CN111536997A - 一种水准仪自检校正方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种水准仪自检校正方法，属于工程测量技术领域，包括将水准仪靠近第一参照物架设，透过水准仪的望远镜观测第一参照物，将望远镜的十字丝对准的位置标记为第一测点；转动望远镜并观测远离水准仪的第二参照物，并将十字丝对准的位置标记为第二测点；将水准仪靠近第二参照物架设，透过望远镜观测第二参照物，将十字丝对准的位置标记为第三测点；转动望远镜重新对准第一参照物，透过望远镜观测第一参照物，将十字丝对准的位置标记为第四测点；测量第一测点与第四测点之间的竖直距离L_a，测量第二测点与第三测点之间的竖直距离L_b；若L_a＝L_b，则水准仪无测量偏差，无需校正；若L_a≠L_b，则调整十字丝，对水准仪进行校正。

Description

一种水准仪自检校正方法

技术领域

本发明属于工程测量技术领域，更具体地说，是涉及一种水准仪自检校正方法。

背景技术

水准仪是建立水平视线测定地面两点间高差的仪器，其根据水准测量原理测量地面两点之间的高差，水准测量原理是利用水准仪提供的水平视线，读取竖立于两个点上的水准尺上的读数，来测定两点间的高差，再根据已知点高程计算待定点高程，在实际测量工作中，由于进行测量的两点之间的距离较远，因此需要通过水准仪上的望远镜来观测水准尺的读数(望远镜的十字丝对准的水准尺刻度)，实际操作中，水准仪支立于两点之间，首先观测立于其中一点的水准尺的读数，然后需要转动望远镜，对准支立于另一个点的水准尺进行读数，最后进行两个读数的计算，得到两点的高差值，因此，在测量过程中望远镜的转动必须保证始终处于水平状态。

由于工程建设中，水准仪经常需要转移运输，在运输过程中经常因颠簸或磕碰而造成仪器失准，尤其是望远镜的十字丝经常发生偏移，造成观测视线倾斜，从而影响测量精度，因此，在测量之前，通常需要对水准仪的精度进行检测和校正，目前普遍采用的检测校正方式是：先用30米或更长的钢卷尺向水准仪支立位置的前方和后方分别量出一段相等的距离(前视和后视)，然后需要在前视端和后视端分别站立一个人支立水准尺，然后通过第三个操作人员操作水准仪，配合另外两人各自读出水准仪对准的数值a₁、b₁；然后两个水准尺保持不动，将水准仪重新支立在靠近其中一个塔尺的地方，重新对两个水准尺进行读数为a₂、b₂，若a₁-b₁＝a₂-b₂，则无需校正，若a₁-b₁≠a₂-b₂，则需要对水准仪进行校正。

这种方法在自检校正过程中至少需要三人配合工作，而且若两个杆尺之间的距离较短，则无法准确显示水准仪的偏差程度，偏差显示灵敏度差，若两个杆尺之间的距离较远，则操作人员走动路程长，从而造成检测过程繁琐，效率低下的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种水准仪自检校正方法，旨在解决现有的水准仪自检校正方法占用人员多、检测效率低且偏差显示灵敏度差的问题。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：提供一种水准仪自检校正方法，包括以下步骤：

将水准仪靠近第一参照物架设，透过水准仪的望远镜观测第一参照物，将望远镜的十字丝对准的位置标记为第一测点；

转动望远镜，透过望远镜观测远离水准仪的第二参照物，并将十字丝对准的位置标记为第二测点；

将水准仪靠近第二参照物架设，透过望远镜观测第二参照物，将十字丝对准的位置标记为第三测点；

转动望远镜重新对准第一参照物，透过望远镜观测第一参照物，将十字丝对准的位置标记为第四测点；

测量第一测点与第四测点之间的竖直距离L_a，测量第二测点与第三测点之间的竖直距离L_b；若L_a＝L_b，则水准仪无偏差，无需校正；若L_a≠L_b，则计算水准仪的测量偏差值

以第四测点为基准，根据测量偏差值W，获取第五测点，透过望远镜观测第二参照物，调整十字丝对准第五测点，完成校正。

作为本申请另一实施例，以第四测点为基准，根据测量偏差值W，获取第五测点包括：若L_a＞L_b，则以第四测点为基准，向下量取测量偏差值W并标记，获得第五测点；若L_a＜L_b，则以第四测点为基准，向上量取测量偏差值W并标记，获得第五测点。

作为本申请另一实施例，将水准仪靠近第二参照物架设，透过望远镜观测第二参照物，将十字丝对准的位置标记为第三测点包括：以第二测点为基准支立水准尺，将第三测点对应的水准尺的刻度值标记为第一刻度值R₁，第一刻度值R₁＝L_b；

转动望远镜重新对准第一参照物，透过望远镜观测第一参照物，将十字丝对准的位置标记为第四测点包括：以第一测点为基准支立水准尺，将第四测点对应的水准尺的刻度值标记为第二刻度值R₂，第二刻度值R₂＝L_a。

作为本申请另一实施例，水准仪的测量偏差值

作为本申请另一实施例，以第四测点为基准，根据测量偏差值W，获取第五测点包括：若R₁＞R₂，则选取水准尺的第三刻度值R₃＝R₂+W，并将与第三刻度值R₃对应的位置标记为第五测点；若R₁＜R₂，则选取水准尺的第四刻度值R₄＝R₂-W，并将与第四刻度值R₄对应的位置标记为第五测点。

作为本申请另一实施例，将水准仪靠近第二参照物架设，透过望远镜观测第二参照物，将十字丝对准的位置标记为第三测点之后还包括：调整水准仪的支架高度，使第三测点与第二测点重合。

作为本申请另一实施例，水准仪的偏差值

作为本申请另一实施例，以第四测点为基准，根据测量偏差值W，获取第五测点包括：由第四测点朝向第一测点的方向量取测量偏差值W进行标记，获得第五测点，或选取第四测点与第一测点的连线的中点进行标记获得第五测点。

作为本申请另一实施例，第一参照物与第二参照物之间的水平距离大于30米。

作为本申请另一实施例，转动望远镜，透过望远镜观测远离水准仪的第二参照物，并将十字丝对准的位置标记为第二测点中，望远镜的转动角度为90～180°。

本发明提供的一种水准仪自检校正方法的有益效果在于：与现有技术相比，本发明一种水准仪自检校正方法，将水准仪靠近第一参照物架设并依次标记第一测点、第二测点后，再将水准仪靠近第二参照物架设并依次标记第三测点、第四测点，通过对比L_a和L_b的大小即可判断水准仪是否出现偏差，若L_a＝L_b，则说明水准仪测量准确，无需校正，若L_a≠L_b，则说明水准仪出现偏差，且由于两次观测过程的观测距离相同，L_a和L_b的差值为水准仪偏差值的两倍，即得到的偏差结果为相当于两倍于第一参照物和第二参照物之间的距离的偏差值，偏差显示灵敏度高，偏差结果无需繁杂计算，判断过程简单直观，通过测量偏差值W，以第四测点为基准能够方便的获取第五测点，根据第五测点对十字丝进行调整对准即可完成校正，校正过程简单，对操作人员的技能要求低，校正效率高；在此基础上，可以选取相对距离较短的第一参照物与第二参照物作为观测目标，能够降低操作人员的走动距离，且操作过程中只需一人操作水准仪进行观测，一人辅助标记即可，相比于传统的检测方式，偏差判断简单，能够减少人员占用率，提高自检校正效率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的一种水准仪自检校正方法的光路原理示意图一；

图2为本发明实施例提供的一种水准仪自检校正方法的光路原理示意图二；

图3为本发明实施例提供的一种水准仪自检校正方法的光路原理示意图三；

图4为本发明实施例提供的一种水准仪自检校正方法的光路原理示意图四；

图5为本发明实施例提供的一种水准仪自检校正方法的光路原理示意图五；

图6为本发明实施例提供的一种水准仪自检校正方法的光路原理示意图六；

图7为本发明实施例提供的一种水准仪自检校正方法的光路原理示意图七；

图8为本发明实施例提供的一种水准仪自检校正方法的光路原理示意图八；

图9为本发明实施例提供的一种水准仪自检校正方法的光路原理示意图九。

图中：100、水准仪；101、第一测点；102、第二测点；103、第三测点；104、第四测点；105、第五测点；200、第一参照物；300、第二参照物；400、水准尺。

具体实施方式

为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

请一并参阅图1至图3，现对本发明提供的一种水准仪自检校正方法进行说明。所述一种水准仪自检校正方法，包括以下步骤：

将水准仪100靠近第一参照物200架设，透过水准仪100的望远镜观测第一参照物200，将望远镜的十字丝对准的位置标记为第一测点101；

转动望远镜，透过望远镜观测远离水准仪100的第二参照物300，并将十字丝对准的位置标记为第二测点102；

将水准仪100靠近第二参照物300架设，透过望远镜观测第二参照物300，将十字丝对准的位置标记为第三测点103；

转动望远镜重新对准第一参照物200，透过望远镜观测第一参照物200，将十字丝对准的位置标记为第四测点104；

测量第一测点101与第四测点104之间的竖直距离L_a，测量第二测点102与第三测点103之间的竖直距离L_b；若L_a＝L_b，则水准仪100无偏差，无需校正；若L_a≠L_b，则计算水准仪100的测量偏差值

以第四测点104为基准，根据测量偏差值W，获取第五测点105，透过望远镜观测第二参照物300，调整十字丝对准第五测点105，完成校正。

需要说明的是，本发明提供的一种水准仪自检校正方法不仅适用于普通水准仪的自检校正，还适用于激光水准仪、激光扫平仪等同样采用水准测量原理的测量仪器，在实际操作中，普通水准仪的望远镜的十字丝对准的测点等同于激光水准仪、激光扫平仪的激光器发出的激光(或红外线)对准的测点。

本发明提供的一种水准仪自检校正方法的工作原理：架设水准仪100后需要进行正常测量前的调平，参阅图1，在水准仪100靠近第一参照物200或第二参照物300架设(第一参照物200、第二参照物300可以为墙面、树木、钢管等任意向上凸出地面的参照物)时，正常情况下透过水准仪100的望远镜观测的视线应是水平的，且L_a＝L_b；如果水准仪100出现偏差，请参阅图2(视线向上偏移)或参阅图3(视线向下偏移)，则透过望远镜观测的视线偏离理论水平视线(应当说明的是，水准仪100靠近第一参照物200架设并观测第一参照物200时，或者靠近第二参照物300架设并观测第二参照物300时，由于水准仪100离观测点的距离较近，其观测偏差可忽略不计)，出现L_a≠L_b的情况，而且经过两次架设水准仪100(分别靠近第一参照物200和第二参照物300)进行观测后，通过测量对比L_a和L_b，得到两者差值为|L_a-L_b|，参阅图2或图3，该值应当为水准仪100实际偏差值的两倍(两次观测过程相当于一个偏差积累的过程，且两次观测的观测距离近乎相等，因此，两侧观测偏差值相等)，也就是说，在第一参照物200和第二参照物300之间的距离不变的情况下，能够得到两倍于该距离的两个观测点之间的观测偏差值，从而将水准仪100的偏差值进行二倍放大，因此，本方法所需要的第一参照物200和第二参照物300之间距离为通过现有技术的自检方法需要的测量点之间的距离的一半，从而降低操作人员的走动距离。

在进行校正时，以第四测点104为基准，将位于第四测点104的上方或下方一个测量偏差值W的位置进行标记得到第五测点105，应当理解，在第四测点104的上方标记还是下方标记，取决于水准仪100的测量视线是上偏还是下偏，且水准仪100具体是上偏还是下偏能够通过比较L_a和L_b的大小快速判断(L_a大则说明视线上偏，L_b大则说明视线下偏)，然后保持水准仪100靠近第二参照物300位置不变，通过望远镜观测第一参照物200，调整十字丝与第五测点105对齐，从而得到望远镜的水平视线，校正完成。

本发明提供的一种水准仪自检校正方法，与现有技术相比，将水准仪100靠近第一参照物200架设并依次标记第一测点101、第二测点102后，再将水准仪100靠近第二参照物300架设并依次标记第三测点103、第四测点104，通过对比L_a和L_b的大小即可判断水准仪100是否出现偏差，若L_a＝L_b，则说明水准仪100无测量偏差，无需校正，若L_a≠L_b，则说明水准仪100出现偏差，且由于两次观测过程的观测距离相同，L_a和L_b的差值为水准仪100偏差值的两倍，即得到的偏差结果为相当于两倍于第一参照物200和第二参照物300之间的距离的偏差值，偏差显示灵敏度高，偏差结果无需繁杂计算，判断过程简单直观，通过测量偏差值W，以第四测点104为基准能够方便的获取第五测点105，根据第五测点105对十字丝进行调整对准即可完成校正，校正过程简单，对操作人员的技能要求低，校正效率高；在此基础上，可以选取相对距离较短的第一参照物200与第二参照物300作为观测目标，能够降低操作人员的走动距离，且操作过程中只需一人操作水准仪100进行观测，一人辅助标记即可，相比于传统的检测方式，偏差判断简单，能够减少人员占用率，提高自检校正效率。

作为本发明提供的一种水准仪自检校正方法的一种具体实施方式，请参阅图2及图3，以第四测点104为基准，根据测量偏差值W，获取第五测点105包括：参阅图2，若L_a＞L_b，则以第四测点104为基准，向下量取测量偏差值W并标记，获得第五测点105；参阅图3，若L_a＜L_b，则以第四测点104为基准，向上量取测量偏差值W并标记，获得第五测点105。第五测点105获取过程简单，容易操作，对操作人员的技术水平要求低。

作为本发明实施例的一种具体实施方式，请参阅图6及图7，将水准仪100靠近第二参照物300架设，透过望远镜观测第二参照物300，将十字丝对准的位置标记为第三测点103包括：

以第二测点102为基准支立水准尺400，将第三测点103对应的水准尺400的刻度值标记为第一刻度值R₁，第一刻度值R₁＝L_b；

转动望远镜重新对准第一参照物200，透过望远镜观测第一参照物200，将十字丝对准的位置标记为第四测点104包括：

以第一测点101为基准支立水准尺400，将第四测点104对应的水准尺400的刻度值标记为第二刻度值R₂，第二刻度值R₂＝L_a。

应当理解，水准尺400与水准仪100为配套设备，水准尺400的读数为上大下小，底部为零点，以第二测点102或第一测点101为基准支立水准尺400，即使水准尺400的零点与第二测点102或第一测点101对齐；通过水准尺400能够直接得到L_a和L_b的具体数值，无需再次使用测量工具进行测量，偏差结果显示直观明了，能够降低操作难度，提高自检效率。

在本实施例中，参阅图6及图7，水准仪100的测量偏差值

通过水准尺400的读数R₁和R₂，经过公式计算能够快速得出水准仪100在第一参照物200和第二参照物300之间的视线偏差值W，计算方式简单，对操作人员的技术水平要求低，且能够通过得到的视线偏差值W准确校正水准仪100。

作为本发明实施例的一种具体实施方式，请参阅图6及图7，以第四测点104为基准，根据测量偏差值W，获取第五测点105包括：若R₁＞R₂，参阅图，6，则选取水准尺400的第三刻度值R₃＝R₂+W，并将与第三刻度值R₃对应的位置标记为第五测点105；若R₁＜R₂，参阅图7，则选取水准尺400的第四刻度值R₄＝R₂-W，并将与第四刻度值R₄对应的位置标记为第五测点105。

请参阅图6，R₁＞R₂说明L_a＜L_b，即水准仪100的观测视线向下偏移，偏差值

在调整时需要将水准仪100的十字丝向上微调，水准仪100在靠近第二参照物300的原位置固定不动，调整十字丝对准与水准尺400的刻度值R₃＝R₂+W对应的第五测点105，从而完成校正；

同理，请参阅图7，R₁＜R₂说明L_a＞L_b，即水准仪100的观测视线向上偏移，偏差值

在调整时需要将水准仪100的十字丝向下微调，水准仪100在靠近第二参照物300的原位置固定不动，调整十字丝对准与水准尺400的刻度值R₄＝R₂-W对应的第五测点105，从而完成校正。

通过水准尺400能够快速获取第五测点105，校正时需要最准的观测点位置拾取方便，校正过程简单，容易操作，校正效率高。

作为本发明实施例的一种具体实施方式，请参阅图4及图5，将水准仪100靠近第二参照物300架设，透过望远镜观测第二参照物300，将十字丝对准的位置标记为第三测点103之后还包括：调整水准仪100的支架高度，使第三测点103与第二测点102重合。

由于第二测点102与第三测点103重合，因此，L_b＝0，在水准仪100靠近第二参照物300观测第一参照物200时，如果第一测点101与第四测点104重合，即L_a＝L_b＝0，说明水准仪100测量准确，无需校正，若第一测点101与第四测点104未重合，则说明水准仪100出现偏差，若第四测点104位于第一测点101下方，则说明水准仪100的测量视线向下偏移，若第四测点104位于第一测点101上方，则说明水准仪100的测量视线向上偏移，可见，水准仪100的偏差判断直观容易，自检效率高，在检测过程中也无需支立水准尺400，因此能够避免实际操作中因操作人员的动作变形而引起的检测精度下降的问题。

在本实施例中，请参阅图4及图5，水准仪100的偏差值

由于L_b＝0，因此在偏差值计算时无需考虑L_b，只需取L_a的一半变能够得到偏差值，计算简单快捷，对操作人员的水平要求低。

作为本发明实施例的一种具体实施方式，请参阅图4及图5，以第四测点104为基准，根据测量偏差值W，获取第五测点105包括：由第四测点104朝向第一测点101的方向量取测量偏差值W进行标记，获得第五测点105，或选取第四测点104与第一测点101的连线的中点进行标记获得第五测点105。

无论水准仪100的测量视线是向上偏移还是向下偏移，水准仪100的理论水平视线均位于第一测点101和第二测点102的连线的中点位置，因此，只需将该中点位置标记为第五测点105，水准仪100在靠近第二参照物300的原位置固定不动，调整十字丝对准第五测点105即可完成校正，这种方式既能够快速完成自检校正，且只需经过一次简单计算便能够得到第五测点105(即进行校正时十字丝应当对准的位置)，操作简单，校正效率高。

作为本发明实施例的一种具体实施方式，请参阅图1至图7，第一参照物200与第二参照物300之间的水平距离大于30米。距离太近无法显示水准仪100的观测偏差，当然，距离太远会造成操作人员的走动距离过大，而由于在使用本发明方法进行作业的过程中具有对偏差进行二倍放大的功能，因此选取的第一参照物200和第二参照物300之间的距离只需达到现有技术中的检测方法的测量点之间的距离的一半即可，相比与现有技术，能够降低操作人员的走动距离。

作为本发明实施例的一种具体实施方式，请参阅图8及图9，转动望远镜，透过望远镜观测远离水准仪100的第二参照物300，并将十字丝对准的位置标记为第二测点102中，望远镜的转动角度为90～180°。在实际操作中，可以根据第一参照物200和第二参照物300的实际位置，转动望远镜以相应的角度即可，无需寻找特定的参照物进行作业，实施过程灵活方便，能够提高作业效率。

在本实施例中，请参阅图1，第一测点101与第四测点104上下对齐；第二测点102、第三测点103上下对齐。应当理解，水准仪100在实际使用过程中，望远镜能够进行180°自由转动，因此在观测过程中，通过转动望远镜，选取上下对齐的观测点进行作业，能够快速测定第一测点101和第四测点104、第二测点102和第三测点103之间的竖直距离，从而快速确定水准仪100的观测视线的偏差值，提高自检校正效率。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种水准仪自检校正方法，其特征在于，包括以下步骤：

将水准仪靠近第一参照物架设，透过所述水准仪的望远镜观测所述第一参照物，将所述望远镜的十字丝对准的位置标记为第一测点；

转动所述望远镜，透过所述望远镜观测远离所述水准仪的第二参照物，并将所述十字丝对准的位置标记为第二测点；

将所述水准仪靠近所述第二参照物架设，透过所述望远镜观测所述第二参照物，将所述十字丝对准的位置标记为第三测点；

转动所述望远镜重新对准所述第一参照物，透过所述望远镜观测所述第一参照物，将所述十字丝对准的位置标记为第四测点；

测量所述第一测点与所述第四测点之间的竖直距离L_a，测量所述第二测点与所述第三测点之间的竖直距离L_b；若L_a＝L_b，则所述水准仪无偏差，无需校正；若L_a≠L_b，则计算所述水准仪的测量偏差值

以所述第四测点为基准，根据所述测量偏差值W，获取第五测点，透过所述望远镜观测所述第二参照物，调整所述十字丝对准所述第五测点，完成校正。

2.如权利要求1所述的一种水准仪自检校正方法，其特征在于，所述以所述第四测点为基准，根据所述测量偏差值W，获取第五测点包括：

若L_a＞L_b，则以所述第四测点为基准，向下量取所述测量偏差值W并标记，获得所述第五测点；

若L_a＜L_b，则以所述第四测点为基准，向上量取所述测量偏差值W并标记，获得所述第五测点。

3.如权利要求1所述的一种水准仪自检校正方法，其特征在于，所述将所述水准仪靠近所述第二参照物架设，透过所述望远镜观测所述第二参照物，将所述十字丝对准的位置标记为第三测点包括：以所述第二测点为基准支立水准尺，将所述第三测点对应的所述水准尺的刻度值标记为第一刻度值R₁，所述第一刻度值R₁＝L_b；

所述转动所述望远镜重新对准所述第一参照物，透过所述望远镜观测所述第一参照物，将所述十字丝对准的位置标记为第四测点包括：以所述第一测点为基准支立所述水准尺，将所述第四测点对应的所述水准尺的刻度值标记为第二刻度值R₂，所述第二刻度值R₂＝L_a。

4.如权利要求2所述的一种水准仪自检校正方法，其特征在于：所述水准仪的测量偏差值

5.如权利要求3所述的一种水准仪自检校正方法，其特征在于，所述以所述第四测点为基准，根据所述测量偏差值W，获取第五测点包括：

若R₁＞R₂，则选取所述水准尺的第三刻度值R₃＝R₂+W，并将与所述第三刻度值R₃对应的位置标记为第五测点；

若R₁＜R₂，则选取所述水准尺的第四刻度值R₄＝R₂-W，并将与所述第四刻度值R₄对应的位置标记为第五测点。

6.如权利要求1所述的一种水准仪自检校正方法，其特征在于，所述将所述水准仪靠近所述第二参照物架设，透过所述望远镜观测所述第二参照物，将所述十字丝对准的位置标记为第三测点之后还包括：

调整所述水准仪的支架高度，使所述第三测点与所述第二测点重合。

7.如权利要求6所述的一种水准仪自检校正方法，其特征在于：所述水准仪的偏差值

8.如权利要求6所述的一种水准仪自检校正方法，其特征在于，所述以所述第四测点为基准，根据所述测量偏差值W，获取第五测点包括：

由所述第四测点朝向所述第一测点的方向量取所述测量偏差值W进行标记，获得所述第五测点，或选取所述第四测点与所述第一测点的连线的中点进行标记获得所述第五测点。

9.如权利要求1-8任一项所述的一种水准仪自检校正方法，其特征在于：所述第一参照物与所述第二参照物之间的水平距离大于30米。

10.如权利要求1-8任一项所述的一种水准仪自检校正方法，其特征在于，所述转动所述望远镜，透过所述望远镜观测远离所述水准仪的第二参照物，并将所述十字丝对准的位置标记为第二测点包括：所述望远镜的转动角度为90～180°。

Images