-水准测量课件

第二讲第二讲水准测量水准测量21、静念园林好，人间良可辞。22、步步寻往迹，有处特依依。23、望云惭高鸟，临木愧游鱼。24、结庐在人境，而无车马喧；问君何能尔？心远地自偏。25、人生归有道，衣食固其端。水准测量水准测量采用水准仪和水准尺根据水平视线测定两点采用水准仪和水准尺根据水平视线测定两点的高差，一般适用于平坦地区，是一种精密的高程测的高差，一般适用于平坦地区，是一种精密的高程测量方法。量方法。三角高程测量三角高程测量是用经纬仪是用经纬仪(或电磁波测距仪或电磁波测距仪)测量竖直测量竖直角和距离，用三角学的公式，计算两点间的高差，适角和距离，用三角学的公式，计算两点间的高差，适用于丘陵或山区。三角高程测量的精度较水准测量低。用于丘陵或山区。三角高程测量的精度较水准测量低。气压高程测量气压高程测量是利用大气压与该气层距地面的高程是利用大气压与该气层距地面的高程(海海拔拔)成反比的原理成反比的原理(也就是大气压的水银柱高度随地面也就是大气压的水银柱高度随地面高程增加而减少高程增加而减少)，将两个气压计放在两个不同高程的，将两个气压计放在两个不同高程的地点，同时读出气压，由其差数可以推算出两点的高地点，同时读出气压，由其差数可以推算出两点的高差。气压高程测量一般用于踏勘测量和路线勘测上，差。气压高程测量一般用于踏勘测量和路线勘测上，其测量精度较前两种低。其测量精度较前两种低。第一节 水准测量原理水准测量原理一一.基本原理基本原理利用水准仪利用水准仪提供的提供的“水平视水平视线线”，测量两点，测量两点间高差，再由由间高差，再由由已知点高程推算已知点高程推算出未知点高程。出未知点高程。大地水准面大地水准面 hABABHAHB=HA+hAB水平视线水平视线水水准准尺尺水水准准尺尺ab前进方向前进方向A后视点后视点a后视读数后视读数B前视点前视点b前视读数前视读数1 1、A A、B B两点间高差两点间高差2.B2.B点的高程点的高程3.3.视线高程视线高程大地水准面大地水准面 hABABHAHB=HA+hAB水平视线水平视线水水准准尺尺水水准准尺尺ab前进方向前进方向注意：注意：高差高差h hABAB本身可正可负。当本身可正可负。当abab时，时，h hABAB值为值为正；此时正；此时B B点高于点高于A A点；当点；当a ab b时，时，h hABAB值为负，即值为负，即B B点低于点低于A A点。点。为避免计算中发生正负符号的错误，在求算高差为避免计算中发生正负符号的错误，在求算高差时，必须注意时，必须注意h h的下标小字。例的下标小字。例h hABAB是表示由已知是表示由已知高程的高程的A A点推算至未知高程的点推算至未知高程的B B点的高差，点的高差，在实际工作中，亦可利用水准仪的视线高Hi来计算前视点B的高程。这一做法对安置一次仪器，以一个已知高程点作后视，求取多个前视点高程时，计算较为方便。Hi=HA+aHB=HA+(a-b）=Hi-b视线高程法视线高程法转点转点(turning point)(turning point)、测站、测站当当A A、B B两点相距较远或其高差较大时，往两点相距较远或其高差较大时，往往安置一次仪器不可能测定其间的高差值，往安置一次仪器不可能测定其间的高差值，则必须在两点之间加设若干个临时的立尺点，则必须在两点之间加设若干个临时的立尺点，作为高程传递的过渡点（作为高程传递的过渡点（转点转点），并分段连），并分段连续安置仪器竖立水准尺，依次测定转点之间续安置仪器竖立水准尺，依次测定转点之间的高差，的高差，每安置一次仪器，称为一个每安置一次仪器，称为一个测站测站，最后取其代数和，从而求得最后取其代数和，从而求得A A、B B两点间的高两点间的高差差h h。测站测站转点转点hAB=h1+h2+.+hn =(a1-b1)+(a2-b2)+.+(an-bn)=a-bHB=HA+hi第二节第二节水准仪和水准尺水准仪和水准尺一、DS3水准仪(level)(level)构造构造n n水准仪主要由望远镜、水准器及基座三部水准仪主要由望远镜、水准器及基座三部分构成。分构成。水准仪操作螺旋水准仪操作螺旋物物物物镜镜镜镜对对对对光光光光螺螺螺螺旋旋旋旋：调调调调节节节节物物物物镜镜镜镜与与与与目目目目镜镜镜镜筒筒筒筒的的的的相相相相对对对对位位位位置置置置，使物像清晰。使物像清晰。使物像清晰。使物像清晰。目目目目镜镜镜镜螺螺螺螺旋旋旋旋：调调调调节节节节目目目目镜镜镜镜位位位位置置置置，使使使使我我我我们们们们能能能能够够够够看看看看清清清清十十十十字字字字丝。丝。丝。丝。水水水水平平平平制制制制动动动动及及及及微微微微动动动动螺螺螺螺旋旋旋旋：在在在在水水水水平平平平方方方方向向向向制制制制动动动动与与与与微微微微动动动动望望望望远镜，精确瞄准目标。远镜，精确瞄准目标。远镜，精确瞄准目标。远镜，精确瞄准目标。微倾螺旋微倾螺旋微倾螺旋微倾螺旋：使望远镜上下微动，精平。：使望远镜上下微动，精平。：使望远镜上下微动，精平。：使望远镜上下微动，精平。1 1、望远镜、望远镜(telescope)(telescope)精确精确瞄准瞄准远处目标远处目标和和提供水平视线提供水平视线进行进行读数读数的设备。的设备。目镜中可看到目标经放大后在十字丝分划板上成的像。目镜中可看到目标经放大后在十字丝分划板上成的像。视准轴（视线）：十字丝分划中心与物镜光心的视准轴（视线）：十字丝分划中心与物镜光心的连线。连线。组成组成：物镜、目镜、调焦透镜、十字丝分划板、物镜物镜、目镜、调焦透镜、十字丝分划板、物镜和目镜调焦螺旋和目镜调焦螺旋等。等。1)望远镜各组成部分的作用物镜的作用物镜的作用：使目标成象（拉近）。：使目标成象（拉近）。目镜的作用目镜的作用：把十字丝（和目标象）放大。：把十字丝（和目标象）放大。十字丝固定不动。为了让仪器适用于不同视力十字丝固定不动。为了让仪器适用于不同视力的人，可用的人，可用目镜调焦螺旋目镜调焦螺旋前后调节目镜前后调节目镜-目镜调焦目镜调焦。调焦透镜的作用调焦透镜的作用：使远近不同的目标都能成象于十字：使远近不同的目标都能成象于十字丝面上。通过丝面上。通过物镜调焦螺旋物镜调焦螺旋移动调焦镜称为移动调焦镜称为物镜调物镜调焦。焦。十字丝分划板作用：十字丝分划板作用：准确瞄准目标准确瞄准目标中中间间一一根根长长横横丝丝称称为为中中丝丝(水水平平视视线线在在尺尺上上的的位位置置），与与之之垂垂直直的的一一根根丝丝称称为为竖竖丝丝，在在中中丝丝上上下下对对称称的的两两根根与与中丝平行的短横丝称为中丝平行的短横丝称为上、下丝上、下丝（又称（又称视距丝视距丝）。）。水水准准测测量量时时，用用中中丝丝在在水水准准尺尺上上进进行行前前、后后视视读读数数，用用以以计计算算高高差差；用用上上、下下丝丝在在水水准准尺尺上上读读数数，用用以以计计算算水准仪至水准尺的距离水准仪至水准尺的距离（视距）。（视距）。2)2)种类种类 由由由由于于于于物物物物镜镜镜镜调调调调焦焦焦焦构构构构造造造造不不不不同同同同，望望望望远远远远镜镜镜镜分分分分为为为为：外外外外对对对对光光光光望望望望远镜、远镜、远镜、远镜、内对光内对光内对光内对光望远镜。望远镜。望远镜。望远镜。内内内内对对对对光光光光望望望望远远远远镜镜镜镜通通通通过过过过转转转转动动动动对对对对光光光光螺螺螺螺旋旋旋旋，使使使使对对对对光光光光凹凹凹凹透透透透镜镜镜镜前后移动，进行调焦。前后移动，进行调焦。前后移动，进行调焦。前后移动，进行调焦。内内内内对对对对光光光光望望望望远远远远镜镜镜镜的的的的优优优优点点点点：密密密密封封封封性性性性好好好好，灰灰灰灰尘尘尘尘、潮潮潮潮气气气气不不不不易易易易侵侵侵侵入入入入；镜镜镜镜筒筒筒筒短短短短，使使使使用用用用方方方方便便便便；对对对对光光光光时时时时物物物物镜镜镜镜位位位位置置置置不变，仪器稳定。不变，仪器稳定。不变，仪器稳定。不变，仪器稳定。目前测量仪器上的望远镜都是内对光式的。目前测量仪器上的望远镜都是内对光式的。目前测量仪器上的望远镜都是内对光式的。目前测量仪器上的望远镜都是内对光式的。3 3）望远镜成像原理）望远镜成像原理目标目标AB-AB-物镜物镜-倒立缩小的实像倒立缩小的实像abab。移移动动对对光光凹凹透透镜镜，（不不同同距距离离的的)目目标标成成像像在在十十字字丝丝平平面面上上，目镜目镜-放大十字丝和目标影像放大十字丝和目标影像ab(ab(正立或倒立虚像）正立或倒立虚像）望望远远镜镜的的放放大大率率：通通过过望望远远镜镜看看到到的的目目标标影影像像的的视视角角与与肉肉眼眼直直接接观观察察该该目目标标的的视视角角之之比比。若若望望远远镜镜目目标标影影像像的的视视角角为为，用用肉肉眼眼直直接接观观察察视视角角是是 ，则则放放大大率率v=v=/。DS3DS3型型水准仪望远镜放大率为水准仪望远镜放大率为2828倍。倍。4）视差视差及视差的消除及视差的消除当望远镜瞄准目标后，眼睛在目镜处上下左当望远镜瞄准目标后，眼睛在目镜处上下左右作少量的移动，发现右作少量的移动，发现十字丝和目标有着十字丝和目标有着相对的运动相对的运动，这种现象称为视差。，这种现象称为视差。测量作业是不允许存在视差的，因为这说明测量作业是不允许存在视差的，因为这说明不能判明是否精确地瞄准了目标。不能判明是否精确地瞄准了目标。产产生生视视差差的的原原因因：目目标标通通过过物物镜镜之之后后的的象象没没有有与与十十字字丝丝分划板重合。分划板重合。如如图图（a）和和（b）所所示示：人人眼眼位位于于中中间间位位置置时时，十十字字丝丝交交点点O与与目目标标的的象象a点点重重合合，当当眼眼睛睛略略为为向向上上，O点点又又与与b点点重重合合，当当眼眼睛睛略略为为向向下下时时，O点点便便与与O点点重重合合了了。如如果果连连续续使使眼眼睛睛上上下下移移动动，就就好好象象看看到到O点点在在目目标标的的象象上上面面运运动一样。图（动一样。图（c）是没有视差的情况。）是没有视差的情况。象与十字丝分划板不重合的原因：（1）未按正确的操作程序调焦；未按正确的操作程序调焦；（2）目目镜镜调调焦焦看看十十字字丝丝时时眼眼睛睛有有一一个个焦焦距距，而而瞄瞄准准目目标标看看目标的象时，眼睛本身自行调焦用了另一个焦距。目标的象时，眼睛本身自行调焦用了另一个焦距。消除视差的方法：首首先先必必须须按按操操作作程程序序依依次次调调焦焦，特特别别注注意意在在物物镜镜调调焦焦时时要要控控制制眼眼睛睛本本身身不不再再调调焦焦，保保持持十十字字丝丝始始终终是是清清晰晰的的。要要做做到到后后一一点点，必必修修做做到到无无论论调调节节十十字字丝丝或或目目标标，都不要使眼睛紧张，即都不要使眼睛紧张，即保持眼睛处于松驰状态保持眼睛处于松驰状态。由由于于望望远远镜镜目目镜镜的的出出瞳瞳直直径径约约为为1.5mm1.5mm，人人眼眼的的瞳瞳孔孔直直径径约约为为2.0mm2.0mm，所所以以检检查查有有无无视视差差时时，眼眼睛睛上上下下左左右右移移动动的的距距离不宜大于离不宜大于0.5mm0.5mm，否则会因观察物象不清晰引起错觉。，否则会因观察物象不清晰引起错觉。2、水准器、水准器(bubble)整平仪器的装置-使视线水平利用液体受重力作用后气泡居最高处的特性，使水准器的一条特定的轴线位于水平或竖直位置的一种装置。u圆水准器圆水准器(circular bubble)：用于：用于粗平粗平，指示指示仪器竖轴是否竖直仪器竖轴是否竖直。u水准管水准管(bubble tube)：用于用于精平精平，指示视准指示视准轴（物镜光心与十字丝交点的连线）是否水平轴（物镜光心与十字丝交点的连线）是否水平，。u附合水准管附合水准管 (1)、水准管(bubbletube)水水准准管管的的管管子子用用玻玻璃璃制制成成，其其纵剖剖面面方方向向的的内内表表面面为具具有有一一定定半半径径的的圆弧弧。精精确确水水准准管管的的圆弧弧半半径径约为8080100m100m，最最精精确确的的可可达达200m200m。内内表表面面琢琢磨磨后后，将将一一端端封封闭，由由开开口口的的一一端端装装入入质轻而而易易流流动的的液液体体如如酒酒精精或或氯化化锂，装装满后后再再加加热使使液液体体膨膨胀而而排排去去一一部部分分，然然后后将将开开口口端端封封闭或或用用玻玻璃璃塞塞塞塞住住，待待液液体体冷冷却却后后，管管内内即即形形成了一个被液体蒸气充塞的空成了一个被液体蒸气充塞的空间-水准气泡。水准管零点水准管上刻有2mm间隔的分划线。分划线以中点S对称，S称为零点，零零点，零点附近无分划，水准管轴零点与圆弧相切的切线LL。根据气泡在管内占有最高位置的特性，当气泡中点位于管子的零点位置时，称气泡居中（此时管子的零点最高），此时水准轴成水平位置。水准管分划值水准管分划值指水准管上2mm分划对应的圆心角。用来衡量置平精度的指标。测量仪器的水准管分划值小的可达2，大者可达25。水准管的分划值与圆弧半径R成反比；半径愈大分划值愈小，精度也就愈高。式中：式中：R R水准管圆弧半径，单位水准管圆弧半径，单位mmmm；206265206265。水准管分划值水水准准管管的的灵灵敏敏度度：气气泡泡准准确确而而快快速速移移居居管管中中最最高高位置的能力位置的能力。测测量量仪仪器器上上水水准准管管的的灵灵敏敏度度须须与与其其用用途途相相适适应应。用用灵灵敏敏度度较较高高的的水水准准管管可可以以更更精精确确地地使使仪仪器器的的某某部部分分达达到到水水平平位位置置或或竖竖直直位位置置；但但灵灵敏敏度度愈愈高高，置置平平愈愈费费时时间间，所所以以水水准准管管灵灵敏敏度度应应与与仪仪器其他部分的精密情况相适应。器其他部分的精密情况相适应。(2)、圆水准器(circularbubble)将将一一圆圆柱柱形形的的玻玻璃璃盒盒子子装装嵌嵌在在金金属属框框内内，盒盒内内装装满满酒酒精精或或氯氯化化锂锂后后加加热热密密封封。盒盒顶顶面面内内壁壁磨磨成成圆圆球球形形，顶顶面面的的中中央央画画一一小小圆圆，其其圆圆心心即即为为水水准准器器零零点点S S。连连接接零零点点S S与与球球面面的的球球心心O O的的直直线线称称为为圆圆水水准准轴轴。当当气气泡泡位位于于圆圆内内中中央央位位置置时时，圆水准轴即成竖直，这时切于零点的平面也就成水平了。圆水准轴即成竖直，这时切于零点的平面也就成水平了。圆水准器的是粗略置平仪器，故其分划值制做得较水准管的分划值为大，其圆弧半径一般为0.52m。以使粗略置平操作迅速完成。圆水准器一般装在基座上，作粗略整平使竖圆水准器一般装在基座上，作粗略整平使竖轴竖直之用。轴竖直之用。圆水准器灵敏度8/2mm 用于仪器粗平 管水准器灵敏度20”/2mm 用于仪器精平(3)、符合水准器、符合水准器装装有有符符合合棱棱镜镜系系统统的的水水准准管管，当当气气泡泡两两端端影影象象符符合合一一致致时时就就表表明明气气泡泡已已经经居居中中。判判断断两两端端气气泡泡的的符符合合程程度度时时常常会会出出现现误误差差，而而气气泡泡不不符符合合的的程程度度是是指指两两个个端端点点之之间间的的距距离离，它它正正好好是是距距完完全全符符合合位位置置的的两两倍倍。因因此此，用符合水准器作业可使气泡居中的精度提高一倍用符合水准器作业可使气泡居中的精度提高一倍。符合水准器符合水准器基座构成：基座构成：轴座、脚轴座、脚螺旋、底板螺旋、底板和和三角压三角压板板构成。构成。作用：支承仪器的上作用：支承仪器的上部，即将仪器的竖轴部，即将仪器的竖轴插入轴座内旋转。插入轴座内旋转。脚螺旋脚螺旋用于调整圆水用于调整圆水准器气泡。准器气泡。3、基座(tribrach)4、水准尺、水准尺(leveling staff)主要有主要有单面尺、双面尺和塔尺。面尺、双面尺和塔尺。直尺长为3m，折尺长为4m，塔尺长为5m。1 1、尺面分划为、尺面分划为1cm1cm，每，每10cm10cm处（处（E E字形刻划的字形刻划的尖端）注有阿拉伯数字。尖端）注有阿拉伯数字。2 2、双面尺的红面尺底刻划：一把为、双面尺的红面尺底刻划：一把为4687mm4687mm，另一把为另一把为4787mm4787mm。用于三、四等水准测量，称之为双面水准标尺。5、尺、尺垫(staffplate)放在转点上，可防水准尺下沉。放在转点上，可防水准尺下沉。第三节第三节 水准仪技术操作水准仪技术操作一、安置仪器一、安置仪器n n首先在首先在A、B两点上各竖立一根水准尺，然两点上各竖立一根水准尺，然后尽可能在距两水准尺等远处架设仪器。后尽可能在距两水准尺等远处架设仪器。1 1、张开三脚架，使其高度适当，架头大致水、张开三脚架，使其高度适当，架头大致水平，牢固地架设在地面上平，牢固地架设在地面上.2 2、从箱中取出仪器牢固地连接在三脚架上。、从箱中取出仪器牢固地连接在三脚架上。注意：注意：仪器的各种螺旋都调整到适中位置仪器的各种螺旋都调整到适中位置，以便，以便螺旋向两个方向均能转动。螺旋向两个方向均能转动。二、粗略整平二、粗略整平调节脚螺旋，使圆水准气泡居中。调节脚螺旋，使圆水准气泡居中。a a123b b312c c312规律：律：整平时气泡移动的方向与左手大姆指整平时气泡移动的方向与左手大姆指转动脚螺旋的方向一致。转动脚螺旋的方向一致。三、瞄准水准尺三、瞄准水准尺步步骤：调节目镜：调节目镜：照准明亮的物体（如白色的照准明亮的物体（如白色的墙）调节墙）调节目镜对光螺旋目镜对光螺旋使之适合自己的视力使之适合自己的视力（十字丝最清晰十字丝最清晰）；）；粗瞄准粗瞄准：转动仪器，利用望远镜外壳上：转动仪器，利用望远镜外壳上的的准星准星瞄准目标；瞄准目标；精确瞄准精确瞄准：转动转动调焦螺旋调焦螺旋使目标象清晰，使目标象清晰，直至无直至无“视差视差”。四、精平四、精平1、方法：、方法：如图所示，调节如图所示，调节微倾螺旋微倾螺旋，使水使水准管气泡成像呈抛物线符合。准管气泡成像呈抛物线符合。2、说明：明：自自动安平水准安平水准仪（compensatorlevel），不需），不需进行精平。行精平。五、读数五、读数 精平后，用精平后，用十字丝的中丝十字丝的中丝在水准尺上读数。在水准尺上读数。1方法：方法：米、分米米、分米看尺面上的注记，看尺面上的注记，厘米厘米数尺面上的格数数尺面上的格数，毫米，毫米估读估读。2规律：律：沿尺面上沿尺面上由小到大由小到大的方向读。故的方向读。故仪器若成倒像，从上往下读；若成正像，从仪器若成倒像，从上往下读；若成正像，从下往上读。下往上读。水准仪读数实例水准仪读数实例0.7250.7256.2526.252 bc a1.4771.477看看读数是多少？看看读数是多少？六、扶尺七、搬站将水准尺立于测点的铅垂线位置将水准尺立于测点的铅垂线位置.检查仪器中心连接螺旋，将脚螺旋调至等高，检查仪器中心连接螺旋，将脚螺旋调至等高，收拢脚架，一手扶托着仪器基座，一手斜抱收拢脚架，一手扶托着仪器基座，一手斜抱着架腿夹在腋下，安全搬站。着架腿夹在腋下，安全搬站。1.何为1985国家高程基准？水准测量分哪些等级？2.进行水准测量时，设A为后视点，B为前视点，后视水准尺读数a=1124,前视水准尺读数b=1428,则A，B两点的高差hAB？设已知A点的高程HA20.016m，则B点的高程HB？3.水准仪由哪些主要部分构成？各起什么作用？4.用测量望远镜瞄准目标时，为什么会产生视差？如何消除视差？5.试述使用水准仪时的操作步骤。第四节第四节 普通水准测量的实施普通水准测量的实施一、水准点(Bench Mark)通过水准测量方法获得其高程的高程控制点，一般通过水准测量方法获得其高程的高程控制点，一般通过水准测量方法获得其高程的高程控制点，一般通过水准测量方法获得其高程的高程控制点，一般用用用用BMBM表示。有永久性和临时性两种。表示。有永久性和临时性两种。表示。有永久性和临时性两种。表示。有永久性和临时性两种。（a a）国家等级水准点）国家等级水准点 （b b）墙上水准点）墙上水准点 二、三等水准点标石埋设图二、三等水准点标石埋设图(单位：单位：mm)mm)水准测量通常是从水准点引测其它点的高程。水准测量通常是从水准点引测其它点的高程。水准点的位置水准点的位置应选在土质坚硬、便于长期保存和应选在土质坚硬、便于长期保存和使用方便的地点。使用方便的地点。水准点水准点按其精度分为不同的等级按其精度分为不同的等级。国家水准点分。国家水准点分为四个等级，即一、二、三、四等水准点，按国为四个等级，即一、二、三、四等水准点，按国家规范要求埋设永久性标石标志。家规范要求埋设永久性标石标志。地面水准点地面水准点按一定规格埋设，一般用石料或钢筋按一定规格埋设，一般用石料或钢筋混凝土制成，埋深到地面冻结线以下。在标石顶混凝土制成，埋深到地面冻结线以下。在标石顶部设置有不易腐蚀的材料制成的半球状标志部设置有不易腐蚀的材料制成的半球状标志(图图a)a)；墙脚水准点应按规格要求设置在永久性建筑物；墙脚水准点应按规格要求设置在永久性建筑物上上(图图b)b)。永久性水准点永久性水准点 临时性水准点临时性水准点1 1、附合水准路线、附合水准路线从从一一个个已已知知高高程程的的水水准准点点BM1BM1（例例如如国国家家某某一一级级的的水水准准点点）起起，沿沿一一条条路路线线测测量量各各测测段段高高差差，以以确确定定沿沿线线其其他他各各点点的的高高程程，最最后后连连测测到到另另一一个个已已知知高程的水准点高程的水准点BM2BM2所形成的路线所形成的路线。特点：路线相邻点高差代数和等于两已知端点高差特点：路线相邻点高差代数和等于两已知端点高差附合水准路线附合水准路线BM1BM1BM2BM2 1 1 2 2 3 3 1 1BMBM 2 2 3 3 4 4闭合水准路线闭合水准路线2 2、闭合水准路线、闭合水准路线从从一一已已知知高高程程的的水水准准点点出出发发，沿沿一一条条环环形形路路线线测测量量各各测测段段的的高高差差，以以确确定定沿沿线线其其他他点点的的高高程程，最最后后又又回回到到原原水水准准点。点。特特点点：路路线线相相邻邻点点高高差差代数和为零代数和为零支水准路线支水准路线BMBM 1 1 2 23 3、支水准路线、支水准路线从从一一已已知知水水准准点点出出发发，沿沿线线往往测测到到终终点点，再再从从终终点点返返测测到到已已知知起起点点，既既不不闭闭合合也也不不附合，必须往返测。附合，必须往返测。特特点点：往往返返测测高高差差的的代代数数和和大小相等符号相反。大小相等符号相反。4、水准网、水准网若干条单一水准路线相互连接构成的形状。若干条单一水准路线相互连接构成的形状。三、普通水准测量的实施（外业）三、普通水准测量的实施（外业）1、观测要求（中间法）、观测要求（中间法）BMABMB前进方向前进方向1.1341.677TP1h h1 1=-0.543=-0.5431.444 1.324TP2h h2 2=+0.120=+0.1201.8220.876TP3h h3 3=+0.946=+0.9461.8201.435TP4h h4 4=+0.385=+0.3851.4221.304h h5 5=+0.118=+0.118（1 1）水准仪安置在离前、后视距离大致相等之处。）水准仪安置在离前、后视距离大致相等之处。）水准仪安置在离前、后视距离大致相等之处。）水准仪安置在离前、后视距离大致相等之处。（2 2）为及时发现错误，通常采用）为及时发现错误，通常采用）为及时发现错误，通常采用）为及时发现错误，通常采用“两次仪器高法两次仪器高法两次仪器高法两次仪器高法”或或或或“双面双面双面双面尺法尺法尺法尺法”。h h1 1=a=a1 1b b1 1 h h2 2=a=a2 2b b2 2h hn n1 1=a=a n n1 1b b n n1 1h h n n=a=a n nb b n n得：得：h hABABh h1 1+h+h2 2+h+hn n1 1+h+h n n =（a a1 1b b1 1）+（a a n nb b n n）=a=a b b H HB BH HA A+h+hABAB=H=HA A+h +h 1 1、2 2、n n1 1、n n等称为转点，表示为等称为转点，表示为“TPTP”。2、水准测量实施与记录对照图、水准测量实施与记录对照图 BMABMB1.444 1.324TP2h2=+0.1201.8220.876TP3h3=+0.9461.8201.435TP4h4=+0.3851.4221.304h5=+0.118前进方向前进方向1.1341.677TP1h1=-0.543123BMA 1.134TP1 1.677 -0.543TP1 1.444 TP2 1.324 +0.120TP2 1.822 TP3 0.876 +0.9463、水准测量的校核、水准测量的校核1）测站校核(1)双仪高法双仪高法a2a1b2b1在每一测站测得高差后，改变仪器高度（即重在每一测站测得高差后，改变仪器高度（即重新安置与整平仪器）新安置与整平仪器）0.lm以上以上再测一次高差，或者再测一次高差，或者用用2台水准仪同时观测，当两次测得高差的差值在台水准仪同时观测，当两次测得高差的差值在土土5mm以内时，则取两次高差平均值作为该站测以内时，则取两次高差平均值作为该站测得的高差值。否则需要检查原因，重新观测。得的高差值。否则需要检查原因，重新观测。(2)双面尺法：双面尺法：ABababAB校核校核:a:a红红-a-a黑黑=K,K-=K,K-常数常数4.687(4.787)4.687(4.787)m m 要求要求:(a:(a红红-a-a黑黑)-K3mm)-K3mm h h黑黑=a=a黑黑-b-b黑黑，h h红红=a=a红红-b-b红红 0.100m0.100m 要求要求:h:h黑黑-h h红红5mm5mm分别读取每根双面尺的黑面与红面读数，分别分别读取每根双面尺的黑面与红面读数，分别计算黑面与红面读数之差，及两个黑面尺的高差计算黑面与红面读数之差，及两个黑面尺的高差h黑黑与两个红面尺的高差与两个红面尺的高差h红红，若精度达到标准，则取黑、，若精度达到标准，则取黑、红面高差平均值作为该站测得的高差值。红面高差平均值作为该站测得的高差值。2)计算校核计算校核h hABAB a a b b H HB BH HA A=h=h（3 3）成果检核）成果检核计算高差闭合差计算高差闭合差(closing error)公式：公式：计算高差闭合差的容许值计算高差闭合差的容许值（tolerancetolerance）普通水准普通水准普通水准普通水准测测量：量：量：量：三等水准三等水准三等水准三等水准测测量：量：量：量：四等水准四等水准四等水准四等水准测测量：量：量：量：水准测量的内业整理步骤水准测量的内业整理步骤:1 1）检查野外观测手簿，计算各点间高差；）检查野外观测手簿，计算各点间高差；2 2）经检核无误，根据野外观测高差计算）经检核无误，根据野外观测高差计算高差高差闭合差闭合差；3 3）若闭合差符合规定的精度要求，则调整闭）若闭合差符合规定的精度要求，则调整闭合差，最后计算各点的高程。合差，最后计算各点的高程。四、水准测量的内业整理四、水准测量的内业整理四、水准测量的内业整理（一）高差闭合差的计算与检核（一）高差闭合差的计算与检核闭合水准路线，有：闭合水准路线，有：附合水准路线，有：附合水准路线，有：支水准路线，有：支水准路线，有：（二）分配高差闭合差（二）分配高差闭合差1 1、计算高差闭合差的容许值（、计算高差闭合差的容许值（tolerancetolerance）对对于普通水准于普通水准于普通水准于普通水准测测量：量：量：量：说明观测成果符合要求说明观测成果符合要求2、按分配原则改正高差按与距离按与距离L L 或测站数或测站数n n 成正比成正比原则，将高差原则，将高差闭合差闭合差反符号反符号分配到各段高差上。分配到各段高差上。或或检核：检核：则则（三）计算各待定点高程（三）计算各待定点高程用改正后的高差和已知点的高程，来计算各用改正后的高差和已知点的高程，来计算各待定点的高程。待定点的高程。检核：检核：（四）水准成果计算实例（四）水准成果计算实例1、附合水准成果计算实例、附合水准成果计算实例1 1）填写观测数据）填写观测数据将观测数据和已知数据填入计算表格。将图中点将观测数据和已知数据填入计算表格。将图中点号、测站数、观测高差与水准点号、测站数、观测高差与水准点A A、B B已知高程已知高程填入有关栏内。填入有关栏内。2 2）计算高差闭合差）计算高差闭合差 3 3）计算高差容许闭合差）计算高差容许闭合差4 4）闭合差的调整）闭合差的调整5 5）高程的计算）高程的计算例例例例:附合水准路线成果计算附合水准路线成果计算附合水准路线成果计算附合水准路线成果计算 2 2、闭合水准路线成果计算、闭合水准路线成果计算各测段高差代数和应为0即：h理0 这个路线的高差闭合差 fhh测其它计算步骤与附合路线相同。其它计算步骤与附合路线相同。A3 3、支水准路线成果计算实例、支水准路线成果计算实例已已知知水水准准点点A A的的高高程程为为H HA A38.65438.654米米。为为了了求求得得1 1点点的的高高程程，测测出出h h往往1.4341.434米米，h h返返1.4201.420米米。往往、返返测测站站共共1616站站。高高差差闭闭合合差为：差为：n nf fh hh h往往十十h h返返n n 1.4341.4341.4201.4200.0140.014米米n n闭合差容许值为：闭合差容许值为：n nf fh h容容士士12 12 士士12 12 士士4848毫米毫米n n ，说说明明符符合合普普通通水水准准测测量量的的要要求求。经经检检核核符符合合精精度度要要求求后后，可可取取往往测测和和返返测测高高差差绝绝对对值值的的平平均均值值作作为为A、1两两点点间间的的高高差，其符号与往测高差符号相同，即：差，其符号与往测高差符号相同，即：n n n n h hA1A1+1.4271.427米米n nH H1 138.65438.6541.4271.42740.08140.081米米 1.434+1.42026、何为水准器分划值，圆水准器与管水准器的、何为水准器分划值，圆水准器与管水准器的作用有何不同？作用有何不同？7、水准测量为何要按一定路线施测？转点的作、水准测量为何要按一定路线施测？转点的作用是什么用是什么?8、水准测量的测站检核有几种、水准测量的测站检核有几种?如何进行？如何进行？9、试述水准测量的计算检核方法。、试述水准测量的计算检核方法。10、已知后视、已知后视A的读数为的读数为1.456米，前视米，前视B的读的读数为数为1.579米，米，A的高程为的高程为20.123米，试计算米，试计算B的高程，并绘图说明。的高程，并绘图说明。11、根据下表中测量数据，求算各点高程。测站测站测点测点水准尺读数水准尺读数实测高实测高差差/m/m高差改正高差改正数数/mm/mm改正后高改正后高差差/mm/mm高程高程/m/m后视后视前视前视1 1BMABMA1 11.3321.3321.7641.76423.02023.0202 21 12 21.4111.4111.1671.1673 32 23 31.5031.5030.8400.8404 43 3BMBBMB1.7811.7810.6160.61624.284辅助计辅助计算算 H HB B-H-HA A=,f=,fh h=f fh h允允允允=,vi=,vi=12、调整下图所示闭合水准的观测成果，并求出各点的高程。HBM4=50米h1=+1.224;n1=10站站h2=-1.424;n2=8站站h3=+1.781;n3=8站站h4=-1.714;n4=11站站h5=+0.108;n5=12站站第五节第五节 水准仪的检验与校正水准仪的检验与校正 水准仪应满足的几何条件水准仪应满足的几何条件 (1)(1)(1)(1)视准轴平行于水准管轴视准轴平行于水准管轴视准轴平行于水准管轴视准轴平行于水准管轴(CC/LL)(CC/LL)(CC/LL)(CC/LL)(2)(2)(2)(2)圆圆圆圆水水水水准准准准器器器器轴轴轴轴平平平平行行行行于于于于仪仪仪仪器器器器竖轴竖轴竖轴竖轴(LL/VV)(LL/VV)(LL/VV)(LL/VV)(3)(3)(3)(3)十字丝横丝与仪器竖轴十字丝横丝与仪器竖轴十字丝横丝与仪器竖轴十字丝横丝与仪器竖轴垂直垂直垂直垂直（即：（即：（即：（即：VVVVVVVV）CCLLVVLL检验方法检验方法将仪器安置于脚架将仪器安置于脚架上，转动脚螺旋使圆水准器上，转动脚螺旋使圆水准器气泡居中，此时圆水准轴竖气泡居中，此时圆水准轴竖直，如右图（直，如右图（a a），若），若LLLL不平不平行于行于VVVV，且其交角为，且其交角为,则竖则竖轴与竖直位置偏差轴与竖直位置偏差。然后。然后将望远镜在水平方向旋转将望远镜在水平方向旋转180180，此时，若气泡不居中，此时，若气泡不居中，偏于一边，说明偏于一边，说明LLLL不平行于不平行于仪器竖轴仪器竖轴VVVV，且偏差为，且偏差为2 2，需要校正。，需要校正。目的目的：使圆水准器轴：使圆水准器轴LLLL平行于仪器竖轴平行于仪器竖轴VVVV2校正方法 转转动动脚脚螺螺旋旋使使气气泡泡向向中中间间移移动动偏偏离离量量的的一一半半，然然后后，用用校校正正针针拨拨动动圆圆水水准准器器底底下下的的三三个个校校正正螺螺旋旋，使使气气泡泡达达到到完完全全居居中中的的位位置置。检检验验和和校校正正应应反反复复进进行行，直直至至仪仪器器转转至至任任何何位位置置气气泡泡始始终终居居中中为为止止，此此时时，LLVVLLVV的的条条件件得得到满足。到满足。检验方法整平仪器后，用横丝的一端瞄准墙上一固定点，整平仪器后，用横丝的一端瞄准墙上一固定点，转动水平微动螺旋，如果点子离开横丝，表示横丝不水平，转动水平微动螺旋，如果点子离开横丝，表示横丝不水平，需要校正；如果点子始终在横丝上移动，则表示横丝水平。需要校正；如果点子始终在横丝上移动，则表示横丝水平。检验时也可用挂垂球检验时也可用挂垂球的方法：观察十字丝的方法：观察十字丝竖丝是否与垂球线重竖丝是否与垂球线重合，如重合说明横丝合，如重合说明横丝水平。水平。检验目的检验目的：使十字丝横丝垂直于仪器的竖轴，即当仪器竖：使十字丝横丝垂直于仪器的竖轴，即当仪器竖轴处于铅垂位置时，横丝应在水平位置。轴处于铅垂位置时，横丝应在水平位置。由于十字丝装置的形式不同，校正方法也有所不同.可用螺丝刀松开十字丝环的校正螺丝，拨正十字丝环。或需要卸下目镜处的外罩，用螺丝刀松开四个十字丝的固定螺丝，然后拨正十字丝环。最后再旋紧校正螺丝，此项检校也须反复进行，直到条件满足为止。检验目的：使长水准管轴平行于视准轴。规范规定，用于一、二等水准测量的仪器i角不得大于15，用于三、四等水准测量的仪器i角不得大于20，否则应进行校正。检验方法 i=206265选取相距约选取相距约606080m80m的的A A、B B两点，各打一木桩，竖立水准尺，先将水准仪两点，各打一木桩，竖立水准尺，先将水准仪安置在离两点等距离处，此时所测两点的高差安置在离两点等距离处，此时所测两点的高差h hABAB是正确的。再将水准仪是正确的。再将水准仪搬到离搬到离B B点约点约3-5m3-5m处，先读取近尺读数处，先读取近尺读数b b2 2，由于仪器距，由于仪器距B B点很近，可将点很近，可将b b2 2近近似地看作视线水平时的读数似地看作视线水平时的读数b b2 2，由此计算出视线水平时远尺读数，由此计算出视线水平时远尺读数a a22=b=b2 2+h+hABAB。如果远尺的实际读数不是。如果远尺的实际读数不是a a2 2，而是，而是a a2 2，说明水准管轴不平行于，说明水准管轴不平行于视准轴，需要校正。视准轴，需要校正。a2=a2-X A校正方法 转动微倾螺旋，使远尺读数从转动微倾螺旋，使远尺读数从a a2 2调到调到a a2 2 。此。此时视准轴水平了，但气泡不居中了。拨动水准管时视准轴水平了，但气泡不居中了。拨动水准管一端的上下两个校正螺丝，先松后紧，使水准管一端的上下两个校正螺丝，先松后紧，使水准管气泡居中，此时水准管轴也在水平位置，于是水气泡居中，此时水准管轴也在水平位置，于是水准管与视准轴就平行了。此项工作要反复进行几准管与视准轴就平行了。此项工作要反复进行几次，直至检验远尺的读数与计算值之差不大于次，直至检验远尺的读数与计算值之差不大于35mm35mm为止为止。习题与思考题13、设、设A、B两点相距两点相距80米，在其中点安置米，在其中点安置水准仪，精确测得高差水准仪，精确测得高差hAB=+0.204m；仪；仪器搬至器搬至B点附近，又测得点附近，又测得B尺读数尺读数b2=1.466m,A尺读数尺读数a2=1.695m。试问该。试问该水准仪的水准管轴是否平行于视准轴？如水准仪的水准管轴是否平行于视准轴？如否，如何校正？否，如何校正？14、水准仪有哪几条轴线，它们间应满足哪、水准仪有哪几条轴线，它们间应满足哪些条件？何谓主条件？为什么？些条件？何谓主条件？为什么？检验原理检验原理如果补偿器的补偿性能正常，无如果补偿器的补偿性能正常，无论视线下倾（后视）或上倾（前视）都可读得论视线下倾（后视）或上倾（前视）都可读得水平视线的读数，测得的高差亦是水平视线的读数，测得的高差亦是A、B两点间两点间的正常高差；如果补偿器的性能不正常，则由的正常高差；如果补偿器的性能不正常，则由于前后视的倾斜方向不一致，视线倾斜产生的于前后视的倾斜方向不一致，视线倾斜产生的读数误差将不可能在高差计算中抵消。读数误差将不可能在高差计算中抵消。检验方法检验方法左右倾与上下倾相结合左右倾与上下倾相结合第六节第六节 水准测量误差与注意事项水准测量误差与注意事项一、一、仪器误差仪器误差1 1仪器校正后的残余误差仪器校正后的残余误差 2水准尺误差水准尺误差 二、观测误差二、观测误差1 1水准管气泡居中误差水准管气泡居中误差 2 2估读水准尺的误差估读水准尺的误差 3 3视差视差 4水准尺倾斜误差水准尺倾斜误差 一、仪器误差(1)(1)仪器校正后的残余误差仪器校正后的残余误差例如水准仪的水准管轴与视准轴不平行残存误差，因而例如水准仪的水准管轴与视准轴不平行残存误差，因而产生读数误差。这项误差与仪器至立尺点的距离成正产生读数误差。这项误差与仪器至立尺点的距离成正比。只要在测量中，使比。只要在测量中，使前、后视距离相等前、后视距离相等，便可消除。，便可消除。(2)(2)水准尺误差水准尺误差水准尺刻划不准确、尺长变化、弯曲等都会影响水准测水准尺刻划不准确、尺长变化、弯曲等都会影响水准测量的精度。因此，水准尺须经过检验才能使用。量的精度。因此，水准尺须经过检验才能使用。水准尺的水准尺的零点误差零点误差在成对使用水准尺时，可采取在成对使用水准尺时，可采取设置偶设置偶数测站数测站的方法来消除；也可在前、后视中使用同一根的方法来消除；也可在前、后视中使用同一根水准尺来消除。水准尺来消除。二、观测误差(1)(1)水准管气泡居中误差水准管气泡居中误差由于水准管内液体与管壁的粘滞作用和观测者眼睛由于水准管内液体与管壁的粘滞作用和观测者眼睛分辨能力的限制，致使气泡没有严格居中引起的分辨能力的限制，致使气泡没有严格居中引起的误差。误差。水准管气泡居中误差一般为水准管气泡居中误差一般为0.15(0.15(为水为水准管分划值准管分划值)，采用符合水准器时，气泡居中精，采用符合水准器时，气泡居中精度可提高一倍。故由气泡居中误差引起的读数误度可提高一倍。故由气泡居中误差引起的读数误差为：差为：式中：式中：D D水准仪到水准尺的距离。水准仪到水准尺的距离。2M=+D0.15(2)(2)读数误差读数误差在水准尺上估读毫米数的误差，该项误差与在水准尺上估读毫米数的误差，该项误差与人眼分人眼分辨能力、望远镜放大率辨能力、望远镜放大率以及以及视线长度视线长度有关。通常有关。通常按下式计算：按下式计算：式中：式中：V V望远镜放大率；望远镜放大率；6060人眼能分辨的最小角度。人眼能分辨的最小角度。为为保保证证估估读读数数精精度度，各各等等级级水水准准测测量量对对仪仪器器望望远远镜的放大率和最大视线长都有相应规定。镜的放大率和最大视线长都有相应规定。mv=60VD（3)3)视差影响视差影响 视视差差存存在在时时，十十字字丝丝平平面面与与水水准准尺尺影影像像不不重重合合，若若眼眼睛睛观观察察位位置置的的不不同同，便便读读出出不不同同的的读读数数，因因此此产产生生读读数数误误差差。操操作作中中应应仔仔细细调调焦焦，避避免免出出现现视视差。差。(4)(4)水准尺倾斜误差水准尺倾斜误差水水准准尺尺倾倾斜斜将将使使尺尺上上读读数数增增大大，其其误误差差大大小小与与尺尺倾倾斜斜的的角角度度和和在在尺尺上上的的读读数数大大小小有有关关。例例如如，尺尺子子倾倾斜斜330330，视视线线在在尺尺上上读读数数为为1.0 1.0 m m时时，会会产产生生约约2mm2mm的的读读数数误误差差。因因此此，测测量量过过程程中中，要要尽尽可可能保持尺上水准气泡居中，将尺立直。能保持尺上水准气泡居中，将尺立直。三、外界条件的影响三、外界条件的影响(1)(1)仪器下沉仪器下沉仪仪器器安安置置在在土土质质松松软软的的地地方方，在在观观测测过过程程中中会会产产生生下下沉沉。由由于于仪仪器器下下沉沉，使使视视线线降降低低，从从而而引引起起高高差差误误差差。若若采采用用“后后、前前、前前、后后”的的观观测测程程序序，可可减减小小其其影影响响。此此外外，应应选选择择坚坚实实的的地地面面作作测测站站，并将脚架踏实。并将脚架踏实。(2)(2)尺垫下沉尺垫下沉仪仪器器搬搬站站时时，如如果果在在转转点点处处尺尺垫垫下下沉沉，会会使使下下一一站站后后视视读读数数增增大大，这这将将引引起起高高差差误误差差。所所以以转转点点也也应应选选在在坚坚实实地地面面并并将将尺尺垫垫踏踏实实，或或采采取取往往返返观观测测的方法，取其成果的平均值，可以消减其影响的方法，取其成果的平均值，可以消减其影响。(3)(3)地球曲率的影响地球曲率的影响如如图图，水水准准测测量量时时，水水平平视视线线在在尺尺上上的的读读数数b b，理理论论上上应应改改算算为为相相应应水水准准面面截截于于水水准准尺尺的的读读数数bb，两两者的差值者的差值c c称为称为地球曲率差地球曲率差。由第一章知由第一章知式中：式中：D D水准仪到水准尺的距离。水准仪到水准尺的距离。R R地球半径，取地球半径，取6371km6371km。水水准准测测量量中中，当当前前、后后视视距距相相等等时时，通通过过高高差计算可消除该误差对高差的影响。差计算可消除该误差对高差的影响。C=D2/2R(4)大气折光影响由于地面上空气密度不均匀，使光线发生折射。故水准测量时，尺的实际读数不是一水平视线的读数，而是一向下弯曲视线的读数。两者之差称为大气折光差，用表示。在稳定的气象条件下，大气折光差约为地球曲率差的l7，即=2X7RD2水水准准测测量量中中，当当前前、后后视视距距相相等等时时，通通过过高差计算可消除该误差对高差的影响。高差计算可消除该误差对高差的影响。精精密密水水准准测测量量还还应应选选择择良良好好的的观观测测时时间间(一一般般认认为为在在日日出出后后或或日日落落前前两两个个小小时时为为好好)，并并控控制制视视线线高高出出地地面面一一定定距距离离，以以避避免免视视线发生不规则折射引起的误差。线发生不规则折射引起的误差。地地球球曲曲率率差差和和大大气气折折光光差差是是同同时时存存在在的的，两者对读数的共同影响可用下式计算：两者对读数的共同影响可用下式计算：f=C-r=D22R2X7RD2(5)(5)温度的影响温度的影响温温度度的的变变化化不不仅仅会会引引起起大大气气折折光光变变化化，造造成成水水准准尺尺影影像像在在望望远远镜镜内内十十字字丝丝面面内内上上、下下跳跳动动，难难以以读读数数。当当烈烈日日直直晒晒仪仪器器时时也也会会影影响响水水准准管管气气泡泡居居中中，造造成成测测量量误误差差。因因此此水水准准测测量量时时，应应撑撑伞伞保保护护仪仪器器，选选择择有有利的观测时间。利的观测时间。自动安平水准仪是用设置在望远镜内的自动补偿器代替自动安平水准仪是用设置在望远镜内的自动补偿器代替水准管，观测时，只需将水准仪上的圆水准器气泡居中，水准管，观测时，只需将水准仪上的圆水准器气泡居中，便可通过中丝读到水平视线在水准尺上的读数。由于仪便可通过中丝读到水平视线在水准尺上的读数。由于仪器不用调节水准管气泡居中，从而简化了操作，提高了器不用调节水准管气泡居中，从而简化了操作，提高了观测速度（约为观测速度（约为4040）。）。一、自一、自动安平水准安平水准仪(compensator level)1 1原理原理原理原理望远镜的光路上加有一个补偿器。望远镜的光路上加有一个补偿器。望远镜的光路上加有一个补偿器。望远镜的光路上加有一个补偿器。第七节第七节自动安平水准仪和精密水准仪自动安平水准仪和精密水准仪自动安平水准仪照片自动安平水准仪照片1、自动安平水准仪的基本原理 如如图图，视视准准轴轴水水平平时时，十十字字丝丝交交点点在在B B处处，读读到到水水平平视视线线的的读读数数a a。当当视视准准轴轴倾倾斜斜了了一一个个小小角角时时，十十字字丝丝交交点点从从B B移移到到A A处处，显显然然，AB=f,(fAB=f,(f为为物物镜镜等等效效焦焦距距)，这这时时的的读读数数a a不不是是水水平平视视线线的的读读数数；为为使使视视准准轴轴倾倾斜斜时时，仍仍能能在在十十字字丝丝交交点点A A处处读读得得水水平平视视线线的的读读数数a a0 0 ，在在光光路路中中装装置置一一个个光光学学补补偿偿器器，使使读读数数为为a a的的水水平平光光线线经经过过补补偿偿器器偏偏转转角角后后恰恰好好通通过过倾倾斜斜视视准准轴轴的的十十字字丝丝交交点点A A。这这时时AB=s(sAB=s(s为为补补偿偿器器到到十十字字丝丝交交点点A A的距离的距离)。因此，补偿器必须满足条件：。因此，补偿器必须满足条件：f=sf=s这样，即使视准轴存在一定这样，即使视准轴存在一定的倾斜的倾斜(倾斜角限度为倾斜角限度为10),10),在十字丝交点在十字丝交点A A处却能读到水处却能读到水平视线的读数平视线的读数 ，达到了自动，达到了自动安平的目的。安平的目的。2、自动安平补偿器 补偿器的结构形式较多，我国生产的DSZ3型自动安平水准仪采用悬吊棱镜组借助重力作用达到补偿。右图为该仪器的补偿结构图。右图为该仪器的补偿结构图。补偿器装在对光透镜和十字丝补偿器装在对光透镜和十字丝分划板之间，其结构是将一个分划板之间，其结构是将一个屋脊棱镜固定在望远镜筒上，屋脊棱镜固定在望远镜筒上，在屋脊棱镜下方用交叉金属丝在屋脊棱镜下方用交叉金属丝悬吊着两块直角棱镜。当望悬吊着两块直角棱镜。当望远镜有微小倾斜时，直角棱镜远镜有微小倾斜时，直角棱镜在重力在重力P P的作用下，与望远镜作的作用下，与望远镜作相反的偏转。空气阻尼器的作相反的偏转。空气阻尼器的作用是使悬吊的两块直角棱镜迅用是使悬吊的两块直角棱镜迅速处于静止状态速处于静止状态(在在1 12s2s内内)。根据光线全反射的特性可知，在入射线方向不变的条件下，当反射面旋转一个角度时，反射线将从原来的行进方向偏转2的角度，如下图所示。补偿器的补偿光路即根据这一光学原理设计的。当仪器处于水平状态、视准轴水平时，水平光线与视准轴重合，不发生任何偏转。见上页图，水平光线进入物镜后经第一个直角棱镜反射到屋脊棱镜，在屋脊棱镜内作三次反射，到达另一个直角棱镜，又被反射一次，最后水平光线通过十字丝交点Z，这时可读到视线水平时的读数。当望远镜倾斜了一个小角时(下图)，屋脊棱镜也随之倾斜角，两个直角棱镜在重力