任务八 其他水准仪简介
一、自动安平水准仪
自动安平水准仪与微倾式水准仪的区别在于：自动安平水准仪没有水准管和微倾螺旋，而是在望远镜的光学系统中装置了补偿器。
由于无需精平，这样不仅可以缩短水准测量的观测时间，而且对于施工场地地面的微小震动、松软土地的仪器下沉以及大风吹刮等原因，引起的视线微小倾斜，能迅速自动安平仪器，从而提高了水准测量的观测精度。因此，自动安平水准仪在各种精度等级的水准测量中应用越来越普及，并将逐步取代微倾式水准仪。图2-32是自动安平水准仪的外形（不含测微器）。现以这种仪器为例介绍其构造原理和使用方法。
图2-32 自动安平水准仪及其原理
1.自动安平水准仪的原理
如图2-32所示，当视线水平时，水准尺上的a点水平光线恰好与十字丝交点所在位置重合，读数正确，当视线倾斜一个微小倾角α，在望远镜的光路上安置一补偿器，使通过物镜光心的水平光线经过补偿器后偏转一个β角，仍能通过十字丝交点，这样十字丝交点上读出的标尺读数，即为视线水平时应该读出的标尺读数。
自动安平的原理实质：在仪器视准轴粗平时，补偿装置在自身重力的作用下自动为水准仪提供一条实际的水平观测线，及时获得视线水平时标尺读数。
2.自动安平水准仪的使用
自动安平水准仪的基本操作与微倾式水准仪大致相同。首先利用脚螺旋使圆水准器气泡居中，然后将望远镜瞄准水准尺，即可直接用十字丝横丝进行读数。为了检查补偿器是否起作用，在目镜下方安装有补偿器控制按钮，观测时，按动按钮，待补偿器稳定后，看尺上读数是否有变化，如尺上读数无变化，则说明补偿器处于正常的工作状态；如果仪器没有按钮装置，可稍微转动一下脚螺旋，如尺上读数没有变化，说明补偿器起作用，否则要进行修理。另外，补偿器中的金属吊丝相当脆弱，使用时要防止剧烈震动，以免损坏。
二、精密水准仪
1.精密水准仪
与一般水准仪相比，精密水准仪的特点是能够精密地整平视线和精确地读取读数。每公里往返平均高差中误差1mm。为此，在结构上应满足：
（1）水准器具有较高的灵敏度。如DSZ2水准仪的管水准器τ值为10″/2mm。
（2）望远镜具有良好的光学性能。如DSZ2水准仪望远镜的放大倍数为38倍，望远镜的有效孔径47mm，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（1cm或0.5cm）的1/100单位（0.1mm或0.05mm），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。
图2-33 精密水准仪
图2-34 激光水准仪
2.精密水准尺
精密水准仪必须配有精密水准尺。这种尺一般是在木质尺身的槽内，安有一根铟瓦合金带。带上标有刻划，数字注在木尺上。精密水准尺须与精密水准仪配套使用。
精密水准尺上的分划注记形式一般有两种：
一种是尺身上刻有左右两排分划，右边为基本分划，左边为辅助分划。基本分划的注记从零开始，辅助分划的注记从某一常数K开始，K称为基辅差。
另一种是尺身上两排均为基本划分，其最小分划为10mm，但彼此错开5mm。尺身一侧注记米数，另一种侧注记分米数。尺身标有大、小三角形，小三角形表示半分米处，大三角形表示分米的起始线。这种水准尺上的注记数字比实际长度增大了一倍，即5cm注记为1dm。因此使用这种水准尺进行测量时，要将观测高差除以2才是实际高差。
3.精密水准仪的操作方法
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。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，这时就要转动测微轮使视线上、下平行移动，十字丝的楔形丝正好夹住某一个整分划线，被夹住的分划线读数为m、dm、cm。此时视线上下平移的距离则由测微器读数窗中读出mm。读数时，将整分划值和测微器中的读数合起来。图2-35读数为148.655cm。实际读数为全部读数的一半。
图2-35 精密水准尺
三、电子水准仪
电子水准仪又称数字水准仪，它是在自动安平水准仪的基础上发展起来的，于1990年首先由威特厂研制成功，标志着大地测量仪器已经完成了从精密光机仪器向光机电测一体化的高技术产品的过渡，具有测量速度快、精度高、读数客观、能减轻作业劳动强度、测量数据便于输入计算机和容易实现水准测量内外业一体化的优点，常用电子水准仪如图2-36所示。
1.电子水准仪的观测精度
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力为0.1mm，每千米往返测得高差中数的偶然中误差为2.0mm；NA3003型电子水准仪的分辨力为0.01mm，每千米往返测得高差中数的偶然中误差为0.4mm。
图2-36 数字水准仪及条形编码尺
2.电子水准仪测量原理简述
目前电子水准仪采用自动电子读数的原理有相位法、相关法和几何法三种。与电子水准仪配套使用的水准尺为条形编码尺，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，在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。
不同厂家标尺编码的条码图案不相同，不能互换使用。
3.电子水准仪的使用
电子水准仪用键盘和安装在侧面的测量键来操作。有两行LCD显示器显示给使用者，并显示测量结果和系统的状态。
观测时，电子水准仪在人工完成安置与粗平、瞄准目标（条形编码水准尺）后，按下测量键后约3～4s即显示出测量结果。其测量结果可贮存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%，仍可进行观测。
电子水准仪的主要优点是：
（1）操作简捷，自动观测和记录，并立即用数字显示测量结果。
（2）整个观测过程在几秒钟内即可完成，从而大大减少观测错误和误差。
（3）仪器还附有数据处理器及与之配套的软件，从而可将观测结果输入计算机进入后处理，实现测量工作自动化和流水线作业，大大提高功效。