精密水准仪的检校与精度分析
文献综述
1概述
水准测量的基本原理是利用水准仪提供的一条水平视线，在两水准标尺上读数，从而求得两点间的高差，为达到高精度水准测量的要求，水准仪的视准轴与水准轴必须保持相互平行的关系。

水准仪由于制造工艺水平的限制及各种外界因素的影响，使仪器的视准轴与水准轴相互平行的关系难于绝对保持，即仪器提供的水平视线不可能绝对水平，而且在仪器使用过程中，其关系还在不断地发生变化。

所以水准仪的视准轴与水准轴一般既不在同一平面内，也不互相平行，而是两条空间直线，它们在垂直面上投影的交角称为i角误差，在水平面上投影的交角称为ϕ角误差，影响水准测量的主要误差来源与i角误差，对于ϕ角误差.
2国内外研究现状
2.1数字水准仪i角检校方法探讨
随着测绘仪器制造技术的飞速发展，数字水准仪的普及率愈来愈高。

数字水准仪具有测量速度快，读数记录客观，精度高，操作简电，易于实现内外业一体化等特点，具有比光学水准仪更多的优点和技术发展空间，代表了水准仪的发展方向。

数字水准仪中存在两种i角，视准轴与水准轴不平行引起的误差称为“光i角”，由经过物镜光心的水平入射光线与这条水平光线经过补偿器到CCD探测器参考点的水平视准线之间的夹角称为"电i角"，其中“光i角”影响照准及调焦，。

电i 角”影响数字水准仪的读数。

在实际应用中，。

光i角”可以通过前、后视距相等的方法削弱其对测量结果的影响，只要不超限即可。

对于“电i角”虽然数字水准仪DiNill／12能通过软件改正它引起的误差，但在测量过程中外界条件随时在变化“电i角”也随之变化。

与检验光学水准仪i角完全一样，可以在室内进行。

预先调平平行光管作为基准水平线，将仪器置于可以升降的工作台上，调平仪器上的圆水准气泡，通过仪器调焦，观察仪器十字线横丝与平行光管内基准水平线是否重合。

若两者有偏离，表明仪器i角存在，其i角大小视其偏离程度而定。

2.2 DS3微倾式水准仪检验和校正
1）圆水准轴平行于仪器旋转轴的检验与校正
检验方法安置水准仪后，转动脚螺旋使圆水准器气泡居中，然后将仪器旋转180°，如果气泡仍居中，则表示该几何条件满足，不必校正，否则须进行校正。

校正方法水准仪不动，旋转脚螺旋，使气泡向圆水准器中心方向移动偏移量的一半，然后先稍松动圆水准器底部的固定螺丝，按整平圆水准器的方法，分别用校正针拨动圆水准器底部的三个校正螺丝，使圆气泡居中。

重复上述步骤，直至仪器旋转至任何方向圆水准气泡都居中为止。

最后，把底部固定螺丝旋紧。

（2）十字丝横丝垂直于仪器旋转轴的检验与校正
检验方法安置水准仪整平后，用十字丝横丝一端瞄准一明显标志，拧紧制动螺旋，缓慢地转动微动螺旋，如果标志始终在横丝上移动，则表示十字丝横丝垂直于仪器旋转轴，否则需要校正。

校正方法旋下目镜端十字丝环外罩，用小螺丝刀松开十字丝环的四个固定螺丝，按横丝倾斜的反方向小心地转动十字丝环，使横丝水平（转动微动螺旋，标志在横丝上移动）。

再重复检验，直至满足条件为止。

最后固紧十字丝环的固定螺丝，旋上十字丝环外罩。

（3）水准管轴平行于视准轴的检验与校正（i角）
检验方法
①在平坦地面上选择相距约80m的A、B两点(可打下木桩或安放尺垫 )，
②将水准仪安置于距A、B两点等距处，分别在A、B两点上竖立水准尺，读数为a l和b l，求得A、B两点间正确高差为
h
= a1 - b1
AB
为确保观测的正确性，可用两次仪器高法（或双面尺法）测定高差h AB，若两次测得高差之差不超过3mm ，则取平均值作为A、B两点间正确高差。

③将水准仪搬到靠近B点处(距B点约3m)，测得A、B点水准尺读数分别为a2、b2，则A、B间高差h′AB为
h′
＝a2 - b2
AB
若h′AB＝h AB，则表明水准管轴平行于视准轴，几何条件满足。

若h′AB≠ h AB，则h′AB中有i角的影响。

如果i角超过±20″，则需要进
行校正。

计算i角公式为
式中，D AB为A 、B两点间距离。

ρ=206265
校正方法水准仪不动，计算i角对A点尺读数的影响x A和视线水平时A点尺上应有的正确读数a′2，即
, a′2 = a2 - x A
式中，
D
为仪器至A点尺距离。

A
校正方法有两种：
①校正水准管瞄准A尺，旋转微倾螺旋，使十字丝中丝对准尺上的正确读数a′2，此时符合水准气泡不居中，但视准轴已水平。

用校正针拨动位于目镜端的水准管上、下两个校正螺丝，使符合水准气泡居中。

此时，水准管轴也处于水平位置，达到了水准管轴平行于视准轴的要求。

校正时，应先稍松动左右两个校正螺丝。

校正完毕后，应将左右两个校正螺丝固紧。

②校正十字丝卸下十字丝分划板外罩，用校正针拨动上、下两个校正螺丝，移动横丝使其对准A点尺上的正确读数a′2。

校正时要保持水准管气泡居中，最后旋上十字丝分划板外罩。

对于自动安平水准仪，做此项检校时，只能采用校正十字丝的方法
3 总结
水准仪的检校应该首先确保水准仪轴线应满足1.水准管轴∥视准轴2.圆水准轴∥竖轴3.横丝要水平：其中水准仪i角检验在水准测量中具有重要作用，水准仪视准轴与水准轴必须满足相互平行这一重要条件，当视准轴与水准轴不能保持相互平行的关系，则水准器气泡居中时，视准轴势必不水平，最后将影响观测高差的正确性。

但是，视准轴与水准轴相互平行的关系是难以绝对保持的，而且在仪器使用过程中，这种相互平行的关系也还会发生变化。

参考文献
1. 潘正风、杨正尧等.数字测图原理与方法.武汉：武汉大学出版社，2008
2.孔祥元、郭际明等. 大地测量学基础.武汉：武汉大学出版社，2010
3.武汉大学测绘学院测量平差学科组. 误差理论与测量平差基础.武汉：武汉大学出版社，2009
4.张正禄.工程测量学. 武汉：武汉大学出版社，2010
5.张伟富.水准仪i角检验方法及其精度分析. 重庆：重庆建筑大学报，2003
6.王欣.数字水准仪i角检校方法对比研究. 北京：科技创新导报，2001
7. 胡夏生．水准仪i角误差检校的简易方法．北京：中国计量，2005
8. 赵瑞、樊钢．实验室中数字水准仪与精密光学水准仪检定精度的比较分析．北京：2003年全目测绘仪器综合学术年会论文集
9. 罗官德、任道胜、陈如丽．数字水准仪i角检校方法探讨. 北京：测绘技术装备，2003年第4期
10. 张书毕.测量平差. 徐州：中国矿业大学出版社，2008
11.Geo-spatial Information Science 10(1):44-50，DOI 10.1007/s11806-007-0003-6，Volume 10, Issue 1， March 2007 12 .Cross P..1994.Quality Measure for Differential GPS Positioning.The Hydrographical Journal,(72)
（注：可编辑下载，若有不当之处，请指正，谢谢!）。