建筑工程测量|精密水准仪和电子水准仪

1）精密水准仪

（1）精密水准仪及其构造

精密水准仪与一般水准仪比较，其特点是能够精密地整平视线和精确地读取读数。精密水准仪主要由望远镜、水准器和基座三部分构成，其性能稳定、测量精度高，主要用于一、二等水准测量和精密工程测量，如沉降观测和大型设备安装的测量控制工作等。

如图3.41所示为DS1型精密水准仪的基本构造。

图3.41　精密水准仪构造

1—平板玻璃测微器；2—平板玻璃测微器固定螺旋；3—平板玻璃测微器粗瞄镜；4—平板玻璃；5—平板玻璃转轴螺旋；6—测微器测微螺旋；7—测微器照明窗；8—测微器读数窗；9—水准仪粗瞄镜；10—水准仪物镜；11—物镜调焦螺旋；12—目镜调焦螺旋；13—目镜；14—补偿器复位按钮；15—圆水准器；16—圆水准器校正螺旋；17—水平微动螺旋；18—水平度盘；19—脚螺旋

（2）精密水准仪特点

①水准器具有较高的灵敏度，如DS1水准仪的管水准器分划值为10″/2 mm。

②望远镜具有良好的光学性能，如DS1水准仪望远镜的放大倍数为38倍，望远镜的有效孔径47 mm，视场亮度较高。十字丝的中丝刻成楔形，能较精确地瞄准水准尺的分划。

③具有光学测微器装置，可直接读取水准尺一个分格（1 cm或0.5 cm）的1/100单位（0.1 mm或0.05 mm），提高读数精度。

④视准轴与水准轴之间的联系相对稳定。精密水准仪均采用钢构件，并且密封起来，受温度变化影响小。

（3）精密水准尺

精密水准尺尺面平直并配有足够高精度的圆水准器。在木质尺身的槽内，安有一根膨胀系数极小的因瓦合金带，带上标有刻划，分划值为5 mm。数字注在木尺上，分两边分划，左边是单数分划，右边是双数分划。注记也分左右，左边为米数，右边为分米数，整个注记为0.1～5.9 m。分划注记比实际数值大两倍，所以用这种水准尺进行水准测量时，必须将所测得高程值除以2才能得到实际的高差值。

（4）精密水准仪读数原理及操作

①精密水准仪读数原理。在水准仪精平后，十字丝中丝往往不恰好对准水准尺上某一整分划线，如图3.42所示，这时就要转动测微螺旋使视线上、下平行移动，十字丝的楔形丝正好夹住一个整分划线。测微螺旋转动的幅度即是视线平移量，也就是说，普通水准测量中估读的部分被精确地测定显示在测微器读数窗中。(www.xing528.com)

图3.42　精密水准仪读数原理

图3.43　精密水准仪读数

②精密水准仪操作方法。精密水准仪的操作方法与一般水准仪基本相同，只是读数方法有些差异。图3.43所示的望远镜里水准尺的成像中，被楔形丝夹住的分划线读数为1.97，此时视线上下平移的距离则由测微器读数窗中读出0.01 mm。图3.43所示的测微器读数窗口中读数为152，即0.001 52 m。因此图中所示实际读数应为1.971 52 m，实际高差值应除以2，则为0.985 76 m。

2）电子水准仪

电子水准仪是一种集光学技术、电子技术、编码技术、图像处理技术、传感器技术和计算机技术于一体的高科技仪器，代表了水准测量的发展方向。它具有自动读数、精度高、速度快、使用方便、作业人员劳动强度低等特点，具有光学水准仪无法比拟的优势。

电子水准仪的观测精度高，如瑞士徕卡公司开发的NA2000型电子水准仪的分辨率为0.1 mm，每千米往返测得高差中数的偶然中误差为2.0 mm，NA3003型电子水准仪的分辨率为0.01 mm，每千米往返测得高差中数的偶然中误差为0.4 mm，如图3.44所示。

电子水准仪与光学水准仪的不同之处是采用编码水准标尺和仪器内装有图像识别和处理系统。与电子水准仪配套使用的水准尺为条形编码尺（图3.45），通常由玻璃纤维或铟钢制成。在电子水准仪中装置有行阵传感器，它可识别水准标尺上的条形编码。电子水准仪摄入条形编码后，经处理器转变为相应的数字，再通过信号转换和数据化，在显示屏上直接显示中丝读数和视距。电子水准仪用键盘和安装在侧面的测量键来操作。显示器显示测量结果给使用者，并显示系统的状态。

图3.44　瑞士徕卡NA3003电子水准仪

图3.45　条码水准尺

观测时，电子水准仪在人工安置与粗平、瞄准目标（条形编码水准尺）后，按下测量键，3～4 s即显示出测量结果。其测量结果可存储在电子水准仪内或通过电缆连接存入机内记录器中。

另外，观测中如水准标尺条形编码被局部遮挡小于30%，即只要有一根丝瞄准条码尺，仍可进行观测。