数字精密水准仪测量精度探讨
摘要:精密水准测量对高精度水准网的布设起着关键性作用,其精度高低直接制约着水准网的精度高低,为了提高精密水准测量作业质量,探讨数字水准仪观测精度,本文在河南理工大学内设计了一个闭合水准路线,并进行实地精密水准测量,通过对测量数据平差计算,分析其精度,探讨了莱卡DNA03数字水准仪的观测精度水平。
关键词:水准测量观测精度平差计算数字水准仪
随着电子科技技术快速发展,水准测量仪器得到了快速的发展,水准测量技术也得到了长足发展,在精密工业、建筑建设、变形监测等领域得到了广泛应用,传统的光学水准测量仪器已经不能满足客户需求,逐步被数字化、自动化程度更高的数字水准仪所取代。为此,本文以河南理工大学校园内莲花湖周围春秋大道、文华路、越崎路、文博路组成的闭合水准路线为基础,探讨了Leica DNA03数字精密水准仪观测精度。
1 数字精密水准仪的特点
数字水准仪水准标尺采用条形码分划,代替人们眼睛读数的是光电二极管阵列。在水准测量中,仪器完成照准调焦之后,条形码的象通过一个分光器,将光线分为两束,一束转射到传感器光电二极管阵列上,供电子读数;另一束转射到观测望远镜的分划板上,供目视观测。目前标尺条码信号的分析和处理采用相关法,将储存在仪器内的基准码与
第二章 水准仪及水准测量 测定地面点高程的工作，称为高程测量(height measurement)。高程测量按所使用的仪器和施测方法的不同，可以分为水准测量(leveling)、三角高程测量(trigonometric leveling)、GPS 高程测量(GPS leveling)和气压高程测量(air pressure leveling)。水准测量是目前精度较高的一种高程测量方法。 第一节 水准测量原理与方法 一、水准测量原理 利用水准仪(level)提供的水平视线(horizontal sight)，读取竖立于两个点上的水准尺(leveling staff)上的读数，来测定点间的高差，再根据已知点高程计算待定点高程。 在A 、B 两点上各立一根尺子（水准尺），在A 、B 之间安置一架可以得到水平袖线的仪器（水准仪），由水平视线在尺子上读数，分别为a 、b ，则两点的高差hAB=a-b 。这其中的关键是水准仪能够给出水平视线。 a ——后视读数； b ——前视读数 注意： 1．高差hAB 本身可正可负，当a 大于b 时hAB 为正，此时B 点高于A 点；当a 小于b 时hAB 为负，即B 点低于A 点。 2．高差hAB 的书写其下标的次序是固定的，不能随意变换，hAB 表示从A 到B 的高差；hBA 则表示从B 到A 的高差。 二、水准测量方法 转点：如果A 、B 两点相距较远或高差太大，可在A 、B 两点之间增设若干传递高程的临时水准点，称其为转折点（Turning Point ） 转点：临时立尺点，作为传递高程的过渡点。（一般转点上均需使用尺垫） 测站：每安置一次仪器，称为一个测站 b a h h b a h b a h b a h AB n n n ∑-∑=∑=-=-=-= 2 22111
HSD系列高精度数显水平仪 HSD系列高精度小型数显水平仪，最高精度可 达到0.001度。该产品外形小巧，工作方式多样， 可内置水平仪单元，直接作为工程人员手持使用。 也可外接M系列H系列水平仪传感器：产品操作简 单，并提供了零点设定功能，只需轻轻一按就能完 成相对零点设定功能。新增加磁铁自吸式安装方法， 用户只需让数显仪底部平贴在铁型物体上，依靠产 品内部的磁铁能长期吸附在补测物体上。省去了安装螺丝的麻烦，拆卸也更为单单。该产品显示部分使用8字型数码管，这样就能保证在宽温度的工业环境中能正常工作。超高的性价比是该产品的绝对优势，填补了国内高精度数显水平仪仪自主生产的空白。 主要特性 ●较小体积60*90*35 ●双排数字显示 ●量程±1～±18° ●高分辨率0.0008° ●高抗振性能>20000g ●宽工作温度-20～+80℃ ●多样组合方式 ●IP65防护等级 ●零点设定功能 性能参数 条件 HSD-5 HSD-10 HSD-15 单位 测量范围 ±5 ±10 ±15 ° 测量轴 25℃ X-Y X-Y X-Y 精度 -25～+85° 0.001 0.001 <0.001 ° 零点温度漂移 25℃ ±0.0002 ±0.0002 ±0.0003 °/℃ 灵敏度误差 25℃ ±0.01 ±0.01 ±0.01 % 频率响应 DCresponse 20 20 20 Hz 分辩率 带宽10Hz 0.0008 0.0008 0.0008 ° 长期稳定性 室温 <0.003 <0.003 <0.003 ° 交插灵敏度 最大 3 3 3 % 产品电气参数 供电电压 DC电源 7-35VDC (可选装 内部充电电池) 工作电流 40mA 存储温度 -40-+100℃ 产品功能 ON/OFF： 电源开关 ZERO： 水平仪清零 LOW BAT.： 低电警报 CHARGER： 充电中…
§5.3 精密水准仪与水准尺 5.3.1 精密水准仪的构造特点 对于精密水准测量的精度而言，除一些外界因素的影响外，观测仪器——水准仪在结构上的精确性与可靠性是具有重要意义的。为此，对精密水准仪必须具备的一些条件提出下列要求。 1.高质量的望远镜光学系统 为了在望远镜中能获得水准标尺上分划线的清晰影像，望远镜必须具有足够的放大倍率和较大的物镜孔径。一般精密水准仪的放大倍率应大于40倍，物镜的孔径应大于50mm。 2.坚固稳定的仪器结构 仪器的结构必须使视准轴与水准轴之间的联系相对稳定，不受外界条件的变化而改变它们之间的关系。一般精密水准仪的主要构件均用特殊的合金钢制成，并在仪器上套有起隔热作用的防护罩。 3.高精度的测微器装置 精密水准仪必须有光学测微器装置，借以精密测定小于水准标尺最小分划线间格值的尾数，从而提高在水准标尺上的读数精度。一般精密水准仪的光学测微器可以读到0.lmm，估读到0.Olmm。 4.高灵敏的管水准器 一般精密水准仪的管水准器的格值为10"/2mm。由于水准器的灵敏度愈高，观测时要使水准器气泡迅速置中也就愈困难，为此，在精密水准仪上必须有倾斜螺旋（又称微倾螺旋）的装置，借以可以使视准轴与水准轴同时产生微量变化，从而使水准气泡较为容易地精确置中以达到视准轴的精确整平。
5.高性能的补偿器装置 对于自动安平水准仪补偿元件的质量以及补偿器装 置的精密度都可以影响补偿器性能的可靠性。如果补偿 器不能给出正确的补偿量，或是补偿不足，或是补偿过 量，都会影响精密水准测量观测成果的精度。 我国水准仪系列按精度分类有S05型,S1型,S3型 等。S 是“水”字的汉语拼音第一个字母,S 后面的数字 表示每公里往返平均高差的偶然中误差的毫米数。 我国水准仪系列及基本技术参数列于表5-1。 5.3.2 精密水准标尺的构造特点 水准标尺是测定高差的长度标准，如果水准标尺的 长度有误差，则对精密水准测量的观测成果带来系统性 质的误差影响，为此，对精密水准标尺提出如下要求： （1）当空气的温度和湿度发生变化时，水准标尺分 划间的长度必须保持稳定，或仅有微小的变化。一般精 密水准尺的分划是漆在因瓦合金带上，因瓦合金带则以一定的拉力引张在木质尺身的沟槽中，这样因瓦合金带 的长度不会受木质尺身伸缩变形影响。水准标尺分划的数字是注记在因瓦合 金带两旁的木质尺身上，如图5-7（a ）、（b ）所示。 （2）水准标尺的分划必须十分正确与精密，分划的偶然误差和系统误差都应很小。水准标尺分划的偶然误差和系统误差的大小主要决定于分划刻度工艺的水平，当前精密水准标尺分划的偶然中误差一般在8～ll m 。由于精密水准标尺分划的系统误差可以通过水准标尺的平均每米真长加以改正，所以分划的偶然误差代表水准标尺分划的综合精度。 （3）水准标尺在构造上应保证全长笔直，并且尺身不易发生长度和弯扭等变形。一般精密水准标尺的木质尺身均应以经过特殊处理的优质木料制作。为了避免水准标尺在使用中尺身底部磨损而改变尺身的长度，在水准标尺的底面必须钉有坚固耐磨的金属底板。 在精密水准测量作业时，水准标尺应竖立于特制的具有一定重量的尺垫或尺桩上。尺垫和尺桩的形状如图5-8 所示。 （4）在精密水准标尺的尺身上应 附有圆水准器装置，作业时扶尺者借以 使水准标尺保持在垂直位置。在尺身上 一般还应有扶尺环的装置，以便扶尺者 图5-7
第一章数字水准仪的原理与特点 武汉大学李以赫 §概述 1963年Fennel厂研制出了编码经纬仪, 加上四十年代已经出现的电磁波测距技术、以后的光电技术、计算机技术和精密机械的发展,到八十年代已开始普遍使用电子测角和电子测距技术。然而，到八十年代末，水准测量还在使用传统仪器。这不仅由于水准仪和水准标尺在空间上是分离的，而且两者的距离可以从1米多变化到100米，因此在技术上引起实现数字化读数的困难。 为了现实水准仪读数的数字化，人们进行了近30年尝试。如蔡司厂的RENI 002A己使测微器读数能自动完成，但粗读数还需人工读出并按键输入，与精读数一起存入存储器，因此还算不上真正的数字水准仪。又如利用激光扫平仪和带探测器的水准标尺，可以使读数由标尺自动记录。由于这种仪器的试验结果还不能达到精密几何水准测量的要求，因此也没有解决水准测量读数自动化的难题。 直到1990年徕卡测量系统的前身---威特厂在世界上率先研制出数字水准仪NA2000，可以说，从1990年起，大地测量仪器全面己经完成了从精密光机仪器向光机电测一体化的高科技产品的过渡，攻克了大地测量仪器中水准仪数字化读数的这一最后难关。 到1994年蔡司厂研制出了数字水准仪DINI 10／20，同年拓普康厂也研制出了数字水准仪DL101／102。２００２年５月徕卡公司向中国市场投放了DNA 中文数字水准仪，该仪器具有外形美观，大屏幕中文显示，测量数据可存入内存和PC卡中，并具有适合中国测量规范丰富的机载软件，这意味着数字水准仪将真正为中国用户所接受。 数字水准仪具有测量速度快、读数客观、能减轻作业劳动强度、精度高、测量数据便于自动输入计算机和容易实现水准测量内外业一体化的特点，因此它投放市场后很快受到用户青睐。 国外的低精度高程测量盛行使用各种类型的激光定线仪和激光扫平仪，因
水准仪测量高程的方法和步骤 内容：理解水准测量的基本原理；掌握DS3 型微倾式水准仪、自动安平水准仪的构造特点、水准尺和尺垫；掌握水准仪的使用及检校方法；掌握水准测量的外业实施（观测、记录和检核）及内业数据处理（高差闭合差的调整）方法；了解水准测量的注意事项、精密水准仪和电子水准仪的构造及操作方法。 重点：水准测量原理；水准测量的外业实施及内业数据处理。 难点：水准仪的检验与校正。 §2.1 高程测量（Height Measurement ）的概念 测量地面上各点高程的工作, 称为高程测量。高程测量根据所使用的仪器和施测方法的不同，分为： （1）水准测量(leveling) （2）三角高程测量(trigonometric leveling) （3）气压高程测量(air pressure leveling) （4）GPS 测量(GPS leveling) §2.2 水准测量原理 一、基本原理 水准测量的原理是利用水准仪提供的“水平视线”，测量两点间高差，从而由已知点高程推算出未知点高程。
a ——后视读数A ——后视点 b ——前视读数B ——前视点 1、A、B两点间高差： 2、测得两点间高差后，若已知A 点高程，则可得B点的高程：。 3、视线高程： 4、转点TP(turning point) 的概念：当地面上两点的距离较远，或两点的高差太大，放置一次仪器不能测定其高差时，就需增设若干个临时传递高程的立尺点，称为转点。 二、连续水准测量
如图所示，在实际水准测量中，A 、B 两点间高差较大或相距较远，安置一次水准仪不能测定两点之间的高差。此时有必要沿A 、B 的水准路线增设若干个必要的临时立尺点，即转点（用作传递高程）。根据水准测量的原理依次连续地在两个立尺中间安置水准仪来测定相邻各点间高差，求和得到A 、B 两点间的高差值，有： h 1 = a 1 －b 1 h 2 = a 2 －b 2 …… 则：h AB = h 1 + h 2 +…… + h n = Σ h = Σ a －Σ b 结论：A 、B 两点间的高差等于后视读数之和减去前视读数之和。 § 2.3 水准仪和水准尺 一、水准仪(level) 如图所示，由望远镜、水准器和基座三部分组成。
测量学试题及答案水准 测量 HUA system office room 【HUA16H-TTMS2A-HUAS8Q8-HUAH1688】
第二章水准测量 一、名词解释 视准轴水准管轴 圆水准轴 水准管分划值?高差闭合差水准路线 二、填空题 1．高程测量按使用的仪器和测量方法的不同，一般分为、、、；2．水准测量是借助于水准仪提供的。 3．DS3型水准仪上的水准器分为和两种， 可使水准仪概略水平，可使水准仪的视准轴精确水平。 4．水准尺是用干燥优质木材或玻璃钢制成， 按其构造可分为、、三种。 5．水准点按其保存的时间长短分为和两种。 6．水准路线一般分为路线、路线、路线。 7．水准测量中的校核有校核、校核和校核三种。 8．测站校核的常用方法有和两种。
9．水准仪的轴线有、、、； 各轴线之间应满足的关系、、。 10．自动安平水准仪粗平后，借助于仪器内部的达到管水准器的精平状态。 11．精密光学水准仪和普通水准仪的主要区别是在精密光学水准仪上装有。 12．水准测量误差来源于、、三个方面。 13．水准仪是由、和 三部分组成。 三、单项选择题 （）1．有一水准路线如下图所示，其路线形式为 路线。 A闭合水准B附合水准 C支水准D水准网
（）2．双面水准尺同一位置红、黑面读数之差的理论值为 mm。 A0B100C4687或4787D不确定 （）3．用DS3型水准仪进行水准测量时的操作程序为：。 A粗平瞄准精平读数B粗平精平瞄准读数 C精平粗平瞄准读数D瞄准粗平精平读数 （）3．当A点到B点的高差值为正时，则A点的高程比B点的高程。A高B低C相等D不确定 （）4．水准仪的视准轴与水准管轴的正确关系为 A垂直B平行C相交D任意 （）5．水准管的曲率半径越大，其分划值，水准管的灵敏度。
几种数字水准尺的编码规则和读数原理比较 肖进丽李松胡克伟 （武汉大学电子信息学院430079） 摘要：介绍了数字水准仪的系统组成，在研究常见的数字水准尺的编码规则和自动读数原理的基础上，从测量精度的角度出发，对其优劣进行分析和比较。 关键词：数字水准仪数字水准编码标尺编码规则自动读数原理 Analysis And Comparison of Several Digital Levels in Coding Regulation and Reading Principle Xiao Jinli Li Song Hu Kewei (School Of Electronic Information, Wuhan University, 430079) Abstract: In the paper we introduced the composition an electronic digital level system, and studied the coding regulation and automatic reading principle of several common digital levels. In the view of the accuracy an analysis and comparison about the digital levels is made. Key Words: electronic digital level, digital code levels, coding regulation，automatic reading principle 随着CCD传感器以及微处理技术迅猛发展，高精度水准测量自动化已经成为现实。1990年由Leica公司率先推出的世界上第一台数字水准仪NA2000标志着水准测量技术的一个巨大的突破。NA2000采用线阵CCD取代观测员的肉眼来读取标尺编码，并首次采用了数字图像处理技术处理标尺影像来获取高程和距离信息。其原理是将CCD上所获得的测量信号与仪器内存的标准码（参考信号）按相关技术进行处理，自动显示和记录标尺读数与视距，从而实现观测自动化。十余年来，数字水准仪在中、高精度水准测量方面已获得了长足的发展，其测量精度已达到0.3mm/km～0.5mm/km。目前占据数字水准仪市场的主要是瑞士Leica 公司、德国Zeiss公司以及日本Topcon和Sokkia公司生产的几种型号的产品，国内各大厂家如南方、北光、苏一光等虽然也在积极进行数字水准仪方面的研究工作，但是，由于数字水准仪本身是一种集光学、微电子技术、计算机图像处理技术等于一体的高科技产品，与数字水准仪配套的数字编码水准尺也是一种高精度的水准标尺，其编码规则、刻划工艺、读数原理等一些关键性的技术难点没有解决，所以目前还没有国内没有相关产品上市。数字编码水准尺是高精度水准测量系统的重要组成部分，其编码规则和读数方法对水准测量系统的测量精度起着重要的作用。因此，分析和比较国外不同厂家水准测量系统中使用的标尺的编码原则、自动读数原理，都将有助于我国自主研发国产数字水准仪的工作进程。 本文将首先介绍目前市场上已有的四种型号的数字水准仪的编码规则、自动读数原理，再从提高测量精度的角度出发，对它们所采用的编码和读数方式的优劣进行分析和比较。 一、数字水准测量系统的组成及工作原理 一个数字水准仪测量系统主要是由编码标尺、光学望远镜、补偿器、CCD 传感器以及微处理控制器和相关的图像处理软件等组成，如图1所示。
精密水准仪precise level 精密水准仪1： PL1、TTL6—一级精密水准仪 PL1、TTL6—一级精密水准仪是专为最高等级精密水准测 量而设计的产品。每公里往返测高差中数标准差为±2.0mm。 技术参数： PL1TTL6 望远镜物镜口 径 50mm 40mm 放大倍 率 42X 25X 最短焦 距 2.0m 1.8m 精度每公里往返测高差中数标准差 无测微 器 n/a 2.0mm 带测微 器 0.2mm n/a 水平度盘刻划n/a 1 o 重量 4.8kg 1.9kg 精密水准仪2： SZ1032精密水准仪 性能特点： ?补偿器检查按钮 ?密封防尘、操作简便 ?结构紧凑、外形美观 ?可加配平测微器，可用于国家二级水准测量及 精密沉降观测 ?卓越的温度补偿性 技术参数: 1、每公里往返测高差中数的标准偏差 SZ1032 ±1mm SZ1032 +DFS1 ±0.5mm 2、望远镜正像
放大倍数 32X 物镜通光孔径 40mm 视场(100m处) 2.3m 视距乘常数 0 最短视距 1.6m 3、补偿器 工作范围±14′ 安平精度±0.3″ 4、圆水准器角值 8′/2mm 5、度盘 全圆刻度值 360o(400gon) 最小分度间隔 1o（1gon） 6、DFS1平板测微器(选购附件) 测量范围 10mm 最小格值 0.1mm 估读值 0.01mm 应用范围： SZ1032可用于国家的三、四等水准观测，满足各种建筑施工工程及水准测量要求。本产品具有自动补偿功能，可大大提高作业效率及避免差错。AL1032＋DFS1可用于国家的一、二等水准测量和沉降变形等精密测量。 精密水准仪3： DINI03天宝新型高精度电子水准仪 仪器简介： Trimble的DiNi03电子水准仪是世界上精度最高的数字水准仪（DS1水准），采用北京三维导航测绘公司开发的软件可全自动数据处理，可实现无纸化作业， 自动出报表。无论您是做工程测量、结构、沉降观测、还是做高精度的水准网观 测，Trimble的DiNi电子水准仪都能为您提供精确的观测结果和可靠的数据。 仪器及系统特点： 新款DiNi电子水准仪的电池可以工作三天无需充电，而且它使用和Trimble GPS 系统一样的电池，以确保使用的方便性和高效率。工作完成后，可以使用U 盘将数据从仪器中很方便地传输到计算机中，不必将仪器带回办公室。 Trimble DiNi 数字水准仪只需读取30厘米的条码尺就可以计算出正确结果，其优势如下： * Trimble DiNi读数受标尺遮挡、丘陵地形变化的影响比较小，因此设站次数减少了高达20%。 * 在光线条件暗的地方整平变得比较容易，比如：在隧道中，因为只有很小一部分的标尺需要照明。 * 受地面附近的折射影响小，确保更高的精度。 Trimble DiNi具有独特的超大图形显示并配备容易操作的最大的Trimble 键盘。使用过其它Trimble 系统的人员非常容易适应Trimble DiNi。 Trimble DiNi 数字水准仪是为支持其它的Trimble Integrated Surveying 产品而设计开发的。 Trimble DiNi 界面是基于Trimble其它的先进并且经过外业证明了的操作简单的控制器而设计的。 经过实践证明了的Carl Zeiss光学技术确保Trimble DiNi 将为您提供最高的精度和最好的解决方案。应用范围： 此产品坚固、防尘、防水等级为IP55，完全可以适应任何艰苦的工作条件。带有背景光的显示屏和带有照明的圆气泡使得在暗淡的天气条件下也可以保持良好的生产效率。整平速度比常规自动整平快60% 。技术性能参数： 精度：. . . . . . . . . . . . .每公里往返中误差 0.3 mm 每公里 铟钢精密条码水准尺 . . . . . . . . . . . . . . . 0.3 mm 工程条码水准尺 . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.0 mm
沉降观测(二等水准测量)实训 一、目的 1、通过一条水准环线的施测，掌握二等精密水准测量的观 测和记录，使所学知识得到一次实际的应用。 ２、熟悉精密水准测量的作业组织和一般作业规程。 二、要求 １、熟悉D S1型水准仪的构造及使用方法,铟瓦尺的读数方法及掌握测量过程中的技术要领; ２、掌握计算环线闭和差。 三、仪器及工具 D S1型精密水准仪一台，铟瓦水准尺一对，尺垫一副，扶杆四根，50m皮尺一把，记录板一块，自备铅笔，小刀和记录手薄。 1、精密水准仪的构造 精密水准仪主要用于国家一、二等水准测量和高精度的工程测量中，例如建筑物沉降观测，大型精密设备安装等测量工作。 精密水准仪的构造与D S 水准仪基本相同，也是由望远镜、 3 水准器和基座三部分组成。其不同之点是：水准管分划值较小，一般为10"/2m m；望远镜放大率较大，一般不小于40倍；望
远镜的亮度好，仪器结构稳定，受温度的变化影响小等。
为了提高读数精度，精密水准仪设有光学测微器，如 所示是其工作原理示意图，它由平行玻璃板、传动杆、测微轮和测微尺等部件组成。平行玻璃板装臵在望远镜物镜前，其旋转轴与平行玻璃板的两个平面相平行，并与望远镜的视准轴成正交。平行玻璃板通过传动杆与测微尺相连。测微尺上有100个分格，它与水准尺上一个分格（1c m或5m m）相对应，所以测微时能直接读到0.1m m（或0.05m m）。当平行玻璃板与视线正交时，视线将不受平行玻璃板的影响，对准水准尺上B处，读数为146（c m）+a。转动测微带动传动杆，使平行玻璃板绕旋转轴俯仰一个小角，这时视线不再与平行玻璃板面垂直，而受平等玻璃板折射的影响，使得视线上下平移。当视线下移对准水准尺上146c m分划时，从测微分划尺上可读出a的数值。 如所示是我国北京测绘仪器厂生产的D S 级水准仪，光学 1 测微器最小读数为0.05m m。
DL系列数字水平仪 使用说明书 青岛前哨精密仪器有限公司
DL系列数字水平仪产品使用手册 欢迎选购我公司的产品！ 青岛前哨精密仪器有限公司是隶属于中国航空工业第二集团的国家二级企业，为国家一级计量单位。1993年在航空工业中首家获得ISO9001质量体系认证。80年代初，在国内率先开发出高精度数显式电子水平仪，多年来产品遍及全国各地，在高精度检测领域处于国内领先地位。 DL数字水平仪采用高灵敏度电容式传感器，是由单片机作为控制器的高精度计量型产品。广泛应用于产品的平面度、直线度检测及精密机床、加工中心、三坐标测量机等安装和调整。同时测量数据可直接输入至计算机，配合测量软件对产品的平面度、直线度进行自动测量，并输出打印计算结果及图形。 人性化的设计、完备的功能，会给您的检测工作带来意想不到的惊喜和顺利。 由于本机的功能较多，使用之前请仔细阅读本使用手册，以便充分利用本机的功能。
目录 外观与功能指示-------------------------------------------------------------------------------------- 4页 液晶显示屏显示说明-------------------------------------------------------------------------------- 4页 开机准备----------------------------------------------------------------------------------------------- 5页电池安装 开机检查 功能选择----------------------------------------------------------------------------------------------- 6页II档测量 I 档测量 置零 电压 温度 读取 删除 标定 复位 测量单位转换 使用指南----------------------------------------------------------------------------------------------- 9页使用中的注意事项 测量档显示屏读数含义 工作面水平检测与调整 直线度、平面度检测 使用水平仪存储功能 计算机连机测量 仪器调整----------------------------------------------------------------------------------------------- 12页相对零位调整 绝对零位调整 仪器示值标定 恢复出厂设置 维护指南----------------------------------------------------------------------------------------------- 14页维护和保养 有关维修的规定 主要技术指标----------------------------------------------------------------------------------------- 15页各类产品配置单-------------------------------------------------------------------------------------- 17页
一、水准仪的主要部件：主要部件有望远镜、管水准器或补偿器、 垂直轴、基座、脚螺旋。 二、沉降观测的基本要求：观测仪器的要求--根据沉降观测精度 要求高的特点，为能精确地反映出建（构）筑物在不断加荷下的沉降情况，一般规定测量的误差应小于变形值的1/10—1/20，为此要求沉降观测应使用精密水准仪(S1或S05级)，水准尺也应使用受环境及温差变化影响小的高精度铟合金水准尺。在不具备铟合金水准尺的情况下，使用一般塔尺尽量使用第一段标尺。沉降观测点的布置--为了能够反映出建（构）筑物的准确沉降情况，沉降观测点要埋设在最能反映沉降特征且便于观测的位置。一般要求建筑物上设置的沉降观测点纵横向要对称，且相邻点之间间距以15-30米为宜，均匀地分布在建筑物的周围。通常情况下，建筑物设计图纸上有专门的沉降观测点布置图。此外，埋设的沉降观测点要符合各施工阶段的观测要求，特别要考虑到装修装饰阶段，是否会因墙或柱饰面施工而破坏或掩盖住观测点，不能连续观测而失去观测意义。观测时间的要求--施工期间在基础或地下室完成后开始观测，每完成一层观测一次，沉降速度不小于 2.0mm/d应减缓加载速度并增加观测次数；如施工过程暂停，则 在停工及重新开工时各测一次，停工期间2-3个月观测一次；竣工后第一年测4次，第二年测2-3次，以后每年一次直到稳定。 三、地质勘测的目的：在于以各种勘察手段和方法，调查研究和分 析评价建筑场地和地基的工程地质条件，为设计和施工提供所需
的工程地质资料。 四、测量误差的来源，如何让避免：影响水准仪测量精度发因素：1. 仪器误差，如i角（视准轴与水准轴不平行）误差，水准标尺每米真长误差、水准标尺零点不等差等。2.外界因素引起的误差，如温度变化对i角的影响，大气垂直折光的影响、仪器及尺承沉降的影响所引起的误差等等。3.观测误差，指人的因素引起的误差。4.客观因素的误差，如日月引力产生的误差，重力产生的误差，温度变化产生的误差等等。为减弱这些误差的影响，作业中应注意：1.严格控制观测时间，选择最佳观测条件。2.作业前把仪器放在阴凉处半小时，设站时用测伞遮阳；每测段设为偶数站，每测站前后视距尽量相等，视线离地面足够高度，坡度较大的地段应适当缩短视线。往返测应沿同一条路线进行，并使用同一仪器和尺承。对于客观因素产生的误差只能通过改正数的办法予以减弱。 五、工程测量技术资料及测量流程技术资料：1、工程定位测量记 录2、基槽平面及标高实测记录。3、楼层平面放线及标高实测记录。4、楼层平面标高抄测记录。5、建筑物垂直度、标高测量记录。6、招标单位或监理要求提供的其他资料。流程：1、建筑建筑物定位，根据甲方提供的建筑规划定位图及起始依据，在施工现场形成至少4个定位桩。2、基础施工放线，建筑物定位桩设定后，由施工单位的专业测量人员、施工现场负责人及监理共同对基础工程进行放线及测量复核，最后放出所有建筑物轴线的
数字水平仪的设计与应用 汤琳宝毛洋林潘志浩 上海大学通信与信息工程学院 摘要：高精度低功耗数字水平仪的设计原理，叙述了其关键芯片ADXL202的结构和原理以及使用方法，给出了详细的设计电路图和程序流程。 关键词：高精度 微功耗 ADXL202 数字水平仪 Tang Linbao Mao Yanglin Pan Zhihao Institute of Communication and Information Engneering, Shanghai University Abstract: The paper introduces the design theory of the high-precision and low-power digital gradienter. It provides the structure, theory ,and usage of the key chip ADXL202. And it also provides the detailed design circuit diagram and the corresponding program flow chart. Key words: high-precision low-power ADXL202 digital gradienter 引言 在高楼、桥梁等建筑行业，对建筑物自身在水平面倾斜度的测量和处理，需要一个能连续工作几个月甚至一年以上的采样进度很高的数字水平仪系统，这就要求该系统必须具有高精度微功耗的功能。本文所介绍的就是能满足这一要求的数字水平仪系统，它在笔者的工作中已得到了充分的应用和试验。该系统采用ADXL202芯片产生与水平面倾斜的两个角度量，它是一个具有高精度、宽动态特性的加速度测量芯片。下面对该芯片的主要特点和用法进行简要介绍，随后介绍ADXL202与微功耗单片机C8051F020的接口电路与程序设计。 1 ADXL202简介 1．1特点及结构 ADXL202特点如下： （1） ADXL202是集双轴加速度传感器于一体的单块集成电路 （2） 它既可测量动态加速度，又可测量静态加速度 （3） 具有脉宽占空比输出每轴的输出带宽可调 （4） 低功耗(<0.6mA) （5） 比电解质、水银、热能斜度测量仪响应快 （6） 每根轴的带宽均可通过电容调整 （7） 60Hz带宽时的分辨率为5mg （8） 直流工作电压为＋3V～＋5.25V （9） 可承受1000g的剧烈冲击 （10）可应用于：斜度测量、惯性导航、地震监测装置、交通安全系统等 图1和图2分别为ADXL202的功能结构框图和引脚排列图。表1所列是其引
实验一水准仪认识及普通水准测量（G1214202） 学时：4学时实验性质：验证性实验 一、实验目的 认识水准仪的构造，掌握水准测量方法，熟悉水准测量的外业和内业数据处理程序。 二、实验仪器设备 S3水准仪一台，三脚架一个，水准尺一对，尺垫二个，记录纸若干。 三、实验内容 1、认识水准仪的结构，各螺旋的作用。 2、练习水准仪的操作，练习测两点高差。 3、测量一条闭合水准路线。 四、实验步骤 1、认识水准仪的结构和各螺旋的作用 以班级为单位，在一空旷地方听实验指导老师讲解水准仪的构造和各螺旋的功能，认真观看指导老师的操作示范。 2、练习测两点间高差 以小组为单位，认识水准仪，并在一测站上练习测两点间高差。 1）安置仪器：先将三脚架张开，使其高度适当，架头大致水平，并将架腿踩实；再开箱取出仪器，将其固连在三脚架上。 2）认识仪器：认真听取指导老师讲解并记住仪器各部件的位置、名称及作用，掌握其使用方法。同时弄清水准尺的分划注记，练习并掌握水准尺的读数方法。 3）粗略整平：双手食指和拇指各拧一只脚螺旋，同时对向（或反向）转动，使圆水准气泡向中间移动；再拧另一只脚螺旋，使气泡移到圆水准器居中位置。若一次不能居中，可反复进行。 4）水准仪的操作 a）瞄准：转动目镜调焦螺旋，使十字丝清晰；松开制动螺旋，转动仪器，用缺口和准星瞄准水准尺，拧紧制动螺旋，转动微动螺旋，使水准尺位于视场中央；转动目镜螺旋使十字丝清晰、再转动物镜调焦螺旋，使目标（即标尺）清晰，检查并清除视差。
b）精平：转动微倾螺旋，使符合水准管气泡两端的半影像吻合（呈圆弧状），即符合气泡严格居中。 c）读数：从望远镜中观察十字丝横丝在水准尺上的分划位置，读取四位数字，只读出米、分米和厘米三位数字，第四位是估读毫米的数值。 5）观测练习：在仪器两侧距离大致相等处各立一根水准尺，分别对它们进行观测（瞄准、精平、读数）、记录并计算高差。不动水准尺，改变仪器高，同法观测。或将水准尺翻成红面，再次观测，并求出第二个高差，比较前后两次高差，看是否超限，超过限差要求应返工重测。 3、测一条闭合水准路线 1）选择一已知高程点为起始点（也可选一地面上牢固的点位，给其一个假定高程做为起始点），并选定一条长度合适的闭合路线，指定一个前进方向。 2）在起始点上和前方适当远处各立一水准尺，在两水准尺之间大约中点处架设水准仪并整平。然后即可用红黑面法或两次仪器高法测量两个高差。将这两个高差进行比较，若其较差不超过±6mm的限差时，方可开始下一站的观测，此时，前视水准尺不动，后视水准尺移到前方适当远处立尺，仪器又安置在两尺之间的适当位置，即可开始第二站观测。此后如此往复；直到终点。 3）将各站所测两次高差取平均值，然后求出水准路线的高差闭合差，若不超出±12n（mm）的限差要求（n——测站数），则将闭合差平均分配于各测站，除不尽之尾数，给高差较大的测站多分一个毫米，最后推算出各点之高程。 五、注意事项 1、每次读数前一定要集中符合水准气泡居中；并应注意消除视差。 2、扶尺员应思想集中，水准尺要立直，尽量使其处于铅垂位置。 3、两次高差的限差要求为±6mm。 4、各站高差需当时求出，在测站检核合乎限差（±6mm）的要求后，方可移动后视尺垫和仪器。 5、仪器搬站时，前视尺垫需保持不动。 六、实验报告 实验报告中应包括：实验名称、目的要求、实验步骤、实验原始记录及数据处理结果。 七、记录格式及范例（见下页）
精密水准仪的检校与精度分析 文献综述 1概述 水准测量的基本原理是利用水准仪提供的一条水平视线，在两水准标尺上读数，从而求得两点间的高差，为达到高精度水准测量的要求，水准仪的视准轴与水准轴必须保持相互平行的关系。水准仪由于制造工艺水平的限制及各种外界因素的影响，使仪器的视准轴与水准轴相互平行的关系难于绝对保持，即仪器提供的水平视线不可能绝对水平，而且在仪器使用过程中，其关系还在不断地发生变化。所以水准仪的视准轴与水准轴一般既不在同一平面内，也不互相平行，而是两条空间直线，它们在垂直面上投影的交角称为i角误差，在水平面上投影的交角称为?角误差，影响水准测量的主要误差来源与i角误差，对于?角误差. 2国内外研究现状 2.1数字水准仪i角检校方法探讨 随着测绘仪器制造技术的飞速发展，数字水准仪的普及率愈来愈高。数字水准仪具有测量速度快，读数记录客观，精度高，操作简电，易于实现内外业一体化等特点，具有比光学水准仪更多的优点和技术发展空间，代表了水准仪的发展方向。数字水准仪中存在两种i角，视准轴与水准轴不平行引起的误差称为“光i角”，由经过物镜光心的水平入射光线与这条水平光线经过补偿器到CCD探测器参考点的水平视准线之间的夹角称为"电i角"，其中“光i角”影响照准及调焦，。电i 角”影响数字水准仪的读数。在实际应用中，。光i角”可以通过前、后视距相等的方法削弱其对测量结果的影响，只要不超限即可。对于“电i角”虽然数字水准仪DiNill／12能通过软件改正它引起的误差，但在测量过程中外界条件随时在变化“电i角”也随之变化。 与检验光学水准仪i角完全一样，可以在室内进行。预先调平平行光管作为基准水平线，将仪器置于可以升降的工作台上，调平仪器上的圆水准气泡，通过仪器调焦，观察仪器十字线横丝与平行光管内基准水平线是否重合。若两者有偏离，表明仪器i角存在，其i角大小视其偏离程度而定。
数字水准仪校验规程 1.0目的 规范数字水准仪校验的操作，确保数字水准仪的测量精度处于受控状态，检验结果真实、可靠。 2.0范围 本规程适用于新制造、使用中和修理后的各种型号的数字水准仪的内部校验。数字水准仪是借助仪器的水平视准线作为基准，通过CCD成像技术、使用条码尺进行高差测量的电子仪器。它广泛应用于大地水准测量、地震形变测量、各种工程水准测量与大型精密机械安装等工作中，数字水准仪是未来主要的精密水准测量仪器。 3.0检定项目 各级水准仪检定器具列于表1。
注：检定类别中“+”为必检项目。“-”为可检可不检，由送检单位需要确定。 4.0环境条件 室内检定项目，一般在常温下进行。 数字水准仪磁误差检定条件见表2。 5.0技术要求和检定方法 5.1 外观检视及开机检查 5.1.1 技术要求 5.1.1.1 仪器上应标明厂名（厂标）、仪器型号及出厂编号。 5.1.1.2 仪器外表无脱漆、锈蚀和伤痕，仪器密封性能良好，光学零件表面清
洁，不得有脱胶、脱漆、油迹、霉点等缺陷。 5.1.1.3 望远镜视场亮度应均匀，分划板成像清晰，刻线应平直无结节、断线等现象。 5.1.1.4 仪器各运动机构转动灵活，不得有松动、卡滞和影响操作的现象。5.1.1.5 调节望远镜目镜时，视场内十字丝交点无晃动现象。 5.1.1.6 自动安平水准仪的补偿机构应能正常的工作。 使用中和修理后的仪器，允许有不影响仪器准确度的上述缺陷。 5.1.2 检定方法 将仪器安置在检验台上，整平。对上述所列各款逐项进行目视与手感检验。5.2望远镜物镜的光学分辨力。 5.2.1技术要求 参照JJG425-2003 水准仪检定规程的相关内容和企业标准检定结果应不大于1”。 5.2.2检定方法 参照JJG425-2003 水准仪检定规程的相关内容执行。 5.3竖轴整置误差 5.3.1技术要求 竖轴整置误差,水准仪圆水准器不大于标称角值的四分之一。 5.3.2检定方法 将仪器固定在检定台上，使望远镜视轴方向与任意两个脚螺旋位置平行，调整脚螺旋使仪器水准气泡居中，将望远镜旋转180度，若气泡偏离，则进行调整。观察仪器的水准气泡是否居中，仪器旋转任一位置时该水准器的最大偏移量为
水准测量 1.1 基本知识 测量地面上各点高程的工作，称为高程测量。高程测量根据所使用的仪器和施测方法的不同分为水准测量、三角高程测量、欺压高程测量和GPS 高程测量等，其中水准测量是高程测量中最基本的和精度较高的一种测量方法。 水准测量就是利用一条水平视线，并借助水准尺，来测定地面两点间的高差，进而由已知点的高程推算出未知点的高程的方法。如图2.1.1所示，设在地面A 、B 两点上竖立水准尺，在A 和B 两点间安置水准仪，利用水准仪提供一条水平视线，分别截取A 、B 两点视距尺上的读数a 、b ，可以得到 A B H a H b +=+ (2.1.1) 式中，A 点水准尺读数a 称为后视读数，B 点水准尺读数b 为前视读数。 A 、 B 两点的高差ab h 也可以写为 ab h a b =- (2.1.2) 若A 点高程A H 已知， 则由式(2.1.1)和(2.1.2)可求出B 点高程为 ()B A A ab H H a b H h =+-=+ (2.1.3) 图2.1.1 水准测量原理 如果A 、B 两点距离较远、高差较大或遇到障碍物使视线受阻，不能安置一站仪器完成观测任务时，可采取分段、连续设站的方法施测，在线路中间设置一些转点TP （临时高程传递点，须放置尺垫）来完成测量工作。水准路线可分为闭合水准路线、附合水准路线和支水准路线三种。 如图2.1.2所示，可容易得到高程计算公式： (1,2,,)i i i ab B A ab h a b i n h h a b H H h =-=??==-??=+? ∑∑∑ (2.1.4) 或
11122121A B n n TP H H h TP H H h B H H h -=+??=+????=+ ?高程：高程：点高程： (2.1.5) 1.2 水准线路测量 水准测量的工具是水准仪，它主要由望远镜、水准器、基座三部分组成。按仪器精度分，有DS 05、DS l 、DS 3、DS l0等四种型号的仪器。D 和S 分别为“大地测量”和“水准仪”的汉语拼音第一个字母；数字05、1、3、10表示每千米该仪器往返测量平均值的中误差，单位为毫米。DS 05、DS l 型适用于精密水准测量，DS 3、DS l0型适用于普通水准测量。按结构分为微倾水准仪、自动安平水准仪和激光水准仪。(1) 微倾水准仪。借助微倾螺旋获得水平视线。其管水准器分划值小、灵敏度高。望远镜与管水准器联结成一体。凭借微倾螺旋使管水准器在竖直面内微作俯仰，符合水准器居中，视线水平。(2) 自动安平水准仪。借助自动安平补偿器获得水平视线。当望远镜视线有微量倾斜时，补偿器在重力作用下对望远镜作相对移动，从而迅速获得视线水平时的标尺读数。这种仪器较微倾水准仪工效高、精度稳定。(3) 电子水准仪。利用激光束代替人工读数。将激光器发出的激光束导入望远镜筒内使其沿视准轴方向射出水平激光束。在水准标尺上配备能自动跟踪的光电接收靶，即可进行水准测量。 1.2 实验目的 (1) 熟悉水准仪的基本构造及主要部件的名称和作用； (2) 了解三脚架的构造和作用，熟悉水准尺的刻划、标注规律，尺垫的作用； (3) 掌握水准仪测量高差的基本步骤； (4) 掌握水准测量的闭合差检核与调整方法。 1.3 实验仪器 (1) 实验室配备：水准仪1台，三脚架1个，水准尺1把，尺垫1个，记录板1块。 (2) 自备：计算器1个，铅笔1支，橡皮1块，小刀1把。 1.4 实验内容 熟悉水准仪各部件的名称和作用，练习从安置水准仪、粗略整平、瞄准水准尺、精平与读数整个操作流程，学习消除视差的方法，掌握闭合差的计算与调整步骤，每小组完成1次闭合水准路线或附合水准路线的测量，要求转点不少于4个，精度符合要求。 1.5 实验步骤