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4. 精密水准仪使用
精密水准仪的操作方法与一般水准仪基本相同，不同之处是用光学测微器测出不足一个分格的数值。
（1）读数
在仪器精平后，转动测微轮使十字丝的楔形丝正好夹住一个整分划线，读整分划线读数；读测微尺读数窗内读数。
（说明：在仪器精平后，十字丝横丝往往不恰好对准水准尺上某一整分划线，这时就要转动测微轮使视线上、下平行移动，使十字丝的楔形丝正好夹住一个整分划线，如图被夹住的分划线读数为1.97m。视线在对准整分划过程中平移的距离显示在目镜右下方的测微尺读数窗内，读数1.50mm。）
（2）计算
全读数=整分划线读数+读测微尺读数窗内读数。实际读数=全读数/2
（说明：水准尺的全读数为1.97+0.0015=1.9715m，而其实际读数是全读数除以2，即0.98575m。注意全读数计算时整分划线读数为m，读测微尺读数窗内读数为mm，应把单位统一为m；N3水准仪：楔形丝夹住的读数为1.48m，测微尺的读数为6.5mm，所以全读数为1.48650m。这时实际读数，无需除以2。）
二、自动安平水准仪
1.原理
自动安平水准仪是一种不用符合水准器和微倾螺旋，只用圆水准器进行粗略整平，然后借助安平补偿器自动地把视准线轴置平，读出视线水平时的读数。
（说明：（1）当望远镜视准轴（CC）倾斜了一个小角α时，由水准尺上的a0点过物镜光心O所形成的水平线，不再通过十字丝中心Z，而在离Z为l的A点处，显然l=f·a，式中，f为物镜的等效焦距；α为视准轴倾斜的小角。
若在距十字丝分划板S处，安装一个补偿器K，使水平光线偏转β角，以通过十字丝中心Z，则l=S·β。 故有f·a = S·β，条件若能得到保证，虽然视准轴有微小倾斜，但十字丝中心Z仍能读出视线水平时的读数a0，从而达到自动补偿的目的。）
（2）还有另一种补偿，借助补偿器K将Z移至A处，这时视准轴所截取尺上的读数仍为a0。这种补偿器是将十字丝分划板悬吊起来，借助重力，在仪器微倾的情况下，十字丝分划板回到原来的位置。
2.自动安平补偿器
自动安平补偿器的种类很多，但一般都是采用吊挂光学零件的方法，借助重力的作用达到视线自动补偿的目的。
（说明：（1）DSZ3自动安平水准仪是在对光透镜与十字丝分划板之间装置一套补偿器。构造：将屋脊棱镜固定在望远镜筒内，在屋脊棱镜的下方，用交叉的金属丝吊挂着两个直角棱镜，该直角棱镜在
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重力作用下，能与望远镜作相对的偏转。为了使吊挂的棱镜尽快地停止摆动，还设置了阻尼器。（2）当仪器处于水平状态，视准轴水平时，尺上读数a0随着水平光线进入望远镜，通过补偿器到达十字丝中心Z。则读得视线水平时的读数a0。（3）当望远镜倾斜了微小角度α时，吊挂的两个直角棱镜在重力作用下，相对于望远镜的倾斜方向作反向偏转，虚线所画直角棱镜，它对于虚线直角棱镜偏转了α角。这时，原水平光线（虚线所示）通过偏转后的直角棱镜（起补偿作用的棱镜）的反射，到达十字丝的中心Z，所以仍能读得视线水平时的读数a0，从而达到了补偿的目的。这就是自动安平水准仪为什么在仪器偏斜了一个小角α时，十字丝中心在水准尺上仍能读得正确读数的道理。）
4.自动安平水准仪的使用
自动安平水准仪的操作方法和一般水准仪的操作方法一样。
（说明：（1）使用：圆水准器的粗平后，警告指示窗是否全部呈绿色，若没有全部呈绿色，不能对水准尺读数，必须再调整圆水准器，直到警告指示窗全部呈绿色后，即视线在补偿器范围内，方可进行测量。（2）注意：自动安平水准仪若长期未使用，则在使用前应检查补偿器是否失灵，可以转动脚螺旋，如果警告指示窗两端能分别出现红色，反转脚螺旋红色能消除，并有红转为绿，说明补偿器摆动灵敏，阻尼器没有卡死，可以进行水准测量。） 三、电子水准仪
1.构造与工作原理 （1）构造
电子水准仪是一种自动化程度很高的智能水准仪器，它由基座、水准器、望远镜及数据处理系统组成。
电子水准仪具有内藏应用软件和良好的操作界面，可以自动完成读数、记录和计算处理等工作，并通过数据通讯将数据传输到计算内进行后续处理，还可以通过远程通讯系统将测量成果直接传输给其它用户。
（说明：若使用普通水准尺，也可当普通水准仪使用。电子水准仪不仅可进行普通水准仪的各种测量，还可以进行水平角测量、高精度距离测量、坐标增量测量、水准网测量的平差计算，在较为平坦的地区可作中等精度全站仪使用。尤其是自动连续测量的功能对大型建筑物的变形（瞬时变化值）观测，更具有优越性。）
（2）电子水准仪的工作原理
把图像信息转换成水准尺读数和水平距离或其它所需要的数据，并自动记录储存在记录器中或在显示器上。
（说明：中央处理器（数据处理系统，对单平面图像信息自动编码程序）；望远镜中的照相机；数据处理系统（按编码转换成数据）；记录储存器或显示器。）
2.条码水准尺
条码水准尺是与电子水准仪配套的专用尺，尺面上刻有宽度不同的水平黑白相间的分划（条码）。
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（说明：条码水准尺由玻璃纤维塑料制成，或用铟钢制成尺面镶嵌在基尺上形成；条码相当于普通水准尺上的分划和注记，全长为2~4.05m。）
3.技术操作步骤
电子水准仪用于测量时，其技术操作方法与自动安平水准仪类似，分为粗平、照准、读数三步。
§2-8 水准测量的误差及注意事项
摘要内容：了解误差来源，理解如何使用水准仪。
讲课重点：仪器误差、观测误差和外界条件的影响分析原理。 讲课难点：如何消除外界条件的影响。 讲授重点内容提要： 一、水准测量误差来源
水准测量误差包括仪器误差、观测误差和外界条件的影响三个方面。 1.仪器误差
（1）仪器校正后的残余误差
问题：例如水准管轴与视准轴不平行，虽经校正但仍然残存少量误差等。
解决方法：这种误差的影响与距离成正比，只要观测时注意使前、后视距离相等，便可消除或减弱此项误差的影响。
（2）水准尺误差
问题：由于水准尺刻划不准确，尺长变化、弯曲等影响，会影响水准测量的精度；尺的零点差等。 解决方法：水准尺须经过检验才能使用；至于尺的零点差，可在一水准测段中使测站为偶数的方法予以消除。
2.观测误差
（1）水准管气泡居中误差
设水准管分划值为τ〞，居中误差一般为±0.15τ〞，采用符合式水准器时，气泡居中精度可提高一倍，故居中误差为：mτ=±(0.15τ〞/2ρ〞)·D ，式中，D为水准仪到水准尺的距离。
（2）读数误差
在水准尺上估读毫米数的误差，与人眼的分辨能力、望远镜的放大倍率以及视线长度有关，通常按下式计算：mv=(60〞/V)·(D/ρ〞)，式中，V为望远镜的放大倍率；60〞为人限的极限分辨能力。
（3）视差影响
当存在视差时，十字丝平面与水准尺影像不重合，若眼睛观察的位置不同，便读出不同的读数，因而也会产生读数误差。
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（4）水准尺倾斜影响
水准尺倾斜将使尺上读数增大。 3.外界条件的影响 （1）仪器下沉
由于仪器下沉，使视线降低，从而引起高差误差。若采用“后、前、前、后”的观测程序，可减弱其影响。
（2）尺垫下沉
如果在转点发生尺垫下沉，将使下一站后视读数增大，这将引起高差误差。采用往返观测的方法，取成果的中数，可以减弱其影响。
（3）地球曲率及大气折光影响
用水平视线代替大地水准面在尺上读数产生的误差为△h，此处用C代替△h，则C=D2/2R，式中：D为仪器到水准尺的距离；R为地球的平均半径为6371km。
实际上，由于大气折光，视线并非是水平的，而是一条曲线，曲线的曲率半径约为地球半径的7倍，其折光量的大小对水准尺读数产生的影响为：r= D2/(2×7R)。
折光影响与地球曲率影响之和为f=C-r。
如果使前后视距离D相等，则计算的f值则相等，地球曲率和大气折光的影响将得于消除或大大减弱。
（4）温度影响
温度的变化不仅引起大气折光的变化，而且当烈日照射水准管时，由于水准管本身和管内液体温度的升高，气泡向着温度高的方向移动，而影响仪器水平，产生气泡居中误差，观测时应注意撑伞遮阳。 二、水准测量时应注意的事项
1.读数前观察符合水准气泡居中后，方可读数，读完数后应检查符合水准气泡是否居中。 2.读尺时不能误读整米数，或误把6读成9。
3.未读下一站的后视，立尺员不能将转点上的尺垫碰撞或拔起。 4.用塔尺作水准测量进，尺节自动下滑未被发现。 5.记录人听错、记错，或把前、后视读数位置搞错。
6.误把十字丝的上、下视距丝当作十字丝横丝在水准尺上读数。
思考题与习题
1.设A为后视点，B为前视点；A点高程是20.016m。当后视读数为1.124m，前视读数为1.428m，问A、B两点高差是多少？B点比A点高还是低？B点的高程是多少？并绘图说明。
2.何谓视准轴？何谓视差？产生视差的原因是什么？怎样消除视差？
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