水准仪测量高程原理（高程测量和DS3型微倾式水准仪的组成和使用）

确定地面点高程的测量工作称为高程测量，其中最常用的就是水准测量。

如图2-1所示，已知A点的高程

，需求B点的高程

。在A、B两点之间安置一台水准仪，并在A、B两点上各竖立一根标尺，利用水准仪提供的一条水平视线在A尺上得读数

，在B尺上得读数

，即可计算A至B点的高差为

设由A点测向B点，A点称为后视，

即为后视读数；B点称为前视，

即为前视读数，高差总是后视读数减去前视读数。

为正时，表明B点高于A点，反之表明B点低于A点。由两点之间的高差即可计算未知点高程：

2.2 DS3型微倾式水准仪的组成和使用

2.2.1 DS3型微倾式水准仪的组成

微倾式水准仪主要由望远镜、水准器和基座三个部分组成 (图2-2)。此外，水准仪还有必备的配套工具：水准尺和尺垫。

1.望远镜

望远镜由物镜、目镜、对光透镜和十字丝分划板等组成 ( 如图2-3所示 )，主要用于照准目标、放大物象和对标尺进行读数。望远镜照准标尺后，根据几何光学原理 (参见图2-3 )，通过旋转对光螺旋，即可使目标AB倒立的实象ba刚好落在十字丝分划板上，再通过目镜的作用，放大成倒立的虚象b’a’。

物镜的光学中心（即光心）与十字丝交点的连线

称为望远镜的视准轴。视准轴延伸而成为用于照准目标的视线。

2.水准器

水准器是用于整平仪器的装置，分为管水准器和圆水准器两种。

（1）管水准器――管水准器表面中心称为管水准器零点，过零点所作弧面的纵向

切线称为水准管轴。

当气泡居中水准管轴即水平，亦表示视线水平。

管水准器的上方常装有棱镜系统 (图2-6(a))。用于将水准管气泡的两端通过棱镜系统的折射，投影到目镜左侧的符合气泡观测窗内，各自构成左、右半边的影像。当底端错开时，表示气泡未居中 (图2-6(b))，转动微倾螺旋使底端吻合成半圆形，即表示气泡居中 (图2-6(c))。

（2）圆水准器――圆水准器又称圆水准管 (图2-7)。过球面小圆圈中点即零点的球面法线称为圆水准轴 (

)。当气泡位于圆圈中央时，圆水准轴即位于竖直位置，亦即表示仪器的竖轴也处于铅垂位置。

3.基座

基座通过中心螺旋将仪器与三角架相连接。旋转三个脚螺旋调节圆水准气泡居中，即可使仪器粗略整平。

4.水准尺和尺墊

（1）水准尺

水准尺即标尺，一般长3m，两面均刻有宽度为1cm的分划线。分划为黑、白相间的称为黑面，尺底自0.000m起算；分划为红、白相间的称为红面，尺底分别自4.687m或4.787m起算。这样，在同一视线高度下，黑、红两面的读数差应为常数，由此可以检查读数的正确性。

（2）尺垫

尺垫一般由铸铁制成，呈三角型，其中央有一突出圆顶，测量时用于支承标尺 (图2-8)。

2.2.2 DS3型微倾式水准仪的使用

为测定地面两点之间的高差，首先在两点的中间安置水准仪，再按以下步骤进行操作。

1．粗略整平

粗略整平就是通过旋转脚螺旋使圆水准气泡居中，从而使仪器的竖轴竖直。

2．瞄准标尺

瞄准标尺应消除视差。所谓“视差”，是当眼睛在目镜端上、下微动时，看到十字丝与目标的影像相互移动的现象，其产生的原因是目标的实象未能刚好成在十字丝平面上，消除的方法是再旋转物镜对光螺旋，重复对光。

3．精确整平

旋转微倾螺旋，使符合气泡两半边影像下端符合成半圆形即使管水准器气泡居中，表明水准管轴水平，视线亦精确水平。

4．标尺读数

用十字丝中横丝在标尺上读数。以米(m)为单位，读出四位数，最后一位毫米(mm)为估读。如图2-11所示，读数为1.948m。

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