水准仪的使用实验一（精选5篇）
水准仪的认识与使用
一、目的与要求
1．了解DS3微倾式水准仪的基本构造，认清其主要部件的名称、性能和作用； 2．练习水准仪的正确安臵、瞄准和读数。
二、计划和设备
1．实验时数安排2学时，实验小组由5人组成：1人操作、1人记簿、2人扶尺；组内人员轮流操作；
2．实验设备为DS3 水准仪1台，水准尺2把，尺垫2个，记录板1个，铅笔1支（2H或3H）。
三、实验方法和步骤
1．水准仪的认识
图1.1所示为型微倾式水准仪的外形和各部件名称。
图1.1 DS3微倾式水准仪
2．水准仪的安臵与使用（1）安臵仪器
仪器所安臵的地点称为测站。首先，松开三角架腿的伸缩螺旋，将架头提升到合适的高度，然后拧紧伸缩螺旋，再张开三脚架，目估使架头大致放平并踩实架腿；打开仪器箱取出仪器（取出前注意仪器在箱中的安放位臵），一手握住仪器，一手将三脚架架头上的连接螺旋旋入仪器基座内（松紧适度），关上仪器箱。（2）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，使圆水准器泡向中间移动，再拧另一只脚螺旋，使气泡移至圆水准器居中位臵。若一次不能居中，可反复进行。（练习并体会脚螺旋转动方向与圆水准器泡移动方向的关系。）
图1.2 圆水准气泡居中
（3）瞄准水准尺
旋转目镜调焦螺旋，使十字丝清晰；松开水平制动螺旋，在水平方向轻轻转动仪器，通过望远镜上的照门和准星初步瞄准水准尺，旋紧水平制动螺旋，旋转物镜调焦螺旋使水准尺成像清晰；转动水平微动螺旋，使水准尺影象的一侧靠近十字丝纵丝（检查水准尺是否竖直）；眼睛略做上下移动，检查十字丝与水准尺分划影象间是否有相对移动（视差）；如果存在视差，则重新进行目镜调焦与物镜调焦，以消除视差。（4）精平
确定水准管的水平位臵，使水准仪的视线水平，是水准测量中关键性的一步。转动微倾螺旋，使水准管气泡居中，从目镜旁的符合水准管气泡观测窗中，可以看到符合气泡两个半边的影象，如图1.3所示，当两端的影象符合时，水准管气泡居中。注意微倾螺旋转动的方向与水准管气泡影象移动方向的一致性。
图1.3 水准管气泡居中
（5）读数
从望远镜中观察十字丝横丝在水准尺上的分划位臵，读取四位数字，即直读出米、分米、厘米的数值，估读出毫米的数值。读取四位数，即直读米、分米、厘米、估读毫米。读数后应立即观察水准管是否居中，不居中应重新调整，使气泡居中后再读数。
（6）观察练习：在仪器两侧各立一根水准尺，分别进行观测（瞄准、精平、读数）、记录并计算高差。
四、注意事项
1．仪器安放到三角架上，必须旋紧连接螺旋，检查是否连接牢固； 2．水准仪在每次读数前，必须精平（使水准管气泡严格居中）； 3．瞄准目标必须消除视差；
4．每个测站前、后视距离尽量相等；
1 较普通水准仪电子水准仪有诸多特点
电子水准仪的发展基于普通光学水准仪。[4]它在普通光学水准仪的基础上增加了激光测量设备、数据处理设施、电子存储设备, 同时配备了与仪器相匹配的条码尺, 标尺的条码作为参照信号存在仪器内。在测量过程中, 仪器的线译码器能够捕获仪器视线范围内的标尺影像作为测量信息, 仪器将获得的信息通过与参考信息的比较便可求得视线高度和仪器到尺子的水平距离。电子水准仪的特点主要表现在:
1.1 观测方便。
DNA03数字水准仪在观测时只需按一个触发键便可用电子测量的方法自动完成标尺高度的测量, 且整个过程中概略调平仪器气泡即可。
1.2 测量精度高。
该仪器的补偿器精度比较高, 可以自动完成对视准轴方向的水平纠正。观测的限差要求直接输入仪器中, 测量时如果超限仪器直接提示重测, 免去了人为读数时刻意修改数据的缺陷。
1.3 观测速度快。首先数字水准仪读数计数都由仪器本身完成, 其速度要比人工读数快一半以上。
1.4 实用性高。
如果手条件限制等因素无法使用电子测量时, 可以将水准尺转到米制标尺的一面, 按照传统光学测量的方法完成读数和计数。
2 精密电子水准仪外业测量的步骤
2.1 精密电子水准仪进行精密水准测量的要求[2]
该仪器进行线路精密水准测量的要求及测量规则与光学仪器水准测量国家标准相同。测量应遵守下列规定:
(1) 保持前后视距尽量相等。前后视距差应符合相应规范的要求。
(2) 各点高程测量传递完成后须在闭合点上进行检核。
(3) 仪器到标尺的距离有限制, 尽量小于30米。
2.2 电子水准仪外业操作步骤
在外业测量之前, 首先要做的是对仪器进行全方位的检核, 使其符合测量要求, 同时也要对仪器配套的条码尺进行检验校正, 都符合要求后方可进行其他操作, 具体作业步骤如下:
(1) 在大比例尺地形图上了解点位布设形式, 了解测量线路。然后带上点之记等资料进行实地踏勘, 以便确定点位及点是否保存完好。之后根据地势情况规划出合理的测量线路。
(2) 设置作业。在测量工作中可以选择选择作业或者创建新作业, 仪器自动默认创建的作业为"DEFAULT"。
(3) 设置线路。在作业选择完成以后, 可以在测量开始之前修改或创建一个不同名称的线路。
(4) 设置限差。根据工程要求以及施工测量规范给仪器设置限差, 根据测量需要可以选择是否激活限差。
(5) 精确调平仪器, 选择观测程序, 同时清晰瞄准相应水准尺。
(6) 按下测量键进行测量。
3 精密电子水准仪内业数据处理 (以徕卡DNA03为例)
3.1 数据平差计算
精密水准测量观测数据平差计算时首先要进行改正计算, 分别是正常水准面不平行改正、各个环线闭合差计算、和水准尺一米真长误差的改正。[3]改正完成之后是概略高程的计算, 可以通过已知点的高程分别计算出各点的概略高程数据。最后是控制网的平差计算, 整个控制网可采用简洁平差进行计算, 通过观测条件列出条件方程并计算法方程从而的到平差后的高程数据。[4]
3.2 精度评定
水准测量各种误差的共同影响可以通过往返测高差不符值集中反映。所以水准测量的精度评定可以用水准测量往返测高差不符值来完成。在整个测段的测量工作完成后, 每公里高差偶然中误差和往返测高差平均值的每公里偶然中误差的计算可以由每个测段的往返测高差不符值Δ的值通过公式得到。
4 结论
随着科技的发展, 电子水准仪的使用越来越普遍, 电子水准仪的优势也得以凸显, 与普通光学水准仪相比, 电子水准具有观测容易、数据记录准确、观测精度高、人为因素小等鲜明的优势。
摘要：本文以精密水准测量为载体, 阐述了精密电子水准仪的外业操作步骤及内业数据处理的原理及方法, 探讨了精密电子水准仪的优越性。
关键词：精密电子水准仪,使用,观测步骤,数据处理,精度评定
参考文献
[1]张正禄.工程测量学[M].武汉:武汉大学出版社, 2011.
[2]张贵前.DNA数字水准仪在电力工程中的应用[J].建筑工程技术与设计, 2014.
[3]孔祥元, 郭际明.控制测量学[M].武汉:武汉大学出版社, 2006.
由并非第一流的德国剧院来访演出后，《汤豪舍》之后也有了中央歌剧院自己制作的版本。2016年4月上旬，国家大剧院新版《汤豪舍》的首演，应该已经是在北京完整上演的第三个版本，也是完成度最高、最杰出的一个版本。歌唱家阵容强大、导演颇具匠心和巧思，管弦乐队和合唱团表现突出，吕嘉大师再次创造了奇迹。
虽然并不是中国首演或者中国首个制作，但这版《汤豪舍》却堪称是对持续汹涌十多年的瓦格纳浪潮的一次高水准的确认。第二幕和第三幕中大量合唱段落的超水平呈现，或许让我顿悟了当年德国的瓦格纳家族对中国人的最美好期望。国家大剧院合唱团已经不逊色于世界上任何歌剧院的合唱团体，他们在《玫瑰骑士》等大部头制作中的精彩表演还历历在目。《汤豪舍》是非常考验合唱团的瓦格纳巨著，国家大剧院年轻的合唱团无论是音准、音色，还是吐词乃至艺术风格，最近五年来的进步是有目共睹的，我们不能忘记合唱指挥大师瓦伦汀·瓦西列夫带来的巨大贡献。
国家大剧院管弦乐团在吕嘉的带领下，以昂扬的激情完成了三个多小时的演出，与几年前出演歌剧还略微稚嫩、有时出现台上台下脱节、各声部协调性不够的情况相比，现在每年庞大的演出任务，特别是歌剧演出任务，已经将这个年轻的管弦乐团磨砺成身经百战的团体。《汤豪舍》中几首著名的序曲都算得上是乐团和吕嘉指挥的“样板”，赢得了满堂的掌声。
歌唱家方面，国际组的阵容即便放在欧美一流歌剧院也是能叫好的阵容。饰演汤豪舍的恩德里克·沃特里希在拜罗伊特成名，尽管受雾霾影响，第一幕后半段状态有些低迷，但第三幕的表演真挚动人，嗓音也恢复到较好状态，何况瓦格纳男高音本来就举世罕有。饰演伊丽莎白的荷兰女高音芭芭拉·哈维曼则状态出色，她的音色纯美，扮相也属于上乘。而时常由同一女高音分别扮演的维纳斯一角，此次则由朱赛皮娜·皮翁蒂担纲，她和扮演沃尔夫拉姆的马库斯·维尔巴声音条件都很好，我们还记得朱赛皮娜·皮翁蒂曾在国家大剧院《卡门》中的精彩亮相，她仿佛又把当时的媚惑带到了维纳斯的身上。
尽管最近几十年，人们对于瓦格纳歌剧的歌唱家不再苛求，“能坚持到最后”就已经算是成功且能赢得喝彩，但视觉艺术的迅猛发展使得人们对导演越来越挑剔。正如照相术的发明让纯粹写实的画风彻底弥散，电视、电影甚至IMAX-3D的巨大进步也让所谓传统的、纯写实派的舞台制作显得那么幼稚和虚假。抽象、表现主义、具有象征意义的当代艺术和视觉艺术在舞台上逐渐兴起，歌剧艺术的魅力也得以重新焕发出活力，赢得新的天地。皮耶·阿里显然不是那一类哗众取宠的导演，更不是墨守成规的导演。他充分挖掘国家大剧院超级舞台的潜力，旋转的大树形状的机构，配合灯光和多媒体既易于换景，又具有十足的视觉冲击力。圣洁与堕落、纯净与诱惑的对比，恰如阴阳的转换，具有了中国传统文化中“道”的韵味。多媒体设计安德烈·莫尔丹第也是功不可没，他和他的团队用抽象的符号语言暗示了剧情的转换，而投影中关键时刻出现的人物投影，如维纳斯堡的放荡众生像和朝圣队伍归来的画面，又产生虚实结合的效果。
继《漂泊的荷兰人》和《罗恩格林》之后，《汤豪舍》是国家大剧院自己制作的第三部瓦格纳大戏了。不同于非常设性的艺术节，国家大剧院是“国家队”，同时也是拥有剧场、常驻乐团、常驻合唱团、歌剧制作能力的全能型艺术机构。从无到有，短短几年发展历程，其中创业的艰难，丝毫不逊色于当年中国高铁的开建。当时若引进德国ICE、法国TGV或者日本新干线现成的技术，简单的“拿来主义”是省事了，貌似也和国际接轨了，但核心技术、配套装备制造通通不是自己的。而今，中国高铁已经成为国人扬眉吐气的标志，一批先进的核心技术已经超过发达国家水平，当年高铁初创期对高铁冷嘲热讽的批评家们则早被扫进了历史的垃圾堆。相信国家大剧院也会有同样的战略定力，咬定青山不放松，一步一个脚印做好自己的歌剧。
下面将以徕卡第二代数字水准仪DNA03和拓普康数字水准仪（DL-101C、DL-102C）为例，简述数字水准仪的使用。1.徕卡数字水准仪DNA03 1）DNA03的外形和主要部件
数字水准仪DNA03的外形如图2-31所示。
图2-31 数字水准仪DNA03的外形
2）DNA03的主要部件
数字水准仪DNA03的主要部件及名称如图2-32所示。
图2-32 数字水准仪DNA03的主要部件及名称
3）DNA03的常用键盘（1）固定键 INT：碎部测量 MODE：设置测量模式 USER：用户自定义键 PROG：应用程序 DATA：数据管理
ESC：从测量程序中退出或在编辑状态下逐步恢复原始参数。退出或停止测量功能
SHIFT：开关第二功能键和转换输入数字或字母 CE：删除字符或信息，取消或停止测量
：确认键，继续下一栏（2）组合按键
SET OUT（SHIFT + INT）：启动放样
INV（SHIFT + MODE）：测量翻转标尺（标尺0刻度在上），只要翻转功能被激活，仪器就显示“T”符号，再按INV键恢复测量正常标尺状态。
FNC（SHIFT + USER）：完成测量的一切功能
MENU（SHIFT + PROG）：调出菜单，包括仪器设置、系统信息、轴系检测。《Back（SHIFT +（3）输入键
0，1，„，9：输入数字，字母和特殊字符 ．：输入小数点和特殊符号 ±：输入正、负符号或特殊字符 4）水准测量
徕卡数字水准仪DNA03能进行各种等级水准测量，具体操作方法与过程如下。
（1）整置测站
数字水准仪与光学水准仪（自动安平水准仪）的设置测站过程类似，包括安置仪器、粗略整平和瞄准水准尺（条码尺）。）：返回到上一次视线
（2）开机
按开机键，进行开机。（3）仪器设置
【快速设置】：按组合键SHIFT + PROG（MENU），进入仪器的主菜单中，然后选择【快速设置】选项，按确认键之后，进入【快速设置】菜单。快速设置包含以下四项内容：Contrast是对比度，一般为系统默认即可。EarthCurv是指地球曲率改正，如果作业线路较长时，建议将此项打开，即选择“Yes”，否则一般选”NO”。USER‐Key是当前指定的用户自定义键，就是侧面红色快捷键，一般默认“测量”。Decimals是指测量数据的小数位数，其中包括0.001m、0.0001m和0.00001m，根据不同的等级水准选择不同的小数位数。
【测量模式】：按MODE键进入【测量模式】菜单。测量模式有三种，分别是： Single、Mean、Median。其中Single 是指单一测量模式，即n=1次；Mean是指取所有观测值的平均值模式，例 n = 2次（可选次数为2至99次）。仪器计算所有观测值的平均值。一般大多测量都选择该模式；Median是指取所有观测值的中间值模式，当测量次数为奇数时，取中间的观测值，当测量次数为偶数时，取两个中间观测值的平均值为观测值。
【线路测量】：按PROG键，进入【应用程序】菜单，然后按移动方位键选择【线路测量】，之后按确认键进入线路测量菜单，如图2-33所示。依次对线路测量进行作业-线路-设置-开始，便可进行数字水准测量。
设置作业：如果用当前作业，此项可不进行设置；如果不想用当前作业则在“作业”选项上按确认键后，进入【选择作业】菜单，通过选择“增加”选项来建立【新作业】。
设置线路：设置线路中包含以下几项内容, 其中Name是命名线路名，所命名 图2-33 线路测量菜单
不能与已有的线路名相同；Meth是观测方法：其中包括BF（后‐前）、aBF（奇数站：后‐前，偶数站：前‐后）、BFFB（后‐前‐前‐后）、aBFFB（奇数站：后‐前‐前‐后，偶数站：前‐后‐后‐前）、BBFF（后‐后‐前‐前）；PtID和H0是指开始时后视高程点点名和高程值；Stf1、Stf2是指标尺1和标尺2。
根据不同等级的水准测量，选择正确的观测方法，并且输入后视已知点名称、高程值后将光标移到确认处按确然键，这样线路设置完毕。
设置限差：【设置限差】菜单中，左侧是各种限差名称，右侧是“On” 或者“Off” 选项。根据规范要求，可以设置其限差值，移动方位键到“值”的位置，然后按确认键，进入【输入限差】菜单，通过数字键、方位键和确认键，输入相应的限差值。TDistBal是指测站前后视距差累计；MaxDist是指仪器到标尺的最大视距；StafHigh是指中丝读数到标尺的最大高度；StafLow是指中丝读数到标尺的最小高度；StatDif是指允许最大测站高差之差；B‐B/F‐F是指同一观测尺两次读数最大差。
（4）开始水准测量
先输入起始点点号和起始点高程，然后瞄准后视数字水准尺后，进行目镜和物镜调焦，使十字丝和水准尺成像清晰，否则会存在调焦误差，并且仪器不予读数。测量时尽量要让竖丝在水准尺的中间，并且上下丝没有遮挡，然后按水准仪右侧红色的测量快捷键进行测量。仪器两次读数后（测量模式为两次），此站后视测量就完成了。同时观测尺指示光标指向了“F”，提示下一步要进行前视测量。仪器瞄准前视水准尺后按测量快捷键进行前视测量。根据仪器提示的观测顺序，进行每一站的水准测量，直到水准测量结束。
在测量过程中需要注意的是，只要超过了设置的限差，仪器就会提示超限。超限情况可能会随时发生，但不要惊慌，一般仪器会有两个选项：“忽略”和“重测”。如果选择“忽略”则继续测量，如果选择“重测”，则指示光标会自动退到你该重测的位置，进行重测。一般超限后，建议重新测量。因为只有保证每一站测量质量，才能最终确保整条线路的质量。
2．拓普康数字水准仪(DL-101C、DL-102C)1）拓普康数字水准仪(DL-101C)的外形如下图2-34所示。
图2-34 拓普康数字水准仪 2）仪器的设置
拓普康数字水准仪相对来说，操作比较简单，在开机之后，进行水准测量之前要进行一些功能的设置，其设置共16项，按[SET]键分别设置即可。
（1）Check Battery：检查电压
此功能用来查看数字水准仪中的电池容量，正常工作容量为7～8伏。（2）Set Measure：设置测量方式
测量方式有三种形式：一是Single（单次测量）,是指只测一次中丝读数。进行三、四等水准测量和图根水准测量时选择此项设置；二是Cont（连续水准测量），是指连续不断地进行中丝读数。进行工程测量有时选择此项设置；三是N Time（N次水准测量），是指多次进行中丝读数，然后取多次读书平均值。N的取值范围为2～9。进行一、二水准测量时选择此项设置，实测时N一般设置为2，最大设置为3。
（3）Set Fix：设置最小读数
最小读数设置有以下两种类型：一是Precise（精确型），此项设置DL-101C最小读数为0.01mm；DL-102C最小读数为0.1mm。进行国家一、二水准测量或精密水准测量时选择此项设置。二是Standard（标准型），此项设置DL-101C最小读数为0.1 mm；DL-102C最小读数为1mm。进三、四水准测量和图根水准时选择此项设置。
（4）Set Item：设置格式
设置格式有以下两种形式： Extended（扩展格式）和Standard（标准格式）（5）N Display：设置数据显示时间
显示时间是指测量数据在屏幕上显示停留时间的多少，N的取值范围为1～9
秒，实测时一般取3～5秒。
（6）Display Uint：设置距离单位 距离单位有两种： m(米)和ft(英尺)。（7）Out Module：设置数据记录方式
数据记录方式有以下三种方式：一是Ram(内存)；二是Rs-232(外存)；三是Off(不存)（8）Point Number：设置点号
设置点号就是给立尺点自动按自然数顺序编排点号，设置点号有以下两种方法： Increment（递增）和Decrement（递减）
（9）File Out：数据输出
要把数字水准仪内存中的数据传到计算机中进行此项设置。此项设置完后，仪器屏幕上出现[Rec Our Esc]，若要进行数据传输则按[Rec]键；若不数据传输则按退出键[Esc]。
（10）Set Comm：设置通讯参数
数据通讯时需要设置通讯参数，通讯参数有以下三种：一是Baud（波特率），波特率选项有：9600，19200，4800；二是Parity（奇偶性）。奇偶性选项有： Odd（奇检验）、Even（偶检验）、None（无检验）。一般设置为 None（无检验）；三是Term（回车换行）。回车换行选项有:On和Off。一般设置为On（11）Auto Cut Off：自动关机（12）Set Bright：设置屏幕亮度（13）Set Light：设置屏幕背景光
此项设置有：On和Off。设置On时背景灯打开（光线暗时设置此项）；设置Off时背景灯关（光线正常时设置此项）。
（14）Check Time：设置日期与时间（15）Inverse Mode：设置标尺翻转模式
此项设置有两种方式：Use（使用），此项设置是在测量标尺翻转时进行，测量时将条码水准尺倒立零点在上；Not Use（不使用），通常水准测量时使用。
（16）Swing Correct：设置漂移改正 3）水准测量
拓扑康电子水准仪能进行各种等级水准测量，具体操作方法与过程如下。（1）整置测站
（2）开机、调用程序：开机。按MENU（菜单）键，再按翻页键，屏幕显示Leveling(水准测量)，按回车键，屏幕显示Start Leveling(开始水准测量)，按回车键，屏幕显示Job No J01，J01为当前作业文件名。如果用该文件名，按回车键即可；如果不用该文件名，则要输入自己选择的文件名。
（3）选择观测顺序：文件名输入完后，按回车键，显示（按滚动键先后显示）三个观测顺序，即Leveling B1 F1 F2 B2、Leveling B1 B2 F1 F2和Leveling BF。进行国家一、二水准测量或精密水准测量时选择Leveling B1 F1 F2 B2；进行三、四等水准测量时选择Leveling B1 B2 F1 F2；进行图根水准测量时选择Leveling BF。
（4）输入测站限差
水准测量等级不同其限差的大小也不同，在选择观测顺序后，按回车键确定，显示Evlimit，在Evlimit后输入相应的测站限差。回车后显示[[BM NO？B01]。
（5）输入起始点点号
当前起始点点号在 BM NO？B01中为B01，若输入其他点号直接改写即可。然后回车，显示GH？。
（6）输入起始点的高程
在GH？后输入起始点的高程，然后回车。显示infor 1,回车；显示infor 2 回车；显示infor 3，再回车。显示Back1 Pn B01。
（7）开始水准测量：根据所选观测顺序，仪器会提示具体操作，然后按DIST键测视距离，按MEAS键进行中丝读数即可。待第一个测站观测完毕后。根据提示用同样的方法进行第二个测站、第三个测站„„直到最后一站的观测。最后应作结束测量。
（8）结束测量：一条水准路线观测完后必须作结束测量，否则程序不允许进行下一条水准路线测量，作结束测量的操作过程有三种，根据不同的情况，选择不同的选项即可。一是按MENU键，显示Cont Leveling，再按翻页键，显示Close Leveling,该功能表示要进行结束测量，按回车键确定；二是结束点为过渡点，当显示End of CP时,则按回车键，即在过渡点上结束测量；三是结束点 20
一、关于水准测量原理
二、关于每一测站前后视距相等
1、方法：
(1)可采用步测法，保证前后视距大致相等（注意步测法不能精确获取前后视距）
(2)使用上下丝读数，获取前后视距法。
视距=（上丝读数-下丝读数）*100 m
注意此种方法获得的视距精度较低。
三、关于读数1、2、读数前，精确调焦，消除视差
读数一定要注意：或者以米为单位，或者以毫米为单位
四、测站检核（省略了）
可以采用双面尺法，或者两次仪器高法。
五、计算检核
后视读数之和-前视读数之和=高差之和
六、闭合差计算
注意限差的计算，本次实验使用测站数来计算限差。
七、内业计算
高差闭合差调整
计算改正后的高差
【水准仪的使用实验一】推荐阅读：
水准测量实习指导书11-02
