【正文】 水準(zhǔn)儀等級分類 水準(zhǔn)儀按每公里往返測高差中數(shù)的中誤差這一精度指標(biāo)為依據(jù)，劃分為四個等級，分別為 S05（每公里往返測高差中數(shù)中誤差≤177。 其中 S05 級水準(zhǔn)儀如 DNA0 NA300NA2+GPM NI002 。 ? 雖然各廠家生產(chǎn)的數(shù)字水準(zhǔn)儀采用的結(jié)構(gòu)不完全相同，但是其基本工作原理相似：即標(biāo)尺上的條碼圖案經(jīng)過光反射，一部分光束直接成像在望遠(yuǎn)鏡分劃板上，供目視觀測，另一部分光束通過分光鏡被轉(zhuǎn)折到線陣 CCD傳感器的像平面上；經(jīng)光電轉(zhuǎn)換、整形后再經(jīng)過模數(shù)轉(zhuǎn)換，輸出的數(shù)字信號被送到微處理器進(jìn)行處理和存儲，并將其與儀器內(nèi)存的標(biāo)準(zhǔn)碼（參考信號）按一定方式進(jìn)行比較，即可獲得高度和水平距離讀數(shù)。 數(shù)字水準(zhǔn)儀的特點(diǎn) ? 與傳統(tǒng)儀器相比數(shù)字水準(zhǔn)儀有以下共同特點(diǎn)： ? 1）讀數(shù)客觀。 ? 2）精度高。多數(shù)儀器都有進(jìn)行多次讀數(shù)取平均的功能，可以削弱外界條件影響。 ? 3）速度快。 ? 4）效率高。給定測量限差值，儀器可自動判斷測量現(xiàn)差，超限時提示重測，能自動計算線路閉合差等。 ? 5）在野外可方便地進(jìn)行 i角檢驗及校正。對于精密測量，視場中心區(qū)（如 1176。視場內(nèi)應(yīng)有的編碼長度與儀器到標(biāo)尺的距離有關(guān)，如 Leica DNA03水準(zhǔn)儀，距離為 10m以內(nèi)，在視場內(nèi)的標(biāo)尺長度不允許有遮擋；距離為 10~50m，在視場內(nèi)的標(biāo)尺長度允許有20%邊緣遮擋。 ? （ 1）大壩垂直位移觀測中，對于各轉(zhuǎn)點(diǎn)為穩(wěn)定的水準(zhǔn)點(diǎn)、硬質(zhì)路面水準(zhǔn)線路，通視情況良好，觀測線路不長時間較短的情況，精密水準(zhǔn)測量亦可采用，往測時奇數(shù)測站后 — 后 — 前 — 前；偶數(shù)測站前 — 前 — 后 —后的觀測順序，以提高觀測速度。 ? （ 2）各測站儀器安置時，始終（往返測均同樣）將水準(zhǔn)儀物鏡朝向某支固定的水準(zhǔn)標(biāo)尺進(jìn)行整平。 三角高程測量 ? 精密水準(zhǔn)法測定測點(diǎn)的高程雖然精度高，但工作量大、速度較慢，且必須要具備通行條件良好的水準(zhǔn)線路，在起伏變化較大的山區(qū)，精密水準(zhǔn)就很難得以實施。三角高程測量的基本思想是根據(jù)由測站向照準(zhǔn)點(diǎn)所觀測的垂直角（或天頂距）和它們之間的水平距離，計算測站點(diǎn)與照準(zhǔn)點(diǎn)之間的高差。在大地測量中，三角點(diǎn)的高程主要是作為各種比例尺測圖的高程控制的一部分，一般都是在一定密度的水準(zhǔn)網(wǎng)控制下，用三角高程測量的方法測定三角點(diǎn)的高程。近幾年在工程測量中 EDM三角高程測量技術(shù)不斷發(fā)展，觀測精度已得到了很大的提高，部分工程已替代了二等水準(zhǔn)的測量。 ? 三角高程測量計算高差嚴(yán)密公式參見教材（ 588）。各測次橫絲照準(zhǔn)目標(biāo)的部位應(yīng)固定不變，且在手簿上注記或繪草圖說明；所用的鋼尺應(yīng)無零點(diǎn)差且保持不變。 ”）、 JJ J J15級。 方向觀測法 ? 方向觀測法的特征是在一個測回中把測站上所有要觀測的方向逐一照準(zhǔn)進(jìn)行觀測，并在水平度盤上讀數(shù)，求出各方向的方向觀測值。 ? 設(shè)在測站上有 1， 2…… P個方向要觀測，并選定邊長適中、通視條件良好、成象清晰穩(wěn)定的方向 1作為觀測的起始方向（又稱零方向）。下半測回用盤右位置，仍然先照準(zhǔn)零方向 1，然后逆時針方向轉(zhuǎn)動照準(zhǔn)部按相反次序照準(zhǔn)方向 P…… 2， 1，并分別在水平度盤上讀數(shù)。此時每半測回觀測構(gòu)成一個閉合圓，所以這種觀測方法又稱之為全圓方向觀測法。 ? 觀測誤差的影響包括： （ 1）照準(zhǔn)誤差；（ 2）讀數(shù)誤差；（ 3）儀器對中誤差；（ 4）目標(biāo)偏心誤差。 精密測角的一般原則 ? 為了最大限度地減弱或消除各種誤差的影響，在精密測角時應(yīng)遵循下列原則： ? 1）觀測應(yīng)在目標(biāo)成象清晰、穩(wěn)定的有利于觀測的時間進(jìn)行，以提高照準(zhǔn)精度和減小旁折光的影響； ? 2）觀測前應(yīng)認(rèn)真調(diào)好焦距，消除視差。同時由盤左、盤右讀數(shù)之差求得兩倍視準(zhǔn)軸誤差（ 2C），以檢核觀測質(zhì)量； ? 5）上、下半測回照準(zhǔn)目標(biāo)的次序應(yīng)相反，并使觀測每一目標(biāo)的操作時間大致相同，即在一測回的觀測過程中，應(yīng)按與時間對稱排列的觀測程序，其目的在于消除或減弱與時間成比例均勻變化的誤差影響，如覘標(biāo)內(nèi)架或三腳架的扭轉(zhuǎn)等； ? 6）為了克服或減弱在操作儀器的過程中帶動儀器基座位移及彈性扭曲導(dǎo)致水平度盤位移的誤差，每半測回開始觀測前，照準(zhǔn)部按規(guī)定的旋轉(zhuǎn)方向先轉(zhuǎn)動約一周； ? 7）用望遠(yuǎn)鏡垂直絲精確照準(zhǔn)目標(biāo)時，應(yīng)將目標(biāo)置于水平絲附近，照準(zhǔn)各方向目標(biāo)時應(yīng)在同樣位置。使用照準(zhǔn)部微動螺旋和測微螺旋時，其最后旋轉(zhuǎn)方向均應(yīng)為旋進(jìn)； ? 8）為減弱垂直軸傾斜誤差的影響，觀測過程中應(yīng)保持照準(zhǔn)部水準(zhǔn)器氣泡居中。應(yīng)在測回間重新整平儀器。 方向觀測法測站平差 ? 一測回方向觀測中誤差 μ ? ? 式中 n為包括零方向在內(nèi)的方向個數(shù)， 隨著測回數(shù) m的不同而變化，可以預(yù)先算好，如 m＝ 9， k＝ ； m＝ 12， k＝ 。 ? 電磁波在測線上的住返傳播時間 t2D，可以直接測定，也可以間接測定。它操作比較方便，但由于脈沖寬度和計數(shù)器時間分辨能力的限制，直接測量時間只能達(dá)到 108s，其相應(yīng)的測距精度約 1~2m。間接測定電磁波傳播時間是采用一種連續(xù)調(diào)制波，它由儀器發(fā)射出去，被反射回來后進(jìn)入儀器接收器，通過發(fā)射信號與返回信號的相位比較，即可測定調(diào)制波往返于測線的遲后相位差中小于 2π的尾數(shù)。這種測距儀器叫做相位式測距儀?，F(xiàn)今用于精密測距的激光測距儀和微波測距儀屬于這種相位式測距儀。調(diào)制波通過測線到達(dá)反射器（圖 169中的 B），經(jīng)反射后被儀器接收器接收。為便于敘述起見，將往程與返程的信號波形圖攤平，如圖 170所示。 棱鏡反射器 出射光與入射光在不同的投影面上都保持平行，那么它們在空間也必然是相互平行的。 ? 電磁波測距觀測結(jié)果的化算 ? 電磁波測距的現(xiàn)場觀測結(jié)果，即距離初步值 D0，必須加上各項改正之后，才能化算為兩標(biāo)石中心投影在參考橢球面（或測區(qū)某指定高程面）上的正確距離。 （ 4）氣象改正 nD? 1）傾斜改正 2）光電測距傾斜改正（平距化算）嚴(yán)密公式 3）測線長度投影到橢球面上的改正 銦瓦基線尺丈量所得的經(jīng)傾斜改正后的測線長度是沿測線平均高程面上的水平長度 D；徠卡全站儀觀測到的平距已化算成測站高程面上的弦長；日本品牌的全站儀觀測到的平距已化算成測站與鏡站平均高程面上的弦長；光電測距所測的斜距可化算成某高程面上的弦長。 （ 5）傾斜改正和投影到橢球面上的改正 sD?圖 174表示沿測線方向的剖面， RA表示沿測線方向的參考橢球面曲率半徑；是大地水準(zhǔn)面超出參考球面上的高度，表示測線平均高程。 電磁波測距誤差來源及其影響 （ 1）比例誤差 1）光速值 c0的誤差 2）調(diào)制頻率 f的誤差 3）大氣折射率 n的誤差 ? 大氣折射率 n的誤差是由于確定測線上平均氣象元素（ P， t， e）的不正確而引起，這里包括測定誤差及氣象元素代表性誤差（即測站與鏡站上測定值之平均，經(jīng)過前述的氣象元素代表性改正后，依舊存在的代表性誤差）。當(dāng) dt＝ 1℃ 時， dnt＝－ 106，由此引起的測距誤差約一百萬分之一。影響最小的是濕度誤差。設(shè)想干濕球溫差（ t－ t′）的測定誤差為 1℃ ，則算得水汽壓誤差 de＝ ，由此引起大氣折射系數(shù)的誤差 dn1＝ 106 ＝ 106，從而產(chǎn)生測距相對誤差 ，顯然，這是一個相當(dāng)可觀的誤差影響。因此，在實際作業(yè)中必須注意以下幾點(diǎn)。讀定氣象元素前，應(yīng)使氣象儀表反映的氣象狀態(tài)與實地大氣的氣象狀態(tài)充分一致。 ? 尤其是氣壓表，由于零點(diǎn)誤差或振動的影響，可能會引起較大（十幾個毫巴甚至更大）的儀表誤差，所以一定要購買質(zhì)量可靠的氣象儀器，并且定期送當(dāng)?shù)貧庀髾z定部門進(jìn)行檢定。 6103 ???DdD? b. 氣象代表性的誤差影響較為復(fù)雜，它受到測線周圍的地形、地物和地表情況以及氣象條件諸因素的影響。必要時，可加設(shè)中間點(diǎn)測定溫度。因此，采取不同氣象條件下的多次觀測，也能進(jìn)一步地削弱氣象代表性的誤差影響。觀測開始（及結(jié)束）時，測定氣象元素，并根據(jù)需要對儀器的氣象改正進(jìn)行設(shè)定。觀測平距時必須采用盤左、盤右分別進(jìn)行，以消除垂直角觀測中的儀器豎盤指標(biāo)差等（參見 垂直角觀測 ）。觀測平距時每次讀數(shù)應(yīng)使儀器橫絲精確照準(zhǔn)棱鏡中心。 ? 當(dāng)一測回中讀數(shù)較差超限時，可重測 2個讀數(shù)，然后去掉一大一小取平均。 ? 當(dāng)測回間較差超限時，可重測 2個測回，然后去掉一大一小取平均，當(dāng)重測后測回差仍超限時，重測該測距邊的所有測回。 ? 3）氣象元素的測定 ? 測距作業(yè)前，應(yīng)預(yù)先打開溫度表和氣壓表。在使用通風(fēng)干濕溫度表時，須經(jīng)過 15~30min后方能開始觀測，觀測時將通風(fēng)器的發(fā)條上緊，等通風(fēng)器轉(zhuǎn)動 2~4分鐘（應(yīng)按其使用說明上所定的通風(fēng)時間，此時通風(fēng)速度不得小于 ）以后，進(jìn)行溫度表的讀數(shù)精確到小數(shù)一位， 并將讀數(shù)進(jìn)行修正（按相應(yīng)有效檢定證書所列的修正值）。在野外使用時如風(fēng)速大于 3m/s應(yīng)在通風(fēng)干濕度表通風(fēng)器的迎風(fēng)面上套上一個風(fēng)擋，以防止大風(fēng)對于通風(fēng)速度的不良影響。讀數(shù)前用手指輕輕扣敲儀器外殼或表面玻璃，以消除傳動機(jī)構(gòu)中的摩擦。讀取氣壓表上的溫度值以進(jìn)行溫度訂正。 變形觀測手簿的記錄和計算要求 ? 1）手簿中的原始數(shù)據(jù)和記事項目，必須在現(xiàn)場用鉛筆或鋼筆記錄，記錄者必須對觀測者的讀數(shù)進(jìn)行復(fù)誦，嚴(yán)禁憑記憶補(bǔ)記。 ? 2）一切數(shù)字、文字記載均應(yīng)正確、清楚、整齊、美觀。對超限的成果須注明原因和重測結(jié)果所在頁數(shù)，對重測記錄，則需加注“重測”字樣。 ? 3）對原始記錄的秒值（毫米數(shù)）不得做任何涂改，原始記錄的度、分（米、分米）確屬讀錯、記錯，可在現(xiàn)場更正，但同一方向（測站）內(nèi)不能有兩個相關(guān)的數(shù)字連續(xù)劃改。每一觀測時間段的首末頁上端各項，均須記載齊全。 ? 6）精密距離測量中，每測回要記全數(shù)一次，厘米和厘米以下的數(shù)字不得更改；邊長讀數(shù)至 ，計算至 ；溫度讀至 ℃ ，氣壓讀至 （毫巴）；儀器高和鏡高，讀至 。有關(guān)的測站、測點(diǎn)名稱應(yīng)進(jìn)行必要的注記。 ? 采用電子記錄時，必須建立各項目記錄模板，每次記錄時打開相應(yīng)項目記錄模板（可選擇“文件”菜單的“新建”命令，單擊“本機(jī)上的模板”，選擇所要的記錄模板）進(jìn)行記錄。 全站儀及其特性 全站儀又稱全站型電子速測儀、電子全站儀，是一種兼有電子測距、電子測角、計算和數(shù)據(jù)自動記錄及傳輸功能的自動化、數(shù)字化的三維坐標(biāo)測量與定位系統(tǒng)。 （ A＋ BD）的形式，如徠卡 TC2022系列為 177。顯然，該精度表達(dá)形式由以下兩部分組成： ? A，代表固定誤差，單位為 mm。固定誤差與測量的距離無關(guān)，即不管實際測量距離多長，全站儀將存在不大于該值的固定誤差。它主要由儀器頻率誤差、大氣折射率誤差引起。它不是我國法定計量單位，而僅僅是人們對這一數(shù)學(xué)現(xiàn)象的習(xí)慣叫法。由于 D是通用值，所以比例誤差中真正重要的是“ ppm”，通常人們看比例部分的精度也就是看它的大小。一俟距離確定，則比例誤差部分就會確定。隨著被測距離的變化，全站儀的這部分誤差將隨之按比例進(jìn)行變化，例如當(dāng) B仍為 1ppm，被測距離等于 2km時，則比例誤差為 2mm。 號，即構(gòu)成全站儀測距精度。當(dāng)被測距離為 1km時，儀器測距精度為 4mm。 ? 特別需要指出的是，全站儀的標(biāo)稱精度指標(biāo)是一種誤差限差的概念，也就是說每臺全站儀測距誤差不得超過生產(chǎn)廠家提供的標(biāo)稱精度指標(biāo)。沒有誤差的全站儀是不存在的，但標(biāo)稱精度一樣的全站儀其實際精度，即存在的實際誤差卻不同，有的相差還很大。 ? 目前的 TC（ A） 2022/1800、 TM30（ TS30）等全站儀使用初期其實測及檢定測距精度與其標(biāo)稱精度相比一般均在 ，許多儀器僅 。 國家計量檢定規(guī)程（ JJG100— 2022）將全站儀及電子經(jīng)緯儀的準(zhǔn)確度劃分為 4個等級，見表 129。 ? 不同廠家的全站儀，其氣象改正公式也不同。為了便于用戶的使用，廠家選定更接近作業(yè)現(xiàn)場的氣象條件作為儀器標(biāo)準(zhǔn)氣象條件。如徠卡全站儀選 T＝ 12℃ ， P＝（ 760mmHg）， H＝ 60％作為標(biāo)準(zhǔn)氣象條件，此時的氣象改正值 ppm＝ 0。實際測量時，現(xiàn)場的氣象條件一般會與標(biāo)準(zhǔn)氣象條件有所不同，因此通常所說的氣象改正就是指對相對標(biāo)準(zhǔn)氣象條件變化的改正。但即使同一高程，隨著氣象條件的變化，其氣壓值一般會變化 20~60mbar。這個變化，有的儀器幾秒，也有的儀器可達(dá)十幾秒甚至幾十秒。 ? 長期以來，人們使用的電子經(jīng)緯儀和全站儀，如徠卡的 T2022S， TC2022等，在上述情況下，水平方向都不會發(fā)生什么變化。補(bǔ)償器是用來補(bǔ)償由于經(jīng)緯儀垂直軸傾斜而引起的讀數(shù)誤差的。但這都是對垂直軸傾斜的補(bǔ)償。 通常稱為“三軸補(bǔ)償”。下面簡要解釋這三種因素的原理。視準(zhǔn)軸方向的分量影響垂直度盤讀數(shù)，水平軸方向的分量 影響水平度盤讀數(shù)，其影響為 ，其中 為目標(biāo)點(diǎn) 的垂直角。但傾斜瞄準(zhǔn)時，該影響就明顯增加（如望遠(yuǎn)鏡傾斜 45176。因此如果補(bǔ)償器設(shè)置成雙軸補(bǔ)償，當(dāng)望遠(yuǎn)鏡轉(zhuǎn)動時，即使照準(zhǔn)部不動，儀器也會自動補(bǔ)償垂直軸傾斜而引起的水平度盤讀數(shù)誤差，水平方向讀數(shù)會不斷地變化。其引起的主要原因是由于安裝或調(diào)整不完善致使