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第三章水准仪及其使用
§3－1水准测量原理
水准测量是测出地面点高程的方法之一。已知A点高程为HA，欲测定B点的高程。首先测出A、B两点之间的高差。则B点的高程为：HB=HA+hAB
一、水准测量的原理
为测出AB两点之间的高差，可在AB两点上分别竖立两根标尺，在两点之间安置一架能提供水平视线的仪器，使视线水平照准A点标尺读数，设为ａ，再照准B点标尺读数，设为ｂ，则AB两点间的高差为：hAB=ａ-ｂ
因为A点高程已知，通常称a为后视读数，而称b为前视读数。即hAB=后视读数一前视读数。高差hAB本身可正可负。当a大于b时，hAB值为正，这种情况是B点高于A点；当a小于b时hAB值为负，即B点低于A点。为了避免计算中发生正负符号的错误，在书写高差hAB的符号时必须注意h的下标小字。例hAB是表示由已知高程的A点推算至未知高程的B点的高差。二、转点、测站
如果两点之间的距离较远，或高差较大时，仅安置一次仪器便不能测得它们的高差，这时需要加设若干个临时的立尺点，作为传递高程的过渡点，称为转点。欲求A点至B点的高差hAB，选择一条施测路线，用水准仪依次测出AP的高差hAP、、PQ的高差hPQ…等，直到最后测出的高差hWB。每安置一次仪器，称为一个测站，而P、Q、R……W等点即为转点。hAB=hAp+hpQ+…+hBW各测站的高差均为后视读数减去前视读数之值，即hAp=a1-b1hpQ=a2-b2hBW=an-bn
下标1、2……n表示第一站、第二站……第n站的后视读数和前视读数。
hAB=（a1-b1）+（a2-b2）+…+（an-bn）=∑（a-b）
在实际作业中可先算出各测站的高差，然后取它们的总和而得hAB。再用上式，即用后视读数之和∑a减去前视读数之和∑b来计算高差hAB，检核计算是否有错误。三、DS3水准仪及其操作
水准仪是水准测量的主要仪器，按其所能达到的精度分为DS05、DS1、DS3及DS10等几种等级。
“D”和“S”表示中文“大地”和“水准仪”中“大”字和“水”字的汉语拼音的第一个字母，通常在书写时可省略字母“D”，下标“05”、“l”、“3”及“10”等数字表示该类仪器的精度。
S3型和S10型水准仪称为普通水准仪，用于国家三、四等水准及普通水准测量，S05型和S1型水准仪称为精密水准仪，用于国家一、二等精密水准测量。1、S3型水准仪的构造
S3型微倾式水准仪组成，它主要由望远镜、水准器和基座三部分。
仪器的上部有望远镜、水准管、水准管气泡观察窗、圆水准器、目镜及物镜对光螺旋、制动螺旋、微动及微倾螺旋等。仪器竖轴与仪器基座相连；望远镜和水准管连成一个整体，转动微倾螺旋可以调节水准管连同望远镜一起相对于支架作上下微小转动，使水准管气泡居中，从而使望远镜视线精确水平，由于用微倾螺旋使望远镜上、下倾斜有一定限度，可先调整脚螺旋使圆水准器气泡居中，粗略定平仪器。
整个仪器的上部可以绕仪器竖轴在水平方向旋转，水平制动螺旋和微动螺旋用于控制望远镜在水平方向转动，松开制动螺旋，望远镜可在水平方向任意转动，只有当拧紧制动螺旋后，微动螺旋才能使望远镜在水平方向上作微小转动，以精确瞄准目标。1）基座
基座的作用是支承仪器的上部并通过连接螺旋使仪器与三脚架相连。它包括轴套、脚螺旋、三角形底板等，仪器竖轴插入轴套内。
2）望远镜
望远镜是用来精确瞄准远处目标和提供水平视线进行读数的设备。它主要由物镜、目镜、调焦透镜及十字丝分划板等组成。从目镜中看到的经过放大后的十字丝分划板上的像。十字丝分划板是用来准确瞄准目标用的，中间一根长横丝称为中丝，与之垂直的一根丝称为竖丝，在中丝上下对称的两根与中丝平行的短横丝称为上、下丝（又称观距丝）。在水准测量时，用中丝在水准尺上进行前、后视读数，用以计算高差，用上、下丝在水准尺上读数，用以计算水准仪至水准尺的距离（视距）。用望远镜瞄准目标或在水准尺上读数，均以十字丝的交点为准。前面分析望远镜成象时都以物镜主平面和主轴线的交点为主要通过点，一般称该点为物镜光心。物镜光心与十字丝交点的连线构成望远镜的机准轴，可见观测的视线即为视准轴的延长线。
★视差及视差的消除
当望远镜瞄准目标后，眼睛在目镜处上下左右作少量的移动，发现十字丝和目标有着相对的运动，这种现象称为视差。测量作业是不允许存在视差的，因为这说明不能判明是否精确地瞄准了目标。产生视差的原因是目标通过物镜之后的象没有与十字丝分划板重合，如图（a）和（b）所示：人眼位于中间位置时，十字丝交点O与目标的象a点重合，当眼睛略为向上，O点又与b点重合，当眼睛略为向下时，O点便与O点重合了。如果连续使眼睛上下移动，就好象看到O点在目标的象上面运动一样。图（c）是没有视差的情况。产生视差的原因是未按正确的操作程序调焦，或在目镜调焦看十字丝时眼睛有一个焦距，而转向瞄准