中职测量水准仪的历史及应用探析

杨泽中

(重庆市育才职业教育中心 重庆 401520)

一、水准仪的历史

水准仪是在17～18世纪发明了望远镜和水准器后出现的。20世纪初，在制出内调焦望远镜和符合水准器的基础上生产出了微倾水准仪。20世纪50年代初出现了自动安平水准仪；60年代研制出了激光水准仪；90年代出现了电子水准仪。微倾水准仪是通过手动调整使水准仪获得水平视线；自动安平水准仪是通过补偿器自动获得水平视线；电子水准仪则是在自动安平水准仪的基础上实现电子读数、自动记录、存储和计算的光机电一体化的高科技产品。

自动安平水准仪与微倾水准仪相比没有水准管和微倾螺旋，使用时只要使圆水准器的气泡居中，借助仪器内的补偿器即可得到水平视线，因此使用这种仪器，可大大缩短观测时间。它还具有操作简单、速度快、精度稳定、可靠等优点，因此，该类型仪器被广泛应用于国家三、四等水准测量和一般工程及大型机器安装等水准测量。本文将以目前工程中最常用的国产自动安平水准仪为例进行介绍。

国产水准仪按其精度可分为DS05、DS1、DS3、DS10等不同型号。工程测量中最常用的是DS3型水准仪，其中字母D和S分别表示“大地测量”和“水准仪”汉语拼音的第一个字母，字母中如含有Z则表明为自动安平水准仪；字母后的数字下标表示仪器的精度等级，即每公里往返测量高差中数的偶然中误差，以mm为单位，数字越小，精度越高。

二、水准仪的应用

水准仪是精密光学仪器，主要用于水准测量工作。使用前应熟悉仪器有关的性能和结构，仔细阅读仪器说明书，弄清每个部件的名称和作用，以及使用方法和注意事项。操作人员对仪器的熟悉程度和操作熟练程度，会对水准测量工作的效率和精度产生重要影响。下面，让我们根据以下步骤引导来认识、了解水准仪，学会正确的使用方法。

步骤1：仪图对照，熟悉各部件的名称及作用。

参照前述知识点内容，试着说出图4中所示仪器各部件的名称和作用，并填写记录下来。

步骤2：安置水准仪。将三脚架撑开，将仪器从箱内取出，一手拿住望远镜，一手托住基座，放上架头后，立即旋紧连接螺旋。

步骤3：粗平。摆动三脚架的一条架腿使圆水准器气泡大致居中（气泡部分进入圆圈），任意选定一对脚螺旋，用双手同时向内（或向外）旋转这对脚螺旋，使气泡沿着这两个脚螺旋连线的平行方向移动，直到过水准器零点且与该连线垂直的“中垂方向”线上为止。然后再转动第三个脚螺旋使气泡移至圆圈中央。

试试看，你能够摆动一条架腿直接使得圆气泡居中吗？

步骤4：瞄准。目镜对光看清十字丝，利用粗瞄器大致瞄准水准尺，从望远镜中能看清水准尺，转动微动手轮使得十字丝对准水准尺边缘或中央，检查并消除视差。

步骤5：读数。认识水准尺的分划和注记规律，从小往大的方向读取4位读数，并记入表1，相互检查复核读数是否正确。

表1 水准仪使用读数记录表

步骤6：结束装箱。操作结束后，将基座三个脚螺旋回旋到适中位置，松开连接螺旋，取下仪器按原样放回仪器箱，锁好锁扣。收好三脚架，连同仪器箱按要求摆放到位，实践操作结束。

随堂测试：水准仪主要部件有哪些？各有什么作用？请复习本任务所学内容，结合水准仪操作实践经验，填写表2。

表2 水准仪部件名称及操作效果对照分析表

测量工作是在地球表面进行的，其实质是确定地面点的位置。为了确定地面点的空间位置，需要建立坐标系。一个点在空间的位置需要三个坐标量来表示。在一般测量工作中，常将地面点的空间位置用平面位置和高程表示，它们分别从属于大地坐标系（或高斯平面直角坐标系）和指定的高程系统。