可分為DS05、DS1、DS3

和DS10四個(gè)系列型號(hào)（后兩種只能用于三、四等水準(zhǔn)）?！癉”、“S”是“大地測(cè)量”和“水準(zhǔn)儀”漢語(yǔ)拼音的第一個(gè)字母；后面的數(shù)字指儀器每公里往返觀測(cè)高差中數(shù)的偶然中誤差（mm）。跟經(jīng)緯儀類(lèi)似，習(xí)慣上常簡(jiǎn)稱(chēng)為S05、S1、S3

和S10。我國(guó)水準(zhǔn)儀系列及基本技術(shù)參數(shù)列于下表。任務(wù)二、選擇儀器、檢校儀器任務(wù)二、選擇儀器、檢校儀器二、精密水準(zhǔn)尺的構(gòu)造特點(diǎn)伸縮變形小將變形非常小的因瓦合金條（帶）嵌入木尺的溝槽內(nèi)，分劃線漆（刻）在因瓦合金條上，數(shù)字則注記在兩側(cè)的木尺尺身上，如右圖。標(biāo)尺分劃精度高分劃刻度工藝足以使精密水準(zhǔn)標(biāo)尺分劃的偶然中誤差在8～11um以?xún)?nèi)。標(biāo)尺直線度高木質(zhì)尺身是用經(jīng)過(guò)特殊處理的優(yōu)質(zhì)木料制作的，彎曲度、扭曲度均很小。此外，標(biāo)尺底部釘有堅(jiān)固耐磨的金屬底板，尺身長(zhǎng)度不會(huì)改變。4.尺墊（或尺樁）穩(wěn)固精密水準(zhǔn)標(biāo)尺的分劃注記有兩種形式。1）基輔分劃形式它有左右兩排分劃，分格值都是10mm，如右圖所示。左邊一排分劃注記從0～300cm，稱(chēng)為基本分劃；右邊一排分劃注記從300～600cm，稱(chēng)為輔助分劃。同一高度的基本分劃與輔助分劃讀數(shù)相差一個(gè)常數(shù)，稱(chēng)為基輔差（又稱(chēng)尺常數(shù)）。(左右錯(cuò)開(kāi)4.5mm)這種分劃形式跟普通雙面標(biāo)尺相類(lèi)似。尺面注記雙數(shù)厘米數(shù)。單數(shù)厘米分劃線無(wú)數(shù)字注記，讀數(shù)時(shí)需判斷。任務(wù)二、選擇儀器、檢校儀器306-4-0.45=301.55cm2）左右組合分劃形式它也有兩排分劃，每排分劃的分格值也都是10mm，但兩排分劃線上下剛好錯(cuò)開(kāi)5mm，如右圖（b）。設(shè)想將左右兩排分劃線相向并攏，便可得到一組分格值為5mm的分劃線。因分格值為5mm時(shí)不便注記和讀數(shù)，所以，計(jì)量時(shí)將實(shí)際值擴(kuò)大一倍，即將5mm看作10mm，5cm看作10cm,并據(jù)此進(jìn)行數(shù)字注記。于是，長(zhǎng)度為300cm的標(biāo)尺便可從0開(kāi)始注記到600cm，而且單雙“cm”數(shù)是分開(kāi)的——若左邊是單數(shù)“cm”分劃，則右邊就是雙數(shù)“cm”分劃。沒(méi)有輔助分劃。注記數(shù)字時(shí)，一邊（圖中為右邊）注記“米”數(shù)，另一邊注記“分米”數(shù)。整個(gè)注記從0.1～5.9“米”。讀數(shù)時(shí)，米數(shù)注記下方橫向箭尖所指的分劃線為另一側(cè)的分米注記的對(duì)應(yīng)位置。如0.1米，2.9米。

因分劃注記值比實(shí)際值大了一倍，所以用這種水準(zhǔn)尺測(cè)得的高差必須除以2才是實(shí)際的高差值。除了上述兩種形式的水準(zhǔn)標(biāo)尺之外，還有與電子水準(zhǔn)儀（數(shù)字水準(zhǔn)儀）配套的條形碼標(biāo)尺。見(jiàn)右圖。當(dāng)用電子水準(zhǔn)儀照準(zhǔn)標(biāo)尺時(shí)，儀器的探測(cè)器（CCD電荷耦合器件）即可捕捉到照準(zhǔn)位置中心（最佳相關(guān)位置）的條碼信息，然后將其與存儲(chǔ)在水準(zhǔn)儀中的標(biāo)尺圖像（參考信息）進(jìn)行比對(duì)，即可顯示與之相對(duì)應(yīng)的讀數(shù)（如1.522米）。三、WildN3精密水準(zhǔn)儀

WildN3水準(zhǔn)儀是由瑞士威爾特廠（徠卡的前身）生產(chǎn)的S05級(jí)精密水準(zhǔn)儀，其外形及各部件名稱(chēng)如下圖。與N3水準(zhǔn)儀配套使用的因瓦水準(zhǔn)標(biāo)尺采用基輔分劃形式，分格值為10mm，基輔差為301.55cm（類(lèi)似于4687、4787）。在望遠(yuǎn)鏡目鏡左側(cè)有上下兩個(gè)小目鏡，分別是符合氣泡觀察窗和測(cè)微器讀數(shù)窗。在3個(gè)目鏡窗中見(jiàn)到的影像如左下圖所示。轉(zhuǎn)動(dòng)傾斜螺旋，使符合水準(zhǔn)氣泡兩端符合，則視線精確水平。轉(zhuǎn)動(dòng)測(cè)微螺旋，使望遠(yuǎn)鏡楔形絲夾準(zhǔn)標(biāo)尺上某一分劃線（每次僅能夾準(zhǔn)一條基本或輔助線），見(jiàn)右下圖，則該分劃線所對(duì)應(yīng)的讀數(shù)即為cm數(shù)，再在測(cè)微器目鏡中讀出mm數(shù)，相加便是完整讀數(shù)。左下圖中的cm讀數(shù)為148，測(cè)微器讀數(shù)為653(即6.53mm)，故水平視線在標(biāo)尺上的完整讀數(shù)為148.653cm。基輔分劃均需讀數(shù)。距離較近時(shí)，宜用單絲平分。N3水準(zhǔn)儀的傾斜螺旋裝置如下圖。轉(zhuǎn)動(dòng)傾斜螺旋時(shí)，通過(guò)著力點(diǎn)D帶動(dòng)支臂繞支點(diǎn)A轉(zhuǎn)動(dòng)，使其對(duì)望遠(yuǎn)鏡的作用點(diǎn)B產(chǎn)生微量升降，使望遠(yuǎn)鏡繞轉(zhuǎn)軸C作微量?jī)A斜,從而使視準(zhǔn)軸水平。因轉(zhuǎn)軸C不在望遠(yuǎn)鏡中心，所以，當(dāng)圓水準(zhǔn)器氣泡不嚴(yán)格居中、豎軸不嚴(yán)格鉛直時(shí)，如果前后視整平時(shí)傾斜螺旋的轉(zhuǎn)動(dòng)量不等，將會(huì)使視準(zhǔn)軸的高度不完全一致，引起讀數(shù)偏差。作業(yè)規(guī)程規(guī)定：只有在符合水準(zhǔn)氣泡兩端影像的分離量小于1cm時(shí)，才允許使用傾斜螺旋進(jìn)行精確整平。通過(guò)觀測(cè)“零位”，可以記住能使氣泡兩端影像分離量小于1cm的傾斜螺旋的位置。在此位置整平儀器，便能滿(mǎn)足上述規(guī)定要求。下圖為N3水準(zhǔn)儀光學(xué)測(cè)微器測(cè)微工作原理示意圖。測(cè)微器由平行玻璃板、傳動(dòng)桿、測(cè)微螺旋和測(cè)微分劃尺等部件組成。平行玻璃板通過(guò)傳動(dòng)桿與測(cè)微分劃尺相連。測(cè)微分劃尺上有100個(gè)分格，與10mm相對(duì)應(yīng)，即每分格為0.1mm，可估讀至0.01mm。（下圖中的分劃尺僅為示意）當(dāng)平行玻璃板與水平視線正交時(shí)，測(cè)微分劃尺上初始讀數(shù)（即中心讀數(shù)）為5mm。此時(shí)成像光路與視準(zhǔn)軸一致。轉(zhuǎn)動(dòng)測(cè)微螺旋時(shí)，傳動(dòng)桿帶動(dòng)平行玻璃板相對(duì)于物鏡前俯或后仰，并同時(shí)帶動(dòng)測(cè)微分劃尺作相應(yīng)的移動(dòng)。平行玻璃板前俯（或后仰）時(shí)，從目鏡中看到的目標(biāo)就會(huì)向下（或向上）平移。視線平移量與分劃尺的移動(dòng)量相等。若轉(zhuǎn)動(dòng)測(cè)微螺旋使測(cè)微分劃尺讀數(shù)從5mm變至10mm，則水平視線（中絲）所對(duì)準(zhǔn)的目標(biāo)向下平移了5mm，中絲讀數(shù)與測(cè)微器讀數(shù)之和不變；反之，旋轉(zhuǎn)測(cè)微螺旋使測(cè)微分劃尺讀數(shù)為0時(shí)，則水平視線向上平移了5mm。例如，當(dāng)平行玻璃板與水平視線正交時(shí)，中絲切在標(biāo)尺上兩相鄰分劃線148與149之間的某處，此時(shí)測(cè)微分劃尺讀數(shù)為5mm。轉(zhuǎn)動(dòng)測(cè)微螺旋，平行玻璃板前俯，水平視線向下平移，最后與較近的148分劃線重合。假設(shè)此時(shí)測(cè)微分劃尺上的讀數(shù)為7.24mm,則水平視線的平移量為（7.24－5）mm。于是，最后讀數(shù)為:

a=148cm+7.24mm－5mm＝148.224cm

由此可見(jiàn)，每次讀數(shù)應(yīng)減去5mm（測(cè)微分劃尺初始讀數(shù))才是正確值。但因前、后視讀數(shù)中都包含同一常數(shù)，計(jì)算高差時(shí)能自動(dòng)抵消，故實(shí)際作業(yè)中可以不考慮這個(gè)常數(shù)。四、國(guó)產(chǎn)S1型精密水準(zhǔn)儀

國(guó)產(chǎn)S1水準(zhǔn)儀由北京測(cè)繪儀器廠生產(chǎn)，外形如下。與S1水準(zhǔn)儀配套使用的因瓦水準(zhǔn)標(biāo)尺采用左右組合分劃形式，分格值為5mm。轉(zhuǎn)動(dòng)測(cè)微螺旋可使水平視線在5mm范圍內(nèi)移動(dòng)。測(cè)微器分劃尺有100個(gè)分格，故測(cè)微器分劃尺最小格值為0.05mm（讀數(shù)除以2之后的實(shí)際值）。S1水準(zhǔn)儀的部件名稱(chēng)、操作方法及操作順序與N3類(lèi)似，但沒(méi)有輔助分劃。整平、照準(zhǔn)后，旋轉(zhuǎn)微傾螺旋使符合水準(zhǔn)氣泡居中，再轉(zhuǎn)動(dòng)測(cè)微螺旋使望遠(yuǎn)鏡中的楔形絲夾準(zhǔn)標(biāo)尺上某一分劃線（也有人習(xí)慣于用單絲平分），然后分別讀取標(biāo)尺分劃讀數(shù)和測(cè)微器讀數(shù)，兩者相加即得總讀數(shù)。望遠(yuǎn)鏡視場(chǎng)左側(cè)是水準(zhǔn)管的符合氣泡影像（用以判斷氣泡兩端的偏離量，分劃線間距為1mm），測(cè)微器讀數(shù)窗在望遠(yuǎn)鏡目鏡內(nèi)右下方。對(duì)于分格值為5mm的標(biāo)尺，左（或右）側(cè)注記米數(shù)，右（或左）側(cè)注記分米數(shù)；注記米數(shù)一側(cè)是雙數(shù)cm分劃，另一側(cè)是單數(shù)cm分劃。米數(shù)一側(cè)的箭尖所指的分劃線為另一側(cè)分米注記的起點(diǎn)，如1.90（米）。（圖中多處畫(huà)的不準(zhǔn)確）上圖中，尺上讀數(shù)為198cm，測(cè)微器讀數(shù)為1.50mm，總讀數(shù)為198.150cm。必須注意，測(cè)得的高差值須除以2才是真實(shí)高差。掌握了S1的讀數(shù)方法之后，再來(lái)看看與之相似的Ni004的讀數(shù)（德國(guó)Zeiss廠生產(chǎn)的Ni004水準(zhǔn)儀的等級(jí)高于國(guó)產(chǎn)S1，與N3相同，屬于S05級(jí)精密水準(zhǔn)儀。其操作和讀數(shù)方法與國(guó)產(chǎn)S1水準(zhǔn)儀類(lèi)似。符合水準(zhǔn)氣泡的影像也在望遠(yuǎn)鏡視場(chǎng)內(nèi)）。下圖中，標(biāo)尺讀數(shù)為197，測(cè)微器讀數(shù)為340?？傋x數(shù)為197.340cm。NA2000（世界第一）1990SokkiaSDL302002LeicaDNA03/101994TopconDL-101/102TrimbleDiNi12/DiNi22TopconDL-103數(shù)字水準(zhǔn)儀測(cè)量原理普通雙面水準(zhǔn)尺雙側(cè)無(wú)限位微動(dòng)螺旋鉆石般的圓水準(zhǔn)器(有照明)帶有概略瞄準(zhǔn)器的固定提把低耗能電池字母數(shù)字鍵盤(pán)RS232接口PCMCIA卡優(yōu)秀的光學(xué)系統(tǒng)可定制的顯示屏中軸位置的測(cè)量按鈕分離的DATA

和ESC鍵分離的開(kāi)關(guān)鍵獨(dú)立的的定位鍵內(nèi)存:

6000測(cè)量點(diǎn)或

1650個(gè)測(cè)站的前后視杰出的設(shè)計(jì)和外型寬大的

LC顯示屏可變的數(shù)據(jù)輸出格式DNA系列數(shù)字水準(zhǔn)儀原理物鏡調(diào)焦發(fā)送器補(bǔ)償器補(bǔ)償器監(jiān)視CCD探測(cè)器分劃板分光鏡目鏡調(diào)焦透鏡一、相關(guān)法數(shù)字水準(zhǔn)儀水準(zhǔn)標(biāo)尺為偽隨機(jī)條碼，該條碼圖象已被存儲(chǔ)在數(shù)字水準(zhǔn)儀中作為參考信號(hào)。在條碼標(biāo)尺上，最窄的條碼寬為2.025mm，稱(chēng)為基本碼寬。在標(biāo)尺上共有2000個(gè)基本碼，不同數(shù)量的同顏色的基本碼相連在一起，就構(gòu)成了寬窄不同的碼條。測(cè)量信號(hào)與參考信號(hào)進(jìn)行比較的過(guò)程為相關(guān)過(guò)程.先與標(biāo)尺底部對(duì)齊，發(fā)現(xiàn)不相同，然后往上移動(dòng)一個(gè)步距（基本碼寬）再比較，直到兩碼相同為止，也就是最佳相關(guān)位置時(shí)，讀數(shù)就可以確定。通過(guò)移動(dòng)一個(gè)基本碼寬來(lái)得到粗讀數(shù)。然后再上下選取一定范圍，減少步距，進(jìn)行精相關(guān)，就可以得到足夠精度的讀數(shù)。二維相關(guān)法以一定步距改變儀器內(nèi)部參考信號(hào)的“寬窄”與CCD采集到的測(cè)量信號(hào)相比較如果沒(méi)有相同的兩信號(hào)，則再改變，再進(jìn)行一維相關(guān)，直到信號(hào)相同為止?！皩捳毕嗤膬尚盘?hào)相比較是求視線高的過(guò)程，一維是視距，另一維是視線高二維相關(guān)之后視距就可以精確算出。相關(guān)法—標(biāo)尺及相關(guān)原理（4）由于標(biāo)尺到儀器的距離不同，條碼在探測(cè)器上成像的“寬窄”也將不同，測(cè)量信號(hào)片段條碼的“寬窄”會(huì)變化，引起相關(guān)困難。徠卡數(shù)字水準(zhǔn)儀采用二維相關(guān)法，以一定步距改變儀器內(nèi)部參考信號(hào)的“寬窄”與CCD采集到的測(cè)量信號(hào)相比較，如果沒(méi)有相同的兩信號(hào)，則再改變，再進(jìn)行一維相關(guān)，直到信號(hào)相同為止。參考信號(hào)的“寬窄”與視距是對(duì)應(yīng)的?！皩捳毕嗤膬尚盘?hào)相比較是求視線高的過(guò)程，在此二維相關(guān)中，一維是視距，另一維是視線高，二維相關(guān)之后視距就可以精確算出。

可以想象從原始參考信號(hào)一步一步縮放比較的相關(guān)的計(jì)算量會(huì)很大，使讀數(shù)時(shí)間過(guò)長(zhǎng)。為了縮短讀數(shù)時(shí)間，徠卡數(shù)字水準(zhǔn)儀內(nèi)部設(shè)計(jì)有調(diào)焦移動(dòng)量傳感器采集調(diào)焦鏡的移動(dòng)量，由此可以反算出概略視距，初步可以確定物像比例。對(duì)儀器內(nèi)部的參考信號(hào)的“寬窄”進(jìn)行縮放，使其接近探測(cè)器采集到的測(cè)量信號(hào)的“寬窄”，然后再進(jìn)行二維相關(guān)。這樣可以減少８０％的相關(guān)計(jì)算量．使讀數(shù)時(shí)間縮短到４秒以?xún)?nèi)。

調(diào)焦移動(dòng)傳感器偽隨機(jī)碼簡(jiǎn)介

偽隨機(jī)碼屬于二進(jìn)制碼，它的結(jié)構(gòu)可以預(yù)先確定，并且可以重復(fù)產(chǎn)生和復(fù)制，另一方面它還具有隨機(jī)特性，即統(tǒng)計(jì)特性。這種碼用在數(shù)字水準(zhǔn)儀中具有可以在1.8—100m距離內(nèi)使用相關(guān)法的特點(diǎn)。

標(biāo)尺上的白碼條或黃碼條在CCD器件上產(chǎn)生光電流，在電路上為高電平，我們用二進(jìn)制的“1”表示，相反黑碼條用“0”表示。從條碼標(biāo)尺上測(cè)量得到的徠卡儀器的參考碼序列為：

{P}=111110111…1001101蔡司Dini10/20二、幾何法數(shù)字水準(zhǔn)儀2、幾何法——條碼標(biāo)尺ＤＩＮＩ系列的標(biāo)尺每２ｃｍ劃分為一個(gè)測(cè)量間距，其中的碼條構(gòu)成一個(gè)碼詞，每個(gè)測(cè)量間距的邊界由黑白過(guò)渡線構(gòu)成，其下邊界到標(biāo)尺底部的高度，可由該測(cè)量間距中的碼詞判讀出來(lái)，就象區(qū)格式標(biāo)尺上的注記一樣ＤＩＮI系列測(cè)量時(shí)，只利用中絲的上下兩邊各１５cm的標(biāo)尺截距，也就是１５個(gè)測(cè)量間距來(lái)計(jì)算視距和視線高。

2、幾何法——測(cè)量原理圖中Gi為某測(cè)量間距的下邊界，Gi+1為上邊界，它們?cè)冢肅D行陣上的成像為Bi及Bi+1。它們到光軸（中絲）的距離分別用用ｂi及ｂi+1表示。ＣＣＤ上象素的寬度是己知的，這兩距離在ＣCＤ上所占象素的個(gè)數(shù)可以由ＣＣＤ輸出的信號(hào)得知，因此可以算出ｂi和ｂi+1，也就是說(shuō)ｂi和ｂi+1是計(jì)算視距和視線高的己知數(shù)。ｂi和ｂi+1在光軸之上方為負(fù)值，在光軸之下方取正值。如果在標(biāo)尺上看，則是在光軸之上為正,反之為負(fù)。

幾何法——測(cè)量原理ｇ為測(cè)量間距長(zhǎng)（２cm），用第ｉ個(gè)測(cè)量間距來(lái)測(cè)量時(shí)，則物象比Ａi=g/（bi+1－bi）

視線高讀數(shù)為：Hi=g(Ci+l/2)-A(bi+1+bi)/2Ｃi是第ｉ個(gè)測(cè)量間距從標(biāo)尺底部數(shù)起的序號(hào)，可由所屬碼詞判讀出來(lái)

幾何法——測(cè)量原理為了提高測(cè)量精度，ＤＩＮｉ系列?。蝹€(gè)測(cè)量間距平均來(lái)計(jì)算，也就是取標(biāo)尺上中絲上下各１５ｃｍ的范圍，即１５個(gè)測(cè)量間距取平均來(lái)計(jì)算。

3、相位法——光路示意圖標(biāo)尺的條碼像經(jīng)望遠(yuǎn)鏡、物鏡、調(diào)焦鏡、補(bǔ)償器的光學(xué)零件和分光鏡后，分成兩路：一路成像在ＣＣＤ線陣上，用于進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換；另一路成像在分劃板上，供目視觀測(cè)。

三、拓普康數(shù)字水準(zhǔn)儀的相位法相位法——標(biāo)尺編碼有三種不同的碼條：Ｒ表示參考碼，其中有三條２m