2.2.2　水准测量的工具

（1）水准尺

水准尺是水准测量使用的标尺，它用优质的木材或玻璃钢、铝合金等材料制成。常用的水准尺有塔尺和双面水准尺两种。

a.塔尺。塔尺仅用于等外水准测量等低精度的水准测量。长度有3m和5m两种，由两节或三节组成，可以伸缩。尺底为零，尺面上黑白相间，每格宽度为1cm或0.5cm，并自下而上注有分米和米的数字，数字有正字和倒字两种，分别与正镜水准仪和倒镜水准仪配合使用，如图2-13所示。

b.双面尺。双面尺又称黑红尺，多用于三、四等水准测量，长度有2m和3m两种，两根尺子为一对。这种尺子两面均有分划，正面是黑白分划，称为主尺，也叫黑尺面，反面是红白分划，称为副尺，也叫红尺面。主尺的分划尺底均为零，而副尺的分划尺底则分别为4.687m和4.787m，如图2-14所示。

①水准尺的分类　按精度高低可分为精密水准尺和普通水准尺。

a.精密水准尺。

材料：框架用木料制成，分划部分用镍铁合金做成带状。

结构：尺长多为3m，两根为一副。在尺带上有左右两排线状分划，分别称为基本分划和辅助分划，格值1cm。这种水准尺配合精密水准仪使用。

b.普通水准尺。

材料：用木料、铝材和玻璃钢制成。

结构：尺长多为3m，两根为一副，且为双面（黑、红面）刻划的直尺，每隔1cm印刷有黑白或红白相间的分划。每分米处注有数字，对一对水准尺而言，黑、红面注记的零点不同。黑面尺的尺底端从零开始注记读数，两尺的红面尺底端分别从常数4687mm和4787mm开始，称为尺常数K。即K₁=4.687m，K₂=4.787m。

②水准尺的要求　水准标尺是测定高差的长度标准，如果水准标尺的长度有误差，则对精密水准测量的观测成果带来系统性质的误差影响，为此，对精密水准标尺提出如下要求：

a.当空气的温度和湿度发生变化时，水准标尺分划间的长度必须保持稳定，或仅有微小的变化。一般精密水准尺的分划是漆在因瓦合金带上，因瓦合金带则以一定的拉力隐藏在木质尺身的沟槽中，这样因瓦合金带的长度不会受木质尺身伸缩变形影响。

b.水准标尺的分划必须十分正确与精密，分划的偶然误差和系统误差都应很小。水准标尺分划的偶然误差和系统误差的大小主要决定于分划刻度工艺的水平，当前精密水准标尺分划的偶然中误差一般在8～11μm。由于精密水准标尺分划的系统误差可以通过水准标尺的平均每米真长加以改正，所以分划的偶然误差代表水准标尺分划的综合精度。

c.水准标尺在构造上应保证全长笔直，并且尺身不易发生长度和弯扭等变形。一般精密水准标尺的木质尺身均应以经过特殊处理的优质木料制作。为了避免水准标尺在使用中尺身底部磨损而改变尺身的长度，在水准标尺的底面必须钉有坚固耐磨的金属底板。

d.在精密水准标尺的尺身上应附有圆水准器装置，作业时扶尺者借以使水准标尺保持在垂直位置。在尺身上一般还应有扶尺环的装置，以便扶尺者使水准标尺稳定在垂直位置。

e.为了提高对水准标尺分划的照准精度，水准标尺分划的形式和颜色与水准标尺的颜色相协调，一般精密水准标尺都为黑色线条分划，和浅黄色的尺面相配合，有利于观测时对水准标尺分划精确照准。

线条分划精密水准标尺的分格值有10mm和5mm两种。分格值为10mm的精密水准标尺有两排分划，尺面右边一排分划注记从0～300cm，称为基本分划，左边一排分划注记从300～600cm称为辅助分划，同一高度的基本分划与辅助分划读数相差一个常数，称为基辅差，通常又称尺常数，水准测量作业时可以用以检查读数的正确性。分格值为5mm的精密水准尺有两排分划，但两排分划彼此错开5mm，所以实际上左边是单数分划，右边是双数分划，也就是单数分划和双数分划各占一排，而没有辅助分划。木质尺面右边注记的是米数，左边注记的是分米数，整个注记从0.1～5.9m，实际分格值为5mm，分划注记比实际数值大了一倍，所以用这种水准标尺所测得的高差值必须除以2才是实际的高差值。

分格值为5mm的精密水准标尺，有的也有一排辅助分划。

与数字编码水准仪配套使用的条形码水准尺通过数字编码水准仪的探测器来识别水准尺上的条形码，再经过数字影像处理，给出水准尺上的读数，取代了在水准尺上的目视读数。

（2）尺垫

尺垫一般是用生铁铸成的三角形，中央有一半球体的突起，下面有三个尖脚，如图2-15所示。在水准测量中，尺垫用来支撑水准尺，防止水准尺下沉对测量高差产生影响，因此在使用时，常将尺垫踩入土中踏实，再将水准尺竖立在半球体的顶端。